行業(yè)特色高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐探索

李彥斌 加鶴萍 李赟

［摘 要］ 行業(yè)特色高校推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校信息化進(jìn)程的必然路徑，對(duì)進(jìn)一步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。通過分析面向行業(yè)培養(yǎng)特色的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)目標(biāo)，提出“樹立一流教學(xué)理念、打造一流培養(yǎng)模式、建設(shè)一流課程內(nèi)容”的建設(shè)思路。以能源電力行業(yè)特色高校的國(guó)家級(jí)一流課程“電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)項(xiàng)目為實(shí)踐，從建設(shè)必要性、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和實(shí)施效果方面，探索了行業(yè)特色高校開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)的路徑。

［關(guān)鍵詞］ 電力交易虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；行業(yè)特色高校

［基金項(xiàng)目］ 2020年度國(guó)家級(jí)一流課程“電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”；2021年度教育部新文科研究與改革實(shí)踐項(xiàng)目“新文科背景下基于‘問題鏈教學(xué)的經(jīng)管類創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐”（2021140017）；2021年度北京市高等教育學(xué)會(huì)立項(xiàng)一般課題“管理專業(yè)實(shí)踐教學(xué)育人基地模式的轉(zhuǎn)型研究”（YB202153）

［作者簡(jiǎn)介］ 李彥斌（1967—），男，山西呂梁人，博士，華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院院長(zhǎng)，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事能源經(jīng)濟(jì)管理研究；加鶴萍（1992—），女，湖北襄陽人，博士，華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院副教授，主要從事能源經(jīng)濟(jì)研究；李 赟（1990—），女，山西呂梁人，博士，華北電力大學(xué)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略研究院副教授，主要從事能源管理研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）16-0001-04［收稿日期］ 2022-05-16

一、行業(yè)特色高校開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)目標(biāo)

作為我國(guó)高等教育生態(tài)體系的重要一員，行業(yè)特色高校具有學(xué)科優(yōu)勢(shì)集中、專業(yè)特色鮮明、行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)聚焦、產(chǎn)學(xué)研合作豐富等鮮明的特點(diǎn)［1］。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校信息化進(jìn)程的必然路徑［2-3］，在打破線下教學(xué)專業(yè)性、安全性、時(shí)間空間限制等方面具有重要作用［4］。行業(yè)特色高校開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)目標(biāo)如圖1所示。

（一）以服務(wù)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家為時(shí)代使命

行業(yè)特色高校精準(zhǔn)對(duì)接國(guó)家戰(zhàn)略需求，在集聚行業(yè)高層次人才、科研創(chuàng)新成果、產(chǎn)學(xué)研合作等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。高水平行業(yè)特色高校以服務(wù)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家為時(shí)代使命，其先進(jìn)的行業(yè)相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了支撐；同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)、學(xué)、研、教的深度融合與協(xié)同育人［5］。

（二）以行業(yè)需求為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式

高水平行業(yè)特色高校開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于培養(yǎng)具有扎實(shí)的行業(yè)理論知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。通過構(gòu)建以行業(yè)需求為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)跨學(xué)科交叉融合能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力強(qiáng)的行業(yè)核心人才，進(jìn)一步服務(wù)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家［6］。

（三）資源共享的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間

充分利用信息技術(shù)搭建資源共享的教學(xué)平臺(tái)，將教學(xué)成果在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)跨校共享，延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間，助力教學(xué)共同體的構(gòu)建［7］。此外，行業(yè)特色高?？稍谛袠I(yè)內(nèi)利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)廣泛開展企業(yè)職工培訓(xùn)或技術(shù)認(rèn)證項(xiàng)目，促進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源在行業(yè)內(nèi)共享，助力行業(yè)發(fā)展共同體的建設(shè)。

二、行業(yè)特色高校開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)思路

行業(yè)特色高校應(yīng)以“樹立一流教學(xué)理念、打造一流培養(yǎng)模式、建設(shè)一流課程內(nèi)容”為思路，著力開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)工作。

（一）樹立一流教學(xué)理念

在開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，教學(xué)主體需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的思維理念，培養(yǎng)信息化思維，充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的巨大潛力。同時(shí)，教學(xué)主體在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘行業(yè)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問題，在學(xué)習(xí)專業(yè)理論的同時(shí)，聚焦于具有行業(yè)特色的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升學(xué)生構(gòu)建全方位課程知識(shí)體系的能力與創(chuàng)新應(yīng)用能力［8］。

（二）打造一流培養(yǎng)模式

以服務(wù)行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，行業(yè)特色高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在建設(shè)過程中應(yīng)打造一流培養(yǎng)模式。在傳統(tǒng)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神、綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力的協(xié)調(diào)發(fā)展，打造滿足國(guó)家需求、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展、適應(yīng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的人才培養(yǎng)模式。

（三）建設(shè)一流課程內(nèi)容

行業(yè)特色高校需要注重課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性及與行業(yè)需求的相關(guān)性、課程內(nèi)容與資源的科學(xué)性和時(shí)代性、教學(xué)手段的豐富性與吸引力等多個(gè)方面，結(jié)合課程思政，依托虛擬仿真教學(xué)手段構(gòu)建中國(guó)特色的一流教學(xué)體系［9］。

三、國(guó)家級(jí)一流課程“電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”實(shí)踐探索

（一）建設(shè)必要性

教育部在2021年7月印發(fā)的《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》中指出，加快構(gòu)建高校碳中和科技創(chuàng)新體系和人才培養(yǎng)體系，著力提升科技創(chuàng)新能力和創(chuàng)新人才培養(yǎng)水平［10］。作為能源電力特色高校，華北電力大學(xué)著力在能源電力領(lǐng)域加強(qiáng)碳中和人才培養(yǎng)提質(zhì)，加快碳中和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，提升碳中和創(chuàng)新能力。

目前，我國(guó)電力行業(yè)碳排放約占全國(guó)碳排放總量的40%，在碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程中承擔(dān)著主力軍作用。在碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程中，要充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的重要作用。電能作為一種商品，有其特殊性。電力交易集電力生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)、銷售和風(fēng)險(xiǎn)管理、財(cái)務(wù)管理為一體，涉及電力工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征、電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu)模式、電力交易機(jī)制等方面的內(nèi)容，對(duì)電力交易核心人才的專業(yè)素養(yǎng)有較高的要求［11］。然而，傳統(tǒng)教學(xué)模式偏重電力交易理論，缺乏對(duì)學(xué)生系統(tǒng)性與前瞻性思維模式的培養(yǎng)。此外，電力交易過程涉及社會(huì)用電安全，具有高度復(fù)雜性。因此，針對(duì)學(xué)生電力交易能力提升的訓(xùn)練往往無法在真實(shí)的電力交易平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。

所以，有必要構(gòu)建電力交易相關(guān)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用信息化技術(shù)將現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)融入電力交易的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，將電力交易環(huán)節(jié)抽象化，通過創(chuàng)建虛擬電力交易主體與虛擬電力交易環(huán)境，靈活配置國(guó)內(nèi)各省份的電力市場(chǎng)交易規(guī)則，為學(xué)生帶來集知識(shí)性、趣味性、仿真性和實(shí)踐性為一體的電力交易模擬實(shí)驗(yàn)，突破電力交易教學(xué)在時(shí)空方面的限制，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決理論與實(shí)踐脫節(jié)頑疾。

（二）“電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)目標(biāo)

基于經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、電力市場(chǎng)等相關(guān)理論，“電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”旨在加強(qiáng)電力交易理論與實(shí)踐的結(jié)合，將多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)融入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，促進(jìn)交叉學(xué)科在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的融合，讓學(xué)生在“做中學(xué)、學(xué)中悟、悟中行”，使其掌握電力交易決策技能，培養(yǎng)學(xué)生的戰(zhàn)略發(fā)展意識(shí)、溝通協(xié)作能力與決策創(chuàng)新能力。此外，注重課程教學(xué)內(nèi)容與課程思政的融合，通過講述我國(guó)電力交易中的保底供電等優(yōu)越性，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感與報(bào)國(guó)熱情?！半娏κ袌?chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)目標(biāo)如圖2所示。

（三）“電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方法

遵循理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合、知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)融合等原則，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)具有模擬性、對(duì)抗性、可回溯、體驗(yàn)式等特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)工具［11］。

1.線上線下結(jié)合的全景仿真式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。教學(xué)主體在線下完成電力交易相關(guān)理論講授的同時(shí)，在線上開展電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，基于信息化虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建電力交易實(shí)驗(yàn)環(huán)境與理論模型，對(duì)電力市場(chǎng)整體環(huán)境、電力交易的市場(chǎng)主體、電力交易規(guī)則等進(jìn)行全流程全景式仿真，展示電力市場(chǎng)環(huán)境下的市場(chǎng)主體行為。結(jié)合線上線下教學(xué)的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，充分幫助學(xué)生在電力交易全景仿真思維下進(jìn)行思考和決策，提升學(xué)生的全局決策能力與素養(yǎng)。

2.多元情境實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。通過搭建基于真實(shí)的電力物理原理、真實(shí)的電力交易規(guī)則和情景化經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境的虛擬仿真電力市場(chǎng)，設(shè)計(jì)多元化的電力交易情境，由學(xué)生分組扮演電力市場(chǎng)中發(fā)電公司、售電公司、電力用戶等不同市場(chǎng)主體，完成虛擬仿真的電力市場(chǎng)交易，體驗(yàn)不同的競(jìng)爭(zhēng)策略導(dǎo)致差異化交易結(jié)果的過程。通過多元情境的設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的課堂參與度，提升學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握能力及實(shí)踐能力。

3.以問題為導(dǎo)向（Problem-based Learning， PBL）教學(xué)方法。在教學(xué)過程中，教師作為引導(dǎo)者幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建，以問題探究為核心開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)；學(xué)生作為探究者，在實(shí)驗(yàn)過程中明確電力交易中會(huì)遇到的問題，并在探究中解決問題。學(xué)生通過多情境模擬不同市場(chǎng)主體在電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)策略，采取多種報(bào)價(jià)方法，思考確定最優(yōu)報(bào)價(jià)策略，進(jìn)而更加深入理解電力交易的流程，啟發(fā)學(xué)生在“做中學(xué)、學(xué)中思、思中悟”。

4.協(xié)作式教學(xué)方法。應(yīng)用管理學(xué)中的組織理論，促使教師從傳統(tǒng)講授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)者及課堂組織協(xié)調(diào)者［12］，突出學(xué)生的教學(xué)主體地位，將學(xué)生分為規(guī)模適當(dāng)?shù)膱F(tuán)隊(duì)協(xié)作小組，構(gòu)成電力市場(chǎng)中的主體，如發(fā)電公司、售電公司、電力用戶等，形成團(tuán)隊(duì)分工。采用情境角色扮演策略，團(tuán)隊(duì)小組成員分別扮演報(bào)價(jià)員、市場(chǎng)分析人員、財(cái)務(wù)人員、交易員等角色，完成電力交易各個(gè)環(huán)節(jié)的任務(wù)。在此過程中，團(tuán)隊(duì)小組成員之間的電力交易任務(wù)協(xié)同性較高，不同成員扮演的市場(chǎng)主體角色所做決策之間相互影響，因此只有團(tuán)隊(duì)小組成員通力合作，才能完成完整的電力交易過程。

（四）“電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方法的實(shí)施效果

1.取得了良好的教學(xué)效果。從知識(shí)理論到虛擬仿真實(shí)踐，拓展了學(xué)生對(duì)電力交易理論知識(shí)的理解，加深了學(xué)生對(duì)電力市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行規(guī)律、策略、方法的理解。通過虛擬仿真，有助于讓學(xué)生在實(shí)踐中檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，培養(yǎng)了學(xué)生將所學(xué)理論和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用的能力，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力與團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

2.促進(jìn)了教學(xué)相長(zhǎng)。在“電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過程中，教師由傳統(tǒng)講授者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂組織協(xié)調(diào)者與實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)者，而學(xué)生則由知識(shí)的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變成電力交易理論的實(shí)踐者。一方面，教師在與學(xué)生的課堂互動(dòng)中，不斷改進(jìn)理論知識(shí)講授方式，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法；另一方面，通過對(duì)電力交易虛擬仿真結(jié)果的分析，以實(shí)踐檢驗(yàn)行為科學(xué)中的決策理論，有利于進(jìn)一步提升教師的科學(xué)研究能力與學(xué)生將電力交易理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力。

3.實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的開放共享。目前，電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)已在多所高校應(yīng)用，有效提高了教學(xué)資源的利用率。此外，教學(xué)資源有利于推進(jìn)能源電力行業(yè)的大型國(guó)有企業(yè)開展行業(yè)技能培訓(xùn)，聯(lián)合人力資源和社會(huì)保障部全國(guó)人才流動(dòng)中心推出電力交易人才素質(zhì)測(cè)評(píng)證書，產(chǎn)生了良好的社會(huì)應(yīng)用效果。

結(jié)語

以培養(yǎng)新時(shí)代電力交易專業(yè)人才為目標(biāo)，以“樹立一流教學(xué)理念、打造一流培養(yǎng)模式、建設(shè)一流課程內(nèi)容”為思路，通過開發(fā)電力市場(chǎng)交易決策虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用線上線下結(jié)合的全景仿真式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、多元情境實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、以問題為導(dǎo)向教學(xué)方法、協(xié)作式教學(xué)方法等，力求填補(bǔ)電力交易領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)教學(xué)的空白，為行業(yè)特色高校開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)提供借鑒。

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Abstract： Promoting virtual simulation experiment teaching in universities with industry characteristics is an inevitable path for the informatization process of universities， which is of great significance to further improve the quality of personnel training. By analyzing the construction goal of virtual simulation experiment teaching oriented to industry training characteristics， this paper proposes the framework of “establishing first-class teaching concept， creating first-class training mode and building first-class curriculum content”. Taking the national firstclass course “virtual simulation experiment teaching project of electricity market trading decision” in universities with characteristics of energy and power industry as the practice， this paper explores the path of virtual simulation experiment teaching construction in universities from the aspects of construction necessity analysis， teaching objectives， panoramic simulation experiment teaching combining online and offline learning as well as other teaching methods.

Key words： virtual simulation of electricity market trading; experiment teaching; universities with industry characteristics