付文龍 陳鐵 李振華 魯玲

摘要：計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代背景下，虛擬仿真技術(shù)日趨成熟，為留學(xué)生實(shí)踐教學(xué)提供了更多的可能性。本文針對(duì)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，以水電站虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)留學(xué)生實(shí)踐教學(xué)改革從實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念完善、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式探索等方面進(jìn)行多角度的分析，最后闡述了留學(xué)生實(shí)踐教學(xué)改革的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：留學(xué)生；實(shí)踐教學(xué)；虛擬仿真

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）23-0140-02

創(chuàng)新是推動(dòng)國(guó)家發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的不竭動(dòng)力，創(chuàng)新人才培養(yǎng)則是高等教育工作的重心。留學(xué)生教育作為我國(guó)高等教育工作的重要組成部分，事關(guān)我國(guó)高等教育國(guó)際化進(jìn)程的順利實(shí)施，符合《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中對(duì)來(lái)華留學(xué)生教育質(zhì)量的要求。為有效提升留學(xué)生人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)具有創(chuàng)新性工程師思維的復(fù)合型人才，需充分發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)的作用?；谠摻逃尘埃疚囊运娬咎摂M仿真實(shí)驗(yàn)為例，進(jìn)行留學(xué)生實(shí)踐教學(xué)改革與探索。

一、虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)日漸完善。基于虛擬仿真的實(shí)踐教學(xué)作為學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，有效綜合了專業(yè)知識(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，通過(guò)模擬逼真的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)景，解決了實(shí)際電力生產(chǎn)中因存在高風(fēng)險(xiǎn)、高能耗、高成本而無(wú)法開展實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，且有助于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力與創(chuàng)新性思維[1]。為此，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外教學(xué)實(shí)踐。美國(guó)科羅拉多大學(xué)通過(guò)構(gòu)建一個(gè)結(jié)構(gòu)化的虛擬實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)提供實(shí)驗(yàn)條件，并幫助學(xué)生研究、分析和探索物理世界中各種感興趣的問(wèn)題；英國(guó)開放大學(xué)基于互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建三維虛擬世界“第二人生”（Second Life），仿真構(gòu)建了一個(gè)與課堂平行且身臨其境的三維虛擬環(huán)境，使師生能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行交互、完成教學(xué)任務(wù)[2]。我國(guó)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐雖起步稍晚，但隨著教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》發(fā)布以來(lái)，發(fā)展迅猛，如武漢大學(xué)充分整合校內(nèi)的電力生產(chǎn)過(guò)程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，提出了針對(duì)不同年級(jí)和不同學(xué)科的多層次實(shí)踐教學(xué)模式，取得了較好的效果[3]。然而，目前虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)還存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念不夠完善、教學(xué)方式多樣性不足等問(wèn)題，亟需開展教學(xué)改革。

二、留學(xué)生實(shí)踐教學(xué)改革探索

本文以學(xué)院開設(shè)的電氣專業(yè)《水電站運(yùn)行仿真實(shí)驗(yàn)》留學(xué)生課程為研究對(duì)象，針對(duì)“一路一帶”背景下電氣工程專業(yè)留學(xué)生創(chuàng)新性工程師人才培養(yǎng)所面臨的問(wèn)題，以提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神為核心，以電氣工程國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為依托，以現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式等角度系統(tǒng)性的開展水電運(yùn)行虛擬仿真教學(xué)改革與實(shí)踐研究。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念完善

水電運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)以水電站運(yùn)行與分析的實(shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為基本目標(biāo)，其中學(xué)生是該教學(xué)活動(dòng)的承擔(dān)者和體現(xiàn)者，因而需完善以學(xué)生為中心的水電運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。在本實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生是教學(xué)的主體，因而要堅(jiān)持一切從學(xué)生的需求出發(fā)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，注重知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高的協(xié)同實(shí)施，多維度提升其綜合素養(yǎng)。主要包括：（1）通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中綜合運(yùn)用《發(fā)電廠電氣部分》《電力系統(tǒng)分析》《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》等課程的相關(guān)知識(shí)，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，解釋實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種現(xiàn)象；（2）通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行操作規(guī)程以及相關(guān)安全教育，提升其安全意識(shí)，培養(yǎng)其社會(huì)責(zé)任感；（3）通過(guò)對(duì)電力實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，使其能靈活地運(yùn)用開停機(jī)、倒閘等操作規(guī)程，并能融合所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題；（4）通過(guò)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行探索性、啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，如故障的分析及處理實(shí)驗(yàn)，先設(shè)置故障，再根據(jù)現(xiàn)象排查故障，并進(jìn)行緊急處理。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

水電運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的合理設(shè)置，直接關(guān)系著實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。因而，要充分發(fā)揮和利用好平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，面向行業(yè)需求和人才培養(yǎng)需求，優(yōu)化創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下水電運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，做好現(xiàn)有資源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。學(xué)院現(xiàn)有各類電力生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基地，如長(zhǎng)江電力生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)示范基地。通過(guò)設(shè)置合理的仿真教學(xué)項(xiàng)目，進(jìn)而與此類基地的專業(yè)實(shí)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)的虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充，可有效加深學(xué)生對(duì)電力全生產(chǎn)過(guò)程的理解與認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)其專業(yè)和行業(yè)的全局創(chuàng)新性思維。此外，還可從校內(nèi)資源整合的角度進(jìn)行科學(xué)的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置。目前，校內(nèi)與水電運(yùn)行虛擬仿真平臺(tái)相關(guān)的教研平臺(tái)還包括電力系統(tǒng)仿真平臺(tái)以及微電網(wǎng)運(yùn)行仿真分析平臺(tái)。基于行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀分析，以上述平臺(tái)間的內(nèi)在聯(lián)系為問(wèn)題分析切入點(diǎn)，開展具有現(xiàn)實(shí)意義、時(shí)長(zhǎng)合理、難度適宜的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，將有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新性思維。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式探索

水電運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的合理選擇，事關(guān)電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)效果及創(chuàng)新教育培養(yǎng)質(zhì)量。針對(duì)設(shè)計(jì)好的教學(xué)內(nèi)容，探索多元化、啟發(fā)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，將有助于彌補(bǔ)傳統(tǒng)驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式在創(chuàng)新能力培養(yǎng)上的短板，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新性思維。水電運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可探索如下教學(xué)方式：（1）啟發(fā)式教學(xué)：實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)過(guò)程中，根據(jù)相關(guān)知識(shí)間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)思考，進(jìn)而掌握相關(guān)知識(shí)；（2）討論式教學(xué)：對(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)生進(jìn)行分組，每組學(xué)生登錄到獨(dú)立的仿真子系統(tǒng)，并通過(guò)組內(nèi)同學(xué)討論來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題；（3）自主式教學(xué)：學(xué)生根據(jù)各自的專業(yè)背景和興趣進(jìn)行自主式的拓展性實(shí)驗(yàn)。

三、留學(xué)生實(shí)踐教學(xué)改革的現(xiàn)實(shí)意義

實(shí)踐教學(xué)作為留學(xué)生人才培養(yǎng)的重要組成部分，其改革將從不同方面對(duì)提升我校國(guó)際教育水平產(chǎn)生重要影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，促進(jìn)學(xué)校工程教育的國(guó)際化。國(guó)際工程教育思想的核心是以學(xué)生為中心，而完善以留學(xué)生為中心的水電站虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，則充分體現(xiàn)了面向《華盛頓協(xié)議》的工程教育思想。

第二，促進(jìn)師資隊(duì)伍培養(yǎng)的國(guó)際化。在實(shí)踐教學(xué)改革過(guò)程中，通過(guò)不斷的實(shí)踐與反思，教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力將有效提升，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)校教師人才隊(duì)伍建設(shè)的國(guó)際化。

第三，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐促進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下面向留學(xué)生工程師人才培養(yǎng)的水電運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化。

第四，助力留學(xué)生綜合素養(yǎng)與創(chuàng)新能力提升。通過(guò)探索多元化、啟發(fā)式的水電運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，促進(jìn)留學(xué)生創(chuàng)新性工程師思維培養(yǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)高等教育國(guó)際化進(jìn)程快速推進(jìn)的時(shí)代背景下，作為留學(xué)生教育重要環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)，面臨迫切的改革與發(fā)展需要。為有效提升留學(xué)生實(shí)踐教學(xué)效果，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才，可依托基于計(jì)算機(jī)的虛擬仿真技術(shù)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式等角度探索實(shí)踐教學(xué)改革，促進(jìn)留學(xué)生的創(chuàng)新性工程師人才培養(yǎng)。

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