發電廠及電力系統專業“三融合”虛實一體教學模式的探索與實踐

姚旭明 傅輝明 李盛林

高等職業教育肩負著培養面向生產、建設、管理和服務一線高端技能型人才的使命，要培養學生的實踐能力和職業能力。高職發電廠及電力系統專業是材料與能源大類電力技術類專業，培養面向電力行業企業安裝、生產和管理崗位的高端技能型人才。通過對電力行業企業調研表明，電氣安裝、生產和管理崗位要求從業者應具備按行業規范進行電氣設備的安裝、操作、維護、檢修、試驗和技術管理的實踐能力，并具備分析和解決電氣技術問題的能力，具備安全意識、團隊意識和規范意識。電力職業院校經過多年的改革和探索，加大了實踐教學的比重，但往往受制于電氣教學設備的高投入，實訓工位有限或難以再現電力企業的工作環境，學生的職業能力和職業素養還不能適應快速發展的電力行業企業的要求，需要電力高職教育工作者予以破解。

一、發電廠及電力系統專業人才培養面臨的問題

發電廠及電力系統專業服務面向的電力行業，是一個集高技術、高危險、高投入于一體的產業，發電、輸電、配電和調度逐漸實現智能化、網絡化與綜合自動化，高壓、超高壓、特高壓等級齊全，電氣設備材料新、技術新、工藝新、價格昂貴。電力高職院校發電廠及電力系統專業在推行工作項目導向、任務驅動的教學探索，構建行業職業能力實踐教學環境時往往遇到資金投入大、實訓工位少、電力運行工況難以再現等困難，教學情境和生產崗位差距大，從而影響了本專業培養電氣安裝、生產和管理崗位高端技能型人才的質量。

二、發電廠及電力系統專業人才培養的對策

高職發電廠及電力系統專業畢業生就業面向各類發電廠、供電局（公司）、電力工程建設公司等電力行業的企業，從事電氣設備的安裝、操作、維護、檢修、試驗和技術管理工作，就業崗位比較廣。要建設一個培養電力行業建設、運行、維護和管理一線崗位高端技能型人才的課程體系和教學環境，應該以電力行業崗位群工作任務分析為基礎，按照典型的職業實踐的過程來設計和建設職業教學環境。經過對各類發電廠、供電局（公司）、電力工程建設公司的各類電氣工作崗位進行工作任務分析，得到“發電廠及電力系統”專業的學習領域主要包含電工技術、電機運行與維護、電氣設備安裝檢修與維護、二次設備安裝測試與維護、電氣運行技術、高壓設備試驗等，圍繞這些學習領域需要進行課程開發和建設相適應的教學環境。根據學習領域課程建設的需要，結合學習領域所對應的典型職業崗位工作的特點，廣西電力職業技術學院發電廠及電力系統專業團隊探索和實踐了“三融合”虛實一體教學模式，即探索和實踐虛實融合的人才培養模式、建設“校中廠”和“廠中校”融合的實訓實習基地、探索虛實融合的教學方法和教學手段，從而破解了電力行業由于兼具高技術、高危險、高投入的特點使得電力職業院校難以開展職業能力和職業素質訓練的難題。

三、“三融合”虛實一體教學模式的內涵探索與實踐

（一）虛實一體人才培養模式的探索與實踐

電力企業在接受學生實習時，由于生產崗位的高危性、高技術性，企業往往只讓學生參與工作任務的一部分，學生難以得到完整性的工作任務的訓練，實習工位也不足。進行發電廠及電力系統專業課程體系的頂層設計時，必須根據電力企業的生產特點，采取螺旋式虛實融合的人才培養模式。即核心學習領域及其核心職業能力訓練主要以校中廠——虛實結合的校內實習基地為主，輔以廠中校——校外實習基地的跟班見習和部分工作任務實習，學生具備了一定的生產技能后，最后半年到一年到準就業單位或校外實習單位頂崗實習，使校中廠的“虛”與廠中校和頂崗實習的“實”相結合，實現“單一職業能力訓練—綜合職業能力見習—綜合職業能力頂崗實習”的螺旋式上升。校中廠——虛實結合的校內實習基地是圍繞核心學習領域而開發和建設的教學環境，是發電廠或變電站的各個典型崗位，不是完整的生產性發電廠或變電站，只在校內實習基地訓練會使學生只見樹木、不見森林。建設廠中?！ㄔ陔娏ζ髽I的校外實習基地，結合發電廠和變電站的生產周期，安排學生參與電氣檢修、電氣運行等項目的一部分工作，學生能體驗電力企業較完整的工作任務、工作規范、企業文化，實現校外實習基地的“實”與校內實習基地的“虛”之互補。通過校中廠和廠中校結合的訓練，學生獲得多個單一的職業能力訓練；最后半年到一年，再安排學生在校外實習基地和準就業單位頂崗實習，學生就能得到綜合職業能力的訓練，更快地提高職業技能和職業素養。

（二）虛實融合校中廠的探索與實踐

校中廠——校內實習基地，是單一的職業能力訓練主要場所。根據學習領域課程建設的需要，結合學習領域所對應的典型職業崗位工作的特點，宜采用虛擬生產設備和真實生產設備相結合的方式建設校內實習基地。

1.實中有虛的職業能力訓練環境。高職發電廠及電力系統專業的電工技術、電機運行與維護、電氣設備安裝檢修與維護、高壓設備試驗等學習領域及其課程，用于培養高低壓電氣設備的安裝、檢修、維護和試驗的職業技能和職業素養，相對應的職業崗位以對電氣設備進行心智操作為主，涉及的電氣設備電壓等級、設備外形尺寸、設備價值相差大。建設上述四個學習領域課程的實訓環境和教學項目時，以“實”的真實設備和“實”的工程項目為主，緊跟行業企業的先進設備、先進技術和先進工藝，盡可能營造真實的職業環境，培養與行業要求銜接的職業技能和職業素養，但對太大型、資金投入太高、實訓工位無法滿足的項目則輔以“虛擬技術”,建設虛擬的設備、虛擬的流程和虛擬的工藝，構建虛擬的實踐教學環境。

高壓設備試驗領域中35KV及以下設備試驗是較普遍的試驗，資金投入較少，宜采用“實”的實踐教學，購置行業崗位真實的設備試驗，開設真實的35KV及以下電氣設備的試驗項目。110KV及以上設備試驗資金投入太大，宜采用“虛擬技術”建設仿真的試驗設備、仿真的試驗流程，讓學生在校內實習基地體驗仿真技術營造的試驗，再通過在校外實習基地實習時進行相應的試驗作為補充。采用“實”的35KV及以下電氣設備的試驗，工位往往不足，影響實訓的效果，也需要開發“虛”的試驗設備和試驗流程，讓學生先在虛擬設備中完成“虛”的試驗，再以小組為單位完成“實”的試驗，解決實訓工位不足的問題。

“實中有虛”創建的四個學習領域課程的實訓環境，真實或仿真，不僅能培養和提高高職學生、在職職工的職業能力和職業素養，也能承擔特種作業電工、變電檢修工等工種的職業資格鑒定。

2.虛中有實的職業能力訓練環境。與電氣運行技術學習領域相對應的電廠電氣運行、變電站電氣運行崗位，已發展為網絡化和信息化控制和管理，因此電氣運行技術實訓環境的建設適合于采用計算機仿真開發虛擬的電氣運行崗位。通過計算機仿真，在每臺學生電腦上構建虛擬電廠和虛擬變電站，并設置與真實電廠和變電站相同的操作界面，學生通過操作界面完成對虛擬電廠和虛擬變電站的電氣運行操作和管理。電廠和變電站是“虛擬”的，操作界面則是“真實”的，運行參數和操作結果是“仿真”的。為了彌補電廠和變電站“虛擬”的不足，輔以三維動畫、室外真實的進出線間隔、電廠和變電站模型、電廠和變電站實習基地，虛中有實，較好地營造了電氣運行的職業崗位環境。

3.虛實交融的職業能力訓練平臺。二次設備安裝測試與維護學習領域包含變電站綜合自動化技術課程，培養變電站綜合自動化設備安裝、運行和維護的職業技能，崗位的特點是自動化程度高、設備和設備先進、運行參數隨時變化。按崗位特點建設的變電站綜合自動化實訓室是虛實結合的完美結合，硬件中線路微機保護屏、變壓器保護屏、充電蓄電屏等是行業正使用的“實”的先進設備，而斷路器是“虛”的模擬斷路器；軟件中綜合自動化控制系統是行業中正使用的“實”的先進控制系統，而“實”又有“虛”，運行參數則是“虛”的，按企業典型的運行工況而設定。完全按崗位而布置設備的實訓室、真實的保護屏和控制臺、按企業典型工況運行的參數、虛實融合的硬件和軟件，較好地營造了真實的職業環境。通過服務器擴展的上位機——變電站控制層達數十臺，每3位學生能通過上位機對“變電站”進行控制，而教師的控制臺能監控數10臺上位機并可以“廣播”，實訓室兼具了“職業性”和“教育性”的功能。

以虛實交融的變電站綜合自動化實訓室為載體，并推行以實際工作任務驅動的教學模式，培養了學生變電站綜合自動化設備的安裝、運行和維護的職業技能。

（三）虛實融合教學方法和教學手段的探索與實踐

虛實結合建成的校內實訓基地，實訓過程中通過虛實結合可以展現以職業工作過程為主要目的的仿真學習環境，也產生了虛實融合的教學方法和教學手段?！半姍C運行與維護”課程分有變壓器運行與維護、異步電動機運行與維護、同步發電機運行與維護三個教學模塊，前兩個教學模塊采用“實”的教學方法和教學手段——以真實的設備開展“仿真”的工作任務，后一個教學模塊采用“虛”的教學手段——以虛擬的設備開展“仿真”的工作任務，不同的教學模塊采用虛實融合的教學手段。“電氣運行技術”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，電氣設備巡視與故障處理模塊則在廠中校——校外實習基地利用真實設備開展真實的工作任務，不同的教學模塊在不同的實習基地采用虛實融合的教學方法和教學手段?！案邏涸O備試驗”課程中，學生在虛擬的高壓試驗設備和真實的高壓試驗設備上反復進行試驗，虛實交替，解決了實訓工位不足的問題。

四、實施“三融合”虛實一體教學模式的成效

在深入分析崗位工作的基礎上，根據電力行業崗位的特點，廣西電力職業技術學院發電廠及電力系統專業團隊探索和實踐了“三融合”虛實一體教學模式，破解了電力行業高技術性、高危險性、高投入性帶來的電力職業院校在構建職業能力教學環境時，遇到的資金投入大、實訓工位少、電力運行工況難以再現等困難，最大限度地發揮了教學投入效益，促進了專業人才培養質量的提高。