本虚拟仿真实验依托电气信息工程学院所拥有的农业电气化与自动化国家重点学科以及电气工程一级博士点学科等学科特色和平台基础，结合农业电气化、电气工程及其自动化等国家级一流本科专业人才培养目标要求，坚持知识能力素质有机融合的实验教学目标，培养学生解决复杂工程问题的综合能力和高级思维。
1）紧扣课程大纲的目标要求，多维度创建虚拟仿真实验课程
本实验作为《现代农业装备电机及驱动基础》、《电机学》等专业核心课程的课内实验，将课程中“电机结构及原理”、“电机参数设计与分析”、“电机性能测试与评估”、“电机故障分析”等知识点引入电动拖拉机场景，重点掌握电动拖拉机电机结构、工作原理、关键结构参数与电机转矩、效率等性能之间的一般关系，熟练掌握电机性能测试与故障现象诊断分析方法。多维度创建虚拟仿真实验课程，具体实验教学目标为：
熟悉电动拖拉机及电机的总体结构与工作原理，掌握电动拖拉机电机基本设计方法，能够根据电机关键结构参数的改变对电机转矩性能的影响；
熟悉电机台架测试与电机性能评估流程，能够对测试数据进行分析处理以及正确判断电机故障状态现象与电机设计关键参数映射关系；
能够正确判断和评价电机的转矩性能与拖拉机作业质量之间的关系；并能自主分析在不同工况下，电动拖拉机电机故障特征及其性能改进方法。
2）以学生能力发展为中心，支撑一流本科专业及毕业要求达成
本实验课程主要服务国家级一流本科专业：农业电气化、电气工程及其自动化等专业。一流的本科专业需要一流的本科实验课程，根据课程教学大纲及课程教学指标点的划分，本虚拟仿真实验教学课程作为课内实验的重要组成部分，主要支撑“应用工程基础知识和电气化专业的基本理论知识解决复杂工程问题的能力”等几个课程目标。在本虚拟仿真实验教学过程中，学生通过自主研习、综合设计、测试评估、改进与探究等模块，可为实现课程目标和毕业要求相关知识和能力要素达成，以及培养解决复杂工程问题的能力奠定基础。
3）融入最新科研成果，培养学生解决复杂工程问题等核心素养
通过本实验课程的学习，突破学生习惯性认知模式，培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力，有效提升学生《现代农业装备电机及驱动基础》、《电机学》等专业核心课程理论及综合应用能力，进一步培养学生分析、解决电气工程及其自动化领域复杂工程问题能力，养成实事求是、认真细致的治学态度。
4）将“课程思政”贯穿始终，培养学生“强农兴农”、“知农爱农”家国情怀
通过本实验课程学习，帮助学生了解新时代农业机械装备的国内外发展现状，以此引出农业电气化科学研究的重要性和必要性，潜移默化中鼓励学生承担起为新时代农业机械做贡献和促创新的历史责任。引导学生投身智能农业发展与新农村建设，着力培育有坚定信仰和责任担当、有过硬本领和家国情怀的“知农爱农”新型人才。
本实验课程紧密结合国家和社会行业发展对高校人才培养需求与专业特色最新成果，贯彻“高阶性、创新性、挑战度”的“两性一度”虚拟仿真建设标准要求，提出建设电动拖拉机电机性能评估与故障分析虚拟仿真实验课程，解决《现代农业装备电机及驱动基础》课程实践中电机制造、测试、故障等高危险、高成本、高消耗、不可逆操作的问题。本实验立足现代仿真与互联网技术，灵活运用互动式、研究型、团队式与探究式教学方法，巧妙应用多途径、多方案、设计性等实验方法，融合交叉学科知识，构建完整的电动拖拉机电机性能评估与故障分析知识体系。引入以客观评级为主、主观评价为辅的全过程实验评价体系，建立映射实验操作步骤和考核内容的达成度评价模型，持续改进实验课程内容。
根据科研成果反向设计理念，引入电动拖拉机，利用3D虚拟场景技术，从电动拖拉机整机系统、驱动电机拓扑结构与工作原理入手，构建电动拖拉机系统认知与探究环节，有机融合知识能力素质，提高学生对拖拉机电机驱动系统的感性认识，深化学生对电动拖拉机及驱动电机原理的理解，拓宽学生本专业领域的知识面，培养学生解决复杂工程问题的综合能力和高级思维，实验课程具有高阶性。
采用研究型教学模式，秉承虚实结合，能实则实，虚实并重的理念，设置电机关键结构参数设计和性能测试实验环节，通过学生自主探究电机参数与性能特征关系，波形分析，实验测试流程操作，实验现象观察，实验故障处置等互动性操作，让学生总结经验和规律，获得个性化的设计实验结果，同时掌握电机设计、电磁参数关系、实验评估等一般方法与原理，实验课程具有创新性。
结合电动拖拉机作业特征，设置“无人农机装备作业大赛”环节，引导学生自主学习和合作学习，增强实验趣味性。在竞赛过程中，通过模拟智能电动拖拉机驱动电机不同故障类型、原因、特征，让学生进行故障判断和分析，提高学生对电机性能参数设计与故障类型之间的联系认知，反馈电机参数设计要素，实验课程具有挑战度。
本虚拟仿真实验的创新特色：
围绕现代农业装备产业发展与人才最新需求，实验选题具有前沿性与时代性。聚焦发展现代绿色、高效农机装备等国家战略，以培养具有“知农爱农”家国情怀人才为目标，依托江苏大学农机装备学科鲜明的专业特色，开展电动拖拉机电机性能评估和故障分析虚拟仿真实验课程建设。
遵循“科研反哺教学”，学科相互融合与支撑，实验内容具有先进性和交叉性。依托国家重大人才计划入选者（教育部CJ学者）团队科研成果，结合国内一流农机企业相关电动拖拉机研发的实践经验，采用理论学习、仿真计算和实验研究三条主线并行展开且融合的实验系统构建思路，将农业电气化、电气工程及其自动化、农业机械化及其自动化、自动化等多专业、学科相互融合与支撑。
通过自主研习、设计评估、故障研判与分析，教学方式注重交互性与探究性。采用交互式操作模式，构建电动拖拉机电机基本结构、基本工作原理、关键结构参数和电机的转矩、效率等性能之间的一般关系认知。同时，模拟绕组开路、短路、过压、永磁体脱落等不可逆故障现象，虚实结合，虚实并重。
多样化考核形式与内容全面化、全程化设计，实验评价具有规范性与科学性。以客观评级为主、主观评价为辅，设置了不同实验环节评价要素（包括实验操作、数据分析、答题考核等），依据不同环节的实验目的，采用不同环节评价权重构建达成度赋分模型，进行每个环节的实验操作评分，实现考核形式与内容多样化、全面化和全程化的实验客观评价体系。
综上所述，本虚拟仿真实验课程旨在以培养农业电气化、电气工程等专业本科生工程实践能力和创新能力为目标，立足江苏大学农机专业特色，依托江苏大学农业电气化与自动化国家重点学科等优势平台基础，开展本虚拟仿真实验课程建设，解决《现代农业装备电机及驱动基础》等专业基础核心课程教学抽象，实践环节电机加工制造、测试等周期长、风险大、高危险等问题，实验课程教学设计合理，实验系统具有先进性。
本虚拟仿真实验分为：实验简介与电动拖拉机及驱动电机结构基本认知环节、电动拖拉机电机参数设计环节、电机测试评估环节、装车后大田现场性能测试及故障判断分析环节、实验报告及讨论环节，共五个环节。实验按照电动拖拉机电机的在线设计、平台测试和性能评估的一般流程开展，由浅入深、循序渐进，分层次分类教学，具有理想化的模拟环境，可以提升实验效果，再结合测试评估，实验验证，给学生留下直观而深刻的印象，有效提升实验教学效果。
本项目本着能实不虚、虚实结合的原则，至少满足2个课时的实验教学需求，结合实验整体框架，整个实验的教学过程如下：
实验简介与结构认知环节：实验简介部分主要是通过文字、图片等介绍本实验的实验背景、实验目的、实验流程等内容；电动拖拉机系统认知部分主要展示电动拖拉机整体结构，以虚化形式展示各个部件的结构及功能；重点介绍电动拖拉机常用的永磁电机和感应电机的基本结构、各零部件、电机运行原理。
电机参数设计环节：选择一款电动拖拉机，对该机型参数进行整体估算，计算电机参数值，在软件中对定子绕组匝数、永磁体长度、永磁体宽度等主要电机参数值进行填写，设计完成后，进行电机性能校准，满足设计要求后生成电机样机，准备进入测试环节。若设计的电机不满足要求，则返回重新设计。
电机台架测试环节：在熟悉专业试验台架后，把上一环节设计的电机安装到测试台架上准备测试，在测试系统中设置电压、转速、负载转矩等参数，进行测试，主要测试空载、额定、过载等工况下的转速、转矩等性能。如果该电机在台架上的测试数据不能满足要求，则需要返回电机设计环节重新设计电机；如果该电机在台架上的测试数据能够满足基本要求，则进入后面的大田作业环节。
大田作业环节：按照电动拖拉机犁耕作业场景，以竞赛的方式，测试电动拖拉机在不同犁耕需求情况下的电机带载能力，建立电机的关键结构参数和电机的转矩性能之间的一般关系。还在竞赛过程中设置电动拖拉机驱动电机不同故障类型、原因、特征和判断方法等学习和考核内容。
实验报告及讨论环节：学生可以比较自己设计的不同电机参数所对应的结果，根据实验报告结论，可以在同学之间互相进行比较和讨论，使同学们能够进一步学习参数化的电动拖拉机电机设计方法，最终实现对课程知识点的掌握和课程目标的实现。实验内容总况详见下图。
本项目在设计、测试等过程中均引入“多重反馈+持续改进+优化”等教学理念元素，教学方式突出交互性；学生通过参加具有开发性、发散性的设计过程，通过电机参数估算与电机设计校验，培养学生掌握电机设计的方法；对电机的台架测试和装车后的大田作业，增加对电机参数的理解；通过电机常见故障的认知及实际作业过程中故障的判断与分析，增强了对电机的认识。最终提高了实验教学效果和学生的学习效率，满足《现代农业装备电机及驱动基础》、《电机学》等相关课程教学与实践的需要。建立综合设计型、研究探索型多任务多层次的虚拟实验，注重任务层次，因材施教，充分调动学生的积极性和主动性，为培养学生解决复杂工程问题的综合能力和高级思维打下扎实基础。