试析虚拟仿真技术在现代电气控制教学中的应用

刘永双 襄阳汽车职业技术学院

虚拟仿真技术是在现代信息技术发展基础上出现的，能够基于对真实状态进行有效模拟的一种技术形式。在现代电气控制教学中，能够利用虚拟仿真技术为学生提供一个真实的学习操作环境，在有限的教育投入情况下完成较好的教学成效。

一、虚拟仿真教学平台系统

（一）电气控制虚拟实验系统

电气控制仿真系统中，要结合电气控制所涉及到的所有内容，搭建一个系统模块。该模块具有虚拟仿真状态下的电子器件结构，如继电器、控制器等。学生可以基于虚拟仿真平台来完成电气控制结构的分析、操作等。虚拟教学平台对于实验教学而言，具有积极地支持作用。虚拟仿真技术能够解决教学实践中场地和仪器方面的问题，学校可以基于计算机和网络作为虚拟教学实验的基础，将真实的电气控制环境呈现给学生。学生基于电气控制虚拟系统，能够看到与真实状态完全相同的电子线路、电子器件等，学生可以操作计算机来完成电子线路设计和连接，电子器件组装以及故障排除等。由于虚拟仿真实验系统中，可以为学生提供各种电气模型，学生能够开阔眼界，锻炼实操能力。电气控制教学中，老师可以布置教学任务，指导学生独立完成相应的电气试验操作，帮助学生更好地熟悉真实的电气工程内容[1]。如在虚拟实验系统中随机挑选电气控制方面的电路图，让学生基于所学电气控制知识安装原理图，将继电器、控制器等进行连接，完成虚拟电路并进行仿真运行，可以让学生基于虚拟系统检验电路是否存在故障问题等，可以较好提高学生对电气控制内容的掌握。

（二）PLC控制虚拟实验系统

PLC是电气控制的重要结构，在虚拟仿真实验系统中，可以建立电气控制模型，利用PLC模拟技术来完成自动化控制程序的编辑。PLC是一种基于电子器件的逻辑编辑器，能够基于对电气控制目标的分析来进行具体的自动控制程序编写，程序会存储于PLC存储器当中，在电气设备运行时按照既定的顺序进行调取，从而实现了电气自动化运行[2]。在电气控制教学中，要增强学生对于PLC的编辑能力，就要充分发挥虚拟仿真系统的优势。通过系统模型可以构建出真实的自动控制过程，学生要根据教学任务拉力编辑出制定的控制程序。PLC虚拟教学平台，可以为学生提供仿真的编辑器、存储器、传输线路、电气设备等，并根据学生所编辑的程序来模拟电气设备运行，进而能够让学生直观了解到程序编辑是否正确有效。在PLC仿真教学中，基于计算机软件和硬件支持，可以强化数据模型的参数和运行效果，如在计算机上展示传感器信号、函数公式以及运行状态监测等，这些都与真实的电气自动化运行过程相一致，学生能够将理论知识与实践过程进行综合掌握。在电气控制的教学中，基于虚拟平台能够改变传统教学中，学生无法更好地追踪故障根源的限制。基于虚拟环境的电气运行数据，学生可以更加全面和细致地进行PLC编辑程序的检验，准确判断程序中是否存在漏洞和错误等[3]。虚拟实验系统，根据教学要求可以自由选择相关数据进行场景呈现，如电气控制教学中，老师调式好硬件设备和软件系统后，就可以设置虚拟教学的各种参数和变量，而虚拟实验平台就可以根据这些参数来形成对应的仿真画面，使得画面模拟的自动控制生产场景打破单一固定的局限，可以通过三维立体的动态过程予以展示，学生也可以接触到各种不同的电气控制情况，提高电气技术的实践水平。

二、虚拟仿真电气教学实施途径

（一）教学需求分析

汽车职业技术院校在电气控制教学中，利用虚拟仿真技术能够更好地开展需求分析。电气控制是汽车领域的重要技术，专业性非常强，给学生带来较大的学习困难。在电气教学中，利用虚拟仿真技术，可以更好地将理论知识融入到实践环节中，让学生较好掌握汽车结构、电气控制模块、电气运行原理等[4]。学生基于虚拟仿真学习，对于所学知识和技能存在的不足和漏洞也有了一个更为清晰的认知，从而知道自己应当补充和纠正哪些知识，学生对于电气控制教学的需求更加明确，也能够使老师针对需求来强化教学重点。

（二）教学模式优化

虚拟仿真技术可以优化教学模式，在电气控制教学中转变学习理念，让课堂成为学生熟悉职业岗位的重要媒介。在虚拟仿真技术支持下，电气控制教学过程可以进行细化分解，学生能够直观看到宏观和微观两个层面的知识内容，使得学生能够对电气实践方法有一个更加深入的体验。如汽车仪表等电气结构，可以分解为更加直观易懂的框架、部件等，对于汽车电气故障也能够进行模拟，使得学生全面掌握汽车电路的设计、电气结构的位置和功能运行等[5]。

（三）教学过程控制

基于虚拟仿真技术，可以帮助电气控制教师更好地控制教学过程。虚拟仿真技术是基于信息技术、计算机技术以及网络技术等实现的，学生在模拟电气控制过程时，所有的实践数据都是实时传递到老师的教学模块当中，并动态分析学生对知识和技能的掌握情况。老师可以根据实际的教学情况控制进度，保证学生的学习效果，对于学生较为集中的问题，可以及时予以指导和补充，使学生的综合实践素质得以提升。

三、结束语

电气控制科目教学要注重学生实践能力的培养，通过构建虚拟仿真教学平台系统，能够为学生提供与真实操作环境一致的仿真虚拟环境，使学生能够更好地将所学理念运用于实践当中。在电气控制虚拟实验系统和PLC控制虚拟实验系统支持下，教师能够较好完成教学需求分析、教学模式优化以及教学过程控制，从而提高教学质量。