仿真软件在构建主义理论教学方法中的应用实践

袁鑫宏　陈红春

[摘           要]  现代教学理论和教辅技术的发展，对高职电工电子类课程课堂教学改革提出新的要求和手段。对电路中“看不见，摸不着”的“电”的概念和规律，采用知识“满堂灌输”的传统教学方法，由于太过抽象、不够直观，往往效果不理想。而在课堂教学中引入软件仿真的教学辅助手段，可以非常高效地创设课堂学习情境，在任务驱动下，激发学生的学习兴趣，从而提高课堂教学效率及效果。探讨在电工课堂中引入仿真教学的探索和实践中发现的一些方法和作用。

[关    键   词]  宇龙机电仿真软件;学习情境;仿真;辅助教学

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A               [文章编号]  2096-0603（2019）22-0246-03

一、概述

电气相关类专业均开设电工电子技术课程，通过该课程的学习，使学生了解、掌握电路的基本概念和基本规律，常见电路、电子元件的外特性及典型应用，同时能熟练掌握常用电工测量仪器仪表使用，电路装接、调试及故障分析等操作应用技能。对以上电类职业高等应用型人才所必须具备的知识和能力的讲授，传统的教学方法通常会从简单到复杂、从现象到原因一步步地推导阐述，形成一个看似完整严密的“知识体系”。但高职教学的现况下，等不到老师完成整个“知识体系”讲授之前，学生已经丧失了学习兴趣，最后授课沦为“台上教师满堂灌，台下学生精神乱”的尴尬局面。

二、建构主义及仿真情景学习

随着计算机技术发展及仿真技术应用的日益普及，以建构主义作为最新理论基础的现代教育技术国际上迅速流行。与传统的学科知识体系下，教学“以知识为本”不同，建构主义强调学习应“以人为本”。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境背景下，借助他人（教师及合作同学），利用必要学习实践平台和学习资料，通过自主构建的方式而建立。建构主义理论更强调学习者的学习主体性（主动构建知识经验）、学习社会性（与老师及同学交流互动）、学习情境性（在真实或模拟的解决问题需求情境中进行探索学习）。

建构主义为利用仿真实验提高课堂教学效率提供了极佳的理论基础。与学生长期被知识“灌输”相对，仿真实验软件可以在课堂教学中创设丰富的教学情景，在直观的真实情景中提出现实任务需求，自然会激发学生的探索兴趣，在任务驱动下学生完成自主探究式学习。

三、利用机电仿真软件，提高课堂教学效率的探索实践

在电工电子技术继电接触控制章节可以针对工厂企业的实际应用，设置典型任务驱动情景案例。现代电气化的工厂，其动力都由电机驱动，试设计一个三相交流异步电机驱动控制电路，满足各种典型控制要求。

（一）简单闸刀启停电路

创设情景：在工厂里，运行各种电机，怎样控制电机的启停？提出任务。答，学生通常能提出最简的闸刀启停电路，用宇龙机电3D仿真软件进行现场仿真。

（二）接触器自锁启停电路

教师引导：指出上述电路不能实现短路、过载保护，同时容易产生电弧的特点，提出提高自动化程度的设计改造要求。学生在思考过程中提示相关概念及能应用的改进电器，引导学生开展相关设计，激发学习兴趣，提高学习主动积极性。引出自锁控制电路。

教师总结：采用接触器自锁启停控制电路具有消除电弧、方便频繁启停以及带短路、过载保护的优点。同时引入：如果将电机驱动以传送带运料小车，就能实现小车的启停控制，并利用宇龙软件进行动态仿真，非常形象生动。

（三）正反转互锁电路

提出问题：如果传送带运料小车送完货后返回怎么办？提示可以让电机反转，从而引出正反转主电路接线方案。根據避免主电路短路的需求，提出控制电路的“互锁”方法。

（四）传送带运料小车自动停止（自动往返电路）

接下来可以设计小车自动停止控制电路（结合机床中的限位保护），引导学生装接限位开关实现行程控制。结合联动，可以实现小车的自动往返运动。

（五）小车延时自动往返控制电路

设计综合任务：实现在装货点自动停止，并延时装货后启动搬运;到卸货点自动停止，并延时卸货后自动返回。

引导学生在综合上述继电接触控制原理的基础上，介绍并引出时间继电器实现延时时间控制，并应用仿真软件进行动态仿真。

通过以上任务引领驱动的方式，教师作为引导者，以学生为学习主体，开展课程教学。能够将继电接触控制的基本原理、方法和关键技术点层层深入展开介绍，借助软件仿真，营造现场任务氛围，激发学生的学习兴趣，达到良好的教学。

（六）综合任务：小区水塔水位控制电路

应用现代仿真技术的发展，开展较复杂的综合电控设计项目也是完全胜任的，如以下的水塔水位控制设计项目。

上述电工电子技术课程以项目任务驱动的方式展开，将整个课程教学内容分成若干项目，每个项目设计具体化为若干学习情境，每个学习情境都有对应的知识点和相应的能力培养目标。在课程中，遵循由简单到复杂的教育教学规律，学习情境的学习分成三个递进阶段：第一阶段是基本学习情境，以训练学生的逐个知识点为目的;第二阶段是综合学习情境，以训练学生的综合运用能力为目的;第三阶段的学习情境是简单工程项目，以训练学生的综合设计应用知识能力和创新能力为目的。