基于Internet的电工电子虚拟实验室构建

张英　潘科　闫敬旺

[摘 要] 高职电工电子课程实训应注重学生职业能力的培养，分析了高职电工电子课程及贵州电力职业技术学院实验室现状，以基于Internet的电工电子虚拟实验室设计思路为出发点，介绍了虚拟仿真实验室系统构架、功能架构及实现和实训项目，与传统电工电子实验室相对比，具备多项明显优势，并指出电工电子虚拟实验室的下一步发展方向。该实验室能培养学生的创新能力，有利于学生活学活用电工电子知识和技能。

[关 键 词] 虚拟实验室；电工电子；职业能力

[中图分類号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）02-0143-01

高等职业教育的目标是培养学生的职业能力，高职学生职业能力的培养应贯穿于所有课程教学。作为电类专业必修基础课之一的电工、电子课程，该课程学习好坏，直接影响到专业课程学习效果。全面分析高职电工电子课程及我校实验室现状，介绍运用虚拟技术的电工、电子实验室设计的思路，对已开放的电工电子实验室进行分析，并提出该电工电子虚拟实验室今后的发展方向。

一、现状分析

目前，大部分高职院校电工电子教学分为理论、实验两部分。理论学习概念较为抽象，逻辑性强，教学内容枯燥。而高职学生录取分数低，理解能力差。

高职学生乐于动手做、动手尝试。经实践，高职学生在实验中能学会更多知识和技能，实训环节我校投入大量资金购置天煌教仪电工、电子实验设备，使用十多年，造成多台实验设备接近报废，主要原因如下：一方面，高职院校学生动手能力强，初学者未能掌握要领，难免操作失误，直接会导致实验设备的损坏。另一方面，由于实验环境、设备配置等因素限制，传统实验室仅能完成固定验证实验项目，严重影响了电工、电子实验教学的效果，而使用专门的综合实验台虽然教学效果比较理想，但投入甚大、实验项目比较单一。据调研，国内大部分高职院校电工电子实验教学在基础实验条件、实验教学方法等方面均存在一定的问题，严重制约了学生电工、电子职业能力养成。

近年来，随着虚拟技术、多媒体等技术的快速发展，虚拟仿真实验室能解决上述两方面不足，满足学生电工电子项目化教学的需求。

二、虚拟实验室设计思路

基于Internet的电工电子虚拟仿真实验室，单台普通服务器支持10000个以上注册用户使用，多个用户同时在线使用。与传统实验室教学相比，虚拟仿真实验室在灵活性、先进性等方面具有无可比拟的优越性和特点。该实训室主要包括：

（一）系统整体构架

基于Internet的电工电子虚拟仿真实验室整体架构分为系统服务器和虚拟仿真终端两个部分：系统服务器用于安装虚拟仿真教学系统，同时保存学生提交的实验报告、实验结果及其他一些数据。虚拟仿真终端可给用户提供一个操作平台，分教师PC端和学生PC端，学生和教师完成实验电路的设计、搭建，摆脱了时间和场地限制。

（二）功能构架及实现

系统用户分为学生、教师、教务管理人员和系统管理人员四种角色，不同角色分别拥有不同权限。

系统管理员有最高权限，可管理所有系统用户账号和角色管理、权限管理、系统维护等；教务管理人员可根据教学计划和教学大纲进行学期课程管理相关的查看、增加、删除、修改、发布以及相应信息的维护；教师负责实验教学过程管理；学生按照任课教师安排，做实验，提交实验报告和结果给系统服务器，教师登录系统后批改实验，并公布成绩，成绩可供学生查看，同时自动存档至教务系统。

（三）实训项目介绍

为了保证实验的顺利开展，虚拟仿真实验平台提供了大量的实验器材。该实训室元件模型、典型项目选取，以电工基础与应用、电子技术等相关课程内容为基础，以进一步提高学生电工电子实验技能为主导目标，在进行全面调查、分析、总结的基础上，结合学院现有基础实验条件和需求，将“虚拟仿真实验室”概念引入电工电子实验教学领域，目前，包含14大类，136种实验器材模型。虚拟仿真实验器材的外观、使用方法与真实的仪器仪表相一致。

有了充足的实验器材，学生可完成典型案例库，自行设计、搭建相关电工、电子实验两大类虚拟仿真实验项目。其中，典型案例库目前包括电工基础与应用22种、电子技术38种。学生自主设计、搭建电路，提高了实验室的使用效率，培养了学生的创新能力，有利于学生活学活用电工电子的知识和技能。

总之，基于Internet的虚拟电工电子实验室为学生提供了功能强大的仿真实验环境，经实践，学生通过自主设计课程实验和综合性实验，提高了电路设计能力和实际接线能力。

借助电工电子实验室平台，进一步可拓展实验室功能，增加自动控制、单片机等虚拟仿真实验，丰富典型虚拟实验项目。教师应组织学生自主设计、搭建专门实验库。该虚拟仿真实验室能不断培养学生的创新能力和科研能力，促进了学生综合素质的提高。

参考文献：

[1]张英.二次回路及继电保护检测[M].中国电力出版社，2015.

[2]张雪辉，刘素贞，李华，等.引入虚拟仿真技术，促进电工学改革[J].电气电子教学学报，2010，32（S2）.