电气工程虚拟仿真实验教学中心建设方案

张文志

(山东华宇工学院，山东 德州 253000)

随着计算机和网络技术的飞速发展，教育也在发生着深刻的变化，以网络为基础的各种知识学习逐渐成为世界教学发展的一种趋势。在职业院校中，传统的电气工程教学模式已经无法满足学生的技能学习需求与专业发展需求，同时原本教学环境与教学规模具有较强的局限性，无法适应快速增大的学生队伍规模，促使教学质量受到影响。基于此，院校及电气工程专业教师引进虚拟仿真技术，将实验教学与专业教学相结合，全面整合教学资源，凸显专业的实训教学重点，积极拓展教学思路与范围，为培养学生的专业技能、创新创造能力、实践操作能力、应对能力等提供有力保障［1-2］。

1 电气工程虚拟仿真实验教学中心建设的必要性

在职业院校中建设电气工程虚拟仿真实验教学中心，其能够实现两方面的价值。一方面，虚拟仿真实验教室能够为学生提供更好的构建会安静，有利于学生实验各种实验操作，比如：异地在线检测操作，远程测控任务等；学生能够充分利用网络技术及现有的实验学习设备，搭建功能强大的实验系统，从而节省了其他实验设备的购置费用，有利于提高院校的教学资源利用率。在实际教学的过程中，虚拟仿真实验教室能够为学生营造开放式的实验环境，突破时间与地点的限制，提高学生完成实验操作的效率；利用虚拟仿真设备，学生能够结合实际需求，自选题目，充分发挥学生的学习自主性，有助于培养学生的创新能力与创造能力［3］。

另一方面，在传统的电气工程实验教学中，实验形式较为单一，实验内容千篇一律，无法充分激发学生的参与积极性，只能够在教师的指导下按部就班的完成实验操作，不能够充分锻炼学生的知识运用能力与专业技能能力。在虚拟仿真实验教室中，教师可以根据教学内容，灵活增加实验项目，让学生根据关键点自行设计与操作事宜按，通过多种不同的形式输出实验结果，以此锻炼学生的实际操作能力、专业设计能力，为社会培养更优秀的电气工程专业人才。

2 电气工程虚拟仿真实验教学中心建设的现状

结合院校实际情况及对电气工程专业学生的调查研究分析，发现现阶段的虚拟仿真实验教学中心主要存在以下两点问题：

2.1 建设水平不高

现有虚拟仿真实验教学中心的整体建设水平较低，不能够为学生提供高质量的实验教学环境，且缺乏中心指导教师。这主要由于院校之前没有开展过虚拟仿真实验教学中心教学活动，缺乏实践经验与理论支持，导致建设之后的教学中心功能不全，且各项基础硬件设施的技术水平较低，不能够满足现阶段电气工程专业的最新技术操作需求。此外，院校缺乏具备专业虚拟仿真教学素养的指导教师队伍，各教师的专业知识水平与虚拟仿真教学设计水平不协调，从而影响了虚拟仿真实验教学中心的使用效果。

2.2 教学理念不新

在院校的电气工程专业各课程教学过程中，一些教师缺乏现代化教学理念，没有认识到使用现代教学技术对于提高教学质量，强化学生专业素养的重要价值。在实际教学的过程中，仍然有一些教师使用传统的实训教学方法，让学生在操作车间中进行实训操作。这种情况不仅促使学生的可操作实验项目选择范围狭窄，且需要应对的注意事项较多，更加降低了虚拟仿真实验教学中心的利用率，导致教学中心闲置，造成院校教学资源的浪费。

3 电气工程虚拟仿真实验教学中心改造方案

3.1 全面整合资源，构建“三层次一平台”虚拟仿真实验教学体系

结合上述“虚拟仿真实验教学中心建设问题”，建议教师要全面整合院校现有教学资源，丰富电气工程教学体系，且构建出“三层次一平台”的拟仿真实验教学体系，以此弥补现有虚拟仿真实验教学中心功能的不足，为学生构建良好的实验教学空间。在实际的过程中，建议教师结合传统的实验室情况，引进虚拟仿真技术，将大量的虚拟仿真设备融入实验室中，全面融合虚拟实验与实训操作教学，实现“虚实结合，以实为主，相互补充”的建设目标。

此外，在构建虚拟仿真实验教学中心的过程中，建议教师结合电气工程实训教学内容，分别将容易发生危险的实验、传统实验室无法完成的实验、容易污染环境的实验、 成本高的实验等作为虚拟仿真实验系统的主要内容，促使学生能够利用虚拟仿真技术实现对这些高危险、高成本、高技术含量实验的操作与学习，从而全面锻炼学生的专业技能，提升学生的专业素养，真正落实“三层次一平台”的理念，进一步提升院校的专业教学水平。

3.2 建立资源共享机制，实现电气工程等专业实施交叉

结合上述“虚拟仿真实验教学中心建设问题”，建议教师认识到“资源共享”的重要性。为了进一步提升院校虚拟仿真教学资源的利用率，建议教师全面整合院校的虚拟仿真实验教学中心教学资源，搭建网络系统，依托网络技术，实现教学资源在校园内的共享。各专业学生均能够在院校内通过登录校园网参与到虚拟仿真实验教学中心的课程学习中，促使学生能够了解到相关周边学科的前沿技术，培养学生形成科学精神，通过这种学科交叉的方法，培养学生的创新创造能力，实现电气工程虚拟仿真实验教学中心的建设目标。

3.3 结合实际情况，构建高效虚拟仿真实验教学中心

结合上述“虚拟仿真实验教学中心建设问题”，建议教师结合实际情况，了解到电气工程专业各学科的人才培养方案设计情况，把握其人才培养方向，梳理归纳形成全新的实验方案，提高虚拟仿真实验教学中心与专业学科教学的契合度，为院校专业教学服务。此外，建议坚持“由线及面”的思路，选择出一小批占用资金量较大、危险系数较高的实验项目，搭建虚拟仿真实验系统，且结合各学科课程设置，逐渐完善虚拟仿真实验中心的“面”，以此构建全面的虚拟仿真实验探索空间。

3.4 优化教师队伍结构，保障虚拟仿真实验效果

结合上述“虚拟仿真实验教学中心建设问题”，建议院校要进一步优化教师队伍结构，完善教师能力体系，促使教师能够满足虚拟仿真实验教学中心的使用标准，能够将教学中心运用于实际教学中，以此发挥虚拟仿真实验教学中心的应用价值。在这一方面，建议提出虚拟仿真实验教师的选拔机制，提出明确的选拔标准，从而选择具有较高虚拟仿真技术素养的教师，兼任实验教学中心的指导教师，为学生提供基本指导服务。此外，要定期开展相关培训，促使教师能够掌握前沿的虚拟仿真应用技术，掌握其操作方法与原理，促使教师能够更好的设计课程方案，进一步提高虚拟仿真实验教学中心的教育能力。

4 虚拟仿真实验教学中心的应用及效果分析

结合学校教学资源和电气相关行业的标准和要求，在现有学校计算机实验室平台上安装了电气工程相关仿真软件，如 matlab/simulink、Labview、Protel、Multisim7 等电气工程仿真模拟软件。对实验教学中心的教师进行了相关软件使用和教学的培训，这样在未来不仅可以帮助虚拟仿真教学中心的平台建设，同时也将提高了实验教学中心的教学水平。结合实际的行业应用，本教学中心在授课上更加贴合实际应用场景，帮助学生更快的了解电气工程行业基本情况和前沿发展趋势。

5 结语

综上所述，在现阶段的职业院校电气工程虚拟仿真实验教学中心的建设中，仍然存在一些问题，比如：实验教学实力整体较弱；虚拟仿真实验投入较少、实验设备数量不足等。针对这些问题，为了进一步提高院校的电气工程虚拟仿真实验教学中心建设质量，建议全面整合教学资源，结合电气工程相关行业标准，构建虚拟仿真实验教学平台，形成“三层次一平台”教学体系。此外，建议优化院校内部教学与实训资源，建立资源共享机制，提高电气工程及其周边专业的知识交叉。还要结合实际情况，建立健全的虚拟仿真实验教学中心的管理机制，再一次强化教学效果。