“五维”支撑，虚实结合打造“三三五”教学模式——电力虚拟仿真实训基地虚拟现实先锋应用案例
编者按：内蒙古8868体育官网职业技术8868体育在线官网电力系统自动化技术专业群主动适应能源电力产业结构升级，改变传统实习实训方式，按照“服务现场实际、再现工艺流程、锤炼操作技能”的原则校企合作共建、共享、共管智慧电力“四中心、一平台”，以真实生产场景重现为主线，搭建“润、学、练、操、联”五维教学资源，改革实践教学内容、方法、手段，创新实施“三贯穿，三阶段，五环节”教学模式，推进现代教育技术和基础理论知识深度融合，让教学过程更加丰富、高效，助力复合型技术技能人才培养。
一、实施背景
电力行业的迅猛发展，对人才培养体系与实践教学基地建设提出了更高的要求。由于电力实践类教学存在设备投资成本高、实际操作危险性大、设备故障难再现等问题，亟待依托虚拟现实和人工智能等信息技术与实训设施深度融合，改革传统育训方式，打造逼真的教学场所，解决电力专业实训中“高投入、高损耗、高安全风险，难观摩、难重现、难进入”的“三高三难”问题。
二、主要做法
1.依据专业特色，搭建“润、学、练、操、联”五维教学资源
整合智慧电力系统虚拟仿真实训基地教学场所虚拟仿真实训资源，建有专业虚拟仿真实训中心、公共虚拟仿真实训中心、虚拟仿真体验中心、虚拟仿真研创中心，通过共享平台搭建“润、学、仿、操、联”五维教学资源，支持电力系统自动化技术专业群26门课程开展虚拟仿真教学。思政教育“润”，以公共虚拟仿真中心红色文化馆为依托，融入“劳模精神”“工匠精神”“长征精神”等思政元素搭建课程思政资源库，方便专业课教师调取思政资源融入专业教学内容开展教学；课程平台“学”，以电力系统自动化技术专业群教学资源库为依托，利用微课、3D动画、虚拟仿真等多元化素材搭建个性化课程，方便师生开展原理学习；虚拟仿真“练”，以实训基地以实带虚的纯虚拟资源为依托，以课程内容为主要框架，重组实训基地虚拟仿真资源，搭建与实际工程相符合的项目任务，聚焦各课程学生技术技能训练需求，方便师生开展技术技能提升训练；数字孪生“操”，依托实训基地以虚助实的模块化资源和虚实结合的数字孪生资源，搭建标准化真实作业环境，方便师生全面、安全、高质量完成实训教学；云端指导“联”，校企深度融合，组建“企业导师库”，企业导师与学生在线互动，对标规范点评学生实操。
图1 搭建“润、学、练、操、联”五维教学资源图
2.聚焦学生主体，创新“三贯穿，三阶段，五环节”教学模式
以学习者为中心，在对分课堂理论指导下，以职业技能为目标，以项目任务为载体，校企合作，实施“三贯穿，三阶段，五环节”的教学模式，即实际案例引领，任务驱动开展整体教学，将劳动教育、思政教育、安全教育贯穿教学全过程，教学过程分为课前启化、课中内化、课后深化三阶段，不断强化学习效果。依托智慧电力系统虚拟仿真实训基地，构建虚拟现实双境互补的教学环境，通过“以虚创境-借虚传道-用虚铸匠-虚实结合-智慧评价”五个环节组织教学。
图2 “三贯穿，三阶段，五环节”教学模式图
2.1 课前启化，线上虚拟体验式自学，感悟工匠精神
利用红色文化馆，进行沉浸式体验，坚定政治方向，通过共享平台观看大国工匠纪录片，聚焦踏冰卧雪守护电力“生命线”的电力工匠事迹，激发职业归属感，引导学生感悟工匠精神；教师发布课前预习通知和测试，学生通过共享平台自主学习完成测试，教师实时掌握学生学习进度，通过大数据技术智能分析学情，预估重难点。
2.2 课中内化，虚实互补突破重难点，践行工匠精神
以虚创境，教师通过选择虚拟仿真实训资源创设与工作项目相符合的“风电场”“变电站”“配电室”等虚拟教学情境，以实际工作案例导入教学内容，明确教学目标，激发学生学习热情；借虚传道，教师利用全息投影、数字沙盘、3D动画等虚拟仿真资源讲解原理，强化教学重点，吸收“绝缘材料”等新工艺、新材料，组织小组讨论、分享、反馈，激发学生探索创新精神，实现知识目标；用虚铸匠，教师仿真示教，进行虚拟体感操作，引入“不停电作业”等新技术，学生反复沉浸式练习，突破教学难点，锤炼精益求精的工匠精神，实现能力目标；虚实结合，教师指导学生完成实际设备的标准化作业，引入电力行业新规范、新标准，学生利用虚实结合的数字孪生资源完成实操训练，强化实践能力，规范作业标准，传承电力工匠精神；智慧评价，教师依托共享平台，实时记录学生学、练、操、测轨迹，点评反馈，学生完成任务工单，上传实操视频，小组互评，引导学生树立诚实守信的职业精神。
2.3 课后深化，立体跟踪对标评价，固化工匠精神
学生通过共享平台完成课后作业和提交实训报告，针对学习难点进行提问，与教师在线互动，企业导师对标规范，点评实训报告和实操视频。根据学生的学习情况，个性化推送学习资料，发布课后作业，推送创新项目，培养学生创新意识。
三、成果成效
通过融入虚仿资源、引入典型生产案例开发体现新技术、新工艺、新规范等的新形态一体化高质量教材。教材呈现形式适应混合式教学、在线学习等泛在教学模式，建立动态化、立体化的教材和教学资源体系，使专业教材能够跟随信息技术发展和产业升级情况，及时调整更新。实训基地建设期间教师开发含虚拟仿真资源的《智能供配电技术》等活页式培训教材3部，出版《电力安全生产及防护》等新形态一体化教材3部。
通过融入信息化教学手段，优化教学设计，改变教学组织形式，推行线上线下混合式教学改革。教师教学方式的变革走出了“难教”的困惑，学生学习方法的变革激发了“乐学”的兴趣，经过实践，学生课程考核优秀率较往年提升20%，通过测评学生对该教学模式的满意度达95%以上，教师在自治区教师教学能力比赛中荣获自治区一等奖4人，学生利用第二课堂参与虚拟仿真类比赛获奖45项，参加“互联网+”“挑战杯”等创新创业比赛，获国家级奖10人次，自治区级奖35人次。
来源 | 项目建设管理办公室
