文献综述

一、前言

迈入21世纪，当代科技日新月异，随着科学技术不断的发展和进步，在现代人的生活当中扮演着重要的角色的电工学，发展速度令人瞩目，而与之相关的教学活动也在广泛进行，在各大高校的高等本科教育中占有十分重要的地位^[1]。因该领域内容多，分支多，知识点和计算繁多复杂，且理论相对抽象^[2]，学习过程较为枯燥，需要学生经自己动手实践后才能够更加深刻理解知识点的实际原理和意义。而传统实验室有着器材成本、使用次数和其本身规格等诸多限制导致使用不便，容易使得学生的实际操作不足，理解不深刻，从而影响教学效果。且科技创新发展速度惊人，传统教学内容更新滞后，易于与实际应用脱节，对领域内的前沿技术进行接触迫在眉睫。

在计算机及其衍生的各种多媒体使用越来越方便普及的今天，其作为一种辅助手段为人们所接受，以此作为载体，“虚拟实验室”应运而生，成为计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，CAI）中重要的一环，许多被实体实验所限制的内容可以根据人们的需要，在虚拟实验室中进行。越来越多在教学和研究领域的人们也意识到利用计算机所进行的电路仿真能够为研究提供越来越多的方便，纷纷开始进行对于该方向的开发和研究。

1. 虚拟教学实验平台概述
2. CAI简述

CAI，即计算机辅助教学，是利用计算机作为主要的教学媒体来进行教学活动，利用计算机来辅助教师执行教学。计算机不仅能呈现单纯的文字、数字等字符教学信息，而且还能输出动画、视频、图像和声音，能非常容易地做到教学信息的图、文、声并茂，这种多维立体的教育信息传播增强了信息的真实感和表现力^[3]。

作为20世纪教育最引人注目的成果，计算机辅助教学从上世纪七十年代起至今，经历了一个由尝试、兴起到蓬勃发展的过程，成为教育科学与现代教育技术的重要组成部分，对培养高等工程技术人才有着举足轻重的作用。它以对教学内容丰富的表现力，灵活的因材施教方式，迅速的信息储存与反馈，受到了学生和教师的欢迎和认可^[4]。这无疑是教育技术和教学手段的一个巨大进步和质的飞越，尤其在发达国家，在各种学校中，都进行了程度、形式不同的计算机辅助教学，获得较好成效，并取得一定的实践经验和一整套完整的 CAI 的理论体系^[5]。

2、CAI与电工学应用概念

在电工学专业教学当中引进CAI教学辅助系统，就是利用信息化的设备去推动教学的快速展开^[6]。在技术不断完善的今天，计算机辅助教学已经不局限于概念的简单传达和操作模型的正确运转。为了让学生更为深刻的去理解教学的真正含义，需要灵活去应用各种多媒体软件平台以及相关的人工智能设备来进行辅助教学，不仅能够增加师生之间的教学讨论频率，还可以准确地去分析学科的概念定义来源。通过科学化的对教学课程进行合理的安排，学生可以通过计算机辅助教学，更加深刻的去理解自己专业的知识内容和技术步骤。

在电工学教学的过程当中包含许多个学科的内容，比如说电路排布的设计、整体电路的应用以及线路的具体规划。这些内容在学习的过程当中，大多数采用的是传统的教学方法，当学科的内容很难进行转述和表达的时候，学生的学习效果就会大大降低。在这个时候如果引进CAI辅助教学系统，就会精准地将电路的模拟排不合实际应用进行具象的表达。学生在实际的教学过程当中，可以应用一些原理来进行有效的分析，对于一些基础概念的理解也会更加的容易，在一定程度上减轻了老师的教学压力^[7]。