互动教学法在仿真培训中的应用

林文孚等

摘要：介绍了武汉电力职业技术学院四代仿真系统的应用特点，以及与之相适应的互动式教学法在仿真培训中的应用，反映了本院仿真系统开发与培训工作者对提高仿真培训生命力孜孜不倦的追求，突出角色、注入竞争、注重过程的互动教学方法，特别是基于事件记录的互动教学，以及其中渗透的学员职业精神的培养具有一定的参考价值。

关键词：仿真培训；互动教学；事件记录；职业精神

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）24-0109-02

发电机组仿真机，一个面向过程、情景中心、任务驱动的教学培训平台，与互动式教学法的完美結合，为机组运行人员培训提供了一个理想工具。它的优势在于强化培训，能使受训人员的操作技能和机组事故的分析处理能力在短时间内得到显著提高。正是因为这种优势，或者说使这种优势得到不断强化，以提高仿真培训的生命力，成为仿真系统开发和使用者不断追求的目标。武汉电力职业技术学院（以下简称“我院”）仿真中心教师二十多年的工作历程从某种意义上说也是这种追求的历程。

一、以强化动手能力培养为出发点，不断提高仿真系统的培训能力

20世纪90年代以来，发电机组的实际控制环境发生了很大的变化。相应地，武汉电力职业技术学院仿真机的发展也经历了四代。

第一代仿真机包括20世纪90年代初清华大学开发的300MW火电机组仿真机和武汉电力职业技术学院自主开发的220kV变电站仿真机，以BTG硬表盘和控制屏作为操作界面。在一个仿真教室中只能安装一台机组或一个变电站的仿真系统。

第二代仿真机是20世纪90年代中期武汉电力职业技术学院自主开发的采用DCS的火电机组仿真机。与当时实际机组控制系统应用水平相适应，控制室还保留有硬表盘。虽然仿真机组的模拟操作主要集中到了OIS站，但较大规模的硬表盘存在，一个仿真教室中仍然只能安装模拟一台机组的仿真系统。

所以，第一、二代仿真机每个时间单元只能安排相当于一台机组的运行人员培训。例如每组炉、机、电各2人，只能有6人同时上机培训。即使这样，给每位学员亲自动手操作机会的仍然不多。因为电气系统中同一时间只能有一人操作；机组启动过程中，一台设备的某项操作只能有一次，一位学员操作就意味着其他学员只能看。对于一个20多人的培训班，能给每位学员亲自动手操作的机会就十分有限了。这种强化培训的效率比较低。

第三代仿真机出现在DCS在发电机组中应用比较成熟的2000年前后。这时，在新建机组中不再采用常规控制盘台。这为开发和使用全软件的全过程、全范围仿真机创造了条件。因为省掉了站地空间大、投资成本高的硬表盘，武汉电力职业技术学院及时推出了一机多模与一模多机结合的全软件仿真系统。这一代仿真机，开始每间教室安装两套仿真系统，使用成熟后每间安装4套，各自独立组网运行。每套配有一台主机、一个教练员站、6个操作站（运行OIS和就地站程序）。4个系统的教练员站集中放在一个教练员台上。培训过程中，将学员分成4组，可以安排24名学员同时上机培训，这为强化学员上机训练创造了良好条件。

第三代仿真机仍然存在不足。在机组正常启动操作培训的第一阶段，在学员对系统与操作还不熟的情况下，6人一机合作操作，可以取长补短、相互学习，是可行的。但系统熟悉以后，进一步的训练主要是为了提高操作技能，最好3人一组，让每个人在负责的炉、机电岗位上都有完整的操作机会。而当炉、机、电三个岗位的训练和考核完成后，进行集控值班员岗位培训时，为了使每位学员都得到机组启停过程的系统训练，最好是每人享有一套仿真系统。由于设备的可控性问题，目前现场不会有一个人操控一台机的要求，但这种训练对于使学员牢固掌握机组启动过程中炉、机、电之间的协调与配合，提高驾驭全局的能力具有重要意义，深受学员欢迎。这一阶段，为了满足学员强化训练需要，一方面为他们开放多个培训教室，一方面采取了白天、晚上的全天候开放。

怎样使仿真系统配置更加灵活，为强化操作培训提供更有力的支撑？在这个背景下，武汉电力职业技术学院第四代仿真机——微机网络全软件仿真系统应运而生了。

第四代仿真机出现在2010年左右。学院先后开发了变电站、水力发电机组、生物质发电机组和超临界火电机组的微机网络全软件仿真系统。

第四代仿真系统只采用一个教练员站，通过网络，教练员站可以与数十台微机相连，取消了固定的主机。每台微机都可以独立运行一台机组的全套仿真软件，包括机组模型软件、OIS站软件、就地操作站软件。典型的系统配置如49台微机，其中一个教练员站，其余48台计算机在教练员站上在线修改通信地址指针，可以任意分组。例如可让6台机组成一组，48台计算机组成8组，每组指定一个主站运行全套仿真软件，组内其他微机只运行OIS站和就地操作站软件，并与主站交换数据，系统可以同时容纳8组48名学员培训。根据培训需要，还可以3台微机组成一组，运行16套仿真软件，每组3名学员操作。也可将48台微机都指定为主站，同时运行48套仿真软件，则在同一时间内有48位学员、每人都能独立驾驭一台仿真机组。这样，在培训的初始阶段，分8组运行，学员系统熟悉后分16组运行，在集控值班员训练阶段分48组运行。有时，为了学员监控操作方便，也可以2台一组，运行24个系统，24人上机操作，以便于监视与操作。

强化动手能力培养，提高仿真机的培训能力，就是要为学员提供尽可能多的亲自动手操作的机会，第四代仿真机把这一点做到了极致，其培训效率比第一、二、三代仿真机要高得多。

二、以提高仿真培训质量为落脚点，深化互动教学过程

不断完善的仿真系统为开展互动式教学培训提供了一个理想平台。如何充分利用好这个平台，探索与仿真系统特点相适应的教学培训方法，提高培训质量与效益，是仿真培训指导教师的不断追求。

1.突出角色的互动教学

使用第一、二代仿真机培训，特点是每个班次培训学员人数少。指导教师不仅可以及时掌握学员的操作情况，还可直接与学员面对面交流，很容易采用练习法、角色扮演法、小组讨论法、案例分析法等多种互动教学方法组织教学，核心是角色扮演互动。6人小组，分工扮演不同的角色，如分别担任炉、机、电主控与副控，或分别担任机长、集控值班员、炉、机、电值班员、巡检值班员等角色。培训过程中，指导教师根据培训计划可以给出一个操作任务（或称为案例），如某个辅助系统或整个机组的启动，也可以“制造”一个“情景”，如运行中机组突发故障。在特定的时间单元，每个人扮演的角色是固定的，当任务发出或“情景”产生后，学员根据自己担任的角色进行相应的操作，各负其责，相互配合，共同完成操作任务。任务完成后，可以自行组织或在指导教师引导下开展讨论、分析、小结。为使每位学员都得到全面的训练，按照培训计划，角色要分阶段进行互换。

由于培训人数少，互动很容易实现。由于学员的经历不同，有的人可能对某个问题有比较深刻的理解，或者对亲身经历的某个事件有深刻印象，互动交流可以教学相长。在讨论过程中，指导教师的知识、实践能力和教学经验是十分重要的。教师既要充分调动学员学习、操作、分析、解决问题的能动性，最大程度地发掘出学员作为学习主体的学习潜力，也要掌控好互动交流的节奏、深度和广度，以及对讨论结果的小结、归纳与提炼。

2.注入竞争的互动教学

第三代仿真机采用全软件仿真，在一个培训教室可安排多组培训，除了角色互动外，还增添了新的内容。首先，学习小组由一组变为多组，小组之间自然注入了竞争意识，可以加强集体意识和团队精神的培养。同一个机组启停或事故处理项目，各组同时进行，可以比较操作处理过程和结果。其次，对同一个事件的操作和分析，先在各自小组内议论形成一致意见，再由各组代表发言交流，总结解决问题的办法、要点和注意事项，使学员对问题的理解更加深刻、全面。

在培训过程中，教师通过教练员站跟踪各组的操作情况，及时提出操作指导意见和建议，在关键的时候起到很重要的引导作用。有时，还可根据学员操作情况，为操作比较熟练的小组设置一些局部异常或故障，增加操作难度。例如，在机组启停操作过程中，在学员不知情的情况下，引入某些小的干扰。例如，“误开”或者“误关”机炉系统中某个阀门，以破坏系统中的物质或者能量的平衡；或者“误开”或者“误关”某个电气小开关等，增加设备操作难度，也使学员在挫折中加深了对系统之间关系的理解。

3.注重过程的互动教学

第四代仿真机整个系统只有一个教练员站，各组的机组运行工况、故障设置可以统一进行，也可以分别进行，给指导教师控制各仿真机组带来很大方便。但是，也同时带来一个突出的问题，指导教师不能通过教练员站及时掌握各组的操作情况，到学员操作台前去看又干扰了学员的操作，工作效率也低。培训实践表明，由于不能及时发现学员操作中的问题，教师与学员的互动中指导教师处于比较被动的地位，教师主要靠以往的培训经验组织教学活动，甚至可能出现变互动式教学为“单向”的“满堂灌”的局面。

为了加强对过程的监控，提高互动质量，目前，采取了两个措施。

一是对教练员站进行任意编组。让教练员站也运行OIS站和就地操作站软件，并可对它的通信地址指针进行在线修改，使其指向系统中任意一个组的主站，它就“编入”到那个组，成为其中一员。指导教师在教练员站上就可直接监视那一组的操作情况。通过修改指针，也可切换到另一个组去。通过这种方式，指导教师做到了“参与”而不“干预”，不影响学员的操作，及时掌握学员的操作情况就掌握了主动权，才能正确引导学员充分发挥其主观能动性，提高培训效果。此外，由于指導教师可以在学员不知情的条件下“编入”到任一小组，视学员操作情况，为操作比较熟练的小组增加操作难度也就很方便了。

二是采用事件记录软件。机组运行中有些操作尽管是违反操作规程的（如某些操作顺序错误），但不一定都会立即产生直接影响，为了设备的安全经济运行，现场规程是不允许的，有的是必须杜绝的。在培训过程中，指导教师不可能跟踪每个学员的每一步操作，学员自觉或不自觉地操作错了，等到过程完成后便无法考证。为了解决这个问题，我们开发了事件记录软件，对学员的每一步操作按时间顺序进行记录，在线显示，并可写入文件。实践表明，事件记录可以成为分析操作过程、总结操作经验的有效工具，使得互动教学的形式和内容更加丰富。

（1）生本互动，自主学习。指导教师下达操作任务，学员自己操作。在操作过程中，或操作过程结束后，学员根据操作指导书和指导教师讲授的操作要点，对比操作记录，自己分析操作过程中的不足与问题。自主学习是互动交流的基础。

（2）生生互动，合作交流。操作过程结束后，在小组内学员之间可以共享操作成果。根据事件记录和操作结果，分析操作顺序是否正确，系统之间的配合是否合理，事故处理是否得当。共同讨论，相互学习，共同进步。当然，有时也会有竞争的意味。

（3）师生互动，巩固深化。在学员操作处理过程中，指导教师在教练员站上可以随意跟踪某位学员的操作，掌握学员的操作情况，找出一些操作处理比较好的和操作有缺陷的典型例子。当指导教师加入到某小组后，该组的事件记录就显示在教练员站上，还可通过投影仪把例子介绍给全体学员。对于好的操作过程，让学员总结好在哪里；对于存在问题的操作过程，让学员找出问题的原因，并总结经验与教训。把操作过程和结果显示在投影屏上，这种互动可以深入到问题的细节，使学员的认识更加深刻。

在利用事件记录展示学员的操作结果时，也要注意尊重学员人格与自尊。教练员站编入哪个组，学员是不知道的，当把某组作为存在问题的典型展示时，指导教师在表述时宜适当注意学员的情绪。

将事件记录作为辅助教学工具不仅可以规范学员的操作，还可以培养良好的工作态度和职业意识。本中心承办的一次集控值班员技能竞赛中，在评定成绩时通过事件记录发现有位选手将FSSS汽包水位保护解除了，这是明显的“故意犯规”。尽管这位选手其他操作情况都不错，根据记录取消该选手的竞赛成绩，维护了竞赛的公平，打击了投机行为，引起很大反响。在发电机组运行值班员岗位上，价值几亿、十几亿、甚至几十亿资产设备出现安全事故可能就是某时的一念之差，决不可掉以轻心。好的习惯是平时养成的，要把仿真设备当做真实设备来对待，不得有半点马虎。要给学员更多的亲自动手操作机会，强调发挥学员主观能动性的同时，要加强过程管理，但决不能放任自流。对学员操作中出现的某些非技能的、反映职业素养的问题，给予及时纠正。同时，也要尽量采取一些技术手段，以防止学员的“技术犯规”，强化学员的职业意识与职业精神。

三、点滴体会

仿真系统是对运行人员进行强化培训的有力工具，随着生产现场控制环境的变化和对运行人员技能水平要求的不断提高，仿真系统的培训能力必须不断加强，武汉电力职业技术学院第四代仿真机是“仿真人”对事业不断追求的结晶。

仿真系统只是一个用于培训的工具，指导教师唯有不断探索，努力使教学方法与培训工具、培训对象的需求相适应，充分挖掘仿真机的技术潜能，才能掌握培训教学的主动权。事实上，只有充分发挥教师的主导作用，学员在学习过程中的主体作用才能得到保证。

一个高质量的培训不能单看操作结果，更要注重操作过程。培训过程既是一个培养技能的过程，也是一个培养职业意识与职业精神的过程。“事件记录”既能将互动式教学过程推到新的高度，又能从技术上为防止“技术犯规”提供依据，是一种可行的方法。

二十多年的仿真系统开发与培训实践证明，追求仿真培训质量与效率的努力是没有止境的，只有不断地完善系统、不断提高自己，仿真培训才有生命力。

（责任编辑：王祝萍）