虚拟实验平台研究

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1、项目名称：虚拟实验在《电机与拖动》实验教学中的开发与应用一、立项依据1、项目研究的意义多年来，传统的实验方法在帮助学生学习基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力方面发挥了重要的作用。《电机与拖动基础》课程几乎已被列为强、弱电类所有专业的基础课，理论涉及面宽，学科发展历史悠久，有系统的经典理论，具有很强的理论性，一直以来都是教学过程中难点较多的部分，所以完善的实践性教学环节对于促进理论的理解、培养学生进行系统分析及数据处理能力具有很重要的意义。由于传统的教学过多地依赖于课堂教学，导致理论与对象的脱节，削弱了学习者対研究各种电机应有的兴趣和自学的动力。虚拟实验恰

2、恰可以弥补这些不足。虚拟实验不像实践实验有教学时间限制，学生随时可以做虚拟实验。针对自动化专业的电机拖动实验室，开展虚拟实验室的研究具有多方面的意义，第一，通过虚拟实验室的建设，可以为学生和老师提供开放便利的使用环境;第二，实验环境逼真，实验数据与真实结果可以做到高度吻合，可以促进高校科研成果产业化，并且通过产业化带来的经济效益促进学校的发展，反哺教学和科研；第三，通过虚拟实验室平台，学生可以真正地参与科研和产业化的过程，可以提高学生素质和适应未来工作的能力；第四，可以缓解实验设备紧张，节省资金；第五，可以解决目前理工科教学过程中存在的实验课时有限问题；第六，电机拖动虚拟实验室的研

3、究与建设对于其它专业虚拟实验的建设提供借鉴意义。开发这种虚拟实验，可以有效扩展了实验空间和时间，加强实验内容的深度，提高学生综合运用知识能力和创新能力，同时也是科研、设计、分析的重要工具。本项目充分利用MATLAB超强的分析运算、可视化功能和一些特定的工具箱，开发《电机与拖动》的虚拟实验平台，为学生与老师建立一个良好的教学实验与科学研究的平台，并将教改研究成果应用于理论教学、实践教学环节中，必然能够促进教学质量的提高，同时促进科研能力的培养、教学实用化和科研成果产业化，以实用化来适应产业对于人才的需求。2、现状分析自从2007年建立电机拖动实验室以来，随着实验教学的深入，如下问题逐

4、渐凸显出来：1）实验教师、实验设备不足；2）实验过程屮时常出现故障，并且厂家来不及维修；3）由于检测仪表的误差、现场干扰等因素，很难获得理想的波形或者数据；4）由于实验学时有限，实验项目不能深入，限制了学生的创新能力的发挥；5）由于大家共用一个实验台，限制某些同学的动手能力，等等。尤其实验资源短缺问题特别突出，基于以下的事实：本校购买了浙江天煌科技有限公司的DDSZ-1型电机及电气技术实验平台8套，安排4名学生共用一台，原来04、05级级自动化专业一个班30人可以一批做完实验项目。而06、07、08级自动化专业两个班级，将近60余名学生，只能分两批完成实验项目，这给实验教学工作带来

5、双倍的工作量，况且自动化专业从09级开始招生三个班级，随着招生规模的逐渐扩大，将来会面临着目前的实验室规模无法解决的矛盾。近年来，国内对虚拟实验室的开发与应用研究工作受到了重视，并取得了一定的研究成果〔7。目前，己有部分高校初步建立了虚拟实验室，例如：清华大学利用虚拟实验仪器构建了汽车发动机检测系统;华中理工大学机械学院工程测试实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示，供远程教育使用；四川联合大学基于虚拟仪器的设计思路，研制了航空电台二线综合测试仪，将8台仪器集成于一体，组成虚拟仪器系统；复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。虚拟实

6、验在《电机与拖动》课程教学中的应用，取得了一些成果⑷，然而还存在如下不足：1)虚拟实验建模时大部分只考虑了稳态特性，而未能考虑动态特性，同时，忽略了一些次要因素,如磁饱和特性、铁心损耗等，造成虚拟实验结果与实践实验结果有很大的偏差，对学生产生一定的误导作用；2)大部分处于仿真阶段，未能实现虚拟实验与现场实验一致；3)虚拟实验与理论教学、实践实验教学未能有机结合，不能发挥虚拟实验的最佳效果。教育部［2001］年4号文件指出：“要牢固树立人才培养的质量是高等学校生命线的观念。高等学校的根本任务是培养具有实现能力和创新精神的高素质人才。”与此相适应，以培养学生的实践能力、创新能力为指导思

7、想，开发与应用《电机与拖动》虚拟实验，将理论教学、传统实验与虚拟实验三者有机结合，最终提高学生对该门课程的学习兴趣、创新能力，这将是本项目研究的宗旨。参考文献［1］徐俊艳，刘瑞清，王志忠.VRML与MatLab在自动控制虚拟实验室开发中的应用［J］・实践与经验，2009,3:100-108.［2］丁美容.虚拟实验与真实实验整合的计算机网络研究性实验教学探究［几实验技术与管理，2011,28(5):163-166.［3］程立英，张志美，魏春娟等.虚拟实验在分级实验教学屮