關(guān)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)ぶ力電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)探析

摘?要：基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的理工類(lèi)專業(yè)教學(xué)，可通過(guò)仿真環(huán)境，為學(xué)生構(gòu)筑一個(gè)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)場(chǎng)景，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，可充分激發(fā)出創(chuàng)新意識(shí)與操作意識(shí)等，提高實(shí)際教學(xué)質(zhì)量?；诖耍恼乱蕴摂M仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)特性為切入點(diǎn)，分析電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)模式，并對(duì)課程實(shí)施路徑進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真實(shí)驗(yàn);電氣工程與自動(dòng)化專業(yè);教學(xué)改革

電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)人才的培養(yǎng)，是我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的重要驅(qū)動(dòng)。為進(jìn)一步強(qiáng)化電氣工程教學(xué)質(zhì)量，必須結(jié)合工程專業(yè)的實(shí)踐性教學(xué)特點(diǎn)，以新技術(shù)、新理論切入方向，綜合制定出具有引導(dǎo)性與實(shí)踐性相結(jié)合的教學(xué)體系，以此來(lái)保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中自身理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)得到同步提升。然而，從現(xiàn)有的電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)形式來(lái)，看受到教學(xué)資源以及教學(xué)管理體系等方面的影響，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，并未能充分體現(xiàn)出工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的相應(yīng)價(jià)值，這就造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中自身理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)產(chǎn)生一定的錯(cuò)位現(xiàn)象，降低學(xué)生的實(shí)操能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的研發(fā)與應(yīng)用，則可為學(xué)生提供一個(gè)虛擬化的教學(xué)場(chǎng)景，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行同步映射，保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以充分依托于平臺(tái)的可視化功能，對(duì)知識(shí)進(jìn)行多維度解析。此外，虛擬仿真平臺(tái)通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)，可以有效沖突出教學(xué)實(shí)踐與教學(xué)空間的限制，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以充分利用碎片化時(shí)間對(duì)知識(shí)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，以此來(lái)提高實(shí)際教學(xué)質(zhì)量。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

（一）教學(xué)內(nèi)容多元性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，將教學(xué)資源整合到虛擬仿真平臺(tái)上，然后利用可視化技術(shù)、反饋技術(shù)等，對(duì)整個(gè)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)映射。通過(guò)數(shù)字化信息的模擬量轉(zhuǎn)變，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以實(shí)時(shí)化轉(zhuǎn)變數(shù)字，進(jìn)而對(duì)不同實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)進(jìn)行針對(duì)化設(shè)定，以構(gòu)筑出多元化教學(xué)場(chǎng)景。對(duì)于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)來(lái)講，其本身屬于一個(gè)實(shí)踐性較強(qiáng)的科目，且部分理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)在教學(xué)過(guò)程中呈現(xiàn)出一個(gè)的抽象化特點(diǎn)，而通過(guò)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，則它有效將此類(lèi)抽象性的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行可視化解析。例如，在電氣醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)虛擬平臺(tái)可以將電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)分布屬性以及在通電過(guò)程中磁場(chǎng)變化屬性進(jìn)行仿真處理，以此來(lái)對(duì)電磁場(chǎng)變化及其價(jià)值效用進(jìn)行分析。通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)的建設(shè)，可以為不同學(xué)科專業(yè)之間提供交叉場(chǎng)所，保證知識(shí)點(diǎn)在整合的過(guò)程中，對(duì)學(xué)生起到一定的引導(dǎo)作用，進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)際教學(xué)質(zhì)量。

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)靈活性

虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用，可以更好地貫徹落實(shí)以學(xué)生為本的教學(xué)理念，通過(guò)平臺(tái)虛擬化的模式，教學(xué)資源可以進(jìn)一步滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，為學(xué)生樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)觀念。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的研發(fā)，幾乎可以囊括與電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)聯(lián)的各個(gè)學(xué)科體系，且在跨層次教學(xué)過(guò)程中，可按照不同的時(shí)間段、學(xué)習(xí)段等對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行分批次組建，整個(gè)教學(xué)資源不會(huì)受到教學(xué)框架的局限，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以得到更多的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)，以豐富學(xué)生自身的知識(shí)體系，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)。

（三）教學(xué)場(chǎng)景模擬性

對(duì)于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)來(lái)講，部分實(shí)踐教學(xué)存在一定的危險(xiǎn)性，而通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)的建設(shè)可有效規(guī)避教學(xué)風(fēng)險(xiǎn)所帶來(lái)的教學(xué)事故。通過(guò)教學(xué)信息所呈現(xiàn)出的各類(lèi)內(nèi)容進(jìn)行專業(yè)化設(shè)定，然后同步映射到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)及操作過(guò)程中，可以通過(guò)虛擬化的場(chǎng)景實(shí)踐，令學(xué)生了解到具體操作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)遵循的原則。例如在對(duì)高壓電進(jìn)行虛擬仿真時(shí)，可以通過(guò)虛擬場(chǎng)景的搭建，模仿出高壓放電的場(chǎng)景，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，可以有效提高學(xué)生的代入感，這樣為后續(xù)教學(xué)工作的開(kāi)展提供基礎(chǔ)保障。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)在建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)時(shí)，其本身是通過(guò)理論知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐知識(shí)點(diǎn)之間的整合，為整個(gè)教學(xué)平臺(tái)提供一種主客觀相結(jié)合的教學(xué)準(zhǔn)則，這樣在信息化技術(shù)的支撐下，可以進(jìn)一步將不同學(xué)科知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐化應(yīng)用，以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中真正通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)的三方面整合，對(duì)自身的知識(shí)體系進(jìn)行拓展。

（一）基于教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)模式

（1）基礎(chǔ)教學(xué)平臺(tái)?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)主要是以電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)為主，其進(jìn)一步闡述科學(xué)及技術(shù)理論，保證通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，可令學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)科專業(yè)產(chǎn)生一種主觀層面的認(rèn)可感。然后將基礎(chǔ)知識(shí)與自身對(duì)學(xué)科專業(yè)的感知進(jìn)行融合，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成一種職業(yè)素養(yǎng)，以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可真正的將自身興趣立足于學(xué)科學(xué)習(xí)中。與此同時(shí)，將教學(xué)內(nèi)容通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)轉(zhuǎn)變，可以依托于網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)空間與教學(xué)實(shí)踐的轉(zhuǎn)變，令整個(gè)教學(xué)課程可以隨時(shí)隨地的入駐到學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)中，進(jìn)一步提高實(shí)際教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（2）專業(yè)教學(xué)平臺(tái)?；谔摂M仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)的專業(yè)性教學(xué)平臺(tái)，主要是針對(duì)基礎(chǔ)電氣知識(shí)的一種延伸，通過(guò)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)定，保證各類(lèi)具有實(shí)踐性、綜合性的教學(xué)內(nèi)容，可以對(duì)整個(gè)電氣工程所承擔(dān)的教學(xué)效用提供平臺(tái)支撐，以保證對(duì)部分不可逆的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、成本風(fēng)險(xiǎn)高的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等，削減相應(yīng)的成本投入力度。與此同時(shí)，在專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)下，學(xué)生不僅可對(duì)當(dāng)前學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行解讀，還可對(duì)其他關(guān)聯(lián)性內(nèi)容進(jìn)行分析，這樣以仿真實(shí)踐環(huán)境為主體的教學(xué)體系，可以有效實(shí)現(xiàn)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)的自然過(guò)渡，保證整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程呈現(xiàn)出無(wú)縫對(duì)接的現(xiàn)象。

（二）基于教學(xué)目標(biāo)為教學(xué)模式

以教學(xué)目標(biāo)為主體的平臺(tái)建設(shè)模式，主要是通過(guò)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)方向以及學(xué)習(xí)質(zhì)量、學(xué)習(xí)興趣度等方面，建構(gòu)出與學(xué)生自身學(xué)習(xí)導(dǎo)向相對(duì)等的教學(xué)體系，保證整個(gè)學(xué)科內(nèi)容的跨度，可以真正為教學(xué)體系的延伸提供拓展平臺(tái)。在對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，主要是由下列幾點(diǎn)為建設(shè)主體。

（1）理論層。電氣工程及自動(dòng)化控制專業(yè)在教學(xué)過(guò)程中理論知識(shí)是學(xué)生學(xué)科能力、專業(yè)素養(yǎng)形成的基礎(chǔ)所在，而整個(gè)教學(xué)目標(biāo)的建設(shè)則是圍繞基礎(chǔ)知識(shí)，并通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)的延伸對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行分析，以查證出虛擬仿真教學(xué)所實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容整合機(jī)制，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以真正擺脫傳統(tǒng)時(shí)間空間的局限，實(shí)現(xiàn)跨維度學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)能力。

（2）綜合設(shè)計(jì)層。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)綜合設(shè)計(jì)層的建設(shè)則是為各個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)提供交叉應(yīng)用的場(chǎng)所，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)以及專業(yè)知識(shí)實(shí)踐知識(shí)等進(jìn)行整合，確保學(xué)生對(duì)某一類(lèi)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析時(shí)，可以從不同角度分析出問(wèn)題本身所具備的屬性，然后由學(xué)生自身理論知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M場(chǎng)景的代入，提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解能力，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以清晰地羅列出抽象化知識(shí)在數(shù)據(jù)映射過(guò)程中存在的導(dǎo)向性作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)共享化學(xué)習(xí)，提高實(shí)際教學(xué)質(zhì)量。

（3）系統(tǒng)層。系統(tǒng)構(gòu)建成的研發(fā)則是將承接電氣工程及其自動(dòng)化控制專業(yè)所需要的實(shí)踐知識(shí)全過(guò)程映射到虛擬仿真環(huán)境中，這樣通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的代入及延伸，可有效保證學(xué)生在學(xué)習(xí)及訓(xùn)練過(guò)程中真正感受到模型化知識(shí)以及可視化知識(shí)所帶來(lái)的興趣點(diǎn)。這樣一來(lái)，通過(guò)不同學(xué)習(xí)層面的建構(gòu)，令實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源在整個(gè)學(xué)科教學(xué)中實(shí)現(xiàn)分化，避免教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)的現(xiàn)象發(fā)生。

三、電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)課程實(shí)施路徑

（一）虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合教學(xué)平臺(tái)

在對(duì)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，主要是以電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的理論知識(shí)為主，通過(guò)理論知識(shí)的映射來(lái)闡述出實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中應(yīng)遵循的教學(xué)特點(diǎn)，這樣以仿真虛擬所形成的教學(xué)模式，可有效突出教學(xué)主體。除此之外，將課堂教學(xué)與虛擬教學(xué)進(jìn)行結(jié)合，可以進(jìn)一步將理論體系與實(shí)踐體系相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以通過(guò)虛擬操作實(shí)時(shí)對(duì)自身的理論知識(shí)進(jìn)行認(rèn)證，并結(jié)合動(dòng)態(tài)化的仿真操控模式，完善自身的知識(shí)體系，以此來(lái)提高實(shí)際教學(xué)效用。

（二）基于學(xué)生能力培養(yǎng)的教學(xué)體系

建設(shè)以學(xué)生能力培養(yǎng)為指標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)體系，主要是對(duì)學(xué)生現(xiàn)階段的認(rèn)知行為以及學(xué)習(xí)行為的進(jìn)行分析，查證出與學(xué)生主觀能動(dòng)性相對(duì)接的實(shí)驗(yàn)教學(xué)框架，以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以充分發(fā)揮出主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，并對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行主動(dòng)化探尋分析，這樣通過(guò)知識(shí)體系的逐層滲透可以養(yǎng)成學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。除此之外，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，可以為學(xué)生提供更為全面的教學(xué)設(shè)施，當(dāng)然此類(lèi)教學(xué)設(shè)施不是指教學(xué)實(shí)體設(shè)備，而是通過(guò)虛擬場(chǎng)景的構(gòu)筑為學(xué)生提供一種基于虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的理論教學(xué)設(shè)施，其將對(duì)學(xué)生思維起到觸發(fā)作用，這樣學(xué)生在對(duì)與電氣工程相關(guān)聯(lián)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，可以通過(guò)自身的上手操作，解析出不同教學(xué)模式下教學(xué)內(nèi)容與問(wèn)題的相對(duì)關(guān)系。同時(shí)，虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)可以最大限度激發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)生在操作過(guò)程中可以盡情的將自身想法付諸到實(shí)踐中，并可有效擺脫因誤操作所帶來(lái)的設(shè)備損壞問(wèn)題等，進(jìn)而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著信息技術(shù)與教學(xué)體系的深度融合，搭載教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)而實(shí)現(xiàn)的專業(yè)化教學(xué)，可以將課程內(nèi)容理論知識(shí)同步映射到虛擬環(huán)境中，為學(xué)生提供更為全面的知識(shí)導(dǎo)向。為進(jìn)一步強(qiáng)化電氣工程及自動(dòng)化控制專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量，則需深度分析出不同教學(xué)視域下，學(xué)科知識(shí)與學(xué)生學(xué)習(xí)訴求、崗位工作能力相對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，然后構(gòu)筑出相對(duì)應(yīng)的教學(xué)體系，提高實(shí)際教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬燕.應(yīng)用型高校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的改革思考與實(shí)踐[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2020，17（24）：164165.

[2]章順華，楊小品，張文華.注冊(cè)電氣工程師制度下的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合改革研究[J].中國(guó)多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報(bào)（上旬刊），2020（12）：128130.

[3]趙金杰，朱璐瑛，孫玉梅，董云云.校企合作環(huán)境下電氣工程專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)模式探索[J].教育教學(xué)論壇，2020（47）：217218.

[4]卜劍秋.工程教育認(rèn)證背景下電氣工程專業(yè)“工程電磁場(chǎng)”課程教學(xué)改革[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2020，17（19）：117118.

[5]房朝暉，白瑞峰，韓洪洪.電氣工程與自動(dòng)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2017，20（02）：127130.

作者簡(jiǎn)介：黨玉潔（2000—?），女，漢族，河北景縣人，本科，學(xué)生，從事電氣工程及其自動(dòng)化研究。