虚拟仿真下电气工程专业教学实践

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山东电力高等专科学校以教育资源数字化虚拟仿真共享为建设目标，推进电力工程专业全领域、全流程、全业务的虚拟仿真系统覆盖，实现业务、教育、产业的深度融合，切实提升共同体核心业务价值创造能力，提高共同体运营效率，夯实共同体可持续发展能力，全力支撑学校电力工程专业建设。截至2021年，山东电力高等专科学校变电运维、电网调度运行、配电自动化相关专业课程基本建成“前台灵活、中台强大、后台稳定”的虚拟仿真运行平台，基本实现全流程、全业务的虚拟仿真覆盖，虚拟仿真教育模式不断创新，使共同体合作数字化能力显著提升。

一、建设条件与基础

建立“校校联合、资源共享”的教学实践共同体运行机制。2020年1月，以“校校联合、资源共享”为指导，成立了以山东电力高等专科学校为牵头单位、各成员单位共同参与的教学实践共同体。共同体立足电气工程相关专业人才培养，以一线岗位实际工作的需求和意见为导向，制定实施联合培养协议，建立了基于岗位典型工作任务的教学资源开发机制，联合制定实施校校联合管理办法和资源共享管理办法，共同开展学生培养管理，共同承担教学成本和管理职责，建立了教学实践共同体稳定运行机制。培养“共建共享、远程指导”教学实践共同体师资队伍。教学实践共同体以“共建共享、远程指导”为指导，制定推进各成员单位在师资队伍方面的共建共享，共同开展远程学习指导工作，促进教师在成员单位之间交流任教、共享资源，共同指导学生开展仿真实训，共建共享一支结构合理、数量充足、素质过硬、专兼结合的教学实践共同体师资队伍。建设“虚拟仿真、贴近现场”的技能训练平台。教学实践共同体以“虚拟仿真、贴近现场”为指导，按照“服务现场实际、再现工艺流程、锤炼操作技能”的原则共同设计技能训练平台，先后建设了变电运维、电网调控、配电自动化等现场型、混合仿真型、纯软仿型实训室30余个，以真实的现场设备、实际的操作系统搭建了各专业岗位的工作实境。按照岗位工作规范和培养电力一线工人标准，联合开发技能实训作业指导书，严格依据现场工作步骤，标准化开展安全风险交底、工作准备、流程操作及现场恢复等工序，通过反复练习真实任务，不断强化学生规矩意识和规范化操作习惯。形成“对接生产、任务驱动”的仿真实训教学资源库。教学实践共同体按照现场实际生产流程，重新开发学生培养所需的教学资源。首先依据岗位工作标准提炼核心知识点和关键技能项，重构课程标准的知识目标和能力目标，通过设置若干工作情境予以支撑；其次按照新编课标开发行动式教材，整合大量企业现场操作任务和案例，在各情境设计若干学习任务，以实际的操作任务为载体，将必备的知识融入现场标准化的操作流程，并据此编制整体教学设计、单元教学设计。电气工程山东电力高等专科学校以教育资源数字化虚拟仿真共享为建设目标，推进电力工程专业全领相关专业已开发情境任务式课程标准40余门、行动式教材20余本，同时编制基于岗位标准的实训作业指导书40多部，网络课件100余个，建立了突出岗位特点、对接生产过程的教学资源库。

二、建设方案

通过虚拟仿真技术的应用，带动学校整体的数字化转型，系统整体规划，统筹分步实施。通过虚拟仿真技术应用，推动电气工程相关专业教育教学模式、业态和方式的“三个转变”，打造线上线下相融合的教学新业态、新模式。具体包括如下四方面内容：一是加强数字基础设施建设，推动虚拟仿真技术进一步深化落地。扩容网络链路带宽，实现万兆进楼宇、千兆到桌面。加强5G关键技术研究和网络建设，深化5G在培训教学、学生管理等核心业务领域的试点应用。建设物联管理平台，实现全部智能业务终端统一接入和管控，打造全面感知、高效处理、应用灵活的智慧物联体系。二是集成各专业虚拟仿真系统，建成公用仿真中心，打造虚拟仿真实训云平台。建设基于云端技术的电网运行虚拟仿真培训支撑平台，为各仿真应用提供网络化协同仿真运行环境，为远程网络化仿真培训学习提供技术支撑；部署电网运行人员学习自适应培训子系统，采用统一规范XAPI的学习行为采集技术，实现仿真学习行为数据的采集、存储与分析；构建电网运行专业自适应培训系统模型，研发自适应学习引擎，针对用户知识掌握情况和培训目标进行个性化精准化培训内容推荐，帮助用户快速提升专业技能；部署仿真培训智能引导和自动评价子系统，综合考虑操作仿真行为及电网运行状况指标，实现对网络化仿真学习行为的智能引导和自动量化评价；研发进阶化虚拟仿真学习功能，在仿真系统中增加闯关、多人对抗积分排行、道具、等级提升等元素，提高仿真系统学习趣味性。部署电气工程相关专业的线上虚拟仿真系统，实现传统实训资源的数字化、线上化转型。三是推动电气工程相关专业教育教学的数字化建设。落实学校“双高”建设方案，围绕“一体双育四化”职业教育新模式，主动适应“互联网+职业教育”发展需求。运用培训教学云服务平台及外网公用数字化平台，部署虚拟仿真云系统，探索应用线上教学、远程辅导等教学新方式。推进线上教学方式常态化，实现核心课程线上直播授课、在线测验。全面实施线上线下相结合，推进课堂授课与线上课前自学、在线学习，在线测试、课余辅导等灵活结合。四是强化基于虚拟化技术的培训教学数字资源建设。以职业能力为核心，加快涵盖课程、微课、课件、案例、试题库等教学资源的转化和建设。制定建模标准，构建电力设备模型标准库、电力行业标准运营框架，试点建设涵盖设计施工、运行检修、供电服务、品牌传媒的分布式虚拟仿真实训系统。深化系统集成和开发，推动虚拟仿真培训与生产环境密切结合，营造“时时能学、处处可练”的实训环境。

三、预期成效和考核指标

明确共同体开展教学业务需求，树立全业务流程节点，建立健全虚拟仿真教学全业务流程节点，优先引入成熟虚拟仿真软件，集成培训管理系统和培训教学云服务平台，消除数据壁垒，建成电力工程专业核心课程虚拟仿真基础平台。梳理职业教育业务教学资源，按专业制定课件、教材、案例、试题库等资源虚拟仿真数字化建设计划，完成至少30%教学资源虚拟仿真数字化建设。制定虚拟仿真数字化建模标准，构建电力设备模型标准库、电力行业标准运营框架，优化电网运行、调度、配电自动化、供用电技术等业务领域虚拟仿真实训系统资源，开发完成电网调度、变电运维、配电自动化专业课程60%实训课程虚拟仿真系统。开发完成教学管理调度指挥一体化管控平台，实现该平台与数据中心系统接口的开发和贯通，实现管控平台准确实时采集、抓取各虚拟仿真系统关键数据，并通过可视化系统实现数据分析和数据报表等功能。运用教学云服务平台及外网供用数字化平台，探索应用线上教学、远程辅导等教学新方式，实现共同体单位之间资源共享。

作者:刘书阁 李爱晶 王玺 李天航 单位:山东电力高等专科学校