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新工科背景下电气类专业虚拟仿真实验研究与探索

发布时间:2023-03-21

编辑人:灵图互动

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为满足全球化时代产业和经济发展的需求,实现我国从工程大国到工程强国的战略转变,自2017年2月以来,教育部积极推进新工科建设,以助力工程教育强国建设,推进我国经济转型升级。实践教学是巩固和加深理论知识的有效途径,是培养学生掌握科学方法、提高实践能力和创新能力的重要环节。由于受实验条件、实验场地、强电威胁等因素制约,电气类专业许多实验无法在实验室里进行。随着虚拟仿真技术的发展以及新工科对创新型人才培养的要求,将虚拟仿真技术引入高校本科实践教学中,已成为教学改革的新趋势。

电气虚拟仿真实验系统将虚拟仿真技术与教学内容相结合,通过虚实融合模拟真实教学环境,使学生获得真实的情境体验,锻炼了学生的工程实践能力,实现新工科人才培养的目标和要求。

 

电气虚拟仿真实验系统

电气工程及其自动化专业学生的就业方向主要面向电力企业,而电力系统安装调试和运行维护是电力企业的典型岗位,其知识核心围绕发电厂或变电站电气部分展开,分为电气一次和电气二次。由于电力行业的特殊性,输变电企业一般不可能接纳学生进入变电站或发电厂实习或实训,即使去变电站参观,学生根本不可能进行任何实际操作,也就不可能观察到电力系统异常运行的现象和特点。因此,借助于电气虚拟仿真实验系统,有效弥补了实践教学条件的不足。

电气虚拟仿真实验系统真实、可操作,与实际现场完全一样,细节逼真,原理准确。学生通过电气虚拟仿真实验系统能够对变电站的电气一、二次设备进行“实物操作”,且操作次数不受限制。通过电气虚拟仿真实验系统做实验,学生更直观地认识变电站,更好地掌握变电站的运行操作,感受变电站的真实环境,提高对电力系统问题的综合分析能力,以达到学校的理论学习与工作后实际操作的无缝对接。

电气虚拟仿真实验系统实训模块

电气类专业相关的仿真软件种类较多,但不同软件的侧重点有所不同。针对不同的专业课程特性选择适合的电气类专业仿真软件,可以进行电路理论、电子技术电路、单片机及外围电路、电力电子电路、控制系统、电机驱动、电力系统的仿真,结合友好的图形化界面,可以在计算机上建立虚拟实验室环境,并可实时显示仿真波形,既方便又直观。

 

电气虚拟仿真实验系统的应用价值

电气虚拟仿真实验系统具有开放性好、情景逼真、学生容易动手操作等优点,不仅可摆脱实验时间、空间、条件的束缚,还可应用到危险性较高、操作不可逆以及高成本、高消耗的实验项目和实验教学中,解决了原有实验教学的局限性,极大地提高了实验教学效果。

此外,电气虚拟仿真实验系统将虚拟仿真实验与硬件实验设备有机结合,可以实现仿真软件与硬件设备的优势互补,提供虚实互补的基础实验、拓展实验和综合实验。这种虚实结合的实践教学新模式,可用于电气类专业学生的认识实习、课程实验、技能实训和毕业实习等各个实践教学环节,解决了理论教学与生产实际相脱节的问题,提高了学生的工程实践能力和科研创新能力,为新工科背景下的人才培养提供了新的途径,是高校新工科发展的必然趋势。

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