开放式网上电工虚拟实验室建设的研究

于文波

摘 要： 实验教学环节在高等学校起着重要的作用。应有效开展实验室的建设工作，充分发挥其在实践性教学和科学研究中的作用。本文分析了目前实物实验室存在的问题，探索了虚拟实验室建设的必要性，提出了开放式虚拟电工实验室建设方案，促进了电工实验室的发展，为电工实验教学改革提供了保障，提高了实验教学质量。

关键词： 开放式 电工实验 虚拟实验室

电工实验室是大多数工科院校都设立的基础实验室，随着高校改革的深入发展，开放式教学、虚拟实验教学等新的教学模式不断涌现，建设高水平、与新的教学模式相适应的实验室已经成为实验室建设的一个关键问题。传统实验室建设方案已不能完全满足实验教学改革的需求，故实验室建设创新势在必行。

一、传统实验室存在的问题

大多数高校开展实验都是采用实物形式进行实验教学的，这种形式让学生对实验有比较深的感性认识，同时存在如下问题：

1.实验室建设费用高昂。传统实验教学主要依赖费用高昂的实验设备，存在前期投入大、后期维护费用高，开展过程受时间、地点、人力、物力、财力限制等问题，致使实验教学无法有效开展，严重影响教学质量。

2.实验内容较为陈旧。在科学技术飞速发展的今天，传统实验教学内容往往跟不上新知识和新技术的产生，不能让学生及时了解前沿知识和技术，导致学生思维得不到拓宽。

3.实验教学形式单一、教学手段落后。实验教学依附于理论教学，一般都是老师讲、学生听的传统灌输式教学模式，且验证性实验和孤立的单元性操作实验多，设计性、综合性、创新性实验少，大大抑制学生的创新思维，使学生的创造能力得不到培养，个性得不到发展。

4.实验学时少。实验学时与总学时的比例不到20%，甚至有些专业的不到13%，远远不能满足实验教学要求。再加上教师除了上实验课外很少进实验室，教师和学生对实验的重视不够，学生的动手机会大大减少，动手能力、独立分析问题的能力得不到有效锻炼。

5.不能因材施教。随着高校规模不断扩大，学生数量不断增加，学生层次多样化更加显著。以往教学模式都将学生同等对待，使动手能力强的学生“吃不饱”，能力较差者感到吃力，实验教学目的很难达到。

随着高校教学改革逐步推进，实验室建设的进一步信息化、人性化，高校开展实验工作变得更加繁重和复杂，这就迫切需要采用计算机信息化技术对传统实验教学进行有效地补充。由于高校网络非常普及，利用网上虚拟实验室进行辅助教学，可以很好地解决上述传统实验教学存在的问题，更好地培养学生的诊断、分析、设计及创新能力。

二、虚拟实验室建设的必要性

为贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》有关精神，加强优质教育资源开发与应用；加强网络教学资源体系建设；建立虚拟实验室。建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享。加强我校学生实践能力和创新精神培养，提高学校人才培养质量，推进我校实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新，探讨新形势下我校实验教学的新思路、新模式。

为此，我校迫切需要建立一个网上虚拟实验室，对外公开发布并可与教务系统集成，提供虚拟实验课程仿真平台、典型实验、实验教学安排、实验过程指导、实验结果批改、实验报告提交、成绩管理和统计导出等功能。提供全方位虚拟实验教学辅助功能，为虚拟实验教学环境提供服务并开展实际教学应用。

虚拟实验是以现代教育理论为指导，以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托而建立的一种新型实验教学系统。利用计算机模拟真实的实验环境，通过信息网络操作实验设备，为实验教学提供一种全新的教学模式。虚拟实验利用计算机技术实现各种虚拟实验环境，实验者以交互的方式进行实验操作，可以像在真实环境中一样完成各种预定的实验项目，最大限度地模拟真实实验的场景，并提供与实际实验操作方法相类似的实践体验。虚拟实验教学通过依托日益普及的微机和网络环境，为信息时代的实验教学提供一种全新的教学模式，既能再现真实实验的全过程，又能克服传统实验的各种制约和弊端，有效解决目前实验教学中存在的诸多问题，达到优化教育资源、有效提高教学质量的目的。

三、开放式网上电工虚拟实验室的建设方案

如图1所示的开放式网上电工虚拟实验室的构建包括两部分：服务器区和实验终端区，服务器区默认安装了虚拟实验教学系统，供实验终端进行访问，同时保存学生提交的实验报告和实验结果、实验相关记录，以及其他一些数据。实验终端区将提供用户一个实验仿真平台，用户根据实验要求在实验仿真平台进行实验。开放式网上电工虚拟实验室建设的主要设备及实验项目详见表1。

四、结语

实验室建设是一项复杂的系统工程，需要在实际工作中进一步探索研究，不断创新。开放式网上电工虚拟实验室的建设能够实现开放式教学和远程教学，改善实验教学手段，对电工实验的教学改革及培养学生的创新能力和工程实践能力具有重要意义。

参考文献：

[1]王为，王春潮，等.关于开放式实验室建设的思考与探索[J].实验室研究与探索，2009，28（4）：272-275.

[2]王璐，杨明，等.电工实验室的建设与实践[J].沈阳航空工业学院学报，2009，26（6）：174-175.

[3]刘泽良.发挥虚拟实验室建设对实验教学的促进作用[J].实验技术与管理，2011，28（7）：193-195.

课题来源：沈阳工程学院电力系统及其自动化省级虚拟仿真实验教学中心建设项目