互動教學法在仿真培訓中的應用

林文孚等

摘要：介紹了武漢電力職業技術學院四代仿真系統的應用特點，以及與之相適應的互動式教學法在仿真培訓中的應用，反映了本院仿真系統開發與培訓工作者對提高仿真培訓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方法，特別是基于事件記錄的互動教學，以及其中滲透的學員職業精神的培養具有一定的參考價值。

關鍵詞：仿真培訓；互動教學；事件記錄；職業精神

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

發電機組仿真機，一個面向過程、情景中心、任務驅動的教學培訓平臺，與互動式教學法的完美結合，為機組運行人員培訓提供了一個理想工具。它的優勢在于強化培訓，能使受訓人員的操作技能和機組事故的分析處理能力在短時間內得到顯著提高。正是因為這種優勢，或者說使這種優勢得到不斷強化，以提高仿真培訓的生命力，成為仿真系統開發和使用者不斷追求的目標。武漢電力職業技術學院（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為出發點，不斷提高仿真系統的培訓能力

20世紀90年代以來，發電機組的實際控制環境發生了很大的變化。相應地，武漢電力職業技術學院仿真機的發展也經歷了四代。

第一代仿真機包括20世紀90年代初清華大學開發的300MW火電機組仿真機和武漢電力職業技術學院自主開發的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。

第二代仿真機是20世紀90年代中期武漢電力職業技術學院自主開發的采用DCS的火電機組仿真機。與當時實際機組控制系統應用水平相適應，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。

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

第三代仿真機出現在DCS在發電機組中應用比較成熟的2000年前后。這時，在新建機組中不再采用常規控制盤臺。這為開發和使用全軟件的全過程、全范圍仿真機創造了條件。因為省掉了站地空間大、投資成本高的硬表盤，武漢電力職業技術學院及時推出了一機多模與一模多機結合的全軟件仿真系統。這一代仿真機，開始每間教室安裝兩套仿真系統，使用成熟后每間安裝4套，各自獨立組網運行。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個系統的教練員站集中放在一個教練員臺上。培訓過程中，將學員分成4組，可以安排24名學員同時上機培訓，這為強化學員上機訓練創造了良好條件。

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

怎樣使仿真系統配置更加靈活，為強化操作培訓提供更有力的支撐？在這個背景下，武漢電力職業技術學院第四代仿真機——微機網絡全軟件仿真系統應運而生了。

第四代仿真機出現在2010年左右。學院先后開發了變電站、水力發電機組、生物質發電機組和超臨界火電機組的微機網絡全軟件仿真系統。

第四代仿真系統只采用一個教練員站，通過網絡，教練員站可以與數十臺微機相連，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，組內其他微機只運行OIS站和就地操作站軟件，并與主站交換數據，系統可以同時容納8組48名學員培訓。根據培訓需要，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，則在同一時間內有48位學員、每人都能獨立駕馭一臺仿真機組。這樣，在培訓的初始階段，分8組運行，學員系統熟悉后分16組運行，在集控值班員訓練階段分48組運行。有時，為了學員監控操作方便，也可以2臺一組，運行24個系統，24人上機操作，以便于監視與操作。

強化動手能力培養，提高仿真機的培訓能力，就是要為學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，其培訓效率比第一、二、三代仿真機要高得多。

二、以提高仿真培訓質量為落腳點，深化互動教學過程

不斷完善的仿真系統為開展互動式教學培訓提供了一個理想平臺。如何充分利用好這個平臺，探索與仿真系統特點相適應的教學培訓方法，提高培訓質量與效益，是仿真培訓指導教師的不斷追求。

1.突出角色的互動教學

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

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

2.注入競爭的互動教學

第三代仿真機采用全軟件仿真，在一個培訓教室可安排多組培訓，除了角色互動外，還增添了新的內容。首先，學習小組由一組變為多組，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。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果。其次，對同一個事件的操作和分析，先在各自小組內議論形成一致意見，再由各組代表發言交流，總結解決問題的辦法、要點和注意事項，使學員對問題的理解更加深刻、全面。

在培訓過程中，教師通過教練員站跟蹤各組的操作情況，及時提出操作指導意見和建議，在關鍵的時候起到很重要的引導作用。有時，還可根據學員操作情況，為操作比較熟練的小組設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，在學員不知情的情況下，引入某些小的干擾。例如，“誤開”或者“誤關”機爐系統中某個閥門，以破壞系統中的物質或者能量的平衡；或者“誤開”或者“誤關”某個電氣小開關等，增加設備操作難度，也使學員在挫折中加深了對系統之間關系的理解。

3.注重過程的互動教學

第四代仿真機整個系統只有一個教練員站，各組的機組運行工況、故障設置可以統一進行，也可以分別進行，給指導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，指導教師不能通過教練員站及時掌握各組的操作情況，到學員操作臺前去看又干擾了學員的操作，工作效率也低。培訓實踐表明，由于不能及時發現學員操作中的問題，教師與學員的互動中指導教師處于比較被動的地位，教師主要靠以往的培訓經驗組織教學活動，甚至可能出現變互動式教學為“單向”的“滿堂灌”的局面。

為了加強對過程的監控，提高互動質量，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。指導教師在教練員站上就可直接監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，指導教師做到了“參與”而不“干預”，不影響學員的操作，及時掌握學員的操作情況就掌握了主動權，才能正確引導學員充分發揮其主觀能動性，提高培訓效果。此外，由于指導教師可以在學員不知情的條件下“編入”到任一小組，視學員操作情況，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程的（如某些操作順序錯誤），但不一定都會立即產生直接影響，為了設備的安全經濟運行，現場規程是不允許的，有的是必須杜絕的。在培訓過程中，指導教師不可能跟蹤每個學員的每一步操作，學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，我們開發了事件記錄軟件，對學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、總結操作經驗的有效工具，使得互動教學的形式和內容更加豐富。

（1）生本互動，自主學習。指導教師下達操作任務，學員自己操作。在操作過程中，或操作過程結束后，學員根據操作指導書和指導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。自主學習是互動交流的基礎。

（2）生生互動，合作交流。操作過程結束后，在小組內學員之間可以共享操作成果。根據事件記錄和操作結果，分析操作順序是否正確，系統之間的配合是否合理，事故處理是否得當。共同討論，相互學習，共同進步。當然，有時也會有競爭的意味。

（3）師生互動，鞏固深化。在學員操作處理過程中，指導教師在教練員站上可以隨意跟蹤某位學員的操作，掌握學員的操作情況，找出一些操作處理比較好的和操作有缺陷的典型例子。當指導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員。對于好的操作過程，讓學員總結好在哪里；對于存在問題的操作過程，讓學員找出問題的原因，并總結經驗與教訓。把操作過程和結果顯示在投影屏上，這種互動可以深入到問題的細節，使學員的認識更加深刻。

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

將事件記錄作為輔助教學工具不僅可以規范學員的操作，還可以培養良好的工作態度和職業意識。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現有位選手將FSSS汽包水位保護解除了，這是明顯的“故意犯規”。盡管這位選手其他操作情況都不錯，根據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、甚至幾十億資產設備出現安全事故可能就是某時的一念之差，決不可掉以輕心。好的習慣是平時養成的，要把仿真設備當做真實設備來對待，不得有半點馬虎。要給學員更多的親自動手操作機會，強調發揮學員主觀能動性的同時，要加強過程管理，但決不能放任自流。對學員操作中出現的某些非技能的、反映職業素養的問題，給予及時糾正。同時，也要盡量采取一些技術手段，以防止學員的“技術犯規”，強化學員的職業意識與職業精神。

三、點滴體會

仿真系統是對運行人員進行強化培訓的有力工具，隨著生產現場控制環境的變化和對運行人員技能水平要求的不斷提高，仿真系統的培訓能力必須不斷加強，武漢電力職業技術學院第四代仿真機是“仿真人”對事業不斷追求的結晶。

仿真系統只是一個用于培訓的工具，指導教師唯有不斷探索，努力使教學方法與培訓工具、培訓對象的需求相適應，充分挖掘仿真機的技術潛能，才能掌握培訓教學的主動權。事實上，只有充分發揮教師的主導作用，學員在學習過程中的主體作用才能得到保證。

一個高質量的培訓不能單看操作結果，更要注重操作過程。培訓過程既是一個培養技能的過程，也是一個培養職業意識與職業精神的過程。“事件記錄”既能將互動式教學過程推到新的高度，又能從技術上為防止“技術犯規”提供依據，是一種可行的方法。

二十多年的仿真系統開發與培訓實踐證明，追求仿真培訓質量與效率的努力是沒有止境的，只有不斷地完善系統、不斷提高自己，仿真培訓才有生命力。

（責任編輯：王祝萍）