一套面向机电类专业的系统化虚拟仿真实验平台的研发

3.0 闻远设计 2023-03-19 134 4 17.96KB 5 页免费

侵权投诉

一套面向机电类专业的系统化虚拟仿真实验平

台的研发

　　摘要：为了解决职业技术院校实验教学资源不足、教学效果不佳等问题，提高学生的实

践技能，培养综合素质全面的复合型人才，在原有的电气控制与 PLC、液压与气动、自动化

生产线等实验课程的基础上进行了改革，设计开发了一套面向机电类专业的系统化虚拟仿真实

验平台。它集选件、布线、装配、调试、维修于一体，涵盖多门专业课程的理论知识，可供

课上集中实验教学和课下模拟仿真练习使用。通过层次化的案例设计，让学生逐渐成为实验过

程的主体。实践效果表明，该虚拟实验平台可以调动学生的主动参与性，帮助学生快捷领悟

核心专业技术的操作要领，提高解决工程实践问题的能力和科技创新的潜力。

　　关键词：机电专业；虚拟仿真实验平台；实践课程改革

　　 Abstract:

This paper proposes a systematic virtual simulation experiment patform for machanotronocs major,

based on the reform of some previous antomatic control experiments like electrical control and PLC,

hydraulic and pneumatic, automatic paroductionn line, etc., aiming at solving the problem of

insufficient experimental resources and poor teaching effct in vocational and technical colleges,

improving the studengts' pactical skills and cultivationg all-sided comprohensive talents. The proposed

plateform integrates selecting, wiring, assembling, debugging and repairing, and involves theoretical

knowledge of many professional coursea. The platform can be used to concentrate on experimental

teaching in class and simulation practice out of class. Through the hierarchical design of the case, so

that students gradually become the main body of the experimental process. Pratical results show that

the patform can mobilize the students' active participation, having a rapid grasp of the key technology

of the operation, enhance the ability of solving engineering practical problems and the potential of

technological innovation.

Keyword:machanotronocs major; virtual simulation experiment patform; experimental reform;

1引言..............................................................1

2虚拟仿真实验平台的总框架..............................................................2

3基础实验案例..............................................................3

3.1 传统的电气控制方式继电接触器控制..............................................................4

3.2 液压与气动控制实验..............................................................4

3.3 PLC 控制实验..............................................................4

4综合实验案例..............................................................5

4.1 基于气动-PLC 的典型工业控制实验..............................................................6

4.2 典型生产加工流程控制与优化实验..............................................................6

5学习效果反馈..............................................................7

6结束语..............................................................8

文内图表..............................................................9

图1虚拟仿真实验内容的总框架..............................................................10

图2三相异步电动机的正反转控制连接效果图..............................................................10

图3自动换向回路控制系统..............................................................10

图4水塔水位控制的三维模型图..............................................................10

图5水塔水位控制的装配图..............................................................10

图6气动机械手控制系统原理框图..............................................................10

表1学习效果和学生反馈情况调查..............................................................10

参考文献..............................................................12

　　 1 引言

随着工业自动化程度的不断发展，实践能力强、创新思维活的人才更容易在未来的职业生涯中

脱颖而出[1]. 而目前职业院校的许多专业课程仍然保留着理论为主，实践为辅的传统教育模式

[2], 少学时的实验教学仅能使学生被动地完成理论知识的验证，而对他们的实践能力和创新能

力很难有所提高[3].

近年来，许多职业院校针对实践性强的课程进行了改革，但由于受到设备、场地、师资条件

的限制仍然没能根本性地解决问题[4,5]. 以我校机电专业为例，有些专业核心课程如"电气控制

与PLC"、"液压与气动"、"自动化生产线" 等，虽然采用了理论与实践一体化的教学方式，但

由于实验基地建设滞后，实体设备有限，学生只能4~5 人共用一台设备进行练习，而教师为

了完成基本的教学任务，往往是安装好设备后提前布线，学生只能进行简单的编程操作，不

会接触到实物的装配、硬件的组态、系统的调试等环节，学生常感到枯燥难懂，缺乏学习的

主动性。另一方面，单一的实验过程让本来完整的教学体系变得支离破碎，使各门课程的实

验成为孤立的教学，缺乏学科之间的内在联系，学生很难把零碎的实践技能融会贯通[6].

为了解决以上问题，改善教学效果，提升学生的综合实践能力和创新能力，我们借助辽宁远

程教育协会的科研项目，将我校机电专业作为试点，采取实验单独开课的方式，构建一个与

工程实际联系紧密的多层次、系统化、开放性的综合实验体系，并引入现代信息化的教学手

段，设计了与实体实验教学共依共存，相互补充的虚拟仿真实验教学平台。虚拟仿真实验平

台的建立不仅缓解了教学资源的不足和师资人员的短缺，而且还可以进行高成本、高消耗、高

风险的综合性实验项目，达到和工程实例高度一致。由于虚拟仿真平台不受时间和空间的限

制，使每一名学生都可以亲身参与实验中的每一缓解，如选件、布线、装配、编程、调试、

排故等。同时，实验内容的设计采用模块化结构，涵盖多门核心课程的理论知识，将原来分

散的实验理念重新整合到一起，实现了知识框架的连续性，增强了学生的自主学习意识。此

外，学生可以发挥他们的想象和创新意识，极大地激发了学生的学习兴趣，改善了教学效

果，让学生在实践中汲取经验，解决问题，掌握工程技术人员必备的知识和技能，提高了学

生的自主探究能力和创新实践能力。

　　 2　虚拟仿真实验平台的总框架

虚拟仿真实验教学项目包括基础实验和综合实验两部分，总体框架如图 1所示。

基础实验以模块化的形式划分了几个基本控制项目，目的是培养学生具备机电控制常用元器件

的认知能力，学会从识别到选用，从基本图形符号的辨识到原理图的识读，从控制元件的布

线到回路的装配，从典型回路的安装到整体系统的调试，从简单回路的分析到复杂回路的设

计等。在整个实验过程中，运用分层递进式的设计思路，使学生逐渐加深对机电行业控制方

式的理解。由于虚拟平台里的元件库均与实物一一对应，学生可以建立很强的感性认知，不

再觉得理论知识晦涩难懂，为下一步的综合实践打下坚实的基础。

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

免费 4人已下载

立即下载

摘要：

一套面向机电类专业的系统化虚拟仿真实验平台的研发　　摘要：为了解决职业技术院校实验教学资源不足、教学效果不佳等问题，提高学生的实践技能，培养综合素质全面的复合型人才，在原有的电气控制与PLC、液压与气动、自动化生产线等实验课程的基础上进行了改革，设计开发了一套面向机电类专业的系统化虚拟仿真实验平台。它集选件、布线、装配、调试、维修于一体，涵盖多门专业课程的理论知识，可供课上集中实验教学和课下模拟仿真练习使用。通过层次化的案例设计，让学生逐渐成为实验过程的主体。实践效果表明，该虚拟实验平台可以调动学生的主动参与性，帮助学生快捷领悟核心专业技术的操作要领，提高解决工程实践问题的能力和科技创新的潜力...

展开>> 收起<<

一套面向机电类专业的系统化虚拟仿真实验平台的研发.docx

共5页,预览2页

还剩页未读，继续阅读

一套面向机电类专业的系统化虚拟仿真实验平台的研发

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: