电工电子虚拟仿真实验平台建设

孙立辉，孙大志，于 军

（1.吉林化工学院 信息与控制工程学院，吉林 吉林 132022；2.吉林化工学院 教务处，吉林 吉林 132022）

实验教学是现代化高等院校创新人才培养模式的基础，是高等院校工科教育的重要组成部分，是学生验证学科理论、加深课堂记忆的重要环节。然而，大多数高校在实验教学过程中普遍出现了实验教学资源匮乏、实验教学的理念、教学效果、教学管理与服务水平参差不一等众多问题。在面对大面积学生的实验教学中缺乏开设开放性、设计性的实验教学环境。此种教学环境和模式已经远远满足不了高等院校创新实践的教学环境和特色专业实验教学队伍的建设，这也深刻地反映了理工科及各个学科实验教学的共性和普遍性的问题。在培养学生严谨的科学思维、自主创新能力，培养学生理论研究联系实际教学，特别是与科学技术发展相适应的综合能力，以适应科技发展与社会进步对人才的需求方面有着不可忽视的教学困境。

1 电工电子实验教学现状

电工电子教学与实验中心成立于2005年，承担着信息与控制工程学院所有专业以及其他分院工科专业在内的32个本科专业理论和实验的教学任务。近年来，电子相关企业发展迅速，人才需求迅速增加，招生规模也逐步扩大，电工电子教学与实验中心现有实验室的规模及仪器设备套数已不能完全满足人才培养的需求，传统电工电子实验教学模式存在的问题日益突出：

（1）传统的实验教学因实验时间和实验地点的限制，学生在预习时往往不是在实验室进行，只看实验室说明书，而无法练习操作，难以理解实验的原理和实验操作。

（2）由于人数较多，造成实验室紧张，而且实验设备又容易损坏，难维护，更新较慢，经常造成实验难以正常进行下去。

（3）传统实验大多数以验证性为主，实验内容单一，学生无需思考，按部就班地按照实验步骤就可以做完实验，缺乏设计性和创新能力的培养。

（4）受实验室资源限制，学生实验安排较集中，实验几乎都安排晚上和周六、周日全天，学生难以达到预期的实验要求与效果。

（5）学生层次不一，设计性和创新性实验难以开展，缺少有效的分层次培养运行机制及管理平台。

针对这些实践教学中存在的问题，采用电路仿真软件、虚拟仪器设计软件、多媒体软件、互联网技术及虚拟技术搭建虚拟仿真实验平台，从而能够培养学生的独立构思和设计能力，激发学生学习的兴趣。

2 电工电子虚拟仿真实验平台

电工电子虚拟仿真实验平台由管理管理员模块、教师模块、学生模块三部分组成，电工电子虚拟仿真实验平台功能如图1所示。

图1 电工电子虚拟仿真实验平台

（1）管理员模块。管理员模块是权限最高的模块，主要有中心主任进行操作，主要功能是虚拟实验平台的新闻列表管理，管理员账号管理，对教师进行管理（增加或删除教师账号）。

（2）教师模块、主要由经过授权的教师进行操作，进入系统后，对学生的实验进行辅导和管理，具体功能为：①学生管理：主要包括学生身份审核和学生账号管理功能；②学习资料管理：主要对学生实验需要的电子元器件、虚拟软件、虚拟仪器等的设置，实验项目的设置等；③下载管理：主要负责学生做虚拟实验所使用的虚拟软件、其他相关软件下载的功能管理；④实验管理：可以对虚拟实验要求进行管理。主要是根据实验课程大纲要求上传实验原理、实验目的、实验步骤，演示实验（视频）等；⑤报告管理：教师可以查阅学生提交的实验报告；⑥在线交流：通过提问管理，教师可以回复学生的提问。在线交流可以实现教师和学生、学生之间的多方交流。

（3）学生模块。此模块必须由己经注册的学生登陆之后才可以进行操作。学生登录后，系统对学生进行身份验证，通过验证后即进入相应的学生学习与实验准备模块，该模块主要具有以下功能：通过仪器介绍认识虚拟元器件和虚拟仪器，通过虚拟软件部分学习虚拟软件的用法，学习各种仿真软件的使用方法。利用下载中心，可以下载自己需要的一些虚拟软件学习书籍、虚拟软件及相关插件等。通过虚拟实验模块，学生可以根据课程的进度，选择实验进行实验仿真。

3 虚拟仿真实验平台在人才培养中的作用

（1）提供更多实验环境 拓展学生知识面。由于科学技术的迅速发展，新器件、新仪器层出不穷，实验室设备的更紧缺很慢，如何能让学生及时了解和掌握最新技术和新产品，虚拟仿真实验则可以满足上述需求。

（2）改变传统实验教学模式，培养实践创新型人才。实验内容较单一，验证性实验较多，设计性和创新性相对较少，不能很好地培养和锻炼学生的实践和创新能力。虚拟仿真实验平台建立，不仅可以灵活地加入多种设计性实验内容，而且学生通过完成虚拟仿真实验还可以培养自己的独立思考能力激发学习兴趣，培养学生的实践创新能力。

［1］孙俊卿，罗云林，黄建宇，等.虚拟电工电子实验平台在基础实验教学中的应用［J］.实验室科学，2009，（6）：119-122.

［2］杜月林，黄刚，王峰，等.建设虚拟仿真实验平台 探索创新人才培养模式［J］.实验技术与管理，2015，32（12）：26-29.

［3］郑磊，胡仁杰，堵国樑.电工电子远程在线实践的研究与探索［J］.实验科学与技术，2016，14（4）：18-22.