創新性工程師人才培養目標驅動下的留學生實踐教學改革

付文龍 陳鐵 李振華 魯玲

摘要：計算機和信息技術高速發展的時代背景下，虛擬仿真技術日趨成熟，為留學生實踐教學提供了更多的可能性。本文針對虛擬仿真實踐教學現狀，以水電站虛擬仿真實驗為例，對留學生實踐教學改革從實驗教學理念完善、實驗教學內容優化、實驗教學方式探索等方面進行多角度的分析，最后闡述了留學生實踐教學改革的現實意義。

關鍵詞：留學生；實踐教學；虛擬仿真

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）23-0140-02

創新是推動國家發展和社會進步的不竭動力，創新人才培養則是高等教育工作的重心。留學生教育作為我國高等教育工作的重要組成部分，事關我國高等教育國際化進程的順利實施，符合《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中對來華留學生教育質量的要求。為有效提升留學生人才培養質量，培養具有創新性工程師思維的復合型人才，需充分發揮實踐教學的作用。基于該教育背景，本文以水電站虛擬仿真實驗為例，進行留學生實踐教學改革與探索。

一、虛擬仿真實踐教學現狀

隨著計算機和信息技術的飛速發展，虛擬仿真技術日漸完善。基于虛擬仿真的實踐教學作為學科專業與信息技術深度融合的產物，有效綜合了專業知識、計算機網絡、計算機應用、虛擬現實等技術，通過模擬逼真的專業實踐教學場景，解決了實際電力生產中因存在高風險、高能耗、高成本而無法開展實驗的問題，且有助于培養學生的專業實踐能力與創新性思維[1]。為此，虛擬仿真實驗被廣泛應用于國內外教學實踐。美國科羅拉多大學通過構建一個結構化的虛擬實驗室，為學生開展探究性學習提供實驗條件，并幫助學生研究、分析和探索物理世界中各種感興趣的問題；英國開放大學基于互聯網構建三維虛擬世界“第二人生”（Second Life），仿真構建了一個與課堂平行且身臨其境的三維虛擬環境，使師生能夠實時進行交互、完成教學任務[2]。我國虛擬仿真實驗教學實踐雖起步稍晚，但隨著教育部《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》發布以來，發展迅猛，如武漢大學充分整合校內的電力生產過程虛擬仿真實驗教學資源，提出了針對不同年級和不同學科的多層次實踐教學模式，取得了較好的效果[3]。然而，目前虛擬仿真實踐教學還存在實驗教學理念不夠完善、教學方式多樣性不足等問題，亟需開展教學改革。

二、留學生實踐教學改革探索

本文以學院開設的電氣專業《水電站運行仿真實驗》留學生課程為研究對象，針對“一路一帶”背景下電氣工程專業留學生創新性工程師人才培養所面臨的問題，以提高學生實踐能力和創新精神為核心，以電氣工程國家級虛擬仿真實驗教學中心為依托，以現有的實驗教學項目為基礎，從實驗教學理念、實驗教學內容、實驗教學方式等角度系統性的開展水電運行虛擬仿真教學改革與實踐研究。

（一）實驗教學理念完善

水電運行虛擬仿真實驗教學以水電站運行與分析的實踐應用和創新能力培養為基本目標，其中學生是該教學活動的承擔者和體現者，因而需完善以學生為中心的水電運行虛擬仿真實驗教學理念。在本實驗課中，學生是教學的主體，因而要堅持一切從學生的需求出發，調動學生參與實驗教學的積極性和主動性，注重知識傳授、能力培養、素質提高的協同實施，多維度提升其綜合素養。主要包括：（1）通過在實驗中綜合運用《發電廠電氣部分》《電力系統分析》《電力系統繼電保護》《電力系統自動化》等課程的相關知識，提升學生的專業素養，解釋實驗過程中的各種現象；（2）通過在實驗中進行操作規程以及相關安全教育，提升其安全意識，培養其社會責任感；（3）通過對電力實際生產過程進行虛擬仿真實驗，增強學生的實踐能力，使其能靈活地運用開停機、倒閘等操作規程，并能融合所學的知識解決實驗中出現的問題；（4）通過在實驗過程中進行探索性、啟發式實驗項目設置，培養學生的創新精神，如故障的分析及處理實驗，先設置故障，再根據現象排查故障，并進行緊急處理。

（二）實驗教學內容優化

水電運行虛擬仿真實驗教學內容的合理設置，直接關系著實驗教學效果。因而，要充分發揮和利用好平臺優勢，面向行業需求和人才培養需求，優化創新驅動下水電運行虛擬仿真實驗教學內容，做好現有資源的優勢互補。學院現有各類電力生產實訓基地，如長江電力生產實訓示范基地。通過設置合理的仿真教學項目，進而與此類基地的專業實習內容進行有機的虛實結合、相互補充，可有效加深學生對電力全生產過程的理解與認識，培養其專業和行業的全局創新性思維。此外，還可從校內資源整合的角度進行科學的仿真實驗教學內容設置。目前，校內與水電運行虛擬仿真平臺相關的教研平臺還包括電力系統仿真平臺以及微電網運行仿真分析平臺。基于行業發展的現狀分析，以上述平臺間的內在聯系為問題分析切入點，開展具有現實意義、時長合理、難度適宜的虛擬仿真實驗教學項目，將有助于培養學生的綜合創新性思維。

（三）實驗教學方式探索

水電運行虛擬仿真實驗教學方式的合理選擇，事關電氣工程專業人才培養效果及創新教育培養質量。針對設計好的教學內容，探索多元化、啟發式的實驗教學方式，將有助于彌補傳統驗證式實驗教學方式在創新能力培養上的短板，培養學生的自主學習能力和創新性思維。水電運行虛擬仿真實驗教學過程中，可探索如下教學方式：（1）啟發式教學：實驗指導過程中，根據相關知識間的聯系，引導學生積極主動思考，進而掌握相關知識；（2）討論式教學：對實驗學生進行分組，每組學生登錄到獨立的仿真子系統，并通過組內同學討論來解決相關問題；（3）自主式教學：學生根據各自的專業背景和興趣進行自主式的拓展性實驗。

三、留學生實踐教學改革的現實意義

實踐教學作為留學生人才培養的重要組成部分，其改革將從不同方面對提升我校國際教育水平產生重要影響，主要體現在以下幾個方面。

第一，促進學校工程教育的國際化。國際工程教育思想的核心是以學生為中心，而完善以留學生為中心的水電站虛擬仿真實驗教學理念，則充分體現了面向《華盛頓協議》的工程教育思想。

第二，促進師資隊伍培養的國際化。在實踐教學改革過程中，通過不斷的實踐與反思，教師的實驗教學能力將有效提升，進而促進學校教師人才隊伍建設的國際化。

第三，促進教學內容優化。通過教學實踐促進創新驅動下面向留學生工程師人才培養的水電運行虛擬仿真實驗教學內容優化。

第四，助力留學生綜合素養與創新能力提升。通過探索多元化、啟發式的水電運行虛擬仿真實驗教學方式，促進留學生創新性工程師思維培養。

四、結語

在我國高等教育國際化進程快速推進的時代背景下，作為留學生教育重要環節的實踐教學，面臨迫切的改革與發展需要。為有效提升留學生實踐教學效果，培養創新性人才，可依托基于計算機的虛擬仿真技術，從實驗教學理念、實驗教學內容、實驗教學方式等角度探索實踐教學改革，促進留學生的創新性工程師人才培養。

參考文獻：

[1]房朝暉，白瑞峰，韓洪洪.電氣工程與自動化虛擬仿真實驗教學體系構建[J].實驗室科學，2017，（2）：127-130.

[2]王衛國，胡今鴻，劉宏.國外高校虛擬仿真實驗教學現狀與發展[J].實驗室研究與探索，2015，34（5）：214-219.

[3]周洪，劉超，何珊，等.電力生產過程虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐[J].實驗技術與管理，2014，（8）：1-4.