基于Internet的電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建

張英　潘科　閆敬旺

[摘 要] 高職電工電子課程實(shí)訓(xùn)應(yīng)注重學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)，分析了高職電工電子課程及貴州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀，以基于Internet的電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)思路為出發(fā)點(diǎn)，介紹了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)構(gòu)架、功能架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，與傳統(tǒng)電工電子實(shí)驗(yàn)室相對(duì)比，具備多項(xiàng)明顯優(yōu)勢(shì)，并指出電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室的下一步發(fā)展方向。該實(shí)驗(yàn)室能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生活學(xué)活用電工電子知識(shí)和技能。

[關(guān) 鍵 詞] 虛擬實(shí)驗(yàn)室；電工電子；職業(yè)能力

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）02-0143-01

高等職業(yè)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力，高職學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)應(yīng)貫穿于所有課程教學(xué)。作為電類專業(yè)必修基礎(chǔ)課之一的電工、電子課程，該課程學(xué)習(xí)好壞，直接影響到專業(yè)課程學(xué)習(xí)效果。全面分析高職電工電子課程及我校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀，介紹運(yùn)用虛擬技術(shù)的電工、電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的思路，對(duì)已開(kāi)放的電工電子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，并提出該電工電子虛擬實(shí)驗(yàn)室今后的發(fā)展方向。

一、現(xiàn)狀分析

目前，大部分高職院校電工電子教學(xué)分為理論、實(shí)驗(yàn)兩部分。理論學(xué)習(xí)概念較為抽象，邏輯性強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容枯燥。而高職學(xué)生錄取分?jǐn)?shù)低，理解能力差。

高職學(xué)生樂(lè)于動(dòng)手做、動(dòng)手嘗試。經(jīng)實(shí)踐，高職學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中能學(xué)會(huì)更多知識(shí)和技能，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)我校投入大量資金購(gòu)置天煌教儀電工、電子實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使用十多年，造成多臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備接近報(bào)廢，主要原因如下：一方面，高職院校學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)，初學(xué)者未能掌握要領(lǐng)，難免操作失誤，直接會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞。另一方面，由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)備配置等因素限制，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室僅能完成固定驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，嚴(yán)重影響了電工、電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，而使用專門的綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)雖然教學(xué)效果比較理想，但投入甚大、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較單一。據(jù)調(diào)研，國(guó)內(nèi)大部分高職院校電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法等方面均存在一定的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了學(xué)生電工、電子職業(yè)能力養(yǎng)成。

近年來(lái)，隨著虛擬技術(shù)、多媒體等技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能解決上述兩方面不足，滿足學(xué)生電工電子項(xiàng)目化教學(xué)的需求。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)思路

基于Internet的電工電子虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，單臺(tái)普通服務(wù)器支持10000個(gè)以上注冊(cè)用戶使用，多個(gè)用戶同時(shí)在線使用。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)相比，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在靈活性、先進(jìn)性等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性和特點(diǎn)。該實(shí)訓(xùn)室主要包括：

（一）系統(tǒng)整體構(gòu)架

基于Internet的電工電子虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室整體架構(gòu)分為系統(tǒng)服務(wù)器和虛擬仿真終端兩個(gè)部分：系統(tǒng)服務(wù)器用于安裝虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)保存學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其他一些數(shù)據(jù)。虛擬仿真終端可給用戶提供一個(gè)操作平臺(tái)，分教師PC端和學(xué)生PC端，學(xué)生和教師完成實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、搭建，擺脫了時(shí)間和場(chǎng)地限制。

（二）功能構(gòu)架及實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)用戶分為學(xué)生、教師、教務(wù)管理人員和系統(tǒng)管理人員四種角色，不同角色分別擁有不同權(quán)限。

系統(tǒng)管理員有最高權(quán)限，可管理所有系統(tǒng)用戶賬號(hào)和角色管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)維護(hù)等；教務(wù)管理人員可根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱進(jìn)行學(xué)期課程管理相關(guān)的查看、增加、刪除、修改、發(fā)布以及相應(yīng)信息的維護(hù)；教師負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程管理；學(xué)生按照任課教師安排，做實(shí)驗(yàn)，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告和結(jié)果給系統(tǒng)服務(wù)器，教師登錄系統(tǒng)后批改實(shí)驗(yàn)，并公布成績(jī)，成績(jī)可供學(xué)生查看，同時(shí)自動(dòng)存檔至教務(wù)系統(tǒng)。

（三）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目介紹

為了保證實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了大量的實(shí)驗(yàn)器材。該實(shí)訓(xùn)室元件模型、典型項(xiàng)目選取，以電工基礎(chǔ)與應(yīng)用、電子技術(shù)等相關(guān)課程內(nèi)容為基礎(chǔ)，以進(jìn)一步提高學(xué)生電工電子實(shí)驗(yàn)技能為主導(dǎo)目標(biāo)，在進(jìn)行全面調(diào)查、分析、總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)院現(xiàn)有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)條件和需求，將“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室”概念引入電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域，目前，包含14大類，136種實(shí)驗(yàn)器材模型。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)器材的外觀、使用方法與真實(shí)的儀器儀表相一致。

有了充足的實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生可完成典型案例庫(kù)，自行設(shè)計(jì)、搭建相關(guān)電工、電子實(shí)驗(yàn)兩大類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。其中，典型案例庫(kù)目前包括電工基礎(chǔ)與應(yīng)用22種、電子技術(shù)38種。學(xué)生自主設(shè)計(jì)、搭建電路，提高了實(shí)驗(yàn)室的使用效率，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生活學(xué)活用電工電子的知識(shí)和技能。

總之，基于Internet的虛擬電工電子實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了功能強(qiáng)大的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，經(jīng)實(shí)踐，學(xué)生通過(guò)自主設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，提高了電路設(shè)計(jì)能力和實(shí)際接線能力。

借助電工電子實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，進(jìn)一步可拓展實(shí)驗(yàn)室功能，增加自動(dòng)控制、單片機(jī)等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，豐富典型虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師應(yīng)組織學(xué)生自主設(shè)計(jì)、搭建專門實(shí)驗(yàn)庫(kù)。該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力，促進(jìn)了學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

參考文獻(xiàn)：

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