發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)“三融合”虛實(shí)一體教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

姚旭明 傅輝明 李盛林

高等職業(yè)教育肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理和服務(wù)一線高端技能型人才的使命，要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和職業(yè)能力。高職發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)是材料與能源大類電力技術(shù)類專業(yè)，培養(yǎng)面向電力行業(yè)企業(yè)安裝、生產(chǎn)和管理崗位的高端技能型人才。通過對電力行業(yè)企業(yè)調(diào)研表明，電氣安裝、生產(chǎn)和管理崗位要求從業(yè)者應(yīng)具備按行業(yè)規(guī)范進(jìn)行電氣設(shè)備的安裝、操作、維護(hù)、檢修、試驗(yàn)和技術(shù)管理的實(shí)踐能力，并具備分析和解決電氣技術(shù)問題的能力，具備安全意識、團(tuán)隊(duì)意識和規(guī)范意識。電力職業(yè)院校經(jīng)過多年的改革和探索，加大了實(shí)踐教學(xué)的比重，但往往受制于電氣教學(xué)設(shè)備的高投入，實(shí)訓(xùn)工位有限或難以再現(xiàn)電力企業(yè)的工作環(huán)境，學(xué)生的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)還不能適應(yīng)快速發(fā)展的電力行業(yè)企業(yè)的要求，需要電力高職教育工作者予以破解。

一、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)面臨的問題

發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)服務(wù)面向的電力行業(yè)，是一個(gè)集高技術(shù)、高危險(xiǎn)、高投入于一體的產(chǎn)業(yè)，發(fā)電、輸電、配電和調(diào)度逐漸實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化與綜合自動化，高壓、超高壓、特高壓等級齊全，電氣設(shè)備材料新、技術(shù)新、工藝新、價(jià)格昂貴。電力高職院校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)在推行工作項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)探索，構(gòu)建行業(yè)職業(yè)能力實(shí)踐教學(xué)環(huán)境時(shí)往往遇到資金投入大、實(shí)訓(xùn)工位少、電力運(yùn)行工況難以再現(xiàn)等困難，教學(xué)情境和生產(chǎn)崗位差距大，從而影響了本專業(yè)培養(yǎng)電氣安裝、生產(chǎn)和管理崗位高端技能型人才的質(zhì)量。

二、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)的對策

高職發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)面向各類發(fā)電廠、供電局（公司）、電力工程建設(shè)公司等電力行業(yè)的企業(yè)，從事電氣設(shè)備的安裝、操作、維護(hù)、檢修、試驗(yàn)和技術(shù)管理工作，就業(yè)崗位比較廣。要建設(shè)一個(gè)培養(yǎng)電力行業(yè)建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)和管理一線崗位高端技能型人才的課程體系和教學(xué)環(huán)境，應(yīng)該以電力行業(yè)崗位群工作任務(wù)分析為基礎(chǔ)，按照典型的職業(yè)實(shí)踐的過程來設(shè)計(jì)和建設(shè)職業(yè)教學(xué)環(huán)境。經(jīng)過對各類發(fā)電廠、供電局（公司）、電力工程建設(shè)公司的各類電氣工作崗位進(jìn)行工作任務(wù)分析，得到“發(fā)電廠及電力系統(tǒng)”專業(yè)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域主要包含電工技術(shù)、電機(jī)運(yùn)行與維護(hù)、電氣設(shè)備安裝檢修與維護(hù)、二次設(shè)備安裝測試與維護(hù)、電氣運(yùn)行技術(shù)、高壓設(shè)備試驗(yàn)等，圍繞這些學(xué)習(xí)領(lǐng)域需要進(jìn)行課程開發(fā)和建設(shè)相適應(yīng)的教學(xué)環(huán)境。根據(jù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程建設(shè)的需要，結(jié)合學(xué)習(xí)領(lǐng)域所對應(yīng)的典型職業(yè)崗位工作的特點(diǎn)，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)團(tuán)隊(duì)探索和實(shí)踐了“三融合”虛實(shí)一體教學(xué)模式，即探索和實(shí)踐虛實(shí)融合的人才培養(yǎng)模式、建設(shè)“校中廠”和“廠中?！比诤系膶?shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地、探索虛實(shí)融合的教學(xué)方法和教學(xué)手段，從而破解了電力行業(yè)由于兼具高技術(shù)、高危險(xiǎn)、高投入的特點(diǎn)使得電力職業(yè)院校難以開展職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)訓(xùn)練的難題。

三、“三融合”虛實(shí)一體教學(xué)模式的內(nèi)涵探索與實(shí)踐

（一）虛實(shí)一體人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐

電力企業(yè)在接受學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)，由于生產(chǎn)崗位的高危性、高技術(shù)性，企業(yè)往往只讓學(xué)生參與工作任務(wù)的一部分，學(xué)生難以得到完整性的工作任務(wù)的訓(xùn)練，實(shí)習(xí)工位也不足。進(jìn)行發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)課程體系的頂層設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)電力企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，采取螺旋式虛實(shí)融合的人才培養(yǎng)模式。即核心學(xué)習(xí)領(lǐng)域及其核心職業(yè)能力訓(xùn)練主要以校中廠——虛實(shí)結(jié)合的校內(nèi)實(shí)習(xí)基地為主，輔以廠中?！Ｍ鈱?shí)習(xí)基地的跟班見習(xí)和部分工作任務(wù)實(shí)習(xí)，學(xué)生具備了一定的生產(chǎn)技能后，最后半年到一年到準(zhǔn)就業(yè)單位或校外實(shí)習(xí)單位頂崗實(shí)習(xí)，使校中廠的“虛”與廠中校和頂崗實(shí)習(xí)的“實(shí)”相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“單一職業(yè)能力訓(xùn)練—綜合職業(yè)能力見習(xí)—綜合職業(yè)能力頂崗實(shí)習(xí)”的螺旋式上升。校中廠——虛實(shí)結(jié)合的校內(nèi)實(shí)習(xí)基地是圍繞核心學(xué)習(xí)領(lǐng)域而開發(fā)和建設(shè)的教學(xué)環(huán)境，是發(fā)電廠或變電站的各個(gè)典型崗位，不是完整的生產(chǎn)性發(fā)電廠或變電站，只在校內(nèi)實(shí)習(xí)基地訓(xùn)練會使學(xué)生只見樹木、不見森林。建設(shè)廠中?！ㄔ陔娏ζ髽I(yè)的校外實(shí)習(xí)基地，結(jié)合發(fā)電廠和變電站的生產(chǎn)周期，安排學(xué)生參與電氣檢修、電氣運(yùn)行等項(xiàng)目的一部分工作，學(xué)生能體驗(yàn)電力企業(yè)較完整的工作任務(wù)、工作規(guī)范、企業(yè)文化，實(shí)現(xiàn)校外實(shí)習(xí)基地的“實(shí)”與校內(nèi)實(shí)習(xí)基地的“虛”之互補(bǔ)。通過校中廠和廠中校結(jié)合的訓(xùn)練，學(xué)生獲得多個(gè)單一的職業(yè)能力訓(xùn)練；最后半年到一年，再安排學(xué)生在校外實(shí)習(xí)基地和準(zhǔn)就業(yè)單位頂崗實(shí)習(xí)，學(xué)生就能得到綜合職業(yè)能力的訓(xùn)練，更快地提高職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。

（二）虛實(shí)融合校中廠的探索與實(shí)踐

校中廠——校內(nèi)實(shí)習(xí)基地，是單一的職業(yè)能力訓(xùn)練主要場所。根據(jù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程建設(shè)的需要，結(jié)合學(xué)習(xí)領(lǐng)域所對應(yīng)的典型職業(yè)崗位工作的特點(diǎn)，宜采用虛擬生產(chǎn)設(shè)備和真實(shí)生產(chǎn)設(shè)備相結(jié)合的方式建設(shè)校內(nèi)實(shí)習(xí)基地。

1.實(shí)中有虛的職業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)境。高職發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的電工技術(shù)、電機(jī)運(yùn)行與維護(hù)、電氣設(shè)備安裝檢修與維護(hù)、高壓設(shè)備試驗(yàn)等學(xué)習(xí)領(lǐng)域及其課程，用于培養(yǎng)高低壓電氣設(shè)備的安裝、檢修、維護(hù)和試驗(yàn)的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，相對應(yīng)的職業(yè)崗位以對電氣設(shè)備進(jìn)行心智操作為主，涉及的電氣設(shè)備電壓等級、設(shè)備外形尺寸、設(shè)備價(jià)值相差大。建設(shè)上述四個(gè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程的實(shí)訓(xùn)環(huán)境和教學(xué)項(xiàng)目時(shí)，以“實(shí)”的真實(shí)設(shè)備和“實(shí)”的工程項(xiàng)目為主，緊跟行業(yè)企業(yè)的先進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)工藝，盡可能營造真實(shí)的職業(yè)環(huán)境，培養(yǎng)與行業(yè)要求銜接的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，但對太大型、資金投入太高、實(shí)訓(xùn)工位無法滿足的項(xiàng)目則輔以“虛擬技術(shù)”,建設(shè)虛擬的設(shè)備、虛擬的流程和虛擬的工藝，構(gòu)建虛擬的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。

高壓設(shè)備試驗(yàn)領(lǐng)域中35KV及以下設(shè)備試驗(yàn)是較普遍的試驗(yàn)，資金投入較少，宜采用“實(shí)”的實(shí)踐教學(xué)，購置行業(yè)崗位真實(shí)的設(shè)備試驗(yàn)，開設(shè)真實(shí)的35KV及以下電氣設(shè)備的試驗(yàn)項(xiàng)目。110KV及以上設(shè)備試驗(yàn)資金投入太大，宜采用“虛擬技術(shù)”建設(shè)仿真的試驗(yàn)設(shè)備、仿真的試驗(yàn)流程，讓學(xué)生在校內(nèi)實(shí)習(xí)基地體驗(yàn)仿真技術(shù)營造的試驗(yàn)，再通過在校外實(shí)習(xí)基地實(shí)習(xí)時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)作為補(bǔ)充。采用“實(shí)”的35KV及以下電氣設(shè)備的試驗(yàn)，工位往往不足，影響實(shí)訓(xùn)的效果，也需要開發(fā)“虛”的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)流程，讓學(xué)生先在虛擬設(shè)備中完成“虛”的試驗(yàn)，再以小組為單位完成“實(shí)”的試驗(yàn)，解決實(shí)訓(xùn)工位不足的問題。

“實(shí)中有虛”創(chuàng)建的四個(gè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，真實(shí)或仿真，不僅能培養(yǎng)和提高高職學(xué)生、在職職工的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，也能承擔(dān)特種作業(yè)電工、變電檢修工等工種的職業(yè)資格鑒定。

2.虛中有實(shí)的職業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)境。與電氣運(yùn)行技術(shù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域相對應(yīng)的電廠電氣運(yùn)行、變電站電氣運(yùn)行崗位，已發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)化和信息化控制和管理，因此電氣運(yùn)行技術(shù)實(shí)訓(xùn)環(huán)境的建設(shè)適合于采用計(jì)算機(jī)仿真開發(fā)虛擬的電氣運(yùn)行崗位。通過計(jì)算機(jī)仿真，在每臺學(xué)生電腦上構(gòu)建虛擬電廠和虛擬變電站，并設(shè)置與真實(shí)電廠和變電站相同的操作界面，學(xué)生通過操作界面完成對虛擬電廠和虛擬變電站的電氣運(yùn)行操作和管理。電廠和變電站是“虛擬”的，操作界面則是“真實(shí)”的，運(yùn)行參數(shù)和操作結(jié)果是“仿真”的。為了彌補(bǔ)電廠和變電站“虛擬”的不足，輔以三維動畫、室外真實(shí)的進(jìn)出線間隔、電廠和變電站模型、電廠和變電站實(shí)習(xí)基地，虛中有實(shí)，較好地營造了電氣運(yùn)行的職業(yè)崗位環(huán)境。

3.虛實(shí)交融的職業(yè)能力訓(xùn)練平臺。二次設(shè)備安裝測試與維護(hù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域包含變電站綜合自動化技術(shù)課程，培養(yǎng)變電站綜合自動化設(shè)備安裝、運(yùn)行和維護(hù)的職業(yè)技能，崗位的特點(diǎn)是自動化程度高、設(shè)備和設(shè)備先進(jìn)、運(yùn)行參數(shù)隨時(shí)變化。按崗位特點(diǎn)建設(shè)的變電站綜合自動化實(shí)訓(xùn)室是虛實(shí)結(jié)合的完美結(jié)合，硬件中線路微機(jī)保護(hù)屏、變壓器保護(hù)屏、充電蓄電屏等是行業(yè)正使用的“實(shí)”的先進(jìn)設(shè)備，而斷路器是“虛”的模擬斷路器；軟件中綜合自動化控制系統(tǒng)是行業(yè)中正使用的“實(shí)”的先進(jìn)控制系統(tǒng)，而“實(shí)”又有“虛”，運(yùn)行參數(shù)則是“虛”的，按企業(yè)典型的運(yùn)行工況而設(shè)定。完全按崗位而布置設(shè)備的實(shí)訓(xùn)室、真實(shí)的保護(hù)屏和控制臺、按企業(yè)典型工況運(yùn)行的參數(shù)、虛實(shí)融合的硬件和軟件，較好地營造了真實(shí)的職業(yè)環(huán)境。通過服務(wù)器擴(kuò)展的上位機(jī)——變電站控制層達(dá)數(shù)十臺，每3位學(xué)生能通過上位機(jī)對“變電站”進(jìn)行控制，而教師的控制臺能監(jiān)控?cái)?shù)10臺上位機(jī)并可以“廣播”，實(shí)訓(xùn)室兼具了“職業(yè)性”和“教育性”的功能。

以虛實(shí)交融的變電站綜合自動化實(shí)訓(xùn)室為載體，并推行以實(shí)際工作任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)模式，培養(yǎng)了學(xué)生變電站綜合自動化設(shè)備的安裝、運(yùn)行和維護(hù)的職業(yè)技能。

（三）虛實(shí)融合教學(xué)方法和教學(xué)手段的探索與實(shí)踐

虛實(shí)結(jié)合建成的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地，實(shí)訓(xùn)過程中通過虛實(shí)結(jié)合可以展現(xiàn)以職業(yè)工作過程為主要目的的仿真學(xué)習(xí)環(huán)境，也產(chǎn)生了虛實(shí)融合的教學(xué)方法和教學(xué)手段?！半姍C(jī)運(yùn)行與維護(hù)”課程分有變壓器運(yùn)行與維護(hù)、異步電動機(jī)運(yùn)行與維護(hù)、同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行與維護(hù)三個(gè)教學(xué)模塊，前兩個(gè)教學(xué)模塊采用“實(shí)”的教學(xué)方法和教學(xué)手段——以真實(shí)的設(shè)備開展“仿真”的工作任務(wù)，后一個(gè)教學(xué)模塊采用“虛”的教學(xué)手段——以虛擬的設(shè)備開展“仿真”的工作任務(wù)，不同的教學(xué)模塊采用虛實(shí)融合的教學(xué)手段?！半姎膺\(yùn)行技術(shù)”課程的倒閘操作模塊和事故處理模塊在校中廠——虛擬電站變電所開展仿真的工作任務(wù)，電氣設(shè)備巡視與故障處理模塊則在廠中?！Ｍ鈱?shí)習(xí)基地利用真實(shí)設(shè)備開展真實(shí)的工作任務(wù)，不同的教學(xué)模塊在不同的實(shí)習(xí)基地采用虛實(shí)融合的教學(xué)方法和教學(xué)手段?！案邏涸O(shè)備試驗(yàn)”課程中，學(xué)生在虛擬的高壓試驗(yàn)設(shè)備和真實(shí)的高壓試驗(yàn)設(shè)備上反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，虛實(shí)交替，解決了實(shí)訓(xùn)工位不足的問題。

四、實(shí)施“三融合”虛實(shí)一體教學(xué)模式的成效

在深入分析崗位工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)電力行業(yè)崗位的特點(diǎn)，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)團(tuán)隊(duì)探索和實(shí)踐了“三融合”虛實(shí)一體教學(xué)模式，破解了電力行業(yè)高技術(shù)性、高危險(xiǎn)性、高投入性帶來的電力職業(yè)院校在構(gòu)建職業(yè)能力教學(xué)環(huán)境時(shí)，遇到的資金投入大、實(shí)訓(xùn)工位少、電力運(yùn)行工況難以再現(xiàn)等困難，最大限度地發(fā)揮了教學(xué)投入效益，促進(jìn)了專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。