虛擬仿真技術(shù)在電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

董淑惠 李建文

摘? 要：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用前景。高校通過虛擬仿真技術(shù)來構(gòu)建電機(jī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，使抽象概念具體化，進(jìn)而幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)。文章重點(diǎn)研究虛擬仿真技術(shù)在電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中應(yīng)用的必要性、電機(jī)學(xué)課程傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，并深入探討虛擬仿真技術(shù)在電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用策略，希望為高校電機(jī)學(xué)課程教學(xué)提供技術(shù)支持與理論參考。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù);電機(jī)學(xué);存在問題;應(yīng)用策略

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）14-0058-04

Abstract： With the rapid development of information technology， virtual simulation technology has a wide application prospect in the teaching of electrical engineering courses. Colleges and universities construct virtual simulation laboratories of electrical engineering through virtual simulation technology， which makes abstract concepts concrete and helps students to understand knowledge better. This paper focuses on the necessity of the application of virtual simulation technology in the teaching of electrical engineering， and the existing problems in the traditional teaching of electrical engineering， and probes into the application strategies of virtual simulation technology in the teaching of electrical engineering， hoping to provide technical support and theoretical reference for the teaching of electrical engineering in colleges and universities.

Keywords： virtual simulation technology; Electromechanics; existing problems; the application strategy

電機(jī)學(xué)是電氣類專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)等相關(guān)專業(yè)的一門具有較強(qiáng)綜合性的基礎(chǔ)課程，該課程的內(nèi)容主要涉及變壓器、直流電機(jī)、電磁場等相關(guān)知識(shí)，需要學(xué)生具備大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)來分析電機(jī)的工作原理、運(yùn)行特性，并具備解決工程實(shí)踐問題的能力。由于該課程涉及抽象概念、基本原理、公式推導(dǎo)較多，需要學(xué)生具備良好的想象力和思維能力，學(xué)生理解起來較為困難，學(xué)習(xí)效果不佳。鑒于此，本文在電機(jī)學(xué)課程教學(xué)過程中引入虛擬仿真技術(shù)，幫助學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)電機(jī)學(xué)的內(nèi)部機(jī)理，讓學(xué)生在仿真的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境中探究和學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生應(yīng)用電機(jī)學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，進(jìn)而提升電機(jī)學(xué)課程教學(xué)效果。

一、對虛擬仿真技術(shù)的理解

（一）概念

虛擬仿真技術(shù)是集互聯(lián)網(wǎng)共享技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。在實(shí)際應(yīng)用中，其通過人機(jī)交互、傳感器、計(jì)算機(jī)圖形等來模擬仿真現(xiàn)實(shí)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，創(chuàng)造一個(gè)三維立體的虛擬空間。在虛擬空間中，利用虛擬仿真、場景模擬等方式實(shí)現(xiàn)場景轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生體驗(yàn)不同場景，同時(shí)還可親自操作，與虛擬場景進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互，幫助學(xué)生理解抽象知識(shí)。

（二）優(yōu)點(diǎn)

一是資金投入少。購買真實(shí)的儀器設(shè)備需要大量資金，且設(shè)備容易損壞和老化，需要定期維護(hù)，增加了教學(xué)成本，而運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)可減少資金投入，無須購買真實(shí)的儀器設(shè)備，且能根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)出不同的仿真環(huán)境。二是靈活性好。虛擬仿真教學(xué)不受場地的限制，使教學(xué)過程不再抽象化，學(xué)生也可借助虛擬仿真平臺(tái)靈活地進(jìn)行實(shí)踐操作，反復(fù)練習(xí)教學(xué)難點(diǎn)。三是新穎性高。學(xué)生在虛擬仿真環(huán)境中能從不同角度觀察電機(jī)模型，學(xué)習(xí)科研前沿和較新的知識(shí)，有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

二、虛擬仿真技術(shù)在電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中應(yīng)用的必要性

電機(jī)學(xué)課程內(nèi)容抽象難懂，僅依靠教師口頭闡述學(xué)生很難理解，學(xué)校需要增加工程實(shí)踐類的內(nèi)容，幫助學(xué)生在實(shí)踐中理解并掌握所學(xué)知識(shí)。然而，高校的實(shí)驗(yàn)條件有限，不能滿足學(xué)生的實(shí)踐操作需求。因此，有必要在電機(jī)學(xué)課程中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，用仿真手段向?qū)W生直觀演示抽象內(nèi)容，進(jìn)而改善教學(xué)質(zhì)量。

（一）有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中，改變了傳統(tǒng)“教師講學(xué)生聽”的教學(xué)模式，有助于教師直觀地講解知識(shí)。教師可以利用虛擬仿真平臺(tái)當(dāng)堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將抽象難懂的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作過程，加深學(xué)生對知識(shí)的理解。另外，學(xué)生在虛擬仿真中可以突破現(xiàn)實(shí)中的限制，有效發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，在虛擬仿真系統(tǒng)中自己設(shè)計(jì)電路，對仿真參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，可通過線上管理系統(tǒng)隨時(shí)向教師提出疑問，教師進(jìn)行答疑。整個(gè)過程中，教師起主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成電路的設(shè)計(jì)、仿真參數(shù)的調(diào)試過程，進(jìn)而有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

（二）有助于更好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力

目前電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在電機(jī)設(shè)備昂貴，數(shù)量少，設(shè)備型號陳舊等問題，只能分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，5～6個(gè)學(xué)生才能分到一臺(tái)設(shè)備，減少了每個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作的時(shí)間，導(dǎo)致部分學(xué)生失去實(shí)驗(yàn)興趣，不利于學(xué)生動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為學(xué)生創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，打破時(shí)間和地點(diǎn)的限制使得電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不必在實(shí)驗(yàn)室完成，擺脫了電機(jī)設(shè)備的束縛，學(xué)生可以自由安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)，只需要在自己電腦上登錄賬號即可進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，在虛擬仿真場景中直觀地認(rèn)識(shí)虛擬電機(jī)設(shè)備的構(gòu)造，以及設(shè)備各參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程，自主進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的操作，進(jìn)而深入了解電機(jī)設(shè)備運(yùn)行的原理。這樣既避免了現(xiàn)實(shí)場景中因?qū)W生圍觀而看不仔細(xì)的情況，又能確保每個(gè)學(xué)生都能動(dòng)手操作，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手操作的興趣，同時(shí)在模擬實(shí)驗(yàn)中還可以反復(fù)操作，進(jìn)而更好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

（三）有助于完善電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的評價(jià)方式

由于在傳統(tǒng)的電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中，學(xué)生多處于圍觀狀態(tài)，僅有少量同學(xué)進(jìn)行實(shí)踐操作，教師無法對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程進(jìn)行評價(jià)，主要考察學(xué)生的出勤情況，并對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行打分，而實(shí)驗(yàn)報(bào)告存在學(xué)生抄襲的現(xiàn)象，這樣一來大部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)課成績相差不大，導(dǎo)致學(xué)生對電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)的熱情降低。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以自動(dòng)記錄學(xué)生的實(shí)際操作過程，教師可通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程，并結(jié)合學(xué)生最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，科學(xué)、客觀、全面地綜合評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。當(dāng)然，對于在虛擬仿真平臺(tái)上操作不合格的學(xué)生，還可以進(jìn)行重復(fù)學(xué)習(xí)和操作，以深入理解并掌握所學(xué)知識(shí)。

三、現(xiàn)階段電機(jī)學(xué)課程教學(xué)存在的問題分析

（一）課程教學(xué)方式單一，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對教育領(lǐng)域產(chǎn)生了積極的推動(dòng)作用，教師對教學(xué)方式的選擇直接關(guān)乎教學(xué)質(zhì)量的好壞。尤其是電機(jī)學(xué)課程內(nèi)容晦澀難懂，電機(jī)磁場看不見摸不著，電機(jī)內(nèi)部磁場耦合關(guān)系很難直觀地描述出來，這就需要教師運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)輔助教學(xué)，以增加教學(xué)的趣味性，使抽象內(nèi)容形象化，便于學(xué)生理解，進(jìn)而有助于提高課堂教學(xué)效率。然而，現(xiàn)階段，電機(jī)學(xué)課程教學(xué)方式單一，大多數(shù)教師主要運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，長此以往，學(xué)生產(chǎn)生視覺疲勞，加之課堂上缺少互動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生基本上沒有發(fā)言的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致學(xué)生逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，新興了微課、翻轉(zhuǎn)課堂、虛擬仿真技術(shù)等教學(xué)工具，教師應(yīng)該有效運(yùn)用這些教學(xué)工具來豐富自己的教學(xué)方式，以提高學(xué)生對電機(jī)學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。但實(shí)際上，很少有電機(jī)學(xué)教師在課堂上運(yùn)用這些新的教學(xué)工具，制約了電機(jī)學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量的提升。

（二）課程教學(xué)內(nèi)容落后，難以滿足學(xué)生需求

時(shí)代在進(jìn)步，電機(jī)、變壓器、發(fā)電技術(shù)也在不斷推陳出新，而電機(jī)學(xué)中涉及直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)等多種類型的電機(jī)和多種變壓器，通過學(xué)習(xí)促使學(xué)生掌握電機(jī)和變壓器的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理等知識(shí)，具有很強(qiáng)的時(shí)代性、理論性、工程實(shí)踐性。目前，大部分教師主要以電機(jī)學(xué)課程教材內(nèi)容為主，而教材的更新速度很難跟上時(shí)代發(fā)展的速度，特別是科研前沿、工程項(xiàng)目等內(nèi)容涉及較少，教學(xué)內(nèi)容落后，與生產(chǎn)實(shí)際相脫節(jié)，難以滿足學(xué)生需求。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容模式化，大部分是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。例如單相變壓器、直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性以及異步電機(jī)的調(diào)速綜合實(shí)驗(yàn)等驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生基本不需要思考，更無須創(chuàng)新，只需要按書本規(guī)定操作連接，照葫蘆畫瓢，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果即可。這些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)只能培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，不利于學(xué)生探究能力、創(chuàng)造性思維能力、動(dòng)手能力以及運(yùn)用知識(shí)去分析、解決問題能力的發(fā)展。

（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)備存在局限性，影響學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解

一是電機(jī)學(xué)課程實(shí)驗(yàn)中需要用到多種儀器設(shè)備等，包括各種直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)以及各種變壓器等大型設(shè)備，這些設(shè)備價(jià)格昂貴且占用實(shí)驗(yàn)室場地大，高校購買數(shù)量少。隨著電機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，新類型的電機(jī)層出不窮，而購買新型的電機(jī)需要大量的資金支持，當(dāng)前高校電機(jī)實(shí)驗(yàn)室資金和空間有限，以至于許多設(shè)備都沒有及時(shí)更新，學(xué)生很難接觸到新款電機(jī)設(shè)備，限制了學(xué)生對各類新型電機(jī)的應(yīng)用，致使所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐技能已經(jīng)過時(shí)，加之設(shè)備數(shù)量有限，更無法確保為每位學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致學(xué)生失去實(shí)驗(yàn)興趣，因而動(dòng)手能力較差。二是由于現(xiàn)行裝備僅利用過流保護(hù)、短路保護(hù)、過壓保護(hù)等方式來保護(hù)電路，缺少欠壓和掉相保護(hù)等功能，設(shè)備容易產(chǎn)生故障，加之使用量大，尤其是電阻箱，完好率非常低，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程需要消耗一大部分時(shí)間去解決設(shè)備老化或損壞帶來的問題，影響學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。三是大功率型的電機(jī)在使用過程中也存在人身危險(xiǎn)因素，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的可操作性有限，在實(shí)驗(yàn)過程中不能看到各參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程，導(dǎo)致學(xué)生難以理解設(shè)備運(yùn)行原理。

（四）實(shí)踐教學(xué)流于形式，教學(xué)效果不佳

電機(jī)學(xué)課程涉及電壓、電流、電磁場等參數(shù)，內(nèi)容抽象難懂，很難用通俗易懂的語言描述出來，需要將理論教學(xué)與工程實(shí)際相結(jié)合，促使學(xué)生在實(shí)踐中領(lǐng)會(huì)知識(shí)，進(jìn)而提高教學(xué)效果。然而，現(xiàn)階段電機(jī)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)存在明顯不足，實(shí)踐教學(xué)流于形式，教學(xué)效果不佳。一是教師重理論輕實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)間較短，次數(shù)有限，導(dǎo)致學(xué)生積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，難以掌握所學(xué)內(nèi)容。事實(shí)上，電機(jī)學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，倘若學(xué)生僅僅是學(xué)習(xí)理論知識(shí)而很少去動(dòng)手實(shí)踐，那么就不能深入理解各類電機(jī)的工作原理和特性，就不具備實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力。二是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，學(xué)生容易接受線上學(xué)習(xí)+線下實(shí)訓(xùn)的方式，需要自由的學(xué)習(xí)時(shí)間，而現(xiàn)實(shí)中受教學(xué)時(shí)間與資源的限制，難以滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求，教學(xué)效率和學(xué)習(xí)效率不佳。三是缺乏一支專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍。大部分教師缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，遇到實(shí)際問題，只會(huì)紙上談兵，無法保證電機(jī)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。

四、虛擬仿真技術(shù)在電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中應(yīng)用的具體策略

針對電機(jī)學(xué)課程教學(xué)存在的問題，將虛擬仿真技術(shù)融入電機(jī)學(xué)課程教學(xué)過程中，使得課程教學(xué)不受空間、時(shí)間、設(shè)備數(shù)量和類型等方面的限制，能結(jié)合電機(jī)學(xué)課程需要來設(shè)計(jì)虛擬仿真資源，促使學(xué)生可以自由地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，有效解決實(shí)驗(yàn)成本高、危險(xiǎn)性高、操作復(fù)雜等問題，顯著提高學(xué)生的參與感，有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立操作以及分析、解決問題的能力。

（一）實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)方式與虛擬仿真教學(xué)方式的有效融合

傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)勢是能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，更好地管理學(xué)生，能短時(shí)間內(nèi)將教師理解的教學(xué)內(nèi)容傳遞給學(xué)生，但容易讓學(xué)生產(chǎn)生依賴心理，不能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)對于較難描述的抽象內(nèi)容，也不利于學(xué)生掌握。虛擬仿真教學(xué)則能有效發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，真實(shí)再現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程，有助于學(xué)生深刻理解所學(xué)知識(shí)，但由于學(xué)生自控能力不強(qiáng)，不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、理解能力不同，容易產(chǎn)生教學(xué)進(jìn)度不統(tǒng)一的問題。這就需要將傳統(tǒng)教學(xué)模式與虛擬仿真教學(xué)方式有效結(jié)合起來，更好地提升教學(xué)質(zhì)量。例如，在講解異步電動(dòng)機(jī)工作原理時(shí)，教師可首先利用PPT課件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻等資源對課程內(nèi)容進(jìn)行講解，將自己多年來對電機(jī)工作原理的理解概括為幾個(gè)方面，并與學(xué)生互動(dòng)交流，幫助學(xué)生理解;然后運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，直觀地講解電機(jī)內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及電磁轉(zhuǎn)化過程;接著讓學(xué)生在三維仿真環(huán)境中自由探索電機(jī)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行實(shí)踐操作，進(jìn)而產(chǎn)生較好的教學(xué)效果。

（二）結(jié)合時(shí)代發(fā)展與學(xué)生實(shí)際需求，完善課程教學(xué)內(nèi)容

1. 運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

隨著虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢越來越明顯。因此，高校應(yīng)結(jié)合時(shí)代發(fā)展與學(xué)生實(shí)際需求來合理規(guī)劃電機(jī)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，并把握好虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢，增加方便學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的資源。在電機(jī)學(xué)課程講授過程中，應(yīng)利用虛擬仿真軟件來輔助課程具體事例的講解，以便將抽象的電機(jī)結(jié)構(gòu)、原理以更加直觀的方式表現(xiàn)出來，確保學(xué)生更好地掌握課程重難點(diǎn)。例如在講解電機(jī)運(yùn)行情況時(shí)，在教材傳統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可運(yùn)用虛擬仿真軟件MATLAB和Sim ulink工具箱程序來進(jìn)行簡單的仿真設(shè)計(jì)，通過建立仿真模塊和調(diào)試參數(shù)來動(dòng)態(tài)地顯示電機(jī)的運(yùn)行情況，便于學(xué)生理解，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2. 將科研工作融入課堂教學(xué)，豐富課程教學(xué)內(nèi)容

將科研工作融入授課過程中，以拓寬學(xué)生視野，確保教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)。例如，三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)常常出現(xiàn)在教師科研課題中，教師可以在授課過程中提出課題設(shè)計(jì)的基本要求，并分小組討論課題設(shè)計(jì)內(nèi)容，教師預(yù)審之后，對學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)施方案進(jìn)行評價(jià)，學(xué)生結(jié)合虛擬仿真軟件，對自己的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在整個(gè)過程中，學(xué)生主動(dòng)構(gòu)思課題設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高了學(xué)生的課堂參與感，有助于實(shí)現(xiàn)“虛擬仿真技術(shù)-理論知識(shí)-思考能力、探究能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力”的轉(zhuǎn)化，保證教學(xué)效果。

（三）加強(qiáng)校企合作力度，將虛擬仿真教學(xué)與企業(yè)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合

電機(jī)學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)輔助實(shí)踐教學(xué)的同時(shí)，也要加強(qiáng)校企合作力度，建立良好的合作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合，進(jìn)而真正提高電機(jī)學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量。一是利用虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)來輔助課程實(shí)踐教學(xué)。學(xué)生在學(xué)習(xí)完一定的理論知識(shí)后，可在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上根據(jù)自己的需求選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。在實(shí)驗(yàn)操作過程中，師生可在虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行互動(dòng)與交流，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程，實(shí)驗(yàn)管理模塊會(huì)結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)步驟的得分情況對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)效果給予評價(jià)，反饋給學(xué)生與教師，幫助學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)，幫助教師有針對性地改進(jìn)教學(xué)方法。二是學(xué)校應(yīng)開發(fā)校企聯(lián)合項(xiàng)目，讓學(xué)生參與企業(yè)實(shí)際工程項(xiàng)目，操作真實(shí)的儀器設(shè)備，這樣既有助于電機(jī)學(xué)課程教學(xué)與行業(yè)需求接軌，拓寬學(xué)生的就業(yè)渠道，又有助于鍛煉學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手操作能力。三是組織學(xué)生去企業(yè)實(shí)踐基地現(xiàn)場進(jìn)行參觀，在現(xiàn)場由教師對各類電機(jī)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理等基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行講解，并邀請電氣類專業(yè)方面的專家來指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)，在企業(yè)實(shí)踐基地對學(xué)生進(jìn)行電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)培訓(xùn)，以確保實(shí)踐教學(xué)的有效性，需要注意的是，在整個(gè)過程中要考慮學(xué)生安全、企業(yè)實(shí)訓(xùn)的時(shí)間等因素。

（四）建立一支專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，大部分電機(jī)學(xué)課程教師的虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用能力和實(shí)踐能力不足，導(dǎo)致電機(jī)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)流于形式，因此，高校應(yīng)建立一支專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍。第一，提高教師的虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用能力。學(xué)?？裳?zhí)摂M仿真技術(shù)應(yīng)用方面的專家來校開辦講座和學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，指導(dǎo)教師的實(shí)踐教學(xué)，以提升教師運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)輔助電機(jī)學(xué)課程教學(xué)的能力，進(jìn)而更好地指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)。第二，定期組織電機(jī)學(xué)課程教師去企業(yè)培訓(xùn)，促使教師增加企業(yè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并將其運(yùn)用到電機(jī)學(xué)課程教學(xué)中去，指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中靈活地應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力。第三，學(xué)校還可以引進(jìn)具有豐富理論知識(shí)且具有企業(yè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人才來校任教，以壯大電機(jī)學(xué)課程師資隊(duì)伍，進(jìn)而促進(jìn)電機(jī)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升。

五、結(jié)束語

總之，與傳統(tǒng)電機(jī)學(xué)課程教學(xué)模式相比，虛擬仿真教學(xué)能將抽象概念具體化，改善了教學(xué)效果，同時(shí)，虛擬仿真教學(xué)限制條件少，不受實(shí)踐時(shí)間與地點(diǎn)的限制，促使學(xué)生更自由地學(xué)習(xí)與實(shí)踐，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐的積極性。教師應(yīng)合理運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，更新電機(jī)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與方式，并結(jié)合傳統(tǒng)實(shí)物教學(xué)模式，將二者有效結(jié)合，進(jìn)而培養(yǎng)出滿足時(shí)代發(fā)展需求的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧展飛，孫慶珍，甘春景.虛擬仿真技術(shù)在土木工程測量實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2021，42（11）：164-166.

[2]岳祥楠，賀小星，馬飛虎，等.虛擬仿真技術(shù)在測繪工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].測繪工程，2021，30（1）：76-80.

[3]董淑惠，李永剛.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的電機(jī)學(xué)課程教改新思路的探索[J].高教學(xué)刊，2020（28）：128-131.

[4]劉潤澤，王憲磊.提高《電機(jī)學(xué)》教學(xué)質(zhì)量的幾種方法[J].科技視界，2019（13）：117-118.

[5]樊瓊劍.電機(jī)教學(xué)方法的交叉應(yīng)用[C]//年會(huì)組織委員會(huì).第二屆中國高校電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2008：112-114.

[6]徐磊，蔡曉磊，傅海軍，等.基于虛擬仿真平臺(tái)的“電機(jī)學(xué)”教學(xué)實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2020，42（6）：30-32+37.

[7]顧亭亭，張明霞，郝雯娟.“電機(jī)學(xué)課設(shè)”教學(xué)改革的探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2020，23（4）：104-106.

基金項(xiàng)目：2018年河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“基于3D虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的《電機(jī)學(xué)》多元混合式教學(xué)方法應(yīng)用研究”

（2018GJJG397）;2020年河北省教學(xué)改革項(xiàng)目“融入課程思政的《電機(jī)學(xué)》對分課題研究”（2020GJJG619）;華北電力大學(xué)校級教改項(xiàng)目“基于 Web 3D技術(shù)的‘電力電子技術(shù)’課程虛擬混合教學(xué)平臺(tái)開發(fā)與實(shí)踐研究”（無編號）

作者簡介：董淑惠（1978-），女，漢族，青海西寧人，碩士，副教授，研究方向?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電控制研究。