電氣工程虛擬仿真實驗教學中心建設方案

張文志

(山東華宇工學院，山東 德州 253000)

隨著計算機和網絡技術的飛速發展，教育也在發生著深刻的變化，以網絡為基礎的各種知識學習逐漸成為世界教學發展的一種趨勢。在職業院校中，傳統的電氣工程教學模式已經無法滿足學生的技能學習需求與專業發展需求，同時原本教學環境與教學規模具有較強的局限性，無法適應快速增大的學生隊伍規模，促使教學質量受到影響。基于此，院校及電氣工程專業教師引進虛擬仿真技術，將實驗教學與專業教學相結合，全面整合教學資源，凸顯專業的實訓教學重點，積極拓展教學思路與范圍，為培養學生的專業技能、創新創造能力、實踐操作能力、應對能力等提供有力保障［1-2］。

1 電氣工程虛擬仿真實驗教學中心建設的必要性

在職業院校中建設電氣工程虛擬仿真實驗教學中心，其能夠實現兩方面的價值。一方面，虛擬仿真實驗教室能夠為學生提供更好的構建會安靜，有利于學生實驗各種實驗操作，比如：異地在線檢測操作，遠程測控任務等；學生能夠充分利用網絡技術及現有的實驗學習設備，搭建功能強大的實驗系統，從而節省了其他實驗設備的購置費用，有利于提高院校的教學資源利用率。在實際教學的過程中，虛擬仿真實驗教室能夠為學生營造開放式的實驗環境，突破時間與地點的限制，提高學生完成實驗操作的效率；利用虛擬仿真設備，學生能夠結合實際需求，自選題目，充分發揮學生的學習自主性，有助于培養學生的創新能力與創造能力［3］。

另一方面，在傳統的電氣工程實驗教學中，實驗形式較為單一，實驗內容千篇一律，無法充分激發學生的參與積極性，只能夠在教師的指導下按部就班的完成實驗操作，不能夠充分鍛煉學生的知識運用能力與專業技能能力。在虛擬仿真實驗教室中，教師可以根據教學內容，靈活增加實驗項目，讓學生根據關鍵點自行設計與操作事宜按，通過多種不同的形式輸出實驗結果，以此鍛煉學生的實際操作能力、專業設計能力，為社會培養更優秀的電氣工程專業人才。

2 電氣工程虛擬仿真實驗教學中心建設的現狀

結合院校實際情況及對電氣工程專業學生的調查研究分析，發現現階段的虛擬仿真實驗教學中心主要存在以下兩點問題：

2.1 建設水平不高

現有虛擬仿真實驗教學中心的整體建設水平較低，不能夠為學生提供高質量的實驗教學環境，且缺乏中心指導教師。這主要由于院校之前沒有開展過虛擬仿真實驗教學中心教學活動，缺乏實踐經驗與理論支持，導致建設之后的教學中心功能不全，且各項基礎硬件設施的技術水平較低，不能夠滿足現階段電氣工程專業的最新技術操作需求。此外，院校缺乏具備專業虛擬仿真教學素養的指導教師隊伍，各教師的專業知識水平與虛擬仿真教學設計水平不協調，從而影響了虛擬仿真實驗教學中心的使用效果。

2.2 教學理念不新

在院校的電氣工程專業各課程教學過程中，一些教師缺乏現代化教學理念，沒有認識到使用現代教學技術對于提高教學質量，強化學生專業素養的重要價值。在實際教學的過程中，仍然有一些教師使用傳統的實訓教學方法，讓學生在操作車間中進行實訓操作。這種情況不僅促使學生的可操作實驗項目選擇范圍狹窄，且需要應對的注意事項較多，更加降低了虛擬仿真實驗教學中心的利用率，導致教學中心閑置，造成院校教學資源的浪費。

3 電氣工程虛擬仿真實驗教學中心改造方案

3.1 全面整合資源，構建“三層次一平臺”虛擬仿真實驗教學體系

結合上述“虛擬仿真實驗教學中心建設問題”，建議教師要全面整合院校現有教學資源，豐富電氣工程教學體系，且構建出“三層次一平臺”的擬仿真實驗教學體系，以此彌補現有虛擬仿真實驗教學中心功能的不足，為學生構建良好的實驗教學空間。在實際的過程中，建議教師結合傳統的實驗室情況，引進虛擬仿真技術，將大量的虛擬仿真設備融入實驗室中，全面融合虛擬實驗與實訓操作教學，實現“虛實結合，以實為主，相互補充”的建設目標。

此外，在構建虛擬仿真實驗教學中心的過程中，建議教師結合電氣工程實訓教學內容，分別將容易發生危險的實驗、傳統實驗室無法完成的實驗、容易污染環境的實驗、 成本高的實驗等作為虛擬仿真實驗系統的主要內容，促使學生能夠利用虛擬仿真技術實現對這些高危險、高成本、高技術含量實驗的操作與學習，從而全面鍛煉學生的專業技能，提升學生的專業素養，真正落實“三層次一平臺”的理念，進一步提升院校的專業教學水平。

3.2 建立資源共享機制，實現電氣工程等專業實施交叉

結合上述“虛擬仿真實驗教學中心建設問題”，建議教師認識到“資源共享”的重要性。為了進一步提升院校虛擬仿真教學資源的利用率，建議教師全面整合院校的虛擬仿真實驗教學中心教學資源，搭建網絡系統，依托網絡技術，實現教學資源在校園內的共享。各專業學生均能夠在院校內通過登錄校園網參與到虛擬仿真實驗教學中心的課程學習中，促使學生能夠了解到相關周邊學科的前沿技術，培養學生形成科學精神，通過這種學科交叉的方法，培養學生的創新創造能力，實現電氣工程虛擬仿真實驗教學中心的建設目標。

3.3 結合實際情況，構建高效虛擬仿真實驗教學中心

結合上述“虛擬仿真實驗教學中心建設問題”，建議教師結合實際情況，了解到電氣工程專業各學科的人才培養方案設計情況，把握其人才培養方向，梳理歸納形成全新的實驗方案，提高虛擬仿真實驗教學中心與專業學科教學的契合度，為院校專業教學服務。此外，建議堅持“由線及面”的思路，選擇出一小批占用資金量較大、危險系數較高的實驗項目，搭建虛擬仿真實驗系統，且結合各學科課程設置，逐漸完善虛擬仿真實驗中心的“面”，以此構建全面的虛擬仿真實驗探索空間。

3.4 優化教師隊伍結構，保障虛擬仿真實驗效果

結合上述“虛擬仿真實驗教學中心建設問題”，建議院校要進一步優化教師隊伍結構，完善教師能力體系，促使教師能夠滿足虛擬仿真實驗教學中心的使用標準，能夠將教學中心運用于實際教學中，以此發揮虛擬仿真實驗教學中心的應用價值。在這一方面，建議提出虛擬仿真實驗教師的選拔機制，提出明確的選拔標準，從而選擇具有較高虛擬仿真技術素養的教師，兼任實驗教學中心的指導教師，為學生提供基本指導服務。此外，要定期開展相關培訓，促使教師能夠掌握前沿的虛擬仿真應用技術，掌握其操作方法與原理，促使教師能夠更好的設計課程方案，進一步提高虛擬仿真實驗教學中心的教育能力。

4 虛擬仿真實驗教學中心的應用及效果分析

結合學校教學資源和電氣相關行業的標準和要求，在現有學校計算機實驗室平臺上安裝了電氣工程相關仿真軟件，如 matlab/simulink、Labview、Protel、Multisim7 等電氣工程仿真模擬軟件。對實驗教學中心的教師進行了相關軟件使用和教學的培訓，這樣在未來不僅可以幫助虛擬仿真教學中心的平臺建設，同時也將提高了實驗教學中心的教學水平。結合實際的行業應用，本教學中心在授課上更加貼合實際應用場景，幫助學生更快的了解電氣工程行業基本情況和前沿發展趨勢。

5 結語

綜上所述，在現階段的職業院校電氣工程虛擬仿真實驗教學中心的建設中，仍然存在一些問題，比如：實驗教學實力整體較弱；虛擬仿真實驗投入較少、實驗設備數量不足等。針對這些問題，為了進一步提高院校的電氣工程虛擬仿真實驗教學中心建設質量，建議全面整合教學資源，結合電氣工程相關行業標準，構建虛擬仿真實驗教學平臺，形成“三層次一平臺”教學體系。此外，建議優化院校內部教學與實訓資源，建立資源共享機制，提高電氣工程及其周邊專業的知識交叉。還要結合實際情況，建立健全的虛擬仿真實驗教學中心的管理機制，再一次強化教學效果。