關于虛擬仿真實驗ぶ力電氣工程與自動化專業教學探析

摘?要：基于虛擬仿真實驗平臺的理工類專業教學，可通過仿真環境，為學生構筑一個理論與實踐相結合的教學場景，學生在學習過程中，可充分激發出創新意識與操作意識等，提高實際教學質量。基于此，文章以虛擬仿真實驗教學特性為切入點，分析電氣工程與自動化專業虛擬仿真實驗教學平臺的建設模式，并對課程實施路徑進行研究。

關鍵詞：虛擬仿真實驗;電氣工程與自動化專業;教學改革

電氣工程與自動化專業人才的培養，是我國工業產業推進的重要驅動。為進一步強化電氣工程教學質量，必須結合工程專業的實踐性教學特點，以新技術、新理論切入方向，綜合制定出具有引導性與實踐性相結合的教學體系，以此來保證學生在學習過程中自身理論知識與實踐知識得到同步提升。然而，從現有的電氣工程與自動化專業教學形式來，看受到教學資源以及教學管理體系等方面的影響，在實踐教學過程中，并未能充分體現出工程專業實踐教學的相應價值，這就造成學生在學習過程中自身理論知識與實踐知識產生一定的錯位現象，降低學生的實操能力。虛擬仿真實驗教學平臺的研發與應用，則可為學生提供一個虛擬化的教學場景，通過對數據信息進行同步映射，保證學生在學習過程中可以充分依托于平臺的可視化功能，對知識進行多維度解析。此外，虛擬仿真平臺通過計算機設備的實現，可以有效沖突出教學實踐與教學空間的限制，學生在學習過程中可以充分利用碎片化時間對知識進行自主學習，以此來提高實際教學質量。

一、虛擬仿真實驗教學的特點

（一）教學內容多元性

虛擬仿真實驗平臺的建設是以互聯網為基礎，將教學資源整合到虛擬仿真平臺上，然后利用可視化技術、反饋技術等，對整個教學內容進行數據映射。通過數字化信息的模擬量轉變，虛擬仿真實驗平臺可以實時化轉變數字，進而對不同實驗課程教學進行針對化設定，以構筑出多元化教學場景。對于電氣工程及其自動化專業來講，其本身屬于一個實踐性較強的科目，且部分理論知識與實踐知識在教學過程中呈現出一個的抽象化特點，而通過虛擬仿真教學平臺，則它有效將此類抽象性的知識點進行可視化解析。例如，在電氣醫學實驗中通過虛擬平臺可以將電機內部的磁場分布屬性以及在通電過程中磁場變化屬性進行仿真處理，以此來對電磁場變化及其價值效用進行分析。通過虛擬仿真平臺的建設，可以為不同學科專業之間提供交叉場所，保證知識點在整合的過程中，對學生起到一定的引導作用，進一步強化實際教學質量。

（二）教學環節靈活性

虛擬仿真教學平臺的應用，可以更好地貫徹落實以學生為本的教學理念，通過平臺虛擬化的模式，教學資源可以進一步滿足學生的個性化需求，以此來培養學生的創新意識，為學生樹立正確的學習觀念。在大數據技術的支持下，虛擬仿真教學平臺的研發，幾乎可以囊括與電氣工程及自動化專業相關聯的各個學科體系，且在跨層次教學過程中，可按照不同的時間段、學習段等對教學活動進行分批次組建，整個教學資源不會受到教學框架的局限，這樣學生在學習過程中可以得到更多的實踐操作機會，以豐富學生自身的知識體系，強化學生的學習意識。

（三）教學場景模擬性

對于電氣工程及其自動化專業來講，部分實踐教學存在一定的危險性，而通過虛擬仿真平臺的建設可有效規避教學風險所帶來的教學事故。通過教學信息所呈現出的各類內容進行專業化設定，然后同步映射到實驗平臺中，這樣學生在學習及操作過程中，可以通過虛擬化的場景實踐，令學生了解到具體操作過程中應當遵循的原則。例如在對高壓電進行虛擬仿真時，可以通過虛擬場景的搭建，模仿出高壓放電的場景，這樣學生在學習過程中，可以有效提高學生的代入感，這樣為后續教學工作的開展提供基礎保障。

二、虛擬仿真實驗教學體系的構建

電氣工程與自動化專業在建設虛擬仿真實驗教學平臺時，其本身是通過理論知識點與實踐知識點之間的整合，為整個教學平臺提供一種主客觀相結合的教學準則，這樣在信息化技術的支撐下，可以進一步將不同學科知識點進行實踐化應用，以保證學生在學習過程中真正通過基礎知識、專業知識與實踐知識的三方面整合，對自身的知識體系進行拓展。

（一）基于教學環節的教學模式

（1）基礎教學平臺。基礎實驗教學平臺的建設主要是以電氣工程及其自動化專業基礎知識為主，其進一步闡述科學及技術理論，保證通過基礎知識的學習，可令學生對整個學科專業產生一種主觀層面的認可感。然后將基礎知識與自身對學科專業的感知進行融合，進一步轉變成一種職業素養，以保證學生在學習過程中可真正的將自身興趣立足于學科學習中。與此同時，將教學內容通過虛擬仿真實驗教學平臺進行知識轉變，可以依托于網絡教育平臺，真正實現教學空間與教學實踐的轉變，令整個教學課程可以隨時隨地的入駐到學生的學習體驗中，進一步提高實際教學質量，培養學生養成獨立的學習習慣。

（2）專業教學平臺。基于虛擬仿真技術實現的專業性教學平臺，主要是針對基礎電氣知識的一種延伸，通過教學環節的設定，保證各類具有實踐性、綜合性的教學內容，可以對整個電氣工程所承擔的教學效用提供平臺支撐，以保證對部分不可逆的實驗項目、成本風險高的實驗項目等，削減相應的成本投入力度。與此同時，在專業實踐教學平臺的建設下，學生不僅可對當前學科內容進行解讀，還可對其他關聯性內容進行分析，這樣以仿真實踐環境為主體的教學體系，可以有效實現學生基礎知識與專業知識的自然過渡，保證整個學習過程呈現出無縫對接的現象。

（二）基于教學目標為教學模式

以教學目標為主體的平臺建設模式，主要是通過學生專業學習方向以及學習質量、學習興趣度等方面，建構出與學生自身學習導向相對等的教學體系，保證整個學科內容的跨度，可以真正為教學體系的延伸提供拓展平臺。在對虛擬仿真實驗平臺進行建設時，主要是由下列幾點為建設主體。

（1）理論層。電氣工程及自動化控制專業在教學過程中理論知識是學生學科能力、專業素養形成的基礎所在，而整個教學目標的建設則是圍繞基礎知識，并通過基礎知識的延伸對學生學習行為進行分析，以查證出虛擬仿真教學所實現的內容整合機制，確保學生在學習過程中可以真正擺脫傳統時間空間的局限，實現跨維度學習，增強學生的基礎能力。

（2）綜合設計層。虛擬仿真實驗平臺綜合設計層的建設則是為各個基礎知識提供交叉應用的場所，通過對基礎知識以及專業知識實踐知識等進行整合，確保學生對某一類知識點進行分析時，可以從不同角度分析出問題本身所具備的屬性，然后由學生自身理論知識點為基礎，通過實驗模擬場景的代入，提高學生對理論知識的理解能力，這樣學生在學習過程中可以清晰地羅列出抽象化知識在數據映射過程中存在的導向性作用，進而實現共享化學習，提高實際教學質量。

（3）系統層。系統構建成的研發則是將承接電氣工程及其自動化控制專業所需要的實踐知識全過程映射到虛擬仿真環境中，這樣通過知識點的代入及延伸，可有效保證學生在學習及訓練過程中真正感受到模型化知識以及可視化知識所帶來的興趣點。這樣一來，通過不同學習層面的建構，令實驗教學資源在整個學科教學中實現分化，避免教學內容脫節的現象發生。

三、電氣工程及自動化專業課程實施路徑

（一）虛擬與現實相結合教學平臺

在對虛擬仿真教學平臺進行建設時，主要是以電氣工程及自動化專業的理論知識為主，通過理論知識的映射來闡述出實踐教學過程中應遵循的教學特點，這樣以仿真虛擬所形成的教學模式，可有效突出教學主體。除此之外，將課堂教學與虛擬教學進行結合，可以進一步將理論體系與實踐體系相結合，讓學生在學習過程中可以通過虛擬操作實時對自身的理論知識進行認證，并結合動態化的仿真操控模式，完善自身的知識體系，以此來提高實際教學效用。

（二）基于學生能力培養的教學體系

建設以學生能力培養為指標的實踐教學體系，主要是對學生現階段的認知行為以及學習行為的進行分析，查證出與學生主觀能動性相對接的實驗教學框架，以保證學生在學習過程中可以充分發揮出主動學習興趣，并對實驗教學中存在的問題進行主動化探尋分析，這樣通過知識體系的逐層滲透可以養成學生獨立解決問題的能力。除此之外，通過虛擬仿真實驗教學平臺的建設，可以為學生提供更為全面的教學設施，當然此類教學設施不是指教學實體設備，而是通過虛擬場景的構筑為學生提供一種基于虛擬與現實相結合的理論教學設施，其將對學生思維起到觸發作用，這樣學生在對與電氣工程相關聯的知識內容進行學習時，可以通過自身的上手操作，解析出不同教學模式下教學內容與問題的相對關系。同時，虛擬仿真教學平臺的實現可以最大限度激發出學生的創新意識，學生在操作過程中可以盡情的將自身想法付諸到實踐中，并可有效擺脫因誤操作所帶來的設備損壞問題等，進而提高學生的創新能力。

四、結語

綜上所述，伴隨著信息技術與教學體系的深度融合，搭載教學網絡平臺而實現的專業化教學，可以將課程內容理論知識同步映射到虛擬環境中，為學生提供更為全面的知識導向。為進一步強化電氣工程及自動化控制專業的教學質量，則需深度分析出不同教學視域下，學科知識與學生學習訴求、崗位工作能力相對應的教學內容，然后構筑出相對應的教學體系，提高實際教學質量。

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作者簡介：黨玉潔（2000—?），女，漢族，河北景縣人，本科，學生，從事電氣工程及其自動化研究。