创新性工程师人才培养目标驱动下的留学生实践教学改革

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　　摘要：计算机和信息技术高速发展的时代背景下，虚拟仿真技术日趋成熟，为留学生实践教学提供了更多的可能性。本文针对虚拟仿真实践教学现状，以水电站虚拟仿真实验为例，对留学生实践教学改革从实验教学理念完善、实验教学内容优化、实验教学方式探索等方面进行多角度的分析，最后阐述了留学生实践教学改革的现实意义。
　　关键词：留学生；实践教学；虚拟仿真
　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）23-0140-02
　　创新是推动国家发展和社会进步的不竭动力，创新人才培养则是高等教育工作的重心。留学生教育作为我国高等教育工作的重要组成部分，事关我国高等教育国际化进程的顺利实施，符合《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中对来华留学生教育质量的要求。为有效提升留学生人才培养质量，培养具有创新性工程师思维的复合型人才，需充分发挥实践教学的作用。基于该教育背景，本文以水电站虚拟仿真实验为例，进行留学生实践教学改革与探索。
　　一、虚拟仿真实践教学现状
　　随着计算机和信息技术的飞速发展，虚拟仿真技术日渐完善。基于虚拟仿真的实践教学作为学科专业与信息技术深度融合的产物，有效综合了专业知识、计算机网络、计算机应用、虚拟现实等技术，通过模拟逼真的专业实践教学场景，解决了实际电力生产中因存在高风险、高能耗、高成本而无法开展实验的问题，且有助于培養学生的专业实践能力与创新性思维[1]。为此，虚拟仿真实验被广泛应用于国内外教学实践。美国科罗拉多大学通过构建一个结构化的虚拟实验室，为学生开展探究性学习提供实验条件，并帮助学生研究、分析和探索物理世界中各种感兴趣的问题；英国开放大学基于互联网构建三维虚拟世界“第二人生”（Second Life），仿真构建了一个与课堂平行且身临其境的三维虚拟环境，使师生能够实时进行交互、完成教学任务[2]。我国虚拟仿真实验教学实践虽起步稍晚，但随着教育部《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》发布以来，发展迅猛，如武汉大学充分整合校内的电力生产过程虚拟仿真实验教学资源，提出了针对不同年级和不同学科的多层次实践教学模式，取得了较好的效果[3]。然而，目前虚拟仿真实践教学还存在实验教学理念不够完善、教学方式多样性不足等问题，亟需开展教学改革。
　　二、留学生实践教学改革探索
　　本文以学院开设的电气专业《水电站运行仿真实验》留学生课程为研究对象，针对“一路一带”背景下电气工程专业留学生创新性工程师人才培养所面临的问题，以提高学生实践能力和创新精神为核心，以电气工程国家级虚拟仿真实验教学中心为依托，以现有的实验教学项目为基础，从实验教学理念、实验教学内容、实验教学方式等角度系统性的开展水电运行虚拟仿真教学改革与实践研究。
　　（一）实验教学理念完善
　　水电运行虚拟仿真实验教学以水电站运行与分析的实践应用和创新能力培养为基本目标，其中学生是该教学活动的承担者和体现者，因而需完善以学生为中心的水电运行虚拟仿真实验教学理念。在本实验课中，学生是教学的主体，因而要坚持一切从学生的需求出发，调动学生参与实验教学的积极性和主动性，注重知识传授、能力培养、素质提高的协同实施，多维度提升其综合素养。主要包括：（1）通过在实验中综合运用《发电厂电气部分》《电力系统分析》《电力系统继电保护》《电力系统自动化》等课程的相关知识，提升学生的专业素养，解释实验过程中的各种现象；（2）通过在实验中进行操作规程以及相关安全教育，提升其安全意识，培养其社会责任感；（3）通过对电力实际生产过程进行虚拟仿真实验，增强学生的实践能力，使其能灵活地运用开停机、倒闸等操作规程，并能融合所学的知识解决实验中出现的问题；（4）通过在实验过程中进行探索性、启发式实验项目设置，培养学生的创新精神，如故障的分析及处理实验，先设置故障，再根据现象排查故障，并进行紧急处理。
　　（二）实验教学内容优化
　　水电运行虚拟仿真实验教学内容的合理设置，直接关系着实验教学效果。因而，要充分发挥和利用好平台优势，面向行业需求和人才培养需求，优化创新驱动下水电运行虚拟仿真实验教学内容，做好现有资源的优势互补。学院现有各类电力生产实训基地，如长江电力生产实训示范基地。通过设置合理的仿真教学项目，进而与此类基地的专业实习内容进行有机的虚实结合、相互补充，可有效加深学生对电力全生产过程的理解与认识，培养其专业和行业的全局创新性思维。此外，还可从校内资源整合的角度进行科学的仿真实验教学内容设置。目前，校内与水电运行虚拟仿真平台相关的教研平台还包括电力系统仿真平台以及微电网运行仿真分析平台。基于行业发展的现状分析，以上述平台间的内在联系为问题分析切入点，开展具有现实意义、时长合理、难度适宜的虚拟仿真实验教学项目，将有助于培养学生的综合创新性思维。
　　（三）实验教学方式探索
　　水电运行虚拟仿真实验教学方式的合理选择，事关电气工程专业人才培养效果及创新教育培养质量。针对设计好的教学内容，探索多元化、启发式的实验教学方式，将有助于弥补传统验证式实验教学方式在创新能力培养上的短板，培养学生的自主学习能力和创新性思维。水电运行虚拟仿真实验教学过程中，可探索如下教学方式：（1）启发式教学：实验指导过程中，根据相关知识间的联系，引导学生积极主动思考，进而掌握相关知识；（2）讨论式教学：对实验学生进行分组，每组学生登录到独立的仿真子系统，并通过组内同学讨论来解决相关问题；（3）自主式教学：学生根据各自的专业背景和兴趣进行自主式的拓展性实验。
　　三、留学生实践教学改革的现实意义
　　实践教学作为留学生人才培养的重要组成部分，其改革将从不同方面对提升我校国际教育水平产生重要影响，主要体现在以下几个方面。
　　第一，促进学校工程教育的国际化。国际工程教育思想的核心是以学生为中心，而完善以留学生为中心的水电站虚拟仿真实验教学理念，则充分体现了面向《华盛顿协议》的工程教育思想。
　　第二，促进师资队伍培养的国际化。在实践教学改革过程中，通过不断的实践与反思，教师的实验教学能力将有效提升，进而促进学校教师人才队伍建设的国际化。
　　第三，促进教学内容优化。通过教学实践促进创新驱动下面向留学生工程师人才培养的水电运行虚拟仿真实验教学内容优化。
　　第四，助力留学生综合素养与创新能力提升。通过探索多元化、启发式的水电运行虚拟仿真实验教学方式，促进留学生创新性工程师思维培养。
　　四、结语
　　在我国高等教育国际化进程快速推进的时代背景下，作为留学生教育重要环节的实践教学，面临迫切的改革与发展需要。为有效提升留学生实践教学效果，培养创新性人才，可依托基于计算机的虚拟仿真技术，从实验教学理念、实验教学内容、实验教学方式等角度探索实践教学改革，促进留学生的创新性工程师人才培养。
　　参考文献：
　　[1]房朝晖，白瑞峰，韩洪洪.电气工程与自动化虚拟仿真实验教学体系构建[J].实验室科学，2017，（2）：127-130.
　　[2]王卫国，胡今鸿，刘宏.国外高校虚拟仿真实验教学现状与发展[J].实验室研究与探索，2015，34（5）：214-219.
　　[3]周洪，刘超，何珊，等.电力生产过程虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].实验技术与管理，2014，（8）：1-4.
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