虛擬仿真下電氣工程專業(yè)教學(xué)實踐

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山東電力高等?？茖W(xué)校以教育資源數(shù)字化虛擬仿真共享為建設(shè)目標(biāo)，推進電力工程專業(yè)全領(lǐng)域、全流程、全業(yè)務(wù)的虛擬仿真系統(tǒng)覆蓋，實現(xiàn)業(yè)務(wù)、教育、產(chǎn)業(yè)的深度融合，切實提升共同體核心業(yè)務(wù)價值創(chuàng)造能力，提高共同體運營效率，夯實共同體可持續(xù)發(fā)展能力，全力支撐學(xué)校電力工程專業(yè)建設(shè)。截至2021年，山東電力高等專科學(xué)校變電運維、電網(wǎng)調(diào)度運行、配電自動化相關(guān)專業(yè)課程基本建成“前臺靈活、中臺強大、后臺穩(wěn)定”的虛擬仿真運行平臺，基本實現(xiàn)全流程、全業(yè)務(wù)的虛擬仿真覆蓋，虛擬仿真教育模式不斷創(chuàng)新，使共同體合作數(shù)字化能力顯著提升。

一、建設(shè)條件與基礎(chǔ)

建立“校校聯(lián)合、資源共享”的教學(xué)實踐共同體運行機制。2020年1月，以“校校聯(lián)合、資源共享”為指導(dǎo)，成立了以山東電力高等?？茖W(xué)校為牽頭單位、各成員單位共同參與的教學(xué)實踐共同體。共同體立足電氣工程相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)，以一線崗位實際工作的需求和意見為導(dǎo)向，制定實施聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，建立了基于崗位典型工作任務(wù)的教學(xué)資源開發(fā)機制，聯(lián)合制定實施校校聯(lián)合管理辦法和資源共享管理辦法，共同開展學(xué)生培養(yǎng)管理，共同承擔(dān)教學(xué)成本和管理職責(zé)，建立了教學(xué)實踐共同體穩(wěn)定運行機制。培養(yǎng)“共建共享、遠(yuǎn)程指導(dǎo)”教學(xué)實踐共同體師資隊伍。教學(xué)實踐共同體以“共建共享、遠(yuǎn)程指導(dǎo)”為指導(dǎo)，制定推進各成員單位在師資隊伍方面的共建共享，共同開展遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)指導(dǎo)工作，促進教師在成員單位之間交流任教、共享資源，共同指導(dǎo)學(xué)生開展仿真實訓(xùn)，共建共享一支結(jié)構(gòu)合理、數(shù)量充足、素質(zhì)過硬、專兼結(jié)合的教學(xué)實踐共同體師資隊伍。建設(shè)“虛擬仿真、貼近現(xiàn)場”的技能訓(xùn)練平臺。教學(xué)實踐共同體以“虛擬仿真、貼近現(xiàn)場”為指導(dǎo)，按照“服務(wù)現(xiàn)場實際、再現(xiàn)工藝流程、錘煉操作技能”的原則共同設(shè)計技能訓(xùn)練平臺，先后建設(shè)了變電運維、電網(wǎng)調(diào)控、配電自動化等現(xiàn)場型、混合仿真型、純軟仿型實訓(xùn)室30余個，以真實的現(xiàn)場設(shè)備、實際的操作系統(tǒng)搭建了各專業(yè)崗位的工作實境。按照崗位工作規(guī)范和培養(yǎng)電力一線工人標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合開發(fā)技能實訓(xùn)作業(yè)指導(dǎo)書，嚴(yán)格依據(jù)現(xiàn)場工作步驟，標(biāo)準(zhǔn)化開展安全風(fēng)險交底、工作準(zhǔn)備、流程操作及現(xiàn)場恢復(fù)等工序，通過反復(fù)練習(xí)真實任務(wù)，不斷強化學(xué)生規(guī)矩意識和規(guī)范化操作習(xí)慣。形成“對接生產(chǎn)、任務(wù)驅(qū)動”的仿真實訓(xùn)教學(xué)資源庫。教學(xué)實踐共同體按照現(xiàn)場實際生產(chǎn)流程，重新開發(fā)學(xué)生培養(yǎng)所需的教學(xué)資源。首先依據(jù)崗位工作標(biāo)準(zhǔn)提煉核心知識點和關(guān)鍵技能項，重構(gòu)課程標(biāo)準(zhǔn)的知識目標(biāo)和能力目標(biāo)，通過設(shè)置若干工作情境予以支撐；其次按照新編課標(biāo)開發(fā)行動式教材，整合大量企業(yè)現(xiàn)場操作任務(wù)和案例，在各情境設(shè)計若干學(xué)習(xí)任務(wù)，以實際的操作任務(wù)為載體，將必備的知識融入現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程，并據(jù)此編制整體教學(xué)設(shè)計、單元教學(xué)設(shè)計。電氣工程山東電力高等?？茖W(xué)校以教育資源數(shù)字化虛擬仿真共享為建設(shè)目標(biāo)，推進電力工程專業(yè)全領(lǐng)相關(guān)專業(yè)已開發(fā)情境任務(wù)式課程標(biāo)準(zhǔn)40余門、行動式教材20余本，同時編制基于崗位標(biāo)準(zhǔn)的實訓(xùn)作業(yè)指導(dǎo)書40多部，網(wǎng)絡(luò)課件100余個，建立了突出崗位特點、對接生產(chǎn)過程的教學(xué)資源庫。

二、建設(shè)方案

通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，帶動學(xué)校整體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，系統(tǒng)整體規(guī)劃，統(tǒng)籌分步實施。通過虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用，推動電氣工程相關(guān)專業(yè)教育教學(xué)模式、業(yè)態(tài)和方式的“三個轉(zhuǎn)變”，打造線上線下相融合的教學(xué)新業(yè)態(tài)、新模式。具體包括如下四方面內(nèi)容：一是加強數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動虛擬仿真技術(shù)進一步深化落地。擴容網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬，實現(xiàn)萬兆進樓宇、千兆到桌面。加強5G關(guān)鍵技術(shù)研究和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，深化5G在培訓(xùn)教學(xué)、學(xué)生管理等核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域的試點應(yīng)用。建設(shè)物聯(lián)管理平臺，實現(xiàn)全部智能業(yè)務(wù)終端統(tǒng)一接入和管控，打造全面感知、高效處理、應(yīng)用靈活的智慧物聯(lián)體系。二是集成各專業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)，建成公用仿真中心，打造虛擬仿真實訓(xùn)云平臺。建設(shè)基于云端技術(shù)的電網(wǎng)運行虛擬仿真培訓(xùn)支撐平臺，為各仿真應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同仿真運行環(huán)境，為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化仿真培訓(xùn)學(xué)習(xí)提供技術(shù)支撐；部署電網(wǎng)運行人員學(xué)習(xí)自適應(yīng)培訓(xùn)子系統(tǒng)，采用統(tǒng)一規(guī)范XAPI的學(xué)習(xí)行為采集技術(shù)，實現(xiàn)仿真學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的采集、存儲與分析；構(gòu)建電網(wǎng)運行專業(yè)自適應(yīng)培訓(xùn)系統(tǒng)模型，研發(fā)自適應(yīng)學(xué)習(xí)引擎，針對用戶知識掌握情況和培訓(xùn)目標(biāo)進行個性化精準(zhǔn)化培訓(xùn)內(nèi)容推薦，幫助用戶快速提升專業(yè)技能；部署仿真培訓(xùn)智能引導(dǎo)和自動評價子系統(tǒng)，綜合考慮操作仿真行為及電網(wǎng)運行狀況指標(biāo)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)化仿真學(xué)習(xí)行為的智能引導(dǎo)和自動量化評價；研發(fā)進階化虛擬仿真學(xué)習(xí)功能，在仿真系統(tǒng)中增加闖關(guān)、多人對抗積分排行、道具、等級提升等元素，提高仿真系統(tǒng)學(xué)習(xí)趣味性。部署電氣工程相關(guān)專業(yè)的線上虛擬仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)傳統(tǒng)實訓(xùn)資源的數(shù)字化、線上化轉(zhuǎn)型。三是推動電氣工程相關(guān)專業(yè)教育教學(xué)的數(shù)字化建設(shè)。落實學(xué)校“雙高”建設(shè)方案，圍繞“一體雙育四化”職業(yè)教育新模式，主動適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”發(fā)展需求。運用培訓(xùn)教學(xué)云服務(wù)平臺及外網(wǎng)公用數(shù)字化平臺，部署虛擬仿真云系統(tǒng)，探索應(yīng)用線上教學(xué)、遠(yuǎn)程輔導(dǎo)等教學(xué)新方式。推進線上教學(xué)方式常態(tài)化，實現(xiàn)核心課程線上直播授課、在線測驗。全面實施線上線下相結(jié)合，推進課堂授課與線上課前自學(xué)、在線學(xué)習(xí)，在線測試、課余輔導(dǎo)等靈活結(jié)合。四是強化基于虛擬化技術(shù)的培訓(xùn)教學(xué)數(shù)字資源建設(shè)。以職業(yè)能力為核心，加快涵蓋課程、微課、課件、案例、試題庫等教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化和建設(shè)。制定建模標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建電力設(shè)備模型標(biāo)準(zhǔn)庫、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)運營框架，試點建設(shè)涵蓋設(shè)計施工、運行檢修、供電服務(wù)、品牌傳媒的分布式虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)。深化系統(tǒng)集成和開發(fā)，推動虛擬仿真培訓(xùn)與生產(chǎn)環(huán)境密切結(jié)合，營造“時時能學(xué)、處處可練”的實訓(xùn)環(huán)境。

三、預(yù)期成效和考核指標(biāo)

明確共同體開展教學(xué)業(yè)務(wù)需求，樹立全業(yè)務(wù)流程節(jié)點，建立健全虛擬仿真教學(xué)全業(yè)務(wù)流程節(jié)點，優(yōu)先引入成熟虛擬仿真軟件，集成培訓(xùn)管理系統(tǒng)和培訓(xùn)教學(xué)云服務(wù)平臺，消除數(shù)據(jù)壁壘，建成電力工程專業(yè)核心課程虛擬仿真基礎(chǔ)平臺。梳理職業(yè)教育業(yè)務(wù)教學(xué)資源，按專業(yè)制定課件、教材、案例、試題庫等資源虛擬仿真數(shù)字化建設(shè)計劃，完成至少30%教學(xué)資源虛擬仿真數(shù)字化建設(shè)。制定虛擬仿真數(shù)字化建模標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建電力設(shè)備模型標(biāo)準(zhǔn)庫、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)運營框架，優(yōu)化電網(wǎng)運行、調(diào)度、配電自動化、供用電技術(shù)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)資源，開發(fā)完成電網(wǎng)調(diào)度、變電運維、配電自動化專業(yè)課程60%實訓(xùn)課程虛擬仿真系統(tǒng)。開發(fā)完成教學(xué)管理調(diào)度指揮一體化管控平臺，實現(xiàn)該平臺與數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)接口的開發(fā)和貫通，實現(xiàn)管控平臺準(zhǔn)確實時采集、抓取各虛擬仿真系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過可視化系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)報表等功能。運用教學(xué)云服務(wù)平臺及外網(wǎng)供用數(shù)字化平臺，探索應(yīng)用線上教學(xué)、遠(yuǎn)程輔導(dǎo)等教學(xué)新方式，實現(xiàn)共同體單位之間資源共享。

作者:劉書閣 李愛晶 王璽 李天航 單位:山東電力高等?？茖W(xué)校