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摘要:基于虚拟仿真实验平台的理工类专业教学，可通过仿真环境，为学生构筑一个理论与实践相结合的教学场景，学生在学习过程中，可充分激发出创新意识与操作意识等，提高实际教学质量。基于此，文章以虚拟仿真实验教学特性为切入点，分析电气工程与自动化专业虚拟仿真实验教学平台的建设模式，并对课程实施路径进行研究。
关键词:虚拟仿真实验;电气工程与自动化专业;教学改革
电气工程与自动化专业人才的培养，是我国工业产业推进的重要驱动。为进一步强化电气工程教学质量，必须结合工程专业的实践性教学特点，以新技术、新理论切入方向，综合制定出具有引导性与实践性相结合的教学体系，以此来保证学生在学习过程中自身理论知识与实践知识得到同步提升。然而，从现有的电气工程与自动化专业教学形式来，看受到教学资源以及教学管理体系等方面的影响，在实践教学过程中，并未能充分体现出工程专业实践教学的相应价值，这就造成学生在学习过程中自身理论知识与实践知识产生一定的错位现象，降低学生的实操能力。虚拟仿真实验教学平台的研发与应用，则可为学生提供一个虚拟化的教学场景，通过对数据信息进行同步映射，保证学生在学习过程中可以充分依托于平台的可视化功能，对知识进行多维度解析。此外，虚拟仿真平台通过计算机设备的实现，可以有效冲突出教学实践与教学空间的限制，学生在学习过程中可以充分利用碎片化时间对知识进行自主学习，以此来提高实际教学质量。
一、虚拟仿真实验教学的特点
(一)教学内容多元性。虚拟仿真实验平台的建设是以互联网为基础，将教学资源整合到虚拟仿真平台上，然后利用可视化技术、反馈技术等，对整个教学内容进行数据映射。通过数字化信息的模拟量转变，虚拟仿真实验平台可以实时化转变数字，进而对不同实验课程教学进行针对化设定，以构筑出多元化教学场景。对于电气工程及其自动化专业来讲，其本身属于一个实践性较强的科目，且部分理论知识与实践知识在教学过程中呈现出一个的抽象化特点，而通过虚拟仿真教学平台，则它有效将此类抽象性的知识点进行可视化解析。例如，在电气医学实验中通过虚拟平台可以将电机内部的磁场分布属性以及在通电过程中磁场变化属性进行仿真处理，以此来对电磁场变化及其价值效用进行分析。通过虚拟仿真平台的建设，可以为不同学科专业之间提供交叉场所，保证知识点在整合的过程中，对学生起到一定的引导作用，进一步强化实际教学质量。
(二)教学环节灵活性。虚拟仿真教学平台的应用，可以更好地贯彻落实以学生为本的教学理念，通过平台虚拟化的模式，教学资源可以进一步满足学生的个性化需求，以此来培养学生的创新意识，为学生树立正确的学习观念。在大数据技术的支持下，虚拟仿真教学平台的研发，几乎可以囊括与电气工程及自动化专业相关联的各个学科体系，且在跨层次教学过程中，可按照不同的时间段、学习段等对教学活动进行分批次组建，整个教学资源不会受到教学框架的局限，这样学生在学习过程中可以得到更多的实践操作机会，以丰富学生自身的知识体系，强化学生的学习意识。
(三)教学场景模拟性。对于电气工程及其自动化专业来讲，部分实践教学存在一定的危险性，而通过虚拟仿真平台的建设可有效规避教学风险所带来的教学事故。通过教学信息所呈现出的各类内容进行专业化设定，然后同步映射到实验平台中，这样学生在学习及操作过程中，可以通过虚拟化的场景实践，令学生了解到具体操作过程中应当遵循的原则。例如在对高压电进行虚拟仿真时，可以通过虚拟场景的搭建，模仿出高压放电的场景，这样学生在学习过程中，可以有效提高学生的代入感，这样为后续教学工作的开展提供基础保障。
二、虚拟仿真实验教学体系的构建
电气工程与自动化专业在建设虚拟仿真实验教学平台时，其本身是通过理论知识点与实践知识点之间的整合，为整个教学平台提供一种主客观相结合的教学准则，这样在信息化技术的支撑下，可以进一步将不同学科知识点进行实践化应用，以保证学生在学习过程中真正通过基础知识、专业知识与实践知识的三方面整合，对自身的知识体系进行拓展。
(一)基于教学环节的教学模式。(1)基础教学平台。基础实验教学平台的建设主要是以电气工程及其自动化专业基础知识为主，其进一步阐述科学及技术理论，保证通过基础知识的学习，可令学生对整个学科专业产生一种主观层面的认可感。然后将基础知识与自87身对学科专业的感知进行融合，进一步转变成一种职业素养，以保证学生在学习过程中可真正的将自身兴趣立足于学科学习中。与此同时，将教学内容通过虚拟仿真实验教学平台进行知识转变，可以依托于网络教育平台，真正实现教学空间与教学实践的转变，令整个教学课程可以随时随地的入驻到学生的学习体验中，进一步提高实际教学质量，培养学生养成独立的学习习惯。(2)专业教学平台。基于虚拟仿真技术实现的专业性教学平台，主要是针对基础电气知识的一种延伸，通过教学环节的设定，保证各类具有实践性、综合性的教学内容，可以对整个电气工程所承担的教学效用提供平台支撑，以保证对部分不可逆的实验项目、成本风险高的实验项目等，削减相应的成本投入力度。与此同时，在专业实践教学平台的建设下，学生不仅可对当前学科内容进行解读，还可对其他关联性内容进行分析，这样以仿真实践环境为主体的教学体系，可以有效实现学生基础知识与专业知识的自然过渡，保证整个学习过程呈现出无缝对接的现象。
(二)基于教学目标为教学模式。以教学目标为主体的平台建设模式，主要是通过学生专业学习方向以及学习质量、学习兴趣度等方面，建构出与学生自身学习导向相对等的教学体系，保证整个学科内容的跨度，可以真正为教学体系的延伸提供拓展平台。在对虚拟仿真实验平台进行建设时，主要是由下列几点为建设主体。(1)理论层。电气工程及自动化控制专业在教学过程中理论知识是学生学科能力、专业素养形成的基础所在，而整个教学目标的建设则是围绕基础知识，并通过基础知识的延伸对学生学习行为进行分析，以查证出虚拟仿真教学所实现的内容整合机制，确保学生在学习过程中可以真正摆脱传统时间空间的局限，实现跨维度学习，增强学生的基础能力。(2)综合设计层。虚拟仿真实验平台综合设计层的建设则是为各个基础知识提供交叉应用的场所，通过对基础知识以及专业知识实践知识等进行整合，确保学生对某一类知识点进行分析时，可以从不同角度分析出问题本身所具备的属性，然后由学生自身理论知识点为基础，通过实验模拟场景的代入，提高学生对理论知识的理解能力，这样学生在学习过程中可以清晰地罗列出抽象化知识在数据映射过程中存在的导向性作用，进而实现共享化学习，提高实际教学质量。(3)系统层。系统构建成的研发则是将承接电气工程及其自动化控制专业所需要的实践知识全过程映射到虚拟仿真环境中，这样通过知识点的代入及延伸，可有效保证学生在学习及训练过程中真正感受到模型化知识以及可视化知识所带来的兴趣点。这样一来，通过不同学习层面的建构，令实验教学资源在整个学科教学中实现分化，避免教学内容脱节的现象发生。
三、电气工程及自动化专业课程实施路径
(一)虚拟与现实相结合教学平台。在对虚拟仿真教学平台进行建设时，主要是以电气工程及自动化专业的理论知识为主，通过理论知识的映射来阐述出实践教学过程中应遵循的教学特点，这样以仿真虚拟所形成的教学模式，可有效突出教学主体。除此之外，将课堂教学与虚拟教学进行结合，可以进一步将理论体系与实践体系相结合，让学生在学习过程中可以通过虚拟操作实时对自身的理论知识进行认证，并结合动态化的仿真操控模式，完善自身的知识体系，以此来提高实际教学效用。
(二)基于学生能力培养的教学体系。建设以学生能力培养为指标的实践教学体系，主要是对学生现阶段的认知行为以及学习行为的进行分析，查证出与学生主观能动性相对接的实验教学框架，以保证学生在学习过程中可以充分发挥出主动学习兴趣，并对实验教学中存在的问题进行主动化探寻分析，这样通过知识体系的逐层渗透可以养成学生独立解决问题的能力。除此之外，通过虚拟仿真实验教学平台的建设，可以为学生提供更为全面的教学设施，当然此类教学设施不是指教学实体设备，而是通过虚拟场景的构筑为学生提供一种基于虚拟与现实相结合的理论教学设施，其将对学生思维起到触发作用，这样学生在对与电气工程相关联的知识内容进行学习时，可以通过自身的上手操作，解析出不同教学模式下教学内容与问题的相对关系。同时，虚拟仿真教学平台的实现可以最大限度激发出学生的创新意识，学生在操作过程中可以尽情的将自身想法付诸到实践中，并可有效摆脱因误操作所带来的设备损坏问题等，进而提高学生的创新能力。
四、结语
综上所述，伴随着信息技术与教学体系的深度融合，搭载教学网络平台而实现的专业化教学，可以将课程内容理论知识同步映射到虚拟环境中，为学生提供更为全面的知识导向。为进一步强化电气工程及自动化控制专业的教学质量，则需深度分析出不同教学视域下，学科知识与学生学习诉求、岗位工作能力相对应的教学内容，然后构筑出相对应的教学体系，提高实际教学质量。
作者:党玉洁 单位:河北工程大学
