能源与动力工程专业虚拟仿真型生产实习教学模式研究
来源:用户上传
作者:赵建立 程菲 李英杰
摘要：“新工科”培养模式下要求学生实践能力强、创新能力突出。基于上述要求，文章从改革虚拟仿真生产实习教学方式、制定实习教学大纲、建立考核评价体系及青年指导教师的培养与管理等方面对能源与动力工程专业虚拟仿真生产实习教学模式进行研究。
关键词：虚拟仿真;生产实习;教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）12-0041-02
生产实习课程的目的是让学生实现理论知识与实际生产的有机结合，通过亲身实践促进对理论知识的进一步理解。能源与动力工程专业的工程教育背景决定了生产实习这一实践性课程的重要性，然而电力企业自动化水平的提高及更加注重安全生产的要求导致该实践性课程无法在企业顺利开展，因此将虚拟仿真教学应用到生产实习环节应运而生。虚拟仿真教学可极大地提高学生的动手能力及发现问题、解决问题的能力。为进一步提高我国大学生的培养水平，各高校都在积极推进虚拟仿真教学项目的建设[1]。
一、目前虚拟仿真教学存在的问题
通过对相关院校及虚拟仿真设计厂家的调研发现，在虚拟仿真型生产实习教学与设计中，对实际生产过程的操作步骤、规范等的要求高，对该系统涉及的原理、在工程中的地位与作用以及有无学科交叉等方面涉及较少。而对生产过程操作步骤与规范进行训练一直是我国工程教育中过分拘泥于专业细节这一缺点的典型表现，它容易使学生的思维局限于狭小的专业空间，无法从系统观角度思考问题。
“新工科”的建设对于工科学生的培养要求具有系统观，也就是大工程观[2]。生产实习教学不仅仅教给学生具体的操作步骤与规范，更应该教育学生从大系统的观念看待每一个设备与子系统，应该能从大的科学空间观察、思考问题，培养学生基于大工程观的思考习惯及创新意识。
基于上述工科学生的培养要求，亟须对基于虚拟仿真的能源与动力工程专业生产实习课程教学模式进行研究，以达到生产实习的教学目的，培养适应社会发展的卓越人才。
二、“新工科”要求下虚拟仿真型生产实习教学模式研究
（一）实习教学方式改革
生产实习中仅依靠单纯的虚拟仿真教学必然导致学生对现场设备与系统感性认识不足，对实际电厂的认识仍然停留在抽象概念中。对此，有必要采取“先现场、后仿真”的方式进行生产实习。为保证“先现场”实习的培训效果，学校指导教师应结合虚拟仿真机组提前做好现场参观预案，与电厂教培人员做好衔接，规划好电厂各子系统的讲解与参观顺序，使学生从电厂全局角度理解每个子系统所承担的任务与功能，不能进行走马观花式的参观式实习，要改变指导教师在传统实习中只起辅助管理的职能。“先现场、后仿真”的实习模式有助于学生在仿真实习中进行感性、理性融合式学习，从大工程观及电厂全局角度理解仿真实习中每一步操作的原因，加深对专业理论的认识，了解各学科的交叉点，培养适合社会需要的创新性人才。
（二）制定“新工科”背景下基于虚拟仿真的生产实习教学大纲
原有成熟的生产实习教学以电厂培训为主导，指导教师仅仅起到管理学生的作用。而“新工科”背景下“先现场、后仿真”的生产实习教学大纲的制定，要求指导教师高屋建瓴地设计、分拆各教学任务与目的，从大工程观与全局观角度将电厂各子系统按层次逐步展现在学生面前，为虚拟仿真实习奠定基础。仿真实习的任务和目的主要有以下几个方面：（1）电厂全局及各子系统的强化认识;（2）机组的启动、运行调整与正常停运;（3）机组典型故障及事故模拟和处理。目前，人工智能与大数据分析等新技术在电力企业中正在迅速应用，如何在仿真实习中利用人工智能及大数据分析对现场运行及故障处理等进行分析是指导教师制定教学大纲时需要考虑的问题，也是目前“新工科”背景下的仿真实习区别于传统仿真实习之处。上述三方面的有机融合对指导教师制定教学大纲提出了更高的要求。
（三）建立生产实习考核评价体系
为促进实习指导教师和学生都能积极投入生产实习的教与学过程，需要采取有效的考核评价体系来维持教学过程中师生适度的紧张状态，以增加教师教学的积极性和学生主动学习的内在驱动力[3]。
山东大学（以下简称我校）能源与动力工程专业的学生在生产实习中的评价由四项构成：平时表现、实习笔记、实习报告和仿真操盘考试及答辩，其比重分别为10%、15%、15%和60%。通过考核平时表现，有助于激励学生参与实习的积极性，但其比重不宜过高，以免成绩量化难度增大;实习笔记主要考查学生对虚拟仿真系统的掌握情况及个人学习的主观能动性，实习过程中肯定会遇到众多难题，如何通过自己搜集资料以解决相关问题是实习笔记成绩评价中考察的重点;实习报告重点考查学生通过实习获得的相关知识概要及驾驭文字的能力，同时积极鼓励学生在实习报告中针对实习存在的问题提出可行的改进意见;仿真操盘考试及答辩在总成绩中所占比重最大，要求学生在规定时间内完成电厂启动过程中相应系统的启动或运行调整，答辩题目的设置基于大系统观，要求学生从全局观念回答所操作步骤对整个电厂系统的影响，这样既锻炼了学生的实际动手能力，又深化了学生从大系统观念思考问题的习惯，有助于学生创新能力的培养。根据2013—2015级300多名学生的反馈，表明操盘考试及答辩有助于促进学生从全局及大系统角度对电厂系统及运行规律进行掌握，加深了对基本理论的认识，有利于培养学生从学科交叉角度分析问题的习惯。
（四）实习指导教师的培养与管理
不同类型的院校对学生的培养要求及目标不同，对于职业院校而言，基于虚拟仿真的生产实习更为注重的是学生对生产工艺流程及操作步骤的掌握，以培养学生基本的职业素养，为将来工作奠定基础。对于综合性、研究型大学而言，虚拟仿真型生产实习不仅仅是操作步骤的学习，更为重要的是培养学生从大系统观认识电力生产全局，引导学生基于学科交叉的思想掌握生产中涉及的各学科知识在生产实际中的应用，进而培养学生的创新意识，为行业技术的变革及创新奠定基础。学生培养目标的不同使得不同类型的高校对实习指导教师的要求也不同，研究型高校的指导教师既要有较强的实践操作能力，也要加强电力生产系统观、全局观认识，养成从学科交叉角度认识电力生产过程的习惯。目前各研究型高校指导虚拟仿真型生产实习的教师以青年教师为主，为增强教学效果，应该从以下两个方面加强生产实习青年指导教师的培养与管理。
1.加强青年教师实践能力培训。青年教师接受了高水平的科研训练，对相关专业某一领域的认识较为深刻，但对电力生产全局及运行操作的认识程度还有待提高。为增强青年教师指导生产实习的教学效果，可采取以老带新和到电厂进行跟班运行学习两种方式进行实践能力培养。
2.增加参与虚拟仿真教学教师的工作量权重。从指导生产实习所承担职能的角度来看，传统生产实习中指导教师以管理和辅助为主，而虚拟仿真型生产实习指导教师既要承担管理职能，也需承担原本企业工程师承担的教学培训功能。目前国内众多研究型高校对虚拟仿真型生产实习教学工作的考核量化仍然采取传统的计算方法，该方法只能体现当前虚拟仿真生产实习工作中的管理职能，无法激励青年教师积极主动地进行实践能力学习，导致青年教师参与虚拟仿真教学的积极性严重不足。应结合实际承担的职能，采用增加虚拟仿真教学工作量权重这一管理方法正向激励青年教师参与虚拟仿真生产实习的指导工作。
三、结语
基于“新工科”着重培养学生实践能力、创新能力的要求，以大工程观及电厂全局观为核心，对虚拟仿真型能源与动力工程专业生产实习的教学方式、教学大纲、考核评价体系及青年指导教师的培养与管理等四个方面进行研究，目前该研究在我校已取得一定的效果，显著地增强了学生参与实习的积极性，使学生逐渐养成了基于大系统观及学科交叉思想分析问题、解决问题的习惯。目前，正在进一步探索如何正向激励青年教师积极参与虚拟仿真教学的管理方案。在今后的生产实习教学过程中也将进一步优化上述教学模式，以更好地培養适应国家需求的复合型创新人才。
参考文献：
[1]杨晨，苟小龙，唐胜利.以仿真实习为主导的热动专业生产实习教学模式[J].中国电力教育，2011，（22）：107-109.
[2]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究，2017，（04）：1-4+15.
[3]田中耕治著，高峡，田辉，项纯译.教育评价[M].北京师范大学出版社，2011.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-15142942.htm
