基于任务驱动的火电机组仿真实训教学方法研究
2010-08-15冯德群黄严农
冯德群 黄严农
西安电力高等专科学校 陕西 西安 710032
1 问题的提出
我国目前高等职业教育的现状和企业生产与管理的特点,能够提供学生实训的环境和条件还有一定的局限性。特别是发电企业,在生产一线一般不能让实习学生动手操作,学生的认识实习、毕业实习大多是通过图纸熟悉生产流程、听老师和师傅讲解案例,在生产现场只能在警戒线外观察设备、查看表盘。学生要建立电力生产设备运行的整体概念和了解主要生产环节,校内实训基地的模拟训练辅以必要的现场参观成为学生实训的主要形式。
目前,大多数实训基地的环境建设、项目内容、实训方式等,与现场的系统结构、设备布置、实际情境、甚至行业用语都或多或少的存在差距,即使学生经过实训,仍然与学生未来的实际工作的需要有较大距离。例如西安电力高等专科学校的300MW/600MW火电机组仿真实训基地,其全范围火电机组仿真机,是实际生产现场与科学理论结合的高科技产物,中心控制室的操作设备和盘台布置、操作控件与操作手段、控制画面布局与控制对象与真实机组完全一样。仿真软件能实时、动态地模拟机组设备和系统的热力过程、控制功能和控制规律,在仿真机上运行操作几乎和实际机组完全相同。由于用数学模型代替了实际设备,为在校学生的实训、生产现场人员的上岗前培训、在岗人员的轮训和事故演习提供了一个科学培训的环境与手段,在仿真机上进行的实习操作不会出现安全问题,且仿真机具有强大的培训功能,可以进行几乎任何状态和任何方式的机组启停训练,反复进行正常、异常、故障工况的处理操作演习,直到学员能够彻底理解和完全掌握为止。
虽然这样的仿真实训教学方法已经是巨大的进步,然而它仍然缺少现场的就地实际设备,对主控室所进行的操作项目和内容只能通过仪表指示来进行观摩,还缺乏真实的现场情境。对于没有实际工作经验的在校学生,仍较难以想象现场设备系统的位置关系和内在联系,使得他们的运行操作实训大多程式化,对大机组集控运行中的专业协调、设备状态、设备关系的认识较为肤浅。尽管教师对现场设备、系统的操作方法、各种运行状态进行讲解和分析,引导和指导学生反复训练,学生到生产现场后仍然有陌生感,对现场的“工作票”“操作票”的操作内容、操作步骤、操作规范更难以理解。究其原因,一是实训要求知识面宽、专业综合性强;二是受训学生人数多,学生对具体操作项目难以明确;三是学生难以把握关键的操作点;四是由于仿真机的局限性,缺乏真实现场的实情实景,致使实训项目内容与现场实际贴合还不够紧密。
2 火电机组仿真实训教学研究的思路
高等职业教育作以培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高素质技能型专门人才为目标。实践教学已成为学校教育的重要组成部分,其作用和目标也在不断扩展,除培养学生的专业操作技能外,把知识的学习与巩固融入实践教学中已成为实践教学的重要任务之一,同时,在实践教学中,对学生职业素质的养成将起到非常重要的作用。实践教学的环节和要求等对学生的职业意识、职业素养、职业精神、职业兴趣以及安全意识、责任意识、团队精神的培养,起着重要作用。
基于任务驱动的实训教学模式,是在实训中力求以具体的实训操作任务驱动实训教学过程,以某个实例为先导,进而提出问题,引导学生思考,通过学和做,培养学生分析问题和解决问题的能力。
任务驱动教学法强调学生的学习活动必须与多个任务或问题相结合,以探索问题来引发和维持学生的学习兴趣和动机。所谓“任务驱动”,就是将所要学习的新知识隐含在一个或几个任务的项目中,实训环节均围绕一系列的任务进行,学生轮流执行不同的任务,教师授课时尽可能简约地讲授与本次任务相关的基本内容和操作要点,学生在教师的引导下开展探究性学习。
任务驱动教学法以完成项目任务的过程作为教学活动中心,学习目标十分明确,在教师的启发引导下,学生通过参与任务解决的过程,发现问题、提出问题,激发自主学习的动力,从而由传统的教师“教学”变为学生“求学、“索学”。在教学过程中不断地用“任务”来引导学生自学,让学生根据“任务”的需求来学习,变被动地接受知识到主动地寻求知识,改变学生传统的学习观,由“学会”到“会学”,提高学生的学习能力。在实训内容安排上,不再用以前的“知识点”为线索,而是根据学生的接受能力及未来工作的需求,以“任务”模块为线索组织实训内容,使其符合学生的认知特点,使所学知识与企业需要同步。
通过对电厂热能动力和集控专业学生的未来工作环境、工作要求、工作内容进行分析,进行火电机组仿真实训的目的是要使学生在走上工作岗位之前了解安全生产过程,提升安全生产技能,强化安全生产意识。实训的具体内容和操作环节是要使学员了解各个设备、系统特点、运行特性、控制操作手段等相关技术,综合运用所学专业知识,通过实践体验和技能的训练对理论所学进行验证巩固,掌握生产系统与监视控制参数之间的联系及故障处理措施,获取实践经验和技能,通过实践环节学习的体会,训练养成严谨的工作作风和稳定的心理素质,以“工学结合”的教育理念为指导,采用基于“任务驱动”教学法对学生在火电机组仿真机进行实训非常适合和可行。
针对火电机组仿真实训项目内容,按照相关专业的培养目标要求,结合学生未来工作的具体情况,遵循行业规范,参照实际现场的系统、设备、运行规程、关键操作点等,通过慎密设计、精心组织,制定与现场一致或相近的任务模块,将现场实习或顶岗实习的内容纳入到仿真实训环节当中;按照为学生未来工作、学习和企业的需要,尽量将实训项目分解成一系列与现场工作内容、操作形式相同或相近的子任务,编制成类似现场 “工作票”“操作票”“运行日志”“交接班纪录”的“实训操作卡”;在实训的不同工作阶段发放、执行、收回,以类似现场的具体工作任务推动整个实训任务的完成,将发电企业的工作需求与学校教育紧密结合,将学历教育与职业资格培训相结合,注重学生的职业素质和劳动技能的培养,突出岗位能力和职业能力培养,使学生获得就业能力和可持续发展的能力。
2.1 火电机组仿真实训的目标
全范围火电机组仿真机培训的意义在于使学员熟悉机组设备的性能和完整的生产过程,熟练掌握正确的操作技能,避免在实际运行中的误操作,增强理论分析和实际操作的结合及处理突发事件的应变能力。
对即将毕业的火电厂集控运行或热能动力装置专业的大学生,无论其将来的工作岗位是在生产、建设、检修还是管理部门,都需要对火力发电的生产过程有足够深入地了解。他们对电厂的各种设备、主要系统、控制过程有了一定的理论基础,但没有生产现场的实际操作经验,故对整机性能、参数间的联系与相互间影响的理解还较为朦胧,更谈不上对事故的应变和处理能力。
火电仿真实训教学研究是在现有仿真机教学实训基地的条件下,针对热能动力装置专业和火电厂集控运行专业在校学生的仿真实训科目内容,总结实训教学经验,以学生未来工作为目标,把对学生的技能、素质教育融为一体进行实训,研究如何能紧密结合现场、充分体现“职业性”的情境教学实训项目,开发实训内容与现场情境相接近、实训内容与实际生产相一致、便于教师指导和学生学习的实训项目。
2.2 火电机组仿真实训教学“任务驱动”与教学组织
通过到电厂收集现场工作票、操作票、安全规程、运行操作规程等相关资料,对现场资料的消化和与现场运行人员的探讨,结合全范围仿真机的运行特点和工作要求,尽量贴近现场实际的工作场景和工作方法,提炼出类似于现场“工作票”“操作票”的内容和形式,模拟现场工作票、操作票制度,设计切合仿真实训教学形式,建立了一套较完整的具有代表性的“仿真机培训操作卡”。
每一“培训操作卡”都是一个独立的任务,由一系列“培训操作卡”组成任务链,涵盖《火电机组仿真机运行规程》对机组启动和停止的大部分操作内容,并增加仿真机所没有的现场危险点预控、现场检查项目等,适时利用现场照片、录像、多媒体动画等展现现场设备和生产情境,使学生不但掌握能仿真机的操作流程和操作步骤,同时模拟认知了现场环境和设备系统,达到强化安全生产意识、了解安全生产过程、提升安全生产技能的积极作用。
学生使用系列“培训操作卡”进行火电机组仿真机实训操作时,自由组合成3~4人的操作小组,每小组分配主要操作人和监护人,小组轮流上机训练。根据机组运行状态的要求,轮流操作的小组在培训教师处申领相应操作任务的 “培训操作卡”,进行实际操作,其他非上机学生或进行观摩、或熟悉系统、或理论研讨,并准备下一步的操作。
实施“培训操作卡”时像现场的操作票工作流程一样,要在每一步检查、操作后,确认正确完成并记录,全部内容操作完成后,操作人和监护人在“培训操作卡”上签名,交培训教师,作为实训成绩考核的依据之一。
实训时,以“培训操作卡”为培训主线和操作关键点,学员通过使用“培训操作卡”在仿真机上进行实训操作,使培训任务明确,责任到人,操作顺序清晰,在有限的仿真机培训机时和设备条件下,使得每个受训学生都能有机会进行有明确操作任务的实际训练,同时使学生注意到实际现场与仿真机的不同,对现场操作中应当注意的危险点和检查内容有更多的了解,对生产过程和控制形成感性认识。培训教师结合学员的操作对相关内容进行理论联系实际的讲解,使学员对生产设备和系统流程全面了解和掌握,对“是什么”和“为什么”的问题有了新的理解,从而对实际生产运行控制上升到理性认识。
3 火电机组仿真实训的应用前景
基于任务驱动的“仿真机培训操作卡”类似现场操作票,贴近现场实际,学生了解更多的实际工作流程,实训操作时也就兴趣盎然;任务被明确地分解,学生对操作内容和操作步骤也能清晰了然,实训时轮流上手操作,将每一次操作作为实训考核成绩的依据,互相竞赛,激发了学生自发式压力,自觉产生求知的欲望,把学生从原来的“要我学”心态水到渠成地转为“我要学”心态。以“培训操作卡”为载体,老师与学生在实训现场进行讨论,引导学生探讨更多的为什么,拓宽学生的知识视野,使实训过程充满生机与活力,不但能激发学生的学习兴趣,而且有助于培养学生独立分析问题和解决问题的能力,培养学生的学习能力和创新能力。
基于任务驱动的“仿真机培训操作卡”,将仿真机实训内容和现场要求相结合,融“教、学、做”为一体、职业习惯与行业规范相统一、技能训练与素质教育相结合,内容具体、任务明确、形式灵活、效果逼真,是一种适合现场工作实际的实训教学模式。
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