模块化电工电子工程应用实验平台的设计和应用

模块化电工电子工程应用实验平台的设计和应用

韩小微

保定市暄威电力设备科技有限公司 河北保定 071000

摘要：当今社会信息技术不断发展，互联网+成为主流时代，社会的发展对电工电子技术的人才需求量不断增大，而中职电子电工专业作为人才培养的源头，就需要紧跟时代发展，进行教育制度的改革，重视实践教程，激发学生学习的积极性，增强理论知识，提高技能水平。

关键词：模块化；电工电子工程；应用；实验平台；设计；应用

引言

在信息化时代到来之前，中国高校的教育主要以传统的教科书教学为主，较多依赖实体设备，实验室建设投入较大，教学内容和实体设备更新换代较为缓慢。虚拟仿真技术的出现，解决了以上问题，使得教学资源朝多样化的趋势发展。本文从虚拟仿真实验教学出发，以“电工电子技术”课程为例，浅析虚拟仿真实验教学在人才培养中的相关情况。

1自主研发电工电子工程应用实验平台的意义

在模拟电子技术实验课程中，每个单元实验都是孤立出现的，学生大多是记录输入输出的波形或数据，并不清楚具体如何应用，导致学生的实验学习兴趣不足，对所学知识感受不深，也不利于提高学生的工程意识。为贯彻工程教育专业认证强调解决复杂工程问题的理念，自主研发集“复杂性、系统性、工程性”于一体的创新性实验仪器—电工电子工程应用实验平台。精心研制复杂工程系统作为实验系统，设计完成某种具体工程任务的集复杂性、系统性、工程性于一体的实验仪器，培养学生系统性、工程性思维，训练学生解决复杂工程问题的能力。复杂性是指该实验装置将多个单元实验项目巧妙组合设计在一个实验仪器中；系统性及工程性是指该实验装置是一个实际的电机调速控制系统，通过加装温度传感器或触摸传感器可以自动控制电机的转速变化(可以看成是一个具有自动调风功能的风扇)，学生可以直接看到自己所做实验的实际效果，与真实工程系统完全一样，可以清楚地看到每个单元实验电路在整体系统中所起的作用，加深对所学理论知识的掌握并增强将其应用到实际工程中的能力。

2模块化电工电子工程应用实验平台的设计和应用

2.1实验教学平台框架设计

（1）远程虚拟仿真实验平台。作为虚拟仿真实验教学的核心部分，主要为师生提供了开放、互动、共享的虚拟实验教学环境。大学生创新管理平台主要面向学有余力的学生，目的是通过实际课题和项目的创新性训练，提高学生的工程实践和创新能力。该平台与大学生创新创业训练计划项目、全国大学生电子设计竞赛、飞思卡尔智能车大赛等相结合，可作为项目竞赛的前期指导和培训环节。（2）网络教学综合平台。提供了实验相关资料的查询和下载（包括查看实验教学计划、大纲、课件、器件介绍、实验预习演示等，下载相关实验文档），并可实现课程教学、课程观摩、精品课程等的远程网络链接。学生可在线进行实验预习、提交实验报告、查询实验成绩、预约开放实验、评价实验教学效果等。教师可以利用该平台进行辅导、答疑、在线批改实验报告等。（3）实验室管理平台。作为信息化管理服务部分，提供实验教学、实验场地和实验设备等的管理功能。实验教学管理包括实验教学任务的安排和开课计划的编制；实验设备管理主要是将设备进行分类整理、建立电子档案，记录设备借用、维修、报废、调拨等情况；实验场地管理主要是登记各实验室使用情况，并根据教学计划和预约记录统筹安排实验场地。电工电子虚拟仿真实验教学平台通过各子平台间相互整合、补充，充分发挥了“远程教学、虚拟仿真、开放共享、智能服务”功能。明确了教师、学生和管理人员在教学平台中的责任权限，加强了彼此之间的互动交流，提升了实验教学对创新能力的培养效果，促进实践教学质量和效率不断提高。

2.2构建图表构建子模块

（1）计算引擎路由是根据用户选择的数据表、数据维度和数据度量来选择最为合适的底层计算引擎。（2）统一SQL生成是为了适配不同的执行引擎设计，并实现一个统一的SQL生成策略，使得根据计算引擎路由模块的结果生成不同的SQL以便执行。（3）计算引擎执行器主要是提供统一的计算引擎查询入口。在本文基于多场景文化旅游的分析中，涉及到的执行引擎有Spark、Kylin以及Hive，在本模块中向上下模块屏蔽了执行引擎的差别，提供一个统一的SQL执行与任务提交的接口，同时不同的计算引擎的执行结果会用相同的数据结构存储（List）返回，以便下游模块使用。（4）图表生成，主要提供将数据转化成图表的功能。根据多维分析的维度和度量，转化成适合前端展示的一维类图表、二维类图表或者多维类图表。

2.3实训管理的柔性化

首先，采取分组实训的方法。通过在中职电子电工实训教学的过程中，合理的将学生按照强、中、弱三个层次划分实习小组，再让学生以小组的形式互相进行讨论。其中，可选取一名学生作为组长，让其督促学生参与实训。其次，由老师进行督查。让学生在练习的过程中以分散性为主，并指导学生在训练的过程中严格按照操作步骤进行。尤其是学生在参与具有破坏性或者是存在危险性的实训过程中，更应该发挥出老师的检查、督促和管理作用，由老师积极进行巡视和检查，并督促学生严格按照所制定的规程进行操作，以此保证电子电工实训课程的任务完成。最后，盯准小组长和后进生，鼓励他们进取。在中职电子电工实训教学过程中，老师可充分发挥各个小组长的作用，积极督促组内的成员认真进行操作，让其能够严格按照规定的要求完成老师所制定的实训任务。尤其是对一些基础水平较低和动手能力较弱的学生，电子电工的老师便应该在实训的过程中鼓励他们多动手和多操作，以便能够更好的完成电子电工实训的任务。这样通过真正做到中职电子电工实训内容的精细化，指导学生严格按照设计的规程进行操作，这样才能够真正提升中职电子电工的实训教学效率，促使学生更加准确的掌握电子电工的操作技巧。

2.4仿真技术在电工电子课程中的应用

在传统的实验设备中，由于无法系统地了解整个设备，所以实验者在实际操作中会受到相应的限制，这些客观和主观因素的重合，致使实验无法顺利完成。仿真技术的存在，以更为科学的方式，帮助学生分析实验中的数据，随意调节元器件和虚拟仪器，再开始设计、安装和测试，保证最终的测试结果和实验数据基本相似，并让学生有一种身临其境的感觉，这样既能避免仪器的损坏，又能提高教学效率。例如从电路信息和模拟信息的对比中，找出差异性并分析原因，开始相应的调整和维修。教师利用仿真技术开始模拟教学，EWB技术能够帮助学生更为准确地学习电力分析技术，快速得到电路中任意一个节点上的信息。

结语

实验平台和电工电子实验中心实验教学课程体系密切结合，既培养了学生的工程意识和动手实践能力，又帮助学生了解每个模块在实际工程系统中的应用，让学生成为工程实践者。借助该实验平台，不仅可以满足电子信息类专业模拟电子技术实验课程基础实验的教学任务，同时还可满足综合课程设计实验及研究型实验的要求，有利于促进实验教学的进一步改革，有利于提高实验教学质量和效果。

参考文献

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