行業特色高校虛擬仿真實驗教學實踐探索

李彥斌 加鶴萍 李赟

［摘 要］ 行業特色高校推進虛擬仿真實驗教學是高校信息化進程的必然路徑，對進一步提升人才培養質量具有重要意義。通過分析面向行業培養特色的虛擬仿真實驗教學建設目標，提出“樹立一流教學理念、打造一流培養模式、建設一流課程內容”的建設思路。以能源電力行業特色高校的國家級一流課程“電力市場交易決策虛擬仿真實驗”教學項目為實踐，從建設必要性、教學目標、教學方法和實施效果方面，探索了行業特色高校開展虛擬仿真實驗教學建設的路徑。

［關鍵詞］ 電力交易虛擬仿真；實驗教學；行業特色高校

［基金項目］ 2020年度國家級一流課程“電力市場交易決策虛擬仿真實驗項目”；2021年度教育部新文科研究與改革實踐項目“新文科背景下基于‘問題鏈教學的經管類創新人才培養模式研究與實踐”（2021140017）；2021年度北京市高等教育學會立項一般課題“管理專業實踐教學育人基地模式的轉型研究”（YB202153）

［作者簡介］ 李彥斌（1967—），男，山西呂梁人，博士，華北電力大學經濟與管理學院院長，教授，博士生導師，主要從事能源經濟管理研究；加鶴萍（1992—），女，湖北襄陽人，博士，華北電力大學經濟與管理學院副教授，主要從事能源經濟研究；李 赟（1990—），女，山西呂梁人，博士，華北電力大學國家能源發展戰略研究院副教授，主要從事能源管理研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）16-0001-04［收稿日期］ 2022-05-16

一、行業特色高校開展虛擬仿真實驗教學的建設目標

作為我國高等教育生態體系的重要一員，行業特色高校具有學科優勢集中、專業特色鮮明、行業關鍵技術聚焦、產學研合作豐富等鮮明的特點［1］。虛擬仿真實驗教學作為高校信息化進程的必然路徑［2-3］，在打破線下教學專業性、安全性、時間空間限制等方面具有重要作用［4］。行業特色高校開展虛擬仿真實驗教學的建設目標如圖1所示。

（一）以服務建設創新型國家為時代使命

行業特色高校精準對接國家戰略需求，在集聚行業高層次人才、科研創新成果、產學研合作等方面具有明顯優勢。高水平行業特色高校以服務建設創新型國家為時代使命，其先進的行業相關科學技術成果為虛擬仿真實驗教學提供了支撐；同時，虛擬仿真實驗教學實現了產、學、研、教的深度融合與協同育人［5］。

（二）以行業需求為導向的人才培養模式

高水平行業特色高校開展虛擬仿真實驗教學，有助于培養具有扎實的行業理論知識和較強的實踐操作能力的復合型、創新型人才。通過構建以行業需求為導向的人才培養模式，培養跨學科交叉融合能力和創新實踐能力強的行業核心人才，進一步服務建設創新型國家［6］。

（三）資源共享的虛擬仿真實驗教學空間

充分利用信息技術搭建資源共享的教學平臺，將教學成果在虛擬仿真實驗教學平臺跨校共享，延伸實驗教學空間，助力教學共同體的構建［7］。此外，行業特色高校可在行業內利用虛擬仿真實驗廣泛開展企業職工培訓或技術認證項目，促進虛擬仿真實驗資源在行業內共享，助力行業發展共同體的建設。

二、行業特色高校開展虛擬仿真實驗教學的建設思路

行業特色高校應以“樹立一流教學理念、打造一流培養模式、建設一流課程內容”為思路，著力開展虛擬仿真實驗教學的建設工作。

（一）樹立一流教學理念

在開展虛擬仿真實驗教學的過程中，教學主體需要轉變傳統的思維理念，培養信息化思維，充分發揮虛擬仿真技術的巨大潛力。同時，教學主體在教學中應引導學生深入挖掘行業發展面臨的關鍵問題，在學習專業理論的同時，聚焦于具有行業特色的虛擬仿真實驗教學，提升學生構建全方位課程知識體系的能力與創新應用能力［8］。

（二）打造一流培養模式

以服務行業創新應用型人才為培養目標，行業特色高校虛擬仿真實驗教學在建設過程中應打造一流培養模式。在傳統理論知識學習的基礎上，通過虛擬仿真實驗教學促進學生創新精神、綜合素質與實踐能力的協調發展，打造滿足國家需求、引領行業發展、適應國際競爭的人才培養模式。

（三）建設一流課程內容

行業特色高校需要注重課程設計的創新性及與行業需求的相關性、課程內容與資源的科學性和時代性、教學手段的豐富性與吸引力等多個方面，結合課程思政，依托虛擬仿真教學手段構建中國特色的一流教學體系［9］。

三、國家級一流課程“電力市場交易決策虛擬仿真實驗”實踐探索

（一）建設必要性

教育部在2021年7月印發的《高等學校碳中和科技創新行動計劃》中指出，加快構建高校碳中和科技創新體系和人才培養體系，著力提升科技創新能力和創新人才培養水平［10］。作為能源電力特色高校，華北電力大學著力在能源電力領域加強碳中和人才培養提質，加快碳中和關鍵技術攻關，提升碳中和創新能力。

目前，我國電力行業碳排放約占全國碳排放總量的40%，在碳中和目標實現過程中承擔著主力軍作用。在碳中和目標實現進程中，要充分發揮市場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、運營、銷售和風險管理、財務管理為一體，涉及電力工業技術經濟特征、電力市場結構模式、電力交易機制等方面的內容，對電力交易核心人才的專業素養有較高的要求［11］。然而，傳統教學模式偏重電力交易理論，缺乏對學生系統性與前瞻性思維模式的培養。此外，電力交易過程涉及社會用電安全，具有高度復雜性。因此，針對學生電力交易能力提升的訓練往往無法在真實的電力交易平臺上實現。

所以，有必要構建電力交易相關的虛擬仿真實驗平臺，利用信息化技術將現代虛擬仿真技術融入電力交易的實驗教學中，將電力交易環節抽象化，通過創建虛擬電力交易主體與虛擬電力交易環境，靈活配置國內各省份的電力市場交易規則，為學生帶來集知識性、趣味性、仿真性和實踐性為一體的電力交易模擬實驗，突破電力交易教學在時空方面的限制，通過虛擬仿真實驗解決理論與實踐脫節頑疾。

（二）“電力市場交易決策虛擬仿真實驗”教學目標

基于經濟學、管理學、電力市場等相關理論，“電力市場交易決策虛擬仿真實驗”旨在加強電力交易理論與實踐的結合，將多學科知識點融入實驗環節，促進交叉學科在實驗教學中的融合，讓學生在“做中學、學中悟、悟中行”，使其掌握電力交易決策技能，培養學生的戰略發展意識、溝通協作能力與決策創新能力。此外，注重課程教學內容與課程思政的融合，通過講述我國電力交易中的保底供電等優越性，增強學生的民族自豪感與報國熱情。“電力市場交易決策虛擬仿真實驗”教學目標如圖2所示。

（三）“電力市場交易決策虛擬仿真實驗”教學方法

遵循理論與實驗結合、知識學習和能力培養融合等原則，基于互聯網技術設計具有模擬性、對抗性、可回溯、體驗式等特點的實驗教學方法和實驗工具［11］。

1.線上線下結合的全景仿真式實驗教學方法。教學主體在線下完成電力交易相關理論講授的同時，在線上開展電力市場交易決策虛擬仿真實驗教學。結合計算機仿真技術與實驗經濟學理論，基于信息化虛擬仿真技術構建電力交易實驗環境與理論模型，對電力市場整體環境、電力交易的市場主體、電力交易規則等進行全流程全景式仿真，展示電力市場環境下的市場主體行為。結合線上線下教學的互補優勢，充分幫助學生在電力交易全景仿真思維下進行思考和決策，提升學生的全局決策能力與素養。

2.多元情境實驗教學方法。通過搭建基于真實的電力物理原理、真實的電力交易規則和情景化經濟社會環境的虛擬仿真電力市場，設計多元化的電力交易情境，由學生分組扮演電力市場中發電公司、售電公司、電力用戶等不同市場主體，完成虛擬仿真的電力市場交易，體驗不同的競爭策略導致差異化交易結果的過程。通過多元情境的設計，提高學生的課堂參與度，提升學生對理論知識的掌握能力及實踐能力。

3.以問題為導向（Problem-based Learning， PBL）教學方法。在教學過程中，教師作為引導者幫助學生進行知識構建，以問題探究為核心開展虛擬仿真實驗教學；學生作為探究者，在實驗過程中明確電力交易中會遇到的問題，并在探究中解決問題。學生通過多情境模擬不同市場主體在電力市場中的競爭策略，采取多種報價方法，思考確定最優報價策略，進而更加深入理解電力交易的流程，啟發學生在“做中學、學中思、思中悟”。

4.協作式教學方法。應用管理學中的組織理論，促使教師從傳統講授者轉變為實驗任務設計者及課堂組織協調者［12］，突出學生的教學主體地位，將學生分為規模適當的團隊協作小組，構成電力市場中的主體，如發電公司、售電公司、電力用戶等，形成團隊分工。采用情境角色扮演策略，團隊小組成員分別扮演報價員、市場分析人員、財務人員、交易員等角色，完成電力交易各個環節的任務。在此過程中，團隊小組成員之間的電力交易任務協同性較高，不同成員扮演的市場主體角色所做決策之間相互影響，因此只有團隊小組成員通力合作，才能完成完整的電力交易過程。

（四）“電力市場交易決策虛擬仿真實驗”教學方法的實施效果

1.取得了良好的教學效果。從知識理論到虛擬仿真實踐，拓展了學生對電力交易理論知識的理解，加深了學生對電力市場實際運行規律、策略、方法的理解。通過虛擬仿真，有助于讓學生在實踐中檢驗學習成果，培養了學生將所學理論和技能進行綜合運用的能力，提高了學生的創新能力與團結協作能力。

2.促進了教學相長。在“電力市場交易決策虛擬仿真實驗”教學過程中，教師由傳統講授者轉變為課堂組織協調者與實驗任務設計者，而學生則由知識的被動接受者轉變成電力交易理論的實踐者。一方面，教師在與學生的課堂互動中，不斷改進理論知識講授方式，完善實驗教學方法；另一方面，通過對電力交易虛擬仿真結果的分析，以實踐檢驗行為科學中的決策理論，有利于進一步提升教師的科學研究能力與學生將電力交易理論知識運用于實踐的能力。

3.實現了教學資源的開放共享。目前，電力市場交易決策虛擬仿真實驗已在多所高校應用，有效提高了教學資源的利用率。此外，教學資源有利于推進能源電力行業的大型國有企業開展行業技能培訓，聯合人力資源和社會保障部全國人才流動中心推出電力交易人才素質測評證書，產生了良好的社會應用效果。

結語

以培養新時代電力交易專業人才為目標，以“樹立一流教學理念、打造一流培養模式、建設一流課程內容”為思路，通過開發電力市場交易決策虛擬仿真實驗平臺，利用線上線下結合的全景仿真式實驗教學方法、多元情境實驗教學方法、以問題為導向教學方法、協作式教學方法等，力求填補電力交易領域實驗教學的空白，為行業特色高校開展虛擬仿真實驗平臺建設提供借鑒。

參考文獻

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［10］教育部關于印發《高等學校碳中和科技創新行動計劃》的通知：教科信函〔2021〕30號［A/OL］.（2021-07-12）［2022-04-15］.http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-07/29/content_5628172.htm.

［11］武曉莉，介婧，侯北平，等.虛實融合的“智能控制”課程教學改革［J］.教育教學論壇，2021（42）：61-64.

［12］梁清清，李一銘.新電改背景下電力市場與電力市場營銷課程教學探討［J］.大學教育，2018（10）：106-108.

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