高校电气工程专业虚拟仿真实验教学平台的实践研究

苏畅 杨超 杨新年

摘要：电气工程专业的诸多课程都具有较强的实践性，但是在实际的教学中，教师也不可能随时随地的安排学生进行实践活动，而随着科技的不断创新和发展，信息技术在教育教学工作中的应用可谓是越来越频繁，虚拟仿真實验教学平台也由此应运而生。在高校电气工程专业构建虚拟仿真实验教学平台，可以更好的满足学生的学习发展需要，丰富教学内容，使得教学更加灵活。

关键词：高校;电气工程专业;虚拟仿真实验;教学平台;实践

当前，高校为了解决大型综合实体实验项目在建设、运行、维护等工作中受场地或者是经费等条件限制，阻碍学科建设与发展的问题的，满足学生的创新学习发展需要，提升学生的实践综合素养，帮助学生掌握更多的知识，学校的部分专业实验教学内容开始尝试虚拟实验环境及仿真系统的开发与建设，电气工程专业就是其中之一。下面，作者将结合自身的理解和认识，分析高校电气工程专业虚拟仿真实验教学平台的构建策略。

一、高校电气工程专业虚拟仿真实验教学平台优势

1、使得教学内容更加丰富

以互联网为基础所构建的虚拟仿真实验教学平台，其使得实验教学拥有不受时空局限的优点，如过去电气工程专业在开展实践教学时，必须要有专业的实践平台，才能满足相应的教育教学需要，但是在虚拟仿真实验教学平台成功构建之后，学生却可以随时随地探索自己感兴趣的知识，而且相较于传统的实体实验课程内容来说，虚拟仿真实验项目的变化性比较多。在学习时，学生不仅可以利用自己所学的知识灵活的解决问题，同时还可以根据自身的兴趣爱好设计问题，探索自己感兴趣的知识。以传统的电机学实验为例，在传统的实验教学中，学生只能观测到电机外特性结果，但是对于电机的内部磁场分布、不同运行工况下的磁场变化却难以有深入的了解和认识。而针对这部分的内容，应用虚拟仿真实验所提供的电机电磁场有限元分析软件，则可以使得学生通过虚拟仿真软件，深入了解电机内部磁场分布以及性能特性曲线等方面的知识。此外，虚拟仿真实验教学平台成功构建后，不同实验室之间的界线被打破，多学科交叉的实验平台构建也将成为现实，这对于学生能力的提升以及教学的发展也有着较为积极的促进作用。

2、教学环节更加灵活多变

为了保证学生能够了解更多的专业知识，切实提升学生的实践与动手能力，当前高校实验教学体系通常都包含有多个层次的实验教学环节，学习活动实施期间，学生可以选择适合自己知识水平、兴趣爱好的实验内容。同时，随着学习知识的增多，宽度以及深度的变化，教学还可以实现跨层次的提升。而要实现这一目标在传统的实体实验教学中是难以有效实现的，虚拟仿真实验教学平台构建之后，则可以结合教学需要建立不同的教学环节的知识链接，这些都为学生探索多学科知识提供了更好的机会，可以有效的提升学生实践以及创新能力。

3、不可及和不可逆的实验教学内容得以直观展现

电气工程专业的部分实践知识，在具体操作环节中可能具有高危和极端的特点，此外，还一些实验的成本比较高，学校如果开展相关实体实验，成本压力巨大，因此，在涉及这部分内容时，学校基本上都不会进行讲解，学生相关实践能力也难以得到有效的提升。而虚拟仿真实验教学平台成功构建之后，相关问题则迎刃而解，借助虚拟仿真技术可以为学生提供可靠、安全和经济的实验手段，比如说在虚拟仿真技术的支持下，学生可以随时随地的观察高压放电的模拟场景。

此外，在虚拟仿真实验技术的支持之下，学生可以在任何时间、地点开展实验教学，而且学生不仅可以接触到本校其他关联专业的实验教学资源，而且还可以深入了解其他兄弟院校的优秀教学资源，这些对于学生各项能力的提升都有着极为重要的帮助。

二、高校电气工程专业虚拟仿真实验教学平台构建策略

1、构建以教学环节为导向的实验平台

在构建虚拟仿真实验教学平台时， 必须要以实际的教学环节为导向进行构建，否则的话一切都将会成为空谈。在该导向下所需要构建的实验教学平台包含有基础实验教学平台、专业综合实验教学平台、创新与实践教学平台。不同平台在构建时侧重点有所差异，基础实验教学平台，重点在于传授学生基础知识，即通过实验验证基础科学和技术原理，使得学生可以更加深入的体会到电气工程技术发展的历程，对于该专业知识有更加真实的了解和认识。而专业综合实验教学平台，则以专业知识教学为主，其主要包含课程设计、综合实验、工程设计综合训练等集中教学环节。在传统的实体教学环节中，由于电气工程专业自身的特殊性，导致部分实验内容难以直观展现出来，因为其不仅成本高，而且危险系数也比较高。虚拟仿真实验教学平台成功构建之后，相关问题则迎刃而解，教师可以结合仿真实验平台，建设大型综合实验项目的仿真环境，而且还可以将本专业教学内容与其他专业结合在一起，开展相关教学工作，帮助学生准确掌握相关知识。

创新实践教学平台的构建，则可以更好的提升学生实践与动手能力，其可以将电气工程专业的前沿知识，比如说，智能电网、工业自动化等知识，通过虚拟仿真平台传授给学生。

2、坚持互融互通、互为补充的一体化理念

结合当前高校电气工程专业虚拟仿真实验教学平台构建现状来看，许多专业都已经成功构建了相关教学平台，但是这些平台所发挥的效果却各不相同，而要想构建优质的实验教学平台，还应当坚持互融互通、互为补充的一体化理念，要保证教学平台的构建以及各类教学资源的设置都是围绕教学目标进行的，课程内容应当与教学资源彼此互通，要结合学生不同学习阶段的需要，为其提供发展所需的实验教学平台，这样才能切实有效的提升学生实践动手能力。

总之，在信息技术高速发展的今天，虚拟仿真实验教学平台的构建绝非空谈，当前已经有不少院校构建了多种类型的虚拟仿真实验教学平台，但是对于高校电气工程来说，其要构建优质的虚拟仿真实验教学平台，还应当立足自身发展的实际，结合学生专业能力水平的高低，学习发展需要，构建科学合理的实验教学平台，以便能够更好的提升教育教学质量，为学生的发展增添更多动力支持。

参考文献

[1]罗晓东，尹立孟，王青峡，等.基于虚拟仿真技术的实验教学平台设计[J].实验室研究与探索，2016，35（4）：104-107.

[2]朱永胜，徐其迎.电气工程专业虚拟仿真实践教学体系研究与构建[J].中国教育技术装备，2020，（8）：132-133，136.

[3]苏勋文，王笃亭，朱显辉.基于虚拟仿真实验系统的电气工程专业教学改革与实践[J].江苏理工学院学报，2016，22（4）：90-93.

*本文来源于黑龙江省教育科学规划课题 “互联网+”背景下的电气类虚拟仿真交互实践平台的建设与实践” （No.GJC1319094）;黑龙江省2017年度高等教育教学改革研究重点委托项目“煤电化电气工程及其自动化特色技术型人才培养模式的研究与实践”（No.SJGZ20170038）;