基于OBE理念的500kV變電站培訓教學平臺的設計

張星 冶艷艷 郭利輝 胡冠中

（1.許昌學院電氣與機械工程學院 河南省許昌市 461000 2.國網許昌供電公司 河南省許昌市 461000）

隨著我國對于培養人才的創新意識不斷提高，在社會人才市場競爭日益激烈的情況下，整個社會的教育教學質量，即培養人才的質量直接影響著學校的發展趨勢[3]。而對于教學質量所表現的高低，大多都是通過學生在校接收教育教學走向社會后慢慢發展而展現出來的，學校對學生的教學質量影響著后期學生的質量水平。同時，相比國外不同人才培養模式的高校教育體系而言，我國目前大部分的辦學模式使不同地區、不同發展水平、不同生源質量等的學校教育各不相同，高校教育質量評價體系參差不齊,使學校教育在以學生為中心，成果導向教育、以人為本的教育理念有所缺失[5]。本文通過線上、校園以及社會調查等，發現現在社會極為需求創新型、應用型人才，對應著學校教育應該以學生為中心，成果為導向遵循OBE（基于學習產出的教育模式）理念去進行教學培養，培養學生動手操作能力，能夠真正把學校的理論電氣知識應用在實際工作中。

1 基于OBE理念的教學平臺功能設計

1.1 “互聯網+教育”背景下調查分析

本文研究主要依托于許昌學院電氣工程及其自動化專業進行研究分析，主要對在校生、老師、畢業生跟蹤反饋以及用人單位進行座談、問卷、走訪調查，內容主要包括學校教學模式方法、教學質量反饋、學生培養目標達成情況、畢業要求達成情況、用人單位評價機制的師生學習評價調查等。

經調查發現，對于面授課程，由于學生理論聯系實際的能力較差，所以對所學內容的理解運用較差，以至于不能很好的達到培養目標的要求。對調查結果進行統計分析，結果顯示，其中74.5%學生目前的學習處于被動的狀態，很多老師的教學方法以教為主，不僅很大程度上限制了學生的發散思維，同時在學習時候會出現一定的抵觸心理。“互聯網+教育”線上授課，多數學生在新鮮感消失后，參與線上教學的積極性消退，學習質量不高；線上教學實驗的技術支持存在短板，實驗課程的虛擬仿真研發和供給不足，同時因為線上看不到學生當前的學習狀態，所以教師對學生的學習情況難以把握，課堂反饋不夠實時。

1.2 系統功能設計

針對以上問題，要建設活力化、開放化、效率化課堂，教師授課前要反向設計，正向實施去培養學生的知識目標、能力目標和素質目標，能力目標包括分析和解決實際問題的能力以及業界溝通能力；電氣專業理論知識較為抽象，500kV變電站培訓教學平臺的設計旨在著重強調理論知識應用，貼近企業人才實際需求，真正模擬實際電氣工作環境，共給學生對工作中真正遇到的問題進行模擬演練，包括正常的倒閘操作、故障處理、五防功能、事故報警和記錄等，注重工程實踐能力培養和鍛煉。系統主要基于Visual Studio利用C#語言進行編程，通訊采用C/S與B/S混合的模式架構，數據傳輸安全且迅速。系統相關操作界面如圖1，在培訓系統上面，學生能夠更加系統地學習和實踐相關課程如《電力系統繼電保護》、《供配電系統》等，仿真培訓系統還原實際工作中的正常操作以及故障狀態的各種反應。學習過程中對各個環節的教學內容進行自評、互評和學校監督反饋，以持續改進。

培養過程中要以能力為導向，設置多元彈性的個性化學習課堂，課堂教學設計打破傳統形式，結合學生年級、專業等實際情況，基于OBE理念，課堂的一半時間是由老師利用多重化的、最適合當前課程的授課模式進行知識點的講授，另一半課堂時間主要讓學生以討論的形式交互學習，目的是為了更好的吸收當堂課程的知識點。對分課堂通過教師講授（Presentation）、內化吸收（Assimilation）和小組討論（Discussion），學生在內化吸收后帶著問題的高質量、高效率討論。

2 系統軟件設計

系統利用C#語言進行編程實現功能，基于TCP/IP協議進行實時數據的交換，利用套接字原理實現網絡通信中的服務器程序。在系統開發中優勢在于同一個設備在不同的界面操作中對應設計不同的Windows控件，以避免調用控件時出現沖突，但又為保證同一個設備編號在不同子系統中保持一致，將同一設備編號的Windows控件進行同一命名，在建立系統數據庫時，各個數據表中采用ID這一列作為主鍵，即可避免沖突現象發生，因數據庫中的ID列是每個設備的唯一編號，也是每條數據在系統中的唯一標識，同時可避免數據處理時的資源浪費。利用C#語言按照真實的工作環境進行模擬，對于電力系統正常倒閘操作，通過開操作票，判斷是否符合五防邏輯，若符合，進入操作操作員口令輸入的工作界面，輸入正確的操作口令，若口令正確，則進入監護員審核界面，等待監護員輸入正確的審核口令，則倒閘操作成功，可在一次設備界面中，監測到該設備操作后的狀態，并警鈴和光字盤再相應界面上提示，同時，歷史記錄界面顯示操作歷史記錄和時間。操作過程中，可根據操作需要選擇“檢同期”、“檢無壓”或者“不檢”的校驗選擇。

系統主要用于學生對理論知識的實踐能力培訓，效果明顯，現將此仿真平臺在工作過程中的案例與課本理論知識結合起來，讓學生能夠進行操作，模擬變電站工作環境，使學生盡量能夠 “身臨其境”，更加注重了學生運用所學知識解決問題的能力，并且能夠探索出多種多樣解決問題的答案，使學生在掌握了課程知識后能夠快速準確的應用到工作中去，本項目研究具有一定的可行性。系統通過實踐互動、小組探討、思想風暴等充分運用多媒體教材、互聯網信息技術手段，讓學生以自主行為方式成為對知識獲取到應用的探索者。系統軟件功能實現嚴格的考核機制，學習過程中對各個環節的教學內容進行自評、互評和學校監督反饋，以持續改進。

3 系統在課堂上的創新應用

系統主要對電氣專業《電力系統繼電保護》、《供配電系統》、電力系統分析等主干核心課程起著重要支撐作用，能更好的支持教師授課過程采用學中做、做中學、學會做、學做結合的思路。同時采用“BOPPPS+思維導圖”的模塊化教學方法，以綜合職業素養為目標，以情景為主體，以任務為載體，讓學生達到真學真做。分別把綜合自動化系統、五防系統、保護系統、就地系統、考核系統等模塊分開演練模擬，以綜合職業素養為目標，以情景為主體，以任務為載體，讓學生達到真學真做，真正達到以成果為導向綜合運用項目驅動化化教學、真實案例教學、模擬情境化教學等教學方法和手段，采用“對分課堂”授課方式，將“傳統課堂”與“討論式課堂”的優勢完美結合在一起，同時避開各自缺點。

圖1：設備操作界面

教育服務社會經濟發展，教育始終貫徹培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人[2]，調查發現企業非常注重學生們的創新意識，改善教育模式，利用信息化技術，500kV變電站培訓教學平臺能夠讓學生參與到課程當中來，在平等、民主的氛圍內建立的一種開放的、積極的、討論式的教學關系，邊學習電氣知識，邊創新應用，真正把“教”與“學”有機的整合在一起，使學生能夠自主思考形成自己的觀點并利用所學的理論知識進行論證，提高學生獨立思考的能力、思辨能力和對問題的研究分析能力，同時可以有效地培養學生的創新能力、工程實踐能力、在求職方面的競爭力以及創業能力。

系統中的繼電保護模塊較全面的模擬了系統中發生故障一旦處理不好將引起嚴重的事故，嚴重危害到設備以工作人員的人身安全，通過此模塊在教學過程中引入課程思政，從思想上加強學生的安全學習意識，習近平總書記在北京大學師生座談會上發表重要講話相，更進一步的落實了教育部建設高水平本科教育和人才培養質量所提倡的“回歸常識、回歸本分、回歸初心、回歸夢想”四個回歸要求[6]。有效利用平臺各個實踐環節，可進行相關的實踐環節，如課程設計、畢業設計、實習工作模擬等。實踐環節的教育從生活和工作需求出發，利用所學的基礎知識，引導、指導學生進行設計和實踐。不僅提高了學生的創新能力、動手能力，同時增強了學生自信，而且在學生自主學習方面給予了很大的信心[7]。

4 總結

基于OBE理念的500kV變電站培訓教學平臺的設計提高實踐能力，培養應用型人才，在“互聯網+”背景下改善教育模式，提高創新意識，課程通過線上線下結合，通過學習平臺，提前發布教學視頻、學習任務、討論，作業、測試等，為達成培養目標，任務發布和結果考核都緊緊圍繞立德樹人的主線。同時，學生之間進行作業反思，教師通過線上和線下進行個性化答疑，對學生出現的問題隨時進行診斷，實現教學內容的創新應用，整個過程中，教師和學生思想教育為中心，做到專業知識和思政知識的雙融合。

系統將多元化教學方法引入課堂，反向設計、正向實施，區別于傳統課堂，授課教師根據具體科目對學習內容進行重構，以OBE理念為核心，融入BOPPPS教學方法，并利用思維導圖方法進行總結反思，能夠真正實現電氣專業實踐動手能力的以及創新能力的培養，以達到更高的教育教學質量。系統考核包括理論考核和實踐考核，能夠培養自主學習能力、批判性思維能力、創新創業能力，努力把學生培養成為能主動適應社會主義市場經濟建設需要的具有國際視野的應用型、復合型、創新型、創業型人才。