行业特色高校虚拟仿真实验教学实践探索

［摘 要］ 行业特色高校推进虚拟仿真实验教学是高校信息化进程的必然路径，对进一步提升人才培养质量具有重要意义。通过分析面向行业培养特色的虚拟仿真实验教学建设目标，提出“树立一流教学理念、打造一流培养模式、建设一流课程内容”的建设思路。以能源电力行业特色高校的国家级一流课程“电力市场交易决策虚拟仿真实验”教学项目为实践，从建设必要性、教学目标、教学方法和实施效果方面，探索了行业特色高校开展虚拟仿真实验教学建设的路径。

［关键词］ 电力交易虚拟仿真；实验教学；行业特色高校

［基金项目］ 2020年度国家级一流课程“电力市场交易决策虚拟仿真实验项目”；2021年度教育部新文科研究与改革实践项目“新文科背景下基于‘问题链教学’的经管类创新人才培养模式研究与实践”（2021140017）；2021年度北京市高等教育学会立项一般课题“管理专业实践教学育人基地模式的转型研究”（YB202153）

［作者简介］ 李彦斌（1967—），男，山西吕梁人，博士，华北电力大学经济与管理学院院长，教授，博士生导师，主要从事能源经济管理研究；加鹤萍（1992—），女，湖北襄阳人，博士，华北电力大学经济与管理学院副教授，主要从事能源经济研究；李 赟（1990—），女，山西吕梁人，博士，华北电力大学国家能源发展战略研究院副教授，主要从事能源管理研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）16-0001-04 ［收稿日期］ 2022-05-16

一、行业特色高校开展虚拟仿真实验教学的建设目标

作为我国高等教育生态体系的重要一员，行业特色高校具有学科优势集中、专业特色鲜明、行业关键技术聚焦、产学研合作丰富等鲜明的特点［1］。虚拟仿真实验教学作为高校信息化进程的必然路径［2-3］，在打破线下教学专业性、安全性、时间空间限制等方面具有重要作用［4］。行业特色高校开展虚拟仿真实验教学的建设目标如图1所示。

（一）以服务建设创新型国家为时代使命

行业特色高校精准对接国家战略需求，在集聚行业高层次人才、科研创新成果、产学研合作等方面具有明显优势。高水平行业特色高校以服务建设创新型国家为时代使命，其先进的行业相关科学技术成果为虚拟仿真实验教学提供了支撑；同时，虚拟仿真实验教学实现了产、学、研、教的深度融合与协同育人［5］。

（二）以行业需求为导向的人才培养模式

高水平行业特色高校开展虚拟仿真实验教学，有助于培养具有扎实的行业理论知识和较强的实践操作能力的复合型、创新型人才。通过构建以行业需求为导向的人才培养模式，培养跨学科交叉融合能力和创新实践能力强的行业核心人才，进一步服务建设创新型国家［6］。

（三）资源共享的虚拟仿真实验教学空间

充分利用信息技术搭建资源共享的教学平台，将教学成果在虚拟仿真实验教学平台跨校共享，延伸实验教学空间，助力教学共同体的构建［7］。此外，行业特色高校可在行业内利用虚拟仿真实验广泛开展企业职工培训或技术认证项目，促进虚拟仿真实验资源在行业内共享，助力行业发展共同体的建设。

二、行业特色高校开展虚拟仿真实验教学的建设思路

行业特色高校应以“树立一流教学理念、打造一流培养模式、建设一流课程内容”为思路，着力开展虚拟仿真实验教学的建设工作。

（一）树立一流教学理念

在开展虚拟仿真实验教学的过程中，教学主体需要转变传统的思维理念，培养信息化思维，充分发挥虚拟仿真技术的巨大潜力。同时，教学主体在教学中应引导学生深入挖掘行业发展面临的关键问题，在学习专业理论的同时，聚焦于具有行业特色的虚拟仿真实验教学，提升学生构建全方位课程知识体系的能力与创新应用能力［8］。

（二）打造一流培养模式

以服务行业创新应用型人才为培养目标，行业特色高校虚拟仿真实验教学在建设过程中应打造一流培养模式。在传统理论知识学习的基础上，通过虚拟仿真实验教学促进学生创新精神、综合素质与实践能力的协调发展，打造满足国家需求、引领行业发展、适应国际竞争的人才培养模式。

（三）建设一流课程内容

行业特色高校需要注重课程设计的创新性及与行业需求的相关性、课程内容与资源的科学性和时代性、教学手段的丰富性与吸引力等多个方面，结合课程思政，依托虚拟仿真教学手段构建中国特色的一流教学体系［9］。

三、国家级一流课程“电力市场交易决策虚拟仿真实验”实践探索

（一）建设必要性

教育部在2021年7月印发的《高等学校碳中和科技创新行动计划》中指出，加快构建高校碳中和科技创新体系和人才培养体系，着力提升科技创新能力和创新人才培养水平［10］。作为能源电力特色高校，华北电力大学着力在能源电力领域加强碳中和人才培养提质，加快碳中和关键技术攻关，提升碳中和创新能力。

目前，我国电力行业碳排放约占全国碳排放总量的40%，在碳中和目标实现过程中承担着主力军作用。在碳中和目标实现进程中，要充分发挥市场在资源配置中的重要作用。电能作为一种商品，有其特殊性。电力交易集电力生产、运营、销售和风险管理、财务管理为一体，涉及电力工业技术经济特征、电力市场结构模式、电力交易机制等方面的内容，对电力交易核心人才的专业素养有较高的要求［11］。然而，传统教学模式偏重电力交易理论，缺乏对学生系统性与前瞻性思维模式的培养。此外，电力交易过程涉及社会用电安全，具有高度复杂性。因此，针对学生电力交易能力提升的训练往往无法在真实的电力交易平台上实现。

所以，有必要构建电力交易相关的虚拟仿真实验平台，利用信息化技术将现代虚拟仿真技术融入电力交易的实验教学中，将电力交易环节抽象化，通过创建虚拟电力交易主体与虚拟电力交易环境，灵活配置国内各省份的电力市场交易规则，为学生带来集知识性、趣味性、仿真性和实践性为一体的电力交易模拟实验，突破电力交易教学在时空方面的限制，通过虚拟仿真实验解决理论与实践脱节顽疾。

（二）“电力市场交易决策虚拟仿真实验”教学目标

基于经济学、管理学、电力市场等相关理论，“电力市场交易决策虚拟仿真实验”旨在加强电力交易理论与实践的结合，将多学科知识点融入实验环节，促进交叉学科在实验教学中的融合，让学生在“做中学、学中悟、悟中行”，使其掌握电力交易决策技能，培养学生的战略发展意识、沟通协作能力与决策创新能力。此外，注重课程教学内容与课程思政的融合，通过讲述我国电力交易中的保底供电等优越性，增强学生的民族自豪感与报国热情。“电力市场交易决策虚拟仿真实验”教学目标如图2所示。

（三）“电力市场交易决策虚拟仿真实验”教学方法

遵循理论与实验结合、知识学习和能力培养融合等原则，基于互联网技术设计具有模拟性、对抗性、可回溯、体验式等特点的实验教学方法和实验工具［11］。

1.线上线下结合的全景仿真式实验教学方法。教学主体在线下完成电力交易相关理论讲授的同时，在线上开展电力市场交易决策虚拟仿真实验教学。结合计算机仿真技术与实验经济学理论，基于信息化虚拟仿真技术构建电力交易实验环境与理论模型，对电力市场整体环境、电力交易的市场主体、电力交易规则等进行全流程全景式仿真，展示电力市场环境下的市场主体行为。结合线上线下教学的互补优势，充分帮助学生在电力交易全景仿真思维下进行思考和决策，提升学生的全局决策能力与素养。

2.多元情境实验教学方法。通过搭建基于真实的电力物理原理、真实的电力交易规则和情景化经济社会环境的虚拟仿真电力市场，设计多元化的电力交易情境，由学生分组扮演电力市场中发电公司、售电公司、电力用户等不同市场主体，完成虚拟仿真的电力市场交易，体验不同的竞争策略导致差异化交易结果的过程。通过多元情境的设计，提高学生的课堂参与度，提升学生对理论知识的掌握能力及实践能力。

3.以问题为导向（Problem-based Learning， PBL）教学方法。在教学过程中，教师作为引导者帮助学生进行知识构建，以问题探究为核心开展虚拟仿真实验教学；学生作为探究者，在实验过程中明确电力交易中会遇到的问题，并在探究中解决问题。学生通过多情境模拟不同市场主体在电力市场中的竞争策略，采取多种报价方法，思考确定最优报价策略，进而更加深入理解电力交易的流程，启发学生在“做中学、学中思、思中悟”。

4.协作式教学方法。应用管理学中的组织理论，促使教师从传统讲授者转变为实验任务设计者及课堂组织协调者［12］，突出学生的教学主体地位，将学生分为规模适当的团队协作小组，构成电力市场中的主体，如发电公司、售电公司、电力用户等，形成团队分工。采用情境角色扮演策略，团队小组成员分别扮演报价员、市场分析人员、财务人员、交易员等角色，完成电力交易各个环节的任务。在此过程中，团队小组成员之间的电力交易任务协同性较高，不同成员扮演的市场主体角色所做决策之间相互影响，因此只有团队小组成员通力合作，才能完成完整的电力交易过程。

（四）“电力市场交易决策虚拟仿真实验”教学方法的实施效果

1.取得了良好的教学效果。从知识理论到虚拟仿真实践，拓展了学生对电力交易理论知识的理解，加深了学生对电力市场实际运行规律、策略、方法的理解。通过虚拟仿真，有助于让学生在实践中检验学习成果，培养了学生将所学理论和技能进行综合运用的能力，提高了学生的创新能力与团结协作能力。

2.促进了教学相长。在“电力市场交易决策虚拟仿真实验”教学过程中，教师由传统讲授者转变为课堂组织协调者与实验任务设计者，而学生则由知识的被动接受者转变成电力交易理论的实践者。一方面，教师在与学生的课堂互动中，不断改进理论知识讲授方式，完善实验教学方法；另一方面，通过对电力交易虚拟仿真结果的分析，以实践检验行为科学中的决策理论，有利于进一步提升教师的科学研究能力与学生将电力交易理论知识运用于实践的能力。

3.实现了教学资源的开放共享。目前，电力市场交易决策虚拟仿真实验已在多所高校应用，有效提高了教学资源的利用率。此外，教学资源有利于推进能源电力行业的大型国有企业开展行业技能培训，联合人力资源和社会保障部全国人才流动中心推出电力交易人才素质测评证书，产生了良好的社会应用效果。

结语

以培养新时代电力交易专业人才为目标，以“树立一流教学理念、打造一流培养模式、建设一流课程内容”为思路，通过开发电力市场交易决策虚拟仿真实验平台，利用线上线下结合的全景仿真式实验教学方法、多元情境实验教学方法、以问题为导向教学方法、协作式教学方法等，力求填补电力交易领域实验教学的空白，为行业特色高校开展虚拟仿真实验平台建设提供借鉴。

参考文献

［1］艾军，邹金成，邹婷媛.行业特色高校创新创业教育的思考与探索［J］.中国大学教学，2014（10）：45-47.

［2］董桂伟，赵国群，王桂龙.我国虚拟仿真实验教学的发展与趋势研究：基于近十年中国知网文献的知识图谱分析［J］.中国大学教学，2021（7）：85-92+96.

［3］刘畅，柯健.虚拟仿真实验平台下探究式学习的设计与实践［J］.中国教育信息化，2019（10）：42-44.

［4］王建华，段建东，姬军鹏，等.新工科背景下虚拟仿真实验研究与实践［J］.中国教育信息化，2021（22）：33-37.

［5］呼梦颖，段建东，姬军鹏，等.基于虚拟仿真技术的《电力系统综合实践》教学改革研究［J］.中国教育信息化，2020（10）.38-41.

［6］程光文，龚园.面向行业的地方高校人才培养模式改革研究［J］.中国大学教学，2015（11）：31-34.

［7］刘军，施晓秋，金可仲.面向地方院校工程教育类专业的虚拟仿真实验教学中心建设［J］.中国大学教学，2017（1）：74-78.