从建设于上世纪五十年代的电力系统动态模拟实验室到今天面向智能电网发、输、变、配、用等环节的综合实验平台构建，天津大学电气工程与自动化虚拟仿真实验教学中心一直非常重视仿真实验教学工作。如今虚拟仿真实验中心借助现代虚拟仿真技术，成功的将以往因实验教学资源有限、运行维护成本高、场地限制、高危险性以及属于学科前沿技术而难以开展的教学实验内容虚拟化。构建了以电气信息类相关专业的发展为依托，以先进的教育思想理念为先导，以培养具有综合能力、实践能力和创新能力的人才为目标的三平台、三层次、一体化的“三三一”虚拟仿真实验教学体系，如下图所示。

“三三一”虚拟实验教学体系

1.三平台：以电气信息类专业为依托，搭建“基础实验教学平台”、“专业综合实验教学平台”以及“创新与实践教学平台”。

• 创新与实践教学平台

针对电气信息类学科领域的“电力系统”、“控制”、“检测”及“模式识别”的学科特色，结合“智能电网”、“航空航天”、“机器人”、“工业自动化”以及“新型传感器”等学科领域前沿技术，从实验教学角度培养学生对相关学科知识的整体理解；与此同时，根据实验内容深度的不同，采取“虚实结合”的方式开展教学活动，促进资源的共享。通过创新与实践教学平台，使学生了解和掌握实际工程设计和科研工作中的基本问题、方法和技术，具有开拓学生思维、探索未知的功能。为培养具有创新能力的高素质专业人才提供训练条件，奠定未来发展的基础。

• 专业综合实验教学平台

由于许多综合类实体实验存在高风险、高能耗、高成本的问题而无法开展，高校很难构建实体实验环境，相关专业教学的实践环节很难在实际生产设备上进行。构建专业综合实验教学平台，利用虚拟仿真教学手段对培养学生的实际操作能力、解决学生实验手段需求与现实条件之间的矛盾具有不可替代的作用。实现了学校培养与生产现场的“无缝连接”，使教学过程贴近实际生产，促进学生对理论知识的理解以及对学科研究的创新，保证了人才培养与社会需求的紧密衔接。专业综合实验教学丰富了实验内容和教学手段，使实验教学具有向学生传授知识、训练技能的功能。

• 基础实验教学平台

根据各专业的具体情况，将实验课程划分成电子信息、电气信息、仪器仪表、非电类等不同模块，由学生选择，以满足学生个性化的需要。根据实验的内容和形式，该平台侧重基础知识的教学工作。通过验证基础科学原理和技术科学原理过程，使学生切身体验科学发现与工程创新的方法与历程，进而内化为其自身的工程意识与素养。应用虚拟实验灵活教学的特性，既可保证基本实验知识与技能的传授，也可不限时间、不限地点地调动学生的参与意识，促使他们独立思考问题、合作完成任务、全面协调发展知识、能力和素质。

2.三层次：根据每个虚拟实验平台所涉及的学科知识点，对应其实验内容依照理论应用、综合设计、系统构建三个层次进行划分，分别用黄、绿、蓝三种颜色区分，充分体现实验教学内容的纵向延伸。

3.一体化：以“三平台”、“三层次”所构成的有机整体，统一规划，开展全方位的开放共享。

依据本科教学培养计划，每个平台的实验教学工作根据教学目标的差异，对电气信息类相关专业实现全覆盖；依据实验教学内容深度的不同，三个层次之间既各自独立又互为支撑；三个平台相互联系，三个层次互为补充，体现虚拟仿真实验教学中心的“一体化”建设模式。

中心的虚拟教学资源非常丰富，涉及水（机器鱼）、陆（工业生产线）、空（空天飞行器）、天（气象识别）、机（机器人），以及电力系统的发（发电）、输（输电）、变（变电）、配（配电）、用（用电）等电力生产全过程，如下图所示。

 

“水陆空天机、发输变配用”虚拟实验资源

中心的虚拟教学资源可以覆盖电气信息类本科相关专业的核心课程，如下图所示。借助虚拟教学资源开展虚实验教学工作，促进了实验教学的信息化建设，推动了实验教学的改革与创新。

虚拟仿真实验教学课程覆盖结构