案例分享|液空儲(chǔ)能型冷電綜合利用系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大潮中，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)已成為國(guó)家戰(zhàn)略的核心。如何培養(yǎng)具備能源戰(zhàn)略格局和生態(tài)文明素養(yǎng)的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才，成為了一個(gè)亟待解決的問題。

【背景與痛點(diǎn)】

隨著風(fēng)電、太陽能等新能源的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)靈活性調(diào)節(jié)能力的需求日益增長(zhǎng)。國(guó)家能源局明確提出，需要大力發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)以支撐構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

然而，新能源專業(yè)作為交叉型學(xué)科，涉及的專業(yè)課種類復(fù)雜，傳統(tǒng)教學(xué)方式不足以為新能源專業(yè)創(chuàng)新型高水平領(lǐng)軍人才大量培養(yǎng)提供足夠教學(xué)支撐，教學(xué)中更需要加強(qiáng)理論實(shí)際緊密結(jié)合。

并且，新能源專業(yè)寬口徑課程體系實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)復(fù)雜、建設(shè)困難大，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)危險(xiǎn)性高，難以實(shí)現(xiàn)多專業(yè)、多層次、多課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備保障，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)無法開展。

【解決方案】

恒點(diǎn)智能教育依托先進(jìn)的教學(xué)理念和科研成果，建立了液空儲(chǔ)能型冷電綜合利用系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該項(xiàng)目利用虛擬仿真技術(shù)的開放性、擴(kuò)展性和可持續(xù)性，促進(jìn)教育公平和均衡發(fā)展，為新能源專業(yè)學(xué)生提供了一個(gè)深入學(xué)習(xí)雙碳戰(zhàn)略、未來能源結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)的平臺(tái)。

【設(shè)計(jì)亮點(diǎn)】

本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)堅(jiān)持以學(xué)生為中心、以立德樹人為根本的教學(xué)理念，遵循“立德樹人-創(chuàng)設(shè)情景-容錯(cuò)探究”的設(shè)計(jì)原則，通過互動(dòng)式操作，使學(xué)生能夠進(jìn)行冷電綜合利用系統(tǒng)的熱力參數(shù)觀測(cè)和性能研究。

（1）堅(jiān)持立德樹人，深化教學(xué)改革

尊重學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律，通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)背景認(rèn)知、基礎(chǔ)模塊以及應(yīng)用模塊三段式，梯度推進(jìn)學(xué)生交互性操作，通過引導(dǎo)式教學(xué)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以及自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生對(duì)國(guó)家能源安全新戰(zhàn)略和碳達(dá)峰碳中和政策的認(rèn)知。

結(jié)合課程思政，注重挖掘我國(guó)能源建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展史及其成就，有助于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)能源科學(xué)的情感、態(tài)度、價(jià)值觀施加積極影響，并結(jié)合熱點(diǎn)問題和科學(xué)前沿設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，及時(shí)反映能源學(xué)科的國(guó)際前沿及熱點(diǎn)問題，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，保持課程特色和內(nèi)容新穎性。始終堅(jiān)持把立德樹人融入各個(gè)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生培根鑄魂，掌握過硬專業(yè)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生成人成才，激勵(lì)學(xué)生投身于我國(guó)能源領(lǐng)域建設(shè)。

（2）創(chuàng)設(shè)多樣情景，培養(yǎng)創(chuàng)新精神

在教學(xué)過程中，通過不斷創(chuàng)設(shè)疑問情景，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑思辨是激發(fā)學(xué)生好奇心、求知欲的中要手段，用設(shè)問和情景答疑的形式鞏固學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)專業(yè)課重難點(diǎn)的理解，讓學(xué)生在情景教學(xué)體驗(yàn)中受到教育。

通過虛擬實(shí)景教學(xué)讓學(xué)生仿佛置身其中，通過設(shè)置基性能研究環(huán)節(jié)和集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，并確保各環(huán)節(jié)之間具有交互連續(xù)性，保證學(xué)科連貫性。

通過銜接專業(yè)課中的基本概念引導(dǎo)教學(xué)，讓學(xué)生在課外帶著疑問去接觸新事物、新問題，進(jìn)而產(chǎn)生創(chuàng)新的愿望和學(xué)習(xí)的動(dòng)力，于是自然而然地激發(fā)學(xué)生去積極思考、探究新知。

（3）重視容錯(cuò)探究，優(yōu)化實(shí)踐操作

當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度、不同層次、不同方位對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行重新審視，突破學(xué)生既有的認(rèn)知，將錯(cuò)就錯(cuò)的對(duì)問題條件展開修正和訓(xùn)練，使錯(cuò)誤成為可遇不可求的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。

依托虛擬計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，學(xué)生可根據(jù)提示和評(píng)估結(jié)果進(jìn)行多次嘗試，讓學(xué)生充分表達(dá)思維的機(jī)會(huì)，將學(xué)生大腦深處最真實(shí)的想法表達(dá)出來，從而使學(xué)生充分感受到探索、解決問題的樂趣，提升求知欲和探索能力，培養(yǎng)學(xué)生建立理論設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、反復(fù)優(yōu)化的工程設(shè)計(jì)思維。

【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】

本實(shí)驗(yàn)通過虛擬仿真所營(yíng)造的情景體驗(yàn)式的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生循序漸進(jìn)地開展“實(shí)驗(yàn)背景認(rèn)知、基礎(chǔ)模塊仿真、應(yīng)用系統(tǒng)集成”的學(xué)習(xí)實(shí)踐過程，完成“背景認(rèn)知、性能研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)”三個(gè)層次的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)具體教學(xué)目標(biāo)：

幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)雙碳戰(zhàn)略的指導(dǎo)意義、了解國(guó)家能源體系和能源結(jié)構(gòu)演變，加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)在分布式能源系統(tǒng)的地位認(rèn)知，使學(xué)生掌握液空儲(chǔ)能工作原理、組成模塊、特點(diǎn)及適用場(chǎng)景。

【結(jié)語】

液空儲(chǔ)能型冷電綜合利用系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，不僅深化了學(xué)生對(duì)未來能源體系的認(rèn)識(shí)，而且增強(qiáng)了學(xué)生投身國(guó)家碳中和建設(shè)的使命感。通過這一平臺(tái)，學(xué)生能夠在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)自己的智慧和力量。

以虛擬仿真教學(xué)為代表的教育創(chuàng)新，為國(guó)家的能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的人才培養(yǎng)賦能。恒點(diǎn)智能教育將繼續(xù)致力于推動(dòng)高科技教育的發(fā)展，通過校企合作，培養(yǎng)更多具有國(guó)際視野和創(chuàng)新能力的新能源領(lǐng)域人才。