高校電氣工程專業虛擬仿真實驗教學平臺的實踐研究

蘇暢 楊超 楊新年

摘要：電氣工程專業的諸多課程都具有較強的實踐性，但是在實際的教學中，教師也不可能隨時隨地的安排學生進行實踐活動，而隨著科技的不斷創新和發展，信息技術在教育教學工作中的應用可謂是越來越頻繁，虛擬仿真實驗教學平臺也由此應運而生。在高校電氣工程專業構建虛擬仿真實驗教學平臺，可以更好的滿足學生的學習發展需要，豐富教學內容，使得教學更加靈活。

關鍵詞：高校;電氣工程專業;虛擬仿真實驗;教學平臺;實踐

當前，高校為了解決大型綜合實體實驗項目在建設、運行、維護等工作中受場地或者是經費等條件限制，阻礙學科建設與發展的問題的，滿足學生的創新學習發展需要，提升學生的實踐綜合素養，幫助學生掌握更多的知識，學校的部分專業實驗教學內容開始嘗試虛擬實驗環境及仿真系統的開發與建設，電氣工程專業就是其中之一。下面，作者將結合自身的理解和認識，分析高校電氣工程專業虛擬仿真實驗教學平臺的構建策略。

一、高校電氣工程專業虛擬仿真實驗教學平臺優勢

1、使得教學內容更加豐富

以互聯網為基礎所構建的虛擬仿真實驗教學平臺，其使得實驗教學擁有不受時空局限的優點，如過去電氣工程專業在開展實踐教學時，必須要有專業的實踐平臺，才能滿足相應的教育教學需要，但是在虛擬仿真實驗教學平臺成功構建之后，學生卻可以隨時隨地探索自己感興趣的知識，而且相較于傳統的實體實驗課程內容來說，虛擬仿真實驗項目的變化性比較多。在學習時，學生不僅可以利用自己所學的知識靈活的解決問題，同時還可以根據自身的興趣愛好設計問題，探索自己感興趣的知識。以傳統的電機學實驗為例，在傳統的實驗教學中，學生只能觀測到電機外特性結果，但是對于電機的內部磁場分布、不同運行工況下的磁場變化卻難以有深入的了解和認識。而針對這部分的內容，應用虛擬仿真實驗所提供的電機電磁場有限元分析軟件，則可以使得學生通過虛擬仿真軟件，深入了解電機內部磁場分布以及性能特性曲線等方面的知識。此外，虛擬仿真實驗教學平臺成功構建后，不同實驗室之間的界線被打破，多學科交叉的實驗平臺構建也將成為現實，這對于學生能力的提升以及教學的發展也有著較為積極的促進作用。

2、教學環節更加靈活多變

為了保證學生能夠了解更多的專業知識，切實提升學生的實踐與動手能力，當前高校實驗教學體系通常都包含有多個層次的實驗教學環節，學習活動實施期間，學生可以選擇適合自己知識水平、興趣愛好的實驗內容。同時，隨著學習知識的增多，寬度以及深度的變化，教學還可以實現跨層次的提升。而要實現這一目標在傳統的實體實驗教學中是難以有效實現的，虛擬仿真實驗教學平臺構建之后，則可以結合教學需要建立不同的教學環節的知識鏈接，這些都為學生探索多學科知識提供了更好的機會，可以有效的提升學生實踐以及創新能力。

3、不可及和不可逆的實驗教學內容得以直觀展現

電氣工程專業的部分實踐知識，在具體操作環節中可能具有高危和極端的特點，此外，還一些實驗的成本比較高，學校如果開展相關實體實驗，成本壓力巨大，因此，在涉及這部分內容時，學?；旧隙疾粫M行講解，學生相關實踐能力也難以得到有效的提升。而虛擬仿真實驗教學平臺成功構建之后，相關問題則迎刃而解，借助虛擬仿真技術可以為學生提供可靠、安全和經濟的實驗手段，比如說在虛擬仿真技術的支持下，學生可以隨時隨地的觀察高壓放電的模擬場景。

此外，在虛擬仿真實驗技術的支持之下，學生可以在任何時間、地點開展實驗教學，而且學生不僅可以接觸到本校其他關聯專業的實驗教學資源，而且還可以深入了解其他兄弟院校的優秀教學資源，這些對于學生各項能力的提升都有著極為重要的幫助。

二、高校電氣工程專業虛擬仿真實驗教學平臺構建策略

1、構建以教學環節為導向的實驗平臺

在構建虛擬仿真實驗教學平臺時， 必須要以實際的教學環節為導向進行構建，否則的話一切都將會成為空談。在該導向下所需要構建的實驗教學平臺包含有基礎實驗教學平臺、專業綜合實驗教學平臺、創新與實踐教學平臺。不同平臺在構建時側重點有所差異，基礎實驗教學平臺，重點在于傳授學生基礎知識，即通過實驗驗證基礎科學和技術原理，使得學生可以更加深入的體會到電氣工程技術發展的歷程，對于該專業知識有更加真實的了解和認識。而專業綜合實驗教學平臺，則以專業知識教學為主，其主要包含課程設計、綜合實驗、工程設計綜合訓練等集中教學環節。在傳統的實體教學環節中，由于電氣工程專業自身的特殊性，導致部分實驗內容難以直觀展現出來，因為其不僅成本高，而且危險系數也比較高。虛擬仿真實驗教學平臺成功構建之后，相關問題則迎刃而解，教師可以結合仿真實驗平臺，建設大型綜合實驗項目的仿真環境，而且還可以將本專業教學內容與其他專業結合在一起，開展相關教學工作，幫助學生準確掌握相關知識。

創新實踐教學平臺的構建，則可以更好的提升學生實踐與動手能力，其可以將電氣工程專業的前沿知識，比如說，智能電網、工業自動化等知識，通過虛擬仿真平臺傳授給學生。

2、堅持互融互通、互為補充的一體化理念

結合當前高校電氣工程專業虛擬仿真實驗教學平臺構建現狀來看，許多專業都已經成功構建了相關教學平臺，但是這些平臺所發揮的效果卻各不相同，而要想構建優質的實驗教學平臺，還應當堅持互融互通、互為補充的一體化理念，要保證教學平臺的構建以及各類教學資源的設置都是圍繞教學目標進行的，課程內容應當與教學資源彼此互通，要結合學生不同學習階段的需要，為其提供發展所需的實驗教學平臺，這樣才能切實有效的提升學生實踐動手能力。

總之，在信息技術高速發展的今天，虛擬仿真實驗教學平臺的構建絕非空談，當前已經有不少院校構建了多種類型的虛擬仿真實驗教學平臺，但是對于高校電氣工程來說，其要構建優質的虛擬仿真實驗教學平臺，還應當立足自身發展的實際，結合學生專業能力水平的高低，學習發展需要，構建科學合理的實驗教學平臺，以便能夠更好的提升教育教學質量，為學生的發展增添更多動力支持。

參考文獻

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*本文來源于黑龍江省教育科學規劃課題 “互聯網+”背景下的電氣類虛擬仿真交互實踐平臺的建設與實踐” （No.GJC1319094）;黑龍江省2017年度高等教育教學改革研究重點委托項目“煤電化電氣工程及其自動化特色技術型人才培養模式的研究與實踐”（No.SJGZ20170038）;