電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)探析電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)探析

中圖分類號：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號：1671-489X〔2022〕10-0135-03

SimulationandPracticalIntegrationTeachinginElectricianCourse//ZHANGQitao

AbstractIntegrationteachingofsimulationandpracticeintheelec-

triciancourse，isakindofwayofteachingthatabstract，difficult，boringelectricalengineeringlearningobjectconstructedasvisua-lization，visualization，practice，itisnotonlyaccuratelyandvividly

describeelectricalequipment，electricworkprinciple，operationen-

vironment，electricalelectricianprocessandpracticeofachieve-ment，butalsocanmakestudentsfeelthelearninginterest，inspireparticipationpracticepowerandskillenhancementtoachievea

senseofaccomplishment.Reducethedifficultyoftheoreticalknow-ledgeofelectriciancourse，improvestudents’practiceskills.

Keywordselectriciancourse；simulation；practice；integrationteaching

1電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)概述

電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)，是指專業(yè)教師在電工根底、電工技能與訓(xùn)練、電氣控制與運(yùn)行等電工課程的教學(xué)中，以貼近電氣技術(shù)崗位的教學(xué)內(nèi)容為主，利用自己設(shè)計(jì)和開發(fā)的教學(xué)課件、教學(xué)軟件或教材配套的教學(xué)軟件等多媒體電工教學(xué)信息資源[1]，通過計(jì)算機(jī)和投影儀真實(shí)、直觀、形象地再現(xiàn)電工原理、電工操作程序和工作場景，讓學(xué)生上機(jī)進(jìn)行電工原理、電工操作過程的模擬仿真操作，然后進(jìn)行電工技能訓(xùn)練的實(shí)際操作；或者將多媒體引進(jìn)實(shí)訓(xùn)室，一邊進(jìn)行模擬仿真操作，一邊進(jìn)行實(shí)踐操作，使學(xué)生不僅學(xué)到電工課程的理論知識(shí)，又學(xué)到電工實(shí)訓(xùn)操作的技能，從而培養(yǎng)學(xué)生電工實(shí)際工作能力，實(shí)現(xiàn)電氣項(xiàng)目專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)的意義

電工課程的特點(diǎn)是理論知識(shí)抽象難懂，實(shí)訓(xùn)操作那么具體實(shí)在，而且只有在掌握電工理論知識(shí)的根底上，才不至于盲目而機(jī)械地操作，真正地掌握實(shí)際的電工操作技能。如電動(dòng)機(jī)控制電路的工作原理是比擬抽象難懂的，但只有理解和掌握電動(dòng)機(jī)控制電路的工作原理，才能正確而有效地進(jìn)行電動(dòng)機(jī)控制電路配電板的安裝、調(diào)試、檢測、通電運(yùn)行與故障排除。如果按照常規(guī)的教學(xué)辦法，教師借助于粉筆與黑板對電動(dòng)機(jī)控制電路的工作原理進(jìn)行講解和描述，學(xué)生難以理解和接受，實(shí)踐也僅是簡單地模仿和機(jī)械地操作，不能真正領(lǐng)悟和掌握專業(yè)技能。導(dǎo)致學(xué)生容易產(chǎn)生厭學(xué)的心理和情緒，丟失學(xué)習(xí)的興趣和信心，不利于知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力提升的有效結(jié)合。所以，如何把抽象難懂的電工原理變得形象直觀、生動(dòng)易學(xué)，又如何把電工的理論知識(shí)與具體實(shí)在的操作有機(jī)地進(jìn)行過渡和銜接，提高電氣項(xiàng)目技術(shù)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，這就是電工課程教師需要思考和解決的問題。

電工課程的模擬仿真，不僅可以把許多抽象干燥和難以理解的電工理論和原理變得形象直觀、簡單易學(xué)、生動(dòng)有趣，而且具有豐盛的交互界面和人機(jī)交互的特性，學(xué)生可以在人機(jī)互動(dòng)的過程中模擬在真實(shí)場景下的電工操作，給人以身臨其境的視覺和感受。教師在電工課程的教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生將電氣工作原理、電工作業(yè)環(huán)境和實(shí)踐操作過程進(jìn)行全面、生動(dòng)、形象的模擬與仿真，然后使用電工器材的實(shí)物，進(jìn)一步進(jìn)行電氣項(xiàng)目安裝的技能訓(xùn)練，從而培養(yǎng)學(xué)生電工實(shí)際工作的能力。

如針對現(xiàn)階段中職學(xué)生喜歡電腦和游戲，形象思維能力優(yōu)于邏輯思維能力，模仿能力和動(dòng)手能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，教師在電工技能與實(shí)訓(xùn)課程[2-4]“兩地控制一盞燈電路〞的教學(xué)中，通過動(dòng)畫的形式，呈現(xiàn)電路工作的原理、電器元件的實(shí)物和樓上、樓下兩個(gè)地方控制一盞燈的工作場景，卡通人物在不同的方位進(jìn)行開關(guān)燈操作的同時(shí)，電路原理圖中電燈的圖形符號與仿真工作環(huán)境下的電燈也就顯示對應(yīng)的或亮或滅的工作狀態(tài)。學(xué)生在理解和掌握“兩地控制一盞燈電路〞工作原理的根底上，以游戲的方式，按照原理圖中給出的先后順序，在實(shí)物圖中模擬在真實(shí)場景下進(jìn)行連接導(dǎo)線的練習(xí)：1〕斷開總開關(guān)，切斷電源，避免帶電操作；2〕按原理圖完成全部接線；3〕通電運(yùn)行。

學(xué)生在通過虛擬的學(xué)習(xí)獲得實(shí)際的知識(shí)和初步操作技能的根底上，采用雙控開關(guān)、電燈和導(dǎo)線等實(shí)物，按上述步驟，進(jìn)行實(shí)際而真實(shí)的技能操作的訓(xùn)練，就能夠進(jìn)一步掌握“兩地控制一盞燈電路〞安裝操作的技能。由此可見，電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)，是融電工知識(shí)、動(dòng)畫和音響效果、操作實(shí)踐為一體，合乎學(xué)生興趣和愛好的教學(xué)辦法。它降低了學(xué)生學(xué)習(xí)電工理論知識(shí)的難度，把電工的理論知識(shí)與具體實(shí)在的操作有機(jī)地進(jìn)行過渡和銜接，防止了電工操作的盲目性，提升了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，到達(dá)讓學(xué)生深刻理解電工理論知識(shí)、熟練掌握電工操作技能、充沛發(fā)揮學(xué)習(xí)主體作用的效果，從而促使學(xué)生全身心融入教學(xué)活動(dòng)之中，以利于學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)的成長。

3電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)應(yīng)用分析

電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路是最根本和典型的電動(dòng)機(jī)控制電路，學(xué)生在學(xué)習(xí)了低壓電器的構(gòu)造和原理的根底上，通過該內(nèi)容的學(xué)習(xí)，為正反轉(zhuǎn)電路、Y-△降壓啟動(dòng)電路等電動(dòng)機(jī)控制電路的學(xué)習(xí)打下根底。下面以電工技能與實(shí)訓(xùn)[2-3]

及配套的電工技能與實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)[4]“電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路〞的教學(xué)內(nèi)容為例，進(jìn)一步介紹電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)辦法及應(yīng)用。

電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路的模擬仿真

1〕器材辨認(rèn)。進(jìn)入“器材〞界面，清晰地呈現(xiàn)交流接觸器、空氣斷路器、熱繼電器、按鈕和熔斷器的外形結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生對電器有直觀的、整體的認(rèn)識(shí)。將鼠標(biāo)放到各器件的觸點(diǎn)上，師生察看和討論器件各觸點(diǎn)的名稱及電路符號。

2〕工作原理。進(jìn)入“電路〞界面，呈現(xiàn)電路實(shí)物圖和電氣原理圖，將鼠標(biāo)放到原理圖中器件符號上，電路實(shí)物圖中突出顯示對應(yīng)的器件，與學(xué)生一起查看和討論器件的名稱和作用。學(xué)生通過電氣原理圖與電路實(shí)物圖的比照，為理解電路的工作原理做好了鋪墊。然后進(jìn)入“原理〞界面，通過動(dòng)畫演示，教師講解或師生討論分析“有過載愛護(hù)的單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路〞的工作原理。

3〕電路安裝。

①元件的布局：進(jìn)入“布局〞界面，從系統(tǒng)元件庫中取出器件，合理布局；布置器件時(shí)應(yīng)考慮器件的位置要與主電路有一定的對應(yīng)，相同電器盡量擺放在一起，到達(dá)布局合理、間距適宜、接線方便的效果。

②電路的連線：進(jìn)入“連線〞界面，讓學(xué)生以交互性模擬仿真的方式，按照原理圖中給出的先后順序〔連接線閃爍的先后順序〕，在器件布局完畢的實(shí)物圖中連接導(dǎo)線。

4〕試車運(yùn)行。進(jìn)入“運(yùn)行〞界面，學(xué)生模擬仿真操作：合上電源開關(guān)，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；按動(dòng)停止按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。

5〕故障排除。進(jìn)入“排故〞界面，根據(jù)仿真電路出現(xiàn)的故障，引導(dǎo)學(xué)生察看、分析、查找和排除故障。

學(xué)生通過上述過程的模擬仿真練習(xí)，根本上掌握了的電路的工作原理和安裝操作的步驟，為電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路配電板的安裝實(shí)訓(xùn)奠定根底。

電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路配電板的安裝實(shí)訓(xùn)

1〕繪制電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路圖：學(xué)生用鉛筆、三角板、圖板等繪圖工具，或者用計(jì)算機(jī)AutoCAD軟件，繪制電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路圖，為電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路安裝的實(shí)踐操作打下根底。

2〕電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路配電板的安裝：①電器元件的檢測；②電器元件的定位及配線；③通電運(yùn)行；④電氣線路故障處理；⑤清理現(xiàn)場。教師巡視和指導(dǎo)學(xué)生安裝電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路配電板，檢查、指導(dǎo)學(xué)生通電調(diào)試，設(shè)置電氣故障，讓學(xué)生分析和排除故障。學(xué)生在配電板實(shí)物的安裝實(shí)踐中提高了職業(yè)技術(shù)的能力。

作品展示與交流學(xué)生在完成了電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路配電板的安裝操作之后，進(jìn)一步展示自己的作品，介紹實(shí)訓(xùn)操作的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)；然后，教師點(diǎn)評學(xué)生作品，贊賞和激勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)訓(xùn)操作的熱情。

值得一提的是，這一教學(xué)步驟往往容易被忽略，使得教學(xué)過程不完整而感到缺憾。其實(shí)，它不僅是激活課堂歡樂氛圍，促進(jìn)師生交流與溝通的主要環(huán)節(jié)，也是整個(gè)教學(xué)過程的精華和高潮局部。學(xué)生通過作品展示與交流，不僅可以相互學(xué)習(xí)、共同提高，激發(fā)和保持參與操作實(shí)踐的動(dòng)力，還可以共同分享彼此之間的勞動(dòng)成果，體驗(yàn)加入集體活動(dòng)的樂趣，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)與合作精神，展現(xiàn)自我，提升職業(yè)素養(yǎng)。因此，作品展示與交流是進(jìn)一步地深化教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果最大化的教學(xué)伎倆和辦法。

通過以上幾個(gè)步驟的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路的工作原理和配電板安裝的操作技能，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。在教學(xué)實(shí)踐中，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)模擬仿真和配電板安裝的操作訓(xùn)練，以及作品展示與交流，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與職業(yè)技能訓(xùn)練的熱情，鍛煉學(xué)生的專業(yè)能力，也促進(jìn)教師直觀地測評學(xué)生成長指標(biāo)，關(guān)注學(xué)生技能的實(shí)現(xiàn)以及工程教學(xué)的具體化。而且在教學(xué)活動(dòng)中，師生共同體驗(yàn)和感受課堂氣氛和諧的愉悅，關(guān)注師生的思維開展及情感交流的融合，促使教師積極探索教學(xué)辦法，促進(jìn)教師專業(yè)開展。

需要注意的是，將模擬仿真引入電工課程的理論教學(xué)，可以增強(qiáng)課堂教學(xué)效果，但它并不是增強(qiáng)課堂教學(xué)效果唯一的伎倆和辦法，還要根據(jù)學(xué)生的文化層次、年齡大小和教學(xué)內(nèi)容的難易程度而綜合地考慮，靈活地加以應(yīng)用或取舍。再者，在電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，計(jì)算機(jī)模擬仿真是通過虛擬設(shè)備和電路的形狀、工作原理、操作程序，使學(xué)生在視覺和感覺上有身臨其境的體會(huì)和感受，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)的交流，便于學(xué)生對電工的理論知識(shí)和電路原理以及操作程序的理解和掌握。

然而，虛擬的情境和操作必然要回歸真實(shí)的電工設(shè)備和器材的操作，才能掌握實(shí)實(shí)在在的電工操作技能。因此，在電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)中，既要重視計(jì)算機(jī)模擬仿真的應(yīng)用，更要重視真實(shí)的電工設(shè)備和電工器材的實(shí)踐操作。

4電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)的價(jià)值體現(xiàn)

利于學(xué)生勝任企業(yè)崗位工作能力的培養(yǎng)電氣科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的更新，呈現(xiàn)出日新月異的開展趨勢，反襯出教材內(nèi)容和教學(xué)設(shè)備呈現(xiàn)出相對滯后和更新遲緩的狀況。模擬仿真能夠使用真實(shí)先進(jìn)設(shè)備模型，作為學(xué)習(xí)者的操控平臺(tái)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過實(shí)際操作，給學(xué)習(xí)者身臨其境的切身感受，使得模擬仿真教學(xué)可以及時(shí)跟進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的變革和高新設(shè)備的學(xué)習(xí)，從而適應(yīng)和實(shí)現(xiàn)“課程內(nèi)容與職業(yè)規(guī)范對接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接〞的職教新理念，以利于學(xué)生勝任企業(yè)崗位工作能力的培養(yǎng)。形象直觀，合乎學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律電工課程是理論和實(shí)際聯(lián)系比擬緊密的課程，如果理論知識(shí)與實(shí)踐操作的教學(xué)同時(shí)進(jìn)行，效果是最理想的。因此，在電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)過程中，學(xué)生通過模擬仿真的演示和操作，將比擬抽象難懂的理論知識(shí)變得直觀易學(xué)，再通過親身實(shí)踐操作，就容易理解和掌握教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。從直觀到抽象再回歸實(shí)踐的認(rèn)識(shí)過程，合乎學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律。

防止實(shí)踐操作的盲目性在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教師講完理論知識(shí)后才指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，如果教學(xué)班級的人數(shù)過多，教師的指導(dǎo)就難以顧及每一個(gè)學(xué)生。所以，很多學(xué)生在操作實(shí)訓(xùn)的最初階段就感到難下列手，無所適從，甚至帶有一定的盲目性。如果學(xué)生通過模擬仿真的演示和操作，就容易掌握實(shí)踐操作的辦法和步驟，在實(shí)踐操作的過程中就容易上手，按正確的辦法和步驟進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作。因此，電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)，防止了學(xué)生實(shí)踐操作的盲目性，提高了教學(xué)的實(shí)效性。

節(jié)約教學(xué)本錢為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，學(xué)校必須購買一定數(shù)量的電氣實(shí)訓(xùn)器材供學(xué)生實(shí)習(xí)用。但在實(shí)習(xí)過程中，由于學(xué)生對標(biāo)準(zhǔn)性操作行為的養(yǎng)成需要一定的時(shí)間和過程，因此，學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中會(huì)不可防止地?fù)p壞一定的實(shí)習(xí)器材，增大學(xué)校的教學(xué)本錢。計(jì)算機(jī)仿真，模擬真實(shí)環(huán)境下的電工作業(yè)，沒有損壞電工器材的后顧之憂。通過電工課程模擬仿真與實(shí)踐操作一體化教學(xué)，學(xué)生就容易養(yǎng)成標(biāo)準(zhǔn)的操作習(xí)慣，損壞器材的可能性大大減小，而且也可以緩解因?qū)嵙?xí)器材缺乏影響教學(xué)的壓力。

強(qiáng)化技能訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握實(shí)際的操作技能電工課程的模擬仿真，逼真地再現(xiàn)了電工技能訓(xùn)練的工程，對學(xué)生身臨其境和親身參與從而獲得技能提升和技能養(yǎng)成起到潛移默化的