基于任務(wù)驅(qū)動的火電機(jī)組仿真實訓(xùn)教學(xué)方法研究

馮德群 黃嚴(yán)農(nóng)

西安電力高等專科學(xué)校 陜西 西安 710032

1 問題的提出

我國目前高等職業(yè)教育的現(xiàn)狀和企業(yè)生產(chǎn)與管理的特點，能夠提供學(xué)生實訓(xùn)的環(huán)境和條件還有一定的局限性。特別是發(fā)電企業(yè)，在生產(chǎn)一線一般不能讓實習(xí)學(xué)生動手操作，學(xué)生的認(rèn)識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)大多是通過圖紙熟悉生產(chǎn)流程、聽老師和師傅講解案例，在生產(chǎn)現(xiàn)場只能在警戒線外觀察設(shè)備、查看表盤。學(xué)生要建立電力生產(chǎn)設(shè)備運行的整體概念和了解主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，校內(nèi)實訓(xùn)基地的模擬訓(xùn)練輔以必要的現(xiàn)場參觀成為學(xué)生實訓(xùn)的主要形式。

目前，大多數(shù)實訓(xùn)基地的環(huán)境建設(shè)、項目內(nèi)容、實訓(xùn)方式等，與現(xiàn)場的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置、實際情境、甚至行業(yè)用語都或多或少的存在差距，即使學(xué)生經(jīng)過實訓(xùn)，仍然與學(xué)生未來的實際工作的需要有較大距離。例如西安電力高等?？茖W(xué)校的300MW/600MW火電機(jī)組仿真實訓(xùn)基地，其全范圍火電機(jī)組仿真機(jī)，是實際生產(chǎn)現(xiàn)場與科學(xué)理論結(jié)合的高科技產(chǎn)物，中心控制室的操作設(shè)備和盤臺布置、操作控件與操作手段、控制畫面布局與控制對象與真實機(jī)組完全一樣。仿真軟件能實時、動態(tài)地模擬機(jī)組設(shè)備和系統(tǒng)的熱力過程、控制功能和控制規(guī)律，在仿真機(jī)上運行操作幾乎和實際機(jī)組完全相同。由于用數(shù)學(xué)模型代替了實際設(shè)備，為在校學(xué)生的實訓(xùn)、生產(chǎn)現(xiàn)場人員的上崗前培訓(xùn)、在崗人員的輪訓(xùn)和事故演習(xí)提供了一個科學(xué)培訓(xùn)的環(huán)境與手段，在仿真機(jī)上進(jìn)行的實習(xí)操作不會出現(xiàn)安全問題，且仿真機(jī)具有強(qiáng)大的培訓(xùn)功能，可以進(jìn)行幾乎任何狀態(tài)和任何方式的機(jī)組啟停訓(xùn)練，反復(fù)進(jìn)行正常、異常、故障工況的處理操作演習(xí)，直到學(xué)員能夠徹底理解和完全掌握為止。

雖然這樣的仿真實訓(xùn)教學(xué)方法已經(jīng)是巨大的進(jìn)步，然而它仍然缺少現(xiàn)場的就地實際設(shè)備，對主控室所進(jìn)行的操作項目和內(nèi)容只能通過儀表指示來進(jìn)行觀摩，還缺乏真實的現(xiàn)場情境。對于沒有實際工作經(jīng)驗的在校學(xué)生，仍較難以想象現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)的位置關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，使得他們的運行操作實訓(xùn)大多程式化，對大機(jī)組集控運行中的專業(yè)協(xié)調(diào)、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備關(guān)系的認(rèn)識較為膚淺。盡管教師對現(xiàn)場設(shè)備、系統(tǒng)的操作方法、各種運行狀態(tài)進(jìn)行講解和分析，引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生反復(fù)訓(xùn)練，學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場后仍然有陌生感，對現(xiàn)場的“工作票”“操作票”的操作內(nèi)容、操作步驟、操作規(guī)范更難以理解。究其原因，一是實訓(xùn)要求知識面寬、專業(yè)綜合性強(qiáng)；二是受訓(xùn)學(xué)生人數(shù)多，學(xué)生對具體操作項目難以明確；三是學(xué)生難以把握關(guān)鍵的操作點；四是由于仿真機(jī)的局限性，缺乏真實現(xiàn)場的實情實景，致使實訓(xùn)項目內(nèi)容與現(xiàn)場實際貼合還不夠緊密。

2 火電機(jī)組仿真實訓(xùn)教學(xué)研究的思路

高等職業(yè)教育作以培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的高素質(zhì)技能型專門人才為目標(biāo)。實踐教學(xué)已成為學(xué)校教育的重要組成部分，其作用和目標(biāo)也在不斷擴(kuò)展，除培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)操作技能外，把知識的學(xué)習(xí)與鞏固融入實踐教學(xué)中已成為實踐教學(xué)的重要任務(wù)之一，同時，在實踐教學(xué)中，對學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成將起到非常重要的作用。實踐教學(xué)的環(huán)節(jié)和要求等對學(xué)生的職業(yè)意識、職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)精神、職業(yè)興趣以及安全意識、責(zé)任意識、團(tuán)隊精神的培養(yǎng)，起著重要作用。

基于任務(wù)驅(qū)動的實訓(xùn)教學(xué)模式，是在實訓(xùn)中力求以具體的實訓(xùn)操作任務(wù)驅(qū)動實訓(xùn)教學(xué)過程，以某個實例為先導(dǎo)，進(jìn)而提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，通過學(xué)和做，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動必須與多個任務(wù)或問題相結(jié)合，以探索問題來引發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)。所謂“任務(wù)驅(qū)動”，就是將所要學(xué)習(xí)的新知識隱含在一個或幾個任務(wù)的項目中，實訓(xùn)環(huán)節(jié)均圍繞一系列的任務(wù)進(jìn)行，學(xué)生輪流執(zhí)行不同的任務(wù)，教師授課時盡可能簡約地講授與本次任務(wù)相關(guān)的基本內(nèi)容和操作要點，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下開展探究性學(xué)習(xí)。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法以完成項目任務(wù)的過程作為教學(xué)活動中心，學(xué)習(xí)目標(biāo)十分明確，在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生通過參與任務(wù)解決的過程，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，激發(fā)自主學(xué)習(xí)的動力，從而由傳統(tǒng)的教師“教學(xué)”變?yōu)閷W(xué)生“求學(xué)、“索學(xué)”。在教學(xué)過程中不斷地用“任務(wù)”來引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，讓學(xué)生根據(jù)“任務(wù)”的需求來學(xué)習(xí)，變被動地接受知識到主動地尋求知識，改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)觀，由“學(xué)會”到“會學(xué)”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在實訓(xùn)內(nèi)容安排上，不再用以前的“知識點”為線索，而是根據(jù)學(xué)生的接受能力及未來工作的需求，以“任務(wù)”模塊為線索組織實訓(xùn)內(nèi)容，使其符合學(xué)生的認(rèn)知特點，使所學(xué)知識與企業(yè)需要同步。

通過對電廠熱能動力和集控專業(yè)學(xué)生的未來工作環(huán)境、工作要求、工作內(nèi)容進(jìn)行分析，進(jìn)行火電機(jī)組仿真實訓(xùn)的目的是要使學(xué)生在走上工作崗位之前了解安全生產(chǎn)過程，提升安全生產(chǎn)技能，強(qiáng)化安全生產(chǎn)意識。實訓(xùn)的具體內(nèi)容和操作環(huán)節(jié)是要使學(xué)員了解各個設(shè)備、系統(tǒng)特點、運行特性、控制操作手段等相關(guān)技術(shù)，綜合運用所學(xué)專業(yè)知識，通過實踐體驗和技能的訓(xùn)練對理論所學(xué)進(jìn)行驗證鞏固，掌握生產(chǎn)系統(tǒng)與監(jiān)視控制參數(shù)之間的聯(lián)系及故障處理措施，獲取實踐經(jīng)驗和技能，通過實踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的體會，訓(xùn)練養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和穩(wěn)定的心理素質(zhì)，以“工學(xué)結(jié)合”的教育理念為指導(dǎo)，采用基于“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法對學(xué)生在火電機(jī)組仿真機(jī)進(jìn)行實訓(xùn)非常適合和可行。

針對火電機(jī)組仿真實訓(xùn)項目內(nèi)容，按照相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)要求，結(jié)合學(xué)生未來工作的具體情況，遵循行業(yè)規(guī)范，參照實際現(xiàn)場的系統(tǒng)、設(shè)備、運行規(guī)程、關(guān)鍵操作點等，通過慎密設(shè)計、精心組織，制定與現(xiàn)場一致或相近的任務(wù)模塊，將現(xiàn)場實習(xí)或頂崗實習(xí)的內(nèi)容納入到仿真實訓(xùn)環(huán)節(jié)當(dāng)中；按照為學(xué)生未來工作、學(xué)習(xí)和企業(yè)的需要，盡量將實訓(xùn)項目分解成一系列與現(xiàn)場工作內(nèi)容、操作形式相同或相近的子任務(wù)，編制成類似現(xiàn)場 “工作票”“操作票”“運行日志”“交接班紀(jì)錄”的“實訓(xùn)操作卡”；在實訓(xùn)的不同工作階段發(fā)放、執(zhí)行、收回，以類似現(xiàn)場的具體工作任務(wù)推動整個實訓(xùn)任務(wù)的完成，將發(fā)電企業(yè)的工作需求與學(xué)校教育緊密結(jié)合，將學(xué)歷教育與職業(yè)資格培訓(xùn)相結(jié)合，注重學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和勞動技能的培養(yǎng)，突出崗位能力和職業(yè)能力培養(yǎng)，使學(xué)生獲得就業(yè)能力和可持續(xù)發(fā)展的能力。

2.1 火電機(jī)組仿真實訓(xùn)的目標(biāo)

全范圍火電機(jī)組仿真機(jī)培訓(xùn)的意義在于使學(xué)員熟悉機(jī)組設(shè)備的性能和完整的生產(chǎn)過程，熟練掌握正確的操作技能，避免在實際運行中的誤操作，增強(qiáng)理論分析和實際操作的結(jié)合及處理突發(fā)事件的應(yīng)變能力。

對即將畢業(yè)的火電廠集控運行或熱能動力裝置專業(yè)的大學(xué)生，無論其將來的工作崗位是在生產(chǎn)、建設(shè)、檢修還是管理部門，都需要對火力發(fā)電的生產(chǎn)過程有足夠深入地了解。他們對電廠的各種設(shè)備、主要系統(tǒng)、控制過程有了一定的理論基礎(chǔ)，但沒有生產(chǎn)現(xiàn)場的實際操作經(jīng)驗，故對整機(jī)性能、參數(shù)間的聯(lián)系與相互間影響的理解還較為朦朧，更談不上對事故的應(yīng)變和處理能力。

火電仿真實訓(xùn)教學(xué)研究是在現(xiàn)有仿真機(jī)教學(xué)實訓(xùn)基地的條件下，針對熱能動力裝置專業(yè)和火電廠集控運行專業(yè)在校學(xué)生的仿真實訓(xùn)科目內(nèi)容，總結(jié)實訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗，以學(xué)生未來工作為目標(biāo)，把對學(xué)生的技能、素質(zhì)教育融為一體進(jìn)行實訓(xùn)，研究如何能緊密結(jié)合現(xiàn)場、充分體現(xiàn)“職業(yè)性”的情境教學(xué)實訓(xùn)項目，開發(fā)實訓(xùn)內(nèi)容與現(xiàn)場情境相接近、實訓(xùn)內(nèi)容與實際生產(chǎn)相一致、便于教師指導(dǎo)和學(xué)生學(xué)習(xí)的實訓(xùn)項目。

2.2 火電機(jī)組仿真實訓(xùn)教學(xué)“任務(wù)驅(qū)動”與教學(xué)組織

通過到電廠收集現(xiàn)場工作票、操作票、安全規(guī)程、運行操作規(guī)程等相關(guān)資料，對現(xiàn)場資料的消化和與現(xiàn)場運行人員的探討，結(jié)合全范圍仿真機(jī)的運行特點和工作要求，盡量貼近現(xiàn)場實際的工作場景和工作方法，提煉出類似于現(xiàn)場“工作票”“操作票”的內(nèi)容和形式，模擬現(xiàn)場工作票、操作票制度，設(shè)計切合仿真實訓(xùn)教學(xué)形式，建立了一套較完整的具有代表性的“仿真機(jī)培訓(xùn)操作卡”。

每一“培訓(xùn)操作卡”都是一個獨立的任務(wù)，由一系列“培訓(xùn)操作卡”組成任務(wù)鏈，涵蓋《火電機(jī)組仿真機(jī)運行規(guī)程》對機(jī)組啟動和停止的大部分操作內(nèi)容，并增加仿真機(jī)所沒有的現(xiàn)場危險點預(yù)控、現(xiàn)場檢查項目等，適時利用現(xiàn)場照片、錄像、多媒體動畫等展現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備和生產(chǎn)情境，使學(xué)生不但掌握能仿真機(jī)的操作流程和操作步驟，同時模擬認(rèn)知了現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備系統(tǒng)，達(dá)到強(qiáng)化安全生產(chǎn)意識、了解安全生產(chǎn)過程、提升安全生產(chǎn)技能的積極作用。

學(xué)生使用系列“培訓(xùn)操作卡”進(jìn)行火電機(jī)組仿真機(jī)實訓(xùn)操作時，自由組合成3～4人的操作小組，每小組分配主要操作人和監(jiān)護(hù)人，小組輪流上機(jī)訓(xùn)練。根據(jù)機(jī)組運行狀態(tài)的要求，輪流操作的小組在培訓(xùn)教師處申領(lǐng)相應(yīng)操作任務(wù)的 “培訓(xùn)操作卡”，進(jìn)行實際操作，其他非上機(jī)學(xué)生或進(jìn)行觀摩、或熟悉系統(tǒng)、或理論研討，并準(zhǔn)備下一步的操作。

實施“培訓(xùn)操作卡”時像現(xiàn)場的操作票工作流程一樣，要在每一步檢查、操作后，確認(rèn)正確完成并記錄，全部內(nèi)容操作完成后，操作人和監(jiān)護(hù)人在“培訓(xùn)操作卡”上簽名，交培訓(xùn)教師，作為實訓(xùn)成績考核的依據(jù)之一。

實訓(xùn)時，以“培訓(xùn)操作卡”為培訓(xùn)主線和操作關(guān)鍵點，學(xué)員通過使用“培訓(xùn)操作卡”在仿真機(jī)上進(jìn)行實訓(xùn)操作，使培訓(xùn)任務(wù)明確，責(zé)任到人，操作順序清晰，在有限的仿真機(jī)培訓(xùn)機(jī)時和設(shè)備條件下，使得每個受訓(xùn)學(xué)生都能有機(jī)會進(jìn)行有明確操作任務(wù)的實際訓(xùn)練，同時使學(xué)生注意到實際現(xiàn)場與仿真機(jī)的不同，對現(xiàn)場操作中應(yīng)當(dāng)注意的危險點和檢查內(nèi)容有更多的了解，對生產(chǎn)過程和控制形成感性認(rèn)識。培訓(xùn)教師結(jié)合學(xué)員的操作對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行理論聯(lián)系實際的講解，使學(xué)員對生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)流程全面了解和掌握，對“是什么”和“為什么”的問題有了新的理解，從而對實際生產(chǎn)運行控制上升到理性認(rèn)識。

3 火電機(jī)組仿真實訓(xùn)的應(yīng)用前景

基于任務(wù)驅(qū)動的“仿真機(jī)培訓(xùn)操作卡”類似現(xiàn)場操作票，貼近現(xiàn)場實際，學(xué)生了解更多的實際工作流程，實訓(xùn)操作時也就興趣盎然；任務(wù)被明確地分解，學(xué)生對操作內(nèi)容和操作步驟也能清晰了然，實訓(xùn)時輪流上手操作，將每一次操作作為實訓(xùn)考核成績的依據(jù)，互相競賽，激發(fā)了學(xué)生自發(fā)式壓力，自覺產(chǎn)生求知的欲望，把學(xué)生從原來的“要我學(xué)”心態(tài)水到渠成地轉(zhuǎn)為“我要學(xué)”心態(tài)。以“培訓(xùn)操作卡”為載體，老師與學(xué)生在實訓(xùn)現(xiàn)場進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)生探討更多的為什么，拓寬學(xué)生的知識視野，使實訓(xùn)過程充滿生機(jī)與活力，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

基于任務(wù)驅(qū)動的“仿真機(jī)培訓(xùn)操作卡”，將仿真機(jī)實訓(xùn)內(nèi)容和現(xiàn)場要求相結(jié)合，融“教、學(xué)、做”為一體、職業(yè)習(xí)慣與行業(yè)規(guī)范相統(tǒng)一、技能訓(xùn)練與素質(zhì)教育相結(jié)合，內(nèi)容具體、任務(wù)明確、形式靈活、效果逼真，是一種適合現(xiàn)場工作實際的實訓(xùn)教學(xué)模式。

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