互動教學(xué)法在仿真培訓(xùn)中的應(yīng)用

林文孚等

摘要：介紹了武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院四代仿真系統(tǒng)的應(yīng)用特點，以及與之相適應(yīng)的互動式教學(xué)法在仿真培訓(xùn)中的應(yīng)用，反映了本院仿真系統(tǒng)開發(fā)與培訓(xùn)工作者對提高仿真培訓(xùn)生命力孜孜不倦的追求，突出角色、注入競爭、注重過程的互動教學(xué)方法，特別是基于事件記錄的互動教學(xué)，以及其中滲透的學(xué)員職業(yè)精神的培養(yǎng)具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：仿真培訓(xùn)；互動教學(xué)；事件記錄；職業(yè)精神

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）24-0109-02

發(fā)電機組仿真機，一個面向過程、情景中心、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)培訓(xùn)平臺，與互動式教學(xué)法的完美結(jié)合，為機組運行人員培訓(xùn)提供了一個理想工具。它的優(yōu)勢在于強化培訓(xùn)，能使受訓(xùn)人員的操作技能和機組事故的分析處理能力在短時間內(nèi)得到顯著提高。正是因為這種優(yōu)勢，或者說使這種優(yōu)勢得到不斷強化，以提高仿真培訓(xùn)的生命力，成為仿真系統(tǒng)開發(fā)和使用者不斷追求的目標(biāo)。武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡稱“我院”）仿真中心教師二十多年的工作歷程從某種意義上說也是這種追求的歷程。

一、以強化動手能力培養(yǎng)為出發(fā)點，不斷提高仿真系統(tǒng)的培訓(xùn)能力

20世紀(jì)90年代以來，發(fā)電機組的實際控制環(huán)境發(fā)生了很大的變化。相應(yīng)地，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院仿真機的發(fā)展也經(jīng)歷了四代。

第一代仿真機包括20世紀(jì)90年代初清華大學(xué)開發(fā)的300MW火電機組仿真機和武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院自主開發(fā)的220kV變電站仿真機，以BTG硬表盤和控制屏作為操作界面。在一個仿真教室中只能安裝一臺機組或一個變電站的仿真系統(tǒng)。

第二代仿真機是20世紀(jì)90年代中期武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院自主開發(fā)的采用DCS的火電機組仿真機。與當(dāng)時實際機組控制系統(tǒng)應(yīng)用水平相適應(yīng)，控制室還保留有硬表盤。雖然仿真機組的模擬操作主要集中到了OIS站，但較大規(guī)模的硬表盤存在，一個仿真教室中仍然只能安裝模擬一臺機組的仿真系統(tǒng)。

所以，第一、二代仿真機每個時間單元只能安排相當(dāng)于一臺機組的運行人員培訓(xùn)。例如每組爐、機、電各2人，只能有6人同時上機培訓(xùn)。即使這樣，給每位學(xué)員親自動手操作機會的仍然不多。因為電氣系統(tǒng)中同一時間只能有一人操作；機組啟動過程中，一臺設(shè)備的某項操作只能有一次，一位學(xué)員操作就意味著其他學(xué)員只能看。對于一個20多人的培訓(xùn)班，能給每位學(xué)員親自動手操作的機會就十分有限了。這種強化培訓(xùn)的效率比較低。

第三代仿真機出現(xiàn)在DCS在發(fā)電機組中應(yīng)用比較成熟的2000年前后。這時，在新建機組中不再采用常規(guī)控制盤臺。這為開發(fā)和使用全軟件的全過程、全范圍仿真機創(chuàng)造了條件。因為省掉了站地空間大、投資成本高的硬表盤，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院及時推出了一機多模與一模多機結(jié)合的全軟件仿真系統(tǒng)。這一代仿真機，開始每間教室安裝兩套仿真系統(tǒng)，使用成熟后每間安裝4套，各自獨立組網(wǎng)運行。每套配有一臺主機、一個教練員站、6個操作站（運行OIS和就地站程序）。4個系統(tǒng)的教練員站集中放在一個教練員臺上。培訓(xùn)過程中，將學(xué)員分成4組，可以安排24名學(xué)員同時上機培訓(xùn)，這為強化學(xué)員上機訓(xùn)練創(chuàng)造了良好條件。

第三代仿真機仍然存在不足。在機組正常啟動操作培訓(xùn)的第一階段，在學(xué)員對系統(tǒng)與操作還不熟的情況下，6人一機合作操作，可以取長補短、相互學(xué)習(xí)，是可行的。但系統(tǒng)熟悉以后，進一步的訓(xùn)練主要是為了提高操作技能，最好3人一組，讓每個人在負責(zé)的爐、機電崗位上都有完整的操作機會。而當(dāng)爐、機、電三個崗位的訓(xùn)練和考核完成后，進行集控值班員崗位培訓(xùn)時，為了使每位學(xué)員都得到機組啟停過程的系統(tǒng)訓(xùn)練，最好是每人享有一套仿真系統(tǒng)。由于設(shè)備的可控性問題，目前現(xiàn)場不會有一個人操控一臺機的要求，但這種訓(xùn)練對于使學(xué)員牢固掌握機組啟動過程中爐、機、電之間的協(xié)調(diào)與配合，提高駕馭全局的能力具有重要意義，深受學(xué)員歡迎。這一階段，為了滿足學(xué)員強化訓(xùn)練需要，一方面為他們開放多個培訓(xùn)教室，一方面采取了白天、晚上的全天候開放。

怎樣使仿真系統(tǒng)配置更加靈活，為強化操作培訓(xùn)提供更有力的支撐？在這個背景下，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院第四代仿真機——微機網(wǎng)絡(luò)全軟件仿真系統(tǒng)應(yīng)運而生了。

第四代仿真機出現(xiàn)在2010年左右。學(xué)院先后開發(fā)了變電站、水力發(fā)電機組、生物質(zhì)發(fā)電機組和超臨界火電機組的微機網(wǎng)絡(luò)全軟件仿真系統(tǒng)。

第四代仿真系統(tǒng)只采用一個教練員站，通過網(wǎng)絡(luò)，教練員站可以與數(shù)十臺微機相連，取消了固定的主機。每臺微機都可以獨立運行一臺機組的全套仿真軟件，包括機組模型軟件、OIS站軟件、就地操作站軟件。典型的系統(tǒng)配置如49臺微機，其中一個教練員站，其余48臺計算機在教練員站上在線修改通信地址指針，可以任意分組。例如可讓6臺機組成一組，48臺計算機組成8組，每組指定一個主站運行全套仿真軟件，組內(nèi)其他微機只運行OIS站和就地操作站軟件，并與主站交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以同時容納8組48名學(xué)員培訓(xùn)。根據(jù)培訓(xùn)需要，還可以3臺微機組成一組，運行16套仿真軟件，每組3名學(xué)員操作。也可將48臺微機都指定為主站，同時運行48套仿真軟件，則在同一時間內(nèi)有48位學(xué)員、每人都能獨立駕馭一臺仿真機組。這樣，在培訓(xùn)的初始階段，分8組運行，學(xué)員系統(tǒng)熟悉后分16組運行，在集控值班員訓(xùn)練階段分48組運行。有時，為了學(xué)員監(jiān)控操作方便，也可以2臺一組，運行24個系統(tǒng)，24人上機操作，以便于監(jiān)視與操作。

強化動手能力培養(yǎng)，提高仿真機的培訓(xùn)能力，就是要為學(xué)員提供盡可能多的親自動手操作的機會，第四代仿真機把這一點做到了極致，其培訓(xùn)效率比第一、二、三代仿真機要高得多。

二、以提高仿真培訓(xùn)質(zhì)量為落腳點，深化互動教學(xué)過程

不斷完善的仿真系統(tǒng)為開展互動式教學(xué)培訓(xùn)提供了一個理想平臺。如何充分利用好這個平臺，探索與仿真系統(tǒng)特點相適應(yīng)的教學(xué)培訓(xùn)方法，提高培訓(xùn)質(zhì)量與效益，是仿真培訓(xùn)指導(dǎo)教師的不斷追求。

1.突出角色的互動教學(xué)

使用第一、二代仿真機培訓(xùn)，特點是每個班次培訓(xùn)學(xué)員人數(shù)少。指導(dǎo)教師不僅可以及時掌握學(xué)員的操作情況，還可直接與學(xué)員面對面交流，很容易采用練習(xí)法、角色扮演法、小組討論法、案例分析法等多種互動教學(xué)方法組織教學(xué)，核心是角色扮演互動。6人小組，分工扮演不同的角色，如分別擔(dān)任爐、機、電主控與副控，或分別擔(dān)任機長、集控值班員、爐、機、電值班員、巡檢值班員等角色。培訓(xùn)過程中，指導(dǎo)教師根據(jù)培訓(xùn)計劃可以給出一個操作任務(wù)（或稱為案例），如某個輔助系統(tǒng)或整個機組的啟動，也可以“制造”一個“情景”，如運行中機組突發(fā)故障。在特定的時間單元，每個人扮演的角色是固定的，當(dāng)任務(wù)發(fā)出或“情景”產(chǎn)生后，學(xué)員根據(jù)自己擔(dān)任的角色進行相應(yīng)的操作，各負其責(zé)，相互配合，共同完成操作任務(wù)。任務(wù)完成后，可以自行組織或在指導(dǎo)教師引導(dǎo)下開展討論、分析、小結(jié)。為使每位學(xué)員都得到全面的訓(xùn)練，按照培訓(xùn)計劃，角色要分階段進行互換。

由于培訓(xùn)人數(shù)少，互動很容易實現(xiàn)。由于學(xué)員的經(jīng)歷不同，有的人可能對某個問題有比較深刻的理解，或者對親身經(jīng)歷的某個事件有深刻印象，互動交流可以教學(xué)相長。在討論過程中，指導(dǎo)教師的知識、實踐能力和教學(xué)經(jīng)驗是十分重要的。教師既要充分調(diào)動學(xué)員學(xué)習(xí)、操作、分析、解決問題的能動性，最大程度地發(fā)掘出學(xué)員作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)潛力，也要掌控好互動交流的節(jié)奏、深度和廣度，以及對討論結(jié)果的小結(jié)、歸納與提煉。

2.注入競爭的互動教學(xué)

第三代仿真機采用全軟件仿真，在一個培訓(xùn)教室可安排多組培訓(xùn)，除了角色互動外，還增添了新的內(nèi)容。首先，學(xué)習(xí)小組由一組變?yōu)槎嘟M，小組之間自然注入了競爭意識，可以加強集體意識和團隊精神的培養(yǎng)。同一個機組啟停或事故處理項目，各組同時進行，可以比較操作處理過程和結(jié)果。其次，對同一個事件的操作和分析，先在各自小組內(nèi)議論形成一致意見，再由各組代表發(fā)言交流，總結(jié)解決問題的辦法、要點和注意事項，使學(xué)員對問題的理解更加深刻、全面。

在培訓(xùn)過程中，教師通過教練員站跟蹤各組的操作情況，及時提出操作指導(dǎo)意見和建議，在關(guān)鍵的時候起到很重要的引導(dǎo)作用。有時，還可根據(jù)學(xué)員操作情況，為操作比較熟練的小組設(shè)置一些局部異常或故障，增加操作難度。例如，在機組啟停操作過程中，在學(xué)員不知情的情況下，引入某些小的干擾。例如，“誤開”或者“誤關(guān)”機爐系統(tǒng)中某個閥門，以破壞系統(tǒng)中的物質(zhì)或者能量的平衡；或者“誤開”或者“誤關(guān)”某個電氣小開關(guān)等，增加設(shè)備操作難度，也使學(xué)員在挫折中加深了對系統(tǒng)之間關(guān)系的理解。

3.注重過程的互動教學(xué)

第四代仿真機整個系統(tǒng)只有一個教練員站，各組的機組運行工況、故障設(shè)置可以統(tǒng)一進行，也可以分別進行，給指導(dǎo)教師控制各仿真機組帶來很大方便。但是，也同時帶來一個突出的問題，指導(dǎo)教師不能通過教練員站及時掌握各組的操作情況，到學(xué)員操作臺前去看又干擾了學(xué)員的操作，工作效率也低。培訓(xùn)實踐表明，由于不能及時發(fā)現(xiàn)學(xué)員操作中的問題，教師與學(xué)員的互動中指導(dǎo)教師處于比較被動的地位，教師主要靠以往的培訓(xùn)經(jīng)驗組織教學(xué)活動，甚至可能出現(xiàn)變互動式教學(xué)為“單向”的“滿堂灌”的局面。

為了加強對過程的監(jiān)控，提高互動質(zhì)量，目前，采取了兩個措施。

一是對教練員站進行任意編組。讓教練員站也運行OIS站和就地操作站軟件，并可對它的通信地址指針進行在線修改，使其指向系統(tǒng)中任意一個組的主站，它就“編入”到那個組，成為其中一員。指導(dǎo)教師在教練員站上就可直接監(jiān)視那一組的操作情況。通過修改指針，也可切換到另一個組去。通過這種方式，指導(dǎo)教師做到了“參與”而不“干預(yù)”，不影響學(xué)員的操作，及時掌握學(xué)員的操作情況就掌握了主動權(quán)，才能正確引導(dǎo)學(xué)員充分發(fā)揮其主觀能動性，提高培訓(xùn)效果。此外，由于指導(dǎo)教師可以在學(xué)員不知情的條件下“編入”到任一小組，視學(xué)員操作情況，為操作比較熟練的小組增加操作難度也就很方便了。

二是采用事件記錄軟件。機組運行中有些操作盡管是違反操作規(guī)程的（如某些操作順序錯誤），但不一定都會立即產(chǎn)生直接影響，為了設(shè)備的安全經(jīng)濟運行，現(xiàn)場規(guī)程是不允許的，有的是必須杜絕的。在培訓(xùn)過程中，指導(dǎo)教師不可能跟蹤每個學(xué)員的每一步操作，學(xué)員自覺或不自覺地操作錯了，等到過程完成后便無法考證。為了解決這個問題，我們開發(fā)了事件記錄軟件，對學(xué)員的每一步操作按時間順序進行記錄，在線顯示，并可寫入文件。實踐表明，事件記錄可以成為分析操作過程、總結(jié)操作經(jīng)驗的有效工具，使得互動教學(xué)的形式和內(nèi)容更加豐富。

（1）生本互動，自主學(xué)習(xí)。指導(dǎo)教師下達操作任務(wù)，學(xué)員自己操作。在操作過程中，或操作過程結(jié)束后，學(xué)員根據(jù)操作指導(dǎo)書和指導(dǎo)教師講授的操作要點，對比操作記錄，自己分析操作過程中的不足與問題。自主學(xué)習(xí)是互動交流的基礎(chǔ)。

（2）生生互動，合作交流。操作過程結(jié)束后，在小組內(nèi)學(xué)員之間可以共享操作成果。根據(jù)事件記錄和操作結(jié)果，分析操作順序是否正確，系統(tǒng)之間的配合是否合理，事故處理是否得當(dāng)。共同討論，相互學(xué)習(xí)，共同進步。當(dāng)然，有時也會有競爭的意味。

（3）師生互動，鞏固深化。在學(xué)員操作處理過程中，指導(dǎo)教師在教練員站上可以隨意跟蹤某位學(xué)員的操作，掌握學(xué)員的操作情況，找出一些操作處理比較好的和操作有缺陷的典型例子。當(dāng)指導(dǎo)教師加入到某小組后，該組的事件記錄就顯示在教練員站上，還可通過投影儀把例子介紹給全體學(xué)員。對于好的操作過程，讓學(xué)員總結(jié)好在哪里；對于存在問題的操作過程，讓學(xué)員找出問題的原因，并總結(jié)經(jīng)驗與教訓(xùn)。把操作過程和結(jié)果顯示在投影屏上，這種互動可以深入到問題的細節(jié)，使學(xué)員的認識更加深刻。

在利用事件記錄展示學(xué)員的操作結(jié)果時，也要注意尊重學(xué)員人格與自尊。教練員站編入哪個組，學(xué)員是不知道的，當(dāng)把某組作為存在問題的典型展示時，指導(dǎo)教師在表述時宜適當(dāng)注意學(xué)員的情緒。

將事件記錄作為輔助教學(xué)工具不僅可以規(guī)范學(xué)員的操作，還可以培養(yǎng)良好的工作態(tài)度和職業(yè)意識。本中心承辦的一次集控值班員技能競賽中，在評定成績時通過事件記錄發(fā)現(xiàn)有位選手將FSSS汽包水位保護解除了，這是明顯的“故意犯規(guī)”。盡管這位選手其他操作情況都不錯，根據(jù)記錄取消該選手的競賽成績，維護了競賽的公平，打擊了投機行為，引起很大反響。在發(fā)電機組運行值班員崗位上，價值幾億、十幾億、甚至幾十億資產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)安全事故可能就是某時的一念之差，決不可掉以輕心。好的習(xí)慣是平時養(yǎng)成的，要把仿真設(shè)備當(dāng)做真實設(shè)備來對待，不得有半點馬虎。要給學(xué)員更多的親自動手操作機會，強調(diào)發(fā)揮學(xué)員主觀能動性的同時，要加強過程管理，但決不能放任自流。對學(xué)員操作中出現(xiàn)的某些非技能的、反映職業(yè)素養(yǎng)的問題，給予及時糾正。同時，也要盡量采取一些技術(shù)手段，以防止學(xué)員的“技術(shù)犯規(guī)”，強化學(xué)員的職業(yè)意識與職業(yè)精神。

三、點滴體會

仿真系統(tǒng)是對運行人員進行強化培訓(xùn)的有力工具，隨著生產(chǎn)現(xiàn)場控制環(huán)境的變化和對運行人員技能水平要求的不斷提高，仿真系統(tǒng)的培訓(xùn)能力必須不斷加強，武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院第四代仿真機是“仿真人”對事業(yè)不斷追求的結(jié)晶。

仿真系統(tǒng)只是一個用于培訓(xùn)的工具，指導(dǎo)教師唯有不斷探索，努力使教學(xué)方法與培訓(xùn)工具、培訓(xùn)對象的需求相適應(yīng)，充分挖掘仿真機的技術(shù)潛能，才能掌握培訓(xùn)教學(xué)的主動權(quán)。事實上，只有充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中的主體作用才能得到保證。

一個高質(zhì)量的培訓(xùn)不能單看操作結(jié)果，更要注重操作過程。培訓(xùn)過程既是一個培養(yǎng)技能的過程，也是一個培養(yǎng)職業(yè)意識與職業(yè)精神的過程。“事件記錄”既能將互動式教學(xué)過程推到新的高度，又能從技術(shù)上為防止“技術(shù)犯規(guī)”提供依據(jù)，是一種可行的方法。

二十多年的仿真系統(tǒng)開發(fā)與培訓(xùn)實踐證明，追求仿真培訓(xùn)質(zhì)量與效率的努力是沒有止境的，只有不斷地完善系統(tǒng)、不斷提高自己，仿真培訓(xùn)才有生命力。

（責(zé)任編輯：王祝萍）