劉小勇 鄧?yán)i 孫小冉 任宇

摘 ? 要：隨著信息化技術(shù)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的教學(xué)方式得到了很大的改變。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教學(xué)往往采用灌輸?shù)男问?，教師在黑板上或者用PPT進(jìn)行板書說教，偶爾讓學(xué)生參與教學(xué)討論或者短時(shí)間的練習(xí)。可以說，作為認(rèn)知主體的學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中始終處于被動(dòng)地接受知識(shí)的地位，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性被忽視，甚至被壓抑，這種教學(xué)很難滿足實(shí)踐性很強(qiáng)的高職院校教學(xué)需求。仿真教學(xué)給高職院校的教學(xué)工作帶來新的契機(jī)，特別是鐵道供電類實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)。總之，仿真教學(xué)能適應(yīng)高職院校教學(xué)工作新的需求。文章通過仿真教學(xué)在鐵道供電專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，探索高職院校仿真教學(xué)策略。旨在為操作性要求比較高而現(xiàn)實(shí)條件難以滿足的、類似于鐵道供電專業(yè)的教學(xué)工作提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：仿真教學(xué);鐵道供電;應(yīng)用

1 ? ?傳統(tǒng)教學(xué)方式在鐵道供電專業(yè)存在的不足

在鐵道供電專業(yè)中，傳統(tǒng)教學(xué)往往采用灌輸?shù)男问健⒔處熢诤诎迳匣蛘哂肞PT進(jìn)行板書說教，偶爾讓學(xué)生參與教學(xué)討論或者短時(shí)間的練習(xí)。實(shí)際動(dòng)手操作最多就是采用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)又往往受現(xiàn)場條件限制。高職院校的教育應(yīng)以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，需要能夠培養(yǎng)出崗位針對(duì)性、實(shí)用性強(qiáng)、業(yè)務(wù)知識(shí)結(jié)構(gòu)、文化知識(shí)素質(zhì)與能力要求有所側(cè)重的人才。鐵道供電專業(yè)要求培養(yǎng)具有實(shí)際動(dòng)手能力，滿足供電企業(yè)需要的“工匠”型、技術(shù)技能型人才。因其專業(yè)特點(diǎn)，鐵道供電專業(yè)采用傳統(tǒng)教學(xué)方式難以滿足其專業(yè)要求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）現(xiàn)場設(shè)備不可隨意操作。鐵道供電設(shè)備進(jìn)行分合閘操作，將導(dǎo)致大面積停電。工作現(xiàn)場不可能成為從業(yè)者專門培訓(xùn)學(xué)習(xí)的場地，導(dǎo)致有相當(dāng)一部分從業(yè)者經(jīng)過多年實(shí)踐才成為一個(gè)合格“工匠”，有的甚至在工作很多年后，都沒能親自進(jìn)行動(dòng)手操作、獨(dú)自承擔(dān)工作[1]。

（2）設(shè)備多且價(jià)格昂貴。鐵道供電專業(yè)涉及的用電設(shè)備繁多，有變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器，甚至涉及受電設(shè)備機(jī)車，建設(shè)一個(gè)真實(shí)供電系統(tǒng)用于教學(xué)，不太現(xiàn)實(shí)。

（3）設(shè)備易損壞。在鐵道供電系統(tǒng)中，開關(guān)設(shè)備占主要部分，開關(guān)設(shè)備有開斷壽命限制。教學(xué)則需要長期對(duì)開關(guān)設(shè)備進(jìn)行開斷操作，容易導(dǎo)致設(shè)備損壞。即使在真實(shí)鐵道供電系統(tǒng)中，設(shè)備也只是在檢修時(shí)才會(huì)做開斷操作。

（4）鐵道供電所用的供電設(shè)備均為高電壓，對(duì)學(xué)生的人身安全有一定威脅，通常需要監(jiān)護(hù)人員對(duì)其進(jìn)行監(jiān)護(hù)，現(xiàn)場條件也不利于教學(xué)的進(jìn)行[2]。

總之，傳統(tǒng)的教學(xué)方式在鐵道供電專業(yè)中，存在一定不足，導(dǎo)致學(xué)生在就業(yè)一段時(shí)間之后還是難以勝任本職工作。

2 ? ?仿真教學(xué)在鐵道供電專業(yè)教學(xué)中的重要意義

仿真在教學(xué)中被廣泛地使用并取得一定的成果。鐵道供電專業(yè)采用仿真教學(xué)，采用仿真軟件建設(shè)一個(gè)與真實(shí)變電所具有相同功能的仿真變電所，其建設(shè)除了彌補(bǔ)上述傳統(tǒng)教學(xué)不足之處外，還具有以下重要意義：

（1）教師可以在仿真軟件通過教學(xué)任務(wù)的分配，進(jìn)行變電所工作任務(wù)的訓(xùn)練。在真實(shí)變電所中，設(shè)備是不可以任意操作的，采用仿真軟件后，由于是在仿真軟件中進(jìn)行操作，變電所中的各種操作將允許進(jìn)行。

（2）學(xué)生在仿真平臺(tái)中，感受與真實(shí)變電所完全相同的真實(shí)操作過程，從而提高學(xué)習(xí)興趣。仿真教學(xué)實(shí)訓(xùn)軟件采用3D仿真軟件建成，能夠營造出與真實(shí)供電系統(tǒng)主控室相似或相近的環(huán)境，凡是在主控室內(nèi)能夠看到、聽到以及操作時(shí)各種可能發(fā)生的現(xiàn)象都能進(jìn)行逼真的模擬。在這個(gè)虛擬的實(shí)訓(xùn)場景中，學(xué)生能進(jìn)行所有與真實(shí)情況完全相同的操作過程[3]。

（3）可以滿足多層次學(xué)生的需求。供電包括檢修、值班、檢測等多個(gè)崗位，仿真軟件可以將供變電技術(shù)，包括一次、二次部分等多方面進(jìn)行仿真。特別是二次部分，難以通過傳統(tǒng)教學(xué)中的講解來完成，通過仿真教學(xué)后，可以在仿真軟件中靈活地設(shè)置各種參數(shù)、模擬條件，滿足多層次學(xué)生的需求。

（4）仿真教學(xué)系統(tǒng)依據(jù)真實(shí)變電所而建設(shè)，建設(shè)后的高速鐵路牽引供電仿真實(shí)訓(xùn)與真實(shí)變電所具有相同的功能。真實(shí)變電所在檢修過程中選擇的倒閘操作、檢修方案可以在本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中先進(jìn)行驗(yàn)證，因此對(duì)防止誤操作、提高真實(shí)牽引變電所的穩(wěn)定性、可靠性有重要作用[4]。

3 ? ?鐵道供電專業(yè)仿真教學(xué)主要建設(shè)內(nèi)容

鐵道供電專業(yè)仿真教學(xué)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)真實(shí)鐵道供電系統(tǒng)相同的功能，其主要建設(shè)內(nèi)容如下：

（1）主線路、主要設(shè)備的建設(shè)。鐵道供電系統(tǒng)包括一次部分、二次部分，一次部分主要指傳輸電能的設(shè)備，包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、線路。其系統(tǒng)建設(shè)將具體包括各種設(shè)備模型、主線路圖。

（2）真實(shí)鐵道供電系統(tǒng)主要功能的實(shí)現(xiàn)。主要功能包括設(shè)備的功能，如斷路器的跳閘;路線、變壓器的保護(hù);儀表的電流電壓顯示;電氣五防等。

（3）滿足崗位需求的維護(hù)維修功能的實(shí)現(xiàn)。鐵道供電系統(tǒng)值班需要對(duì)一次線路進(jìn)行停電倒閘操作模擬，以防止誤操作。檢修人員需要對(duì)電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)原理熟悉，需要了解整個(gè)電氣設(shè)備構(gòu)造，因此需要建立各個(gè)電氣設(shè)備的3D模型，并且根據(jù)原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆卸。

（4）培訓(xùn)功能的實(shí)現(xiàn)。仿真工作主要是為鐵道供電專業(yè)的教學(xué)而設(shè)計(jì)，其功能需要滿足專業(yè)教學(xué)需求、模擬設(shè)備運(yùn)行中的故障狀態(tài)，在教學(xué)時(shí)，把故障分配給學(xué)員，以使學(xué)員能夠應(yīng)對(duì)各種故障狀態(tài)處理。

4 ? ?仿真教學(xué)在鐵道供電專業(yè)教學(xué)中的組織實(shí)施

仿真教學(xué)系統(tǒng)基本上可以滿足鐵道供電專業(yè)教學(xué)的需求。學(xué)生可以做到“學(xué)中做，做中學(xué)”。若考慮實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的綜合利用率，可以采用理論教學(xué)與仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的方式其中理論教學(xué)部分可以占30%的時(shí)間，仿真教學(xué)占70%。

（1）理論教學(xué)階段，主要是在教室完成，主要講解基本原理，由于有后期的仿真教學(xué)，前期的理論教學(xué)課時(shí)將相對(duì)較少。主要講解“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”“高低壓電器設(shè)備”“高壓設(shè)備試驗(yàn)”“接觸網(wǎng)檢修與維護(hù)”等課程。

（2）仿真教學(xué)階段，教學(xué)內(nèi)容將與工作崗位本職工作內(nèi)容很相近或完全相同，與實(shí)際工作緊密聯(lián)系。主要內(nèi)容有整個(gè)供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的各種故障處理（如：變壓器的瓦斯動(dòng)作應(yīng)急處理、多種狀況下斷路器動(dòng)作的供電恢復(fù)）、繼電保護(hù)的整定、繼電保護(hù)裝置的校驗(yàn)等。在仿真教學(xué)過程中，還應(yīng)重點(diǎn)注重各種安全意識(shí)、檢修規(guī)程、勞動(dòng)記錄、職業(yè)綜合技術(shù)技能的考核。通過計(jì)算機(jī)仿真，在虛擬世界中由于錯(cuò)誤的操作而產(chǎn)生的安全事故，可以提高學(xué)生的警覺，分析故障原因，掌握排除故障的技巧。在仿真教學(xué)中，一般都是獨(dú)立操作、獨(dú)立完成，學(xué)生必須開動(dòng)腦筋認(rèn)真分析問題，從而準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。這與傳統(tǒng)教學(xué)相比具有不可比擬的優(yōu)越性，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生往往會(huì)等待教師給出正確答案。

仿真教學(xué)系統(tǒng)還可以對(duì)牽引變電站進(jìn)行全方位、全場景的仿真，能進(jìn)行供電系統(tǒng)的集中進(jìn)行監(jiān)視與控制，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、操作控制、測量與監(jiān)視、電氣五防、故障判斷、日常巡視、故障設(shè)定、反事故演習(xí)、事故記錄、人機(jī)對(duì)話、異常及事故處理等業(yè)務(wù)功能及滿足操作培訓(xùn)需求，與在真實(shí)變電所中進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的操作無異。

5 ? ?部分培訓(xùn)界面展示

（1）一次主線路圖界面展示。倒閘操作主要是對(duì)一次主接線進(jìn)行分合閘操作，要求認(rèn)識(shí)主線路中的電氣設(shè)備符號(hào)，分析主接線的特點(diǎn)，根據(jù)主線路的特點(diǎn)，靈活進(jìn)行倒閘操作，保障供電的可靠性，仿真系統(tǒng)的主線路如圖1所示。

培訓(xùn)功能的保護(hù)及故障設(shè)置界面。在保護(hù)設(shè)置界面需要能給變壓器、線路配備各種保護(hù)（見圖2）。故障設(shè)置界面主要用于訓(xùn)練學(xué)員的故障處理能力，主要考查學(xué)員綜合分析能力，要求學(xué)員能夠分析主接線特點(diǎn)，掌握較好的供電基本知識(shí)，正確應(yīng)對(duì)各種故障狀態(tài)，部分故障設(shè)置界面如圖3所示。

[參考文獻(xiàn)]

[1]林旺.基于計(jì)算思維的大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)研究[J].中國大學(xué)教學(xué)，2015（9）：274.

[2]劉亞豐，蘇莉，吳元喜，等.虛擬仿真教學(xué)資源開放共享策略探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016（12）：137-141.

[3]閆洪波，張玉寶，李強(qiáng).計(jì)算機(jī)仿真在機(jī)械類專業(yè)工程實(shí)踐教育中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)蒙古教育，2011（2）：61-62.

[4]張鄂.“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”省級(jí)精品課程建設(shè)的實(shí)踐與探索[J].教育教學(xué)論壇，2015（11）：148-150.