虛擬仿真實驗教學平臺在護理機能學實驗教學中的應用

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1、虛實結合電氣類實驗實訓教學模式的研究與應用　　摘要：虛擬仿真實驗具有不受時間、空間的限制，安全、方便，可以對多種實驗場景和工作狀態(tài)進行模擬和運行的特點，同時也存在理想化和缺乏真實實驗環(huán)境等不足。針對電氣類專業(yè)特點，通過以虛擬仿真實驗對現(xiàn)有實驗設備進行有效的補充，并探索新的試驗實訓教學模式，并在實際教學應用中取得了良好的教學效果?！　￡P鍵詞：虛擬仿真；教學模式；虛實結合　　中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2015）50-0248-02　　一、引言　　隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展，國家對堅強電網(wǎng)的大力推進，社會對電氣工程類人才培

2、養(yǎng)提出了新的要求，即如何培養(yǎng)具有扎實的專業(yè)技術知識、具有較強的工程能力和創(chuàng)新能力以及對突發(fā)情況的應變和處理能力的新時期電氣類人才，也同時對新時期電氣工程類專業(yè)實驗實訓教學提出了新的挑戰(zhàn)?！　《?、電氣類專業(yè)實驗特點6　　由于電氣工程類專業(yè)涉及到發(fā)、輸、變、配、用等環(huán)節(jié)，涉及電網(wǎng)體系結構、保護、信息采集、信息處理、電力通信等專業(yè)知識，使得電氣類專業(yè)實驗室的建設和實驗實訓的開展面臨一系列問題，主要體現(xiàn)如下：（1）由于實驗設備電壓等級高、價格高，同時對于實驗場地也有特殊要求，因此電氣工程類專業(yè)實驗室建設成本高；（2）由于成本高、場地大，使得實驗室設備臺套數(shù)有限

3、，無法同時滿足大量學生實驗，從安全考慮，老師的授課難度也增大，同時也限制了實驗學生人數(shù)；（3）電力系統(tǒng)電壓等級高、電力網(wǎng)復雜、高危險，對于大規(guī)模、時變復雜系統(tǒng)的電力系統(tǒng)實驗無法進行。因此形成了電氣類專業(yè)實驗的高成本、高危險、高難度的特點，有些實驗受到實驗條件的限制無法開展?！　∪⑻搶嵔Y合實驗實訓教學模式的構建　　實驗教學是教學活動中的重要環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)大學生的實踐動手能力、開拓創(chuàng)新能力和提升大學生綜合素質等方面起著舉足輕重的作用[1]。因此有必要利用已有實驗條件，結合學校對電氣工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的要求及社會對人才的需要，利用先進技術，擴展和充實學生實

4、驗，構建新型實驗教學模式。　　1.虛實結合的實驗教學平臺構建。虛擬實驗，是指按照實驗教學的目標要求，建立虛擬的工程實驗環(huán)境，運用各種虛擬儀器和設備，對建立起來的實驗模型進行實時仿真，構成新型的實驗教學的方法[2]。虛擬仿真實踐教學利用先進的技術，能夠充實實踐教學的內(nèi)容，擴大學生的參與度和學習深度，擴大學生的學習空間和時間，對學生能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力提高提供很好的平臺。根據(jù)《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》（教高司函[2013]94號）文件精神，“虛擬仿真實驗教學依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡通訊等技術，構建高度仿真的虛擬

5、實驗環(huán)境和實驗對象，學生在虛擬環(huán)境中開展實驗，達到教學大綱所要求的教學效果”6。然而，虛擬仿真實驗通過計算機模擬真實實驗所獲得的已知規(guī)律，因此存在理想化和缺乏真實實驗環(huán)境等不足。　　因此，依托現(xiàn)有的實驗實訓資源，包括繼電保護實驗裝置、電力電子及電力拖動實驗裝置、配電自動化實驗裝置、車間供配電系統(tǒng)，以及在建的包括新能源發(fā)電系統(tǒng)運行與控制、智能配電、電力設備在線監(jiān)測和智能用電及電力系統(tǒng)仿真等幾個環(huán)節(jié)的智能電網(wǎng)實驗室，結合物聯(lián)網(wǎng)、電磁兼容測試、測控技術實驗中心等實驗裝置，綜合利用科研成果，利用實驗中心網(wǎng)站，共享實驗資源，按照“構思-設計-實施-運行”CDIO

6、）工程教育理念，建立了融合“數(shù)字仿真+半實物仿真+實物仿真+運行驗證”于一體的，虛實結合、相互補充的電氣工程類虛擬仿真實驗教學平臺，為虛實結合實驗教學的開展奠定堅實的基礎?！　?.虛實結合的實驗實訓教學方法。根據(jù)電氣工程類專業(yè)“強弱電相結合、電氣與信息相融合，要求實踐動手能力強”的特點，將已有實驗教學平臺與虛擬仿真實驗教學平臺相結合，能實不虛，將實際操作與仿真模擬相結合，虛實結合，與電氣工程的學術與行業(yè)發(fā)展相結合，改革實驗教學體系、教學方法和手段，合理調(diào)整、完善和補充實驗內(nèi)容?！　≡谔搶嵔Y合的“兩維度、三層次、多模塊”實驗教學體系下，堅持行業(yè)和學術兩個

7、緯度，堅持電路仿真設計及測試為主的基礎層次、以物理模擬和混合仿真為主的拓展層次、以工程運行及驗證為主的創(chuàng)新層次等三個層次，每個層次分設多個實驗實訓的教學模塊，并在教學過程中貫徹6以學生自主學習能力為主的教學方法，并借鑒提出問題，開展實驗，觀察現(xiàn)象，收集實驗數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)分析處理，探討及研究，分析結論，論證和證明，再練習，再總結的模式[3]，以學生為主體，獨立操作，獨立思考和探索，從而提高學生自學能力、工程能力和創(chuàng)新能力。　　如圖1所示，在虛實結合的電氣工程類專業(yè)虛擬仿真實驗教學模式的各個層次中，針對課程及專業(yè)特點，面向電力行業(yè)發(fā)展和學生能力提升，以電力

8、生產(chǎn)過程中"發(fā)電-輸電-變電-配電-用電"為主線，依托全數(shù)字仿真、半實物仿真和實物仿真為一體的