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电工电子虚拟实验室规划与设计研究

2020/02/26 阅读:

【摘要】随着我国制造业的发展,电工电子产业迎来了黄金发展时期,再加上互联网和人工智能技术的发展,电工电子虚拟实验室开始出现。电工电子专业研究的主要是自动化控制、电路设计、检修与维护、单片机的维护、电气工程规划等领域,在这些研究领域中都离不开实验室的支持。中职学校电工电子专业对于实验室的依赖更加明显,这是由中职学校的办学特色、中职学生文化水平、企业用人要求来决定的。

【关键词】中职学校;电工电子专业

虚拟实验室电工电子专业一直属于中职学校的热门专业,很多学校都建立了校内电工电子实训室,但是却忽略了虚拟实验室的建设,这对于职业教育来说是一大损失。笔者认为电工电子专业虚拟实验室设计和构建可以从以下几个方面入手:设计专业化电工电路模拟实验台,电路是电工电子专业的基础,这一虚拟实验室可以学生体验电路设计、虚拟示波器、信号器的电路设计与组装;建立专业拓展虚拟实验室,例如单片机、传感器、电子测量仪器;配备LabVIEW虚拟实验室开发软件,让学生在软件平台上操作电路、设备检测、维修等,提升学生的实践操作水准。

一、立足中职电工电子专业特色,设计专业虚拟实验室

中职学校首先要选定计算机设备完善的实验室,在每台电脑上安装虚拟实验室系统,学生通过账号可以登录系统,自主选择想要模拟的课程。例如学校可以根据电工电子专业的主干课程来设计虚拟实验室,例如设计模拟和数字电子技术、微电子元件组装、电路图设计等虚拟教学板块,准备示波器、信号发生器,教师通过虚拟软件平台来发布虚拟示波器、发生器、电路等,学生在计算机虚拟平台上进行线路设计的练习。此外,教师还可以利用虚拟实验室让学生模拟电子控制技术,例如学生在虚拟平台上把电子元件、传感器、电线、开关、电阻器等专业电子元件连接成相应的电路,如果学生设计的电路是正确的,系统会判定成功,学生连接的电路开始运转;反之如果学生设计和连接的电路不准确,系统会发出警报,学生需要再次进行检查,指导设计出正确的电路。虚拟实验室提供的数字电路虚拟操作,可以让学生认识各种类型的电子元件、常见电路图,在最短时间内进行电路设计,这大大节省了反复拆装电子元件的时间,为学生争取了更多的训练时间,虚拟实验室平台就像是一位“一对一”名师,针对学生的联系情况进行针对性指导,这对于培养中职学生的电工电子操作技术是大有裨益的。

二、构建芯片式模拟实验室,分流数字信号器和单片机课程

单片机是电工电子课程中必不可少的一环,也是众多电子设备重要元件之一。存在传统实验教学中,学校花费巨额资金购买单片机,学生在通过反复拆装来学习单片机的构造和维修。虚拟实验室可以降低学校的支出,减少反复拆装给单片机设备带来的损害。例如教师在虚拟实验室可以建立单片机控制系统程序模拟实验,单片机是电子设备的“中枢神经”,可以向电子设备下达命令,进行电气控制,学生要熟练掌握单片机控制程序的编程和组合,演练32位单片机的程序编程。例如教师可以在虚拟实验室下发任务,例如家用电器、智能机器人、汽车自动控制系统等设备上单片机的设计。虚拟实验室可以先对不同设备的单片机进行拆解,演示不同单片机程序控制的动作,例如汽车中最常见的车钥匙,可以发布锁车门的命令,演示这一命令的程序组成;扫地机器人是当下最流行的家电之一,可以自动清扫屋内卫生,单片机负责发出前进、后退、旋转等指令。学生要在虚拟实验室完成某一个家电设备的单片机程序编程,让模拟单片机发出正确指令,完成相应的训练任务,发挥出虚拟实验室的价值。

三、引进先进的LabVIEW虚拟实验室开发软件,实施智能化教学

这一虚拟实验室软件是发达国家电工电子教学、科技研发中应用最广泛,可以提供外部的电子仪器连接功能、可以和虚拟实验室的其他课程进行连接,利用其自身优越的声卡功能,实施虚拟化、智能化教学。例如教师可以把LabVIEW软件和数字电路模拟课程衔接起来,利用软件平台提供的虚拟电子一起进行联系,例如利用虚拟的信号发生器、示波器进行,代替传统教学中的频谱分析仪,把虚拟仪器的信号传输到LabVIEW软件平台,该软件可以自动构建模型、并进行精准的计算,并把各种声波的波形参数转化成图片,学生可以根据图片来进行数据分析。LabVIEW软件是虚拟实验室的技术“大脑”,在软件平台上进行各种电工电子技术的模拟,让中职学生在学校既可以接触先进的科研力量。总之,中职学校的电工电子专业虚拟实验室的设计与规划尚处在摸索阶段,这一项目的顺利实施需要当地政府、各大学校、骨干教师的密切配合,规划符合中职电工电子职业教育需求的虚拟实验室,让学生在更为智能化的平台上学习电工电子专业知识。

参考文献

[1]张希,苗沛沛.中等职业学校电工电子虚拟实验室的规划设计[J].电子测试,2019(16):119-120.

[2]钱国华.论电力电子虚拟实验室的构建[J].科技风,2018(31):86-87.

作者:杜建繁 单位:甘肃天水市职业技术学校

电工电子虚拟实验室规划与设计研究

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