上海电力大学：云端感知千亩校园超大实验室 虚实结合开展教学、实验与科普

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你是否有过在千余亩的超大实验室里做实验的经历？你是否有过将千余亩大小的实验室尽收于臂掌间的体验？上海电力大学“绿色校园能量转换、收集与EMS管理系统虚拟仿真实验”足以令你眼前一亮。

该实验室依托国家发改委、能源局批准的全国首批、上海首个在网运行的该校“新能源微电网示范项目”，以千亩校园超大实验室为蓝本，坚持“以虚仿实，以实为基”的原则，采用“基础-综合-探究”层层递进的内容设计方案，通过三维建模完整复现了这个校园能量系统。

借助该虚拟仿真实验室，可开展教学和科研实验。目前该软件已获批2020年上海市级虚拟仿真实验类“一流课程”建设。

依托千亩 “超大实验室”，开展“虚实结合”的多学科交叉实验项目

该虚拟软件的开发和应用紧密结合学校能源电力学科特色，尤其突出应用物理学光伏方向学科特色和应用物理复合型人才的培养需求，注重发挥产学研结合的优势，以期为上海自贸区临港新片区智慧新能源产业链输送更多的复合型物理人才。

该软件有效打破了专业壁垒，能同时开展涉及物理、能源电力、信息化等交叉学科的综合性探究性实验项目，提供在真实场景中无法实现的极限类实验，强化数据互联、全网感知的EMS系统的优化设计，提高学生的创新能力和挑战自我的学习兴趣，培养学生融会贯通专业课程、应用相关知识解决实际问题的能力。

学生可在虚拟场景中开展风电、光电能量转化基础性实验，开展空气能收集和储能的综合性实验，体验EMS管理系统优化的探究性实验全过程；快速掌握智慧能源知识、校园能量系统的优化设计与运行调节、聆听中国光伏奖获得者的能源知识课堂、碳汇知识课堂等，参与手脑并用的沉浸式研究型学习。

构建“物理＋能源”特色的“一流”实验教学体系

该实验软件结合电力行业特色及物理学科特点，构建了“物理＋能源”特色的创新教学体系，建立了现代物理技术与能源工程应用相结合的物理学实验平台，创新了实验教学方法，确立了能力取向的实验教学评价理念，注重考核学生的知识应用能力、解决复杂问题的能力以及实际动手能力。

在实验教学过程中，主要采用“情景式”“探究式”和“案例式”等多种教学方法相融合的手段，大力推进现代信息技术与教学深度融合，积极引导学生进行探究式与个性化学习。

虚拟仿真系统教学以实际数据为基础，与动态模拟数据进行对比，保证了模型的有效性与正确性，以及评价系统的准确性。学生实验评分能被上传至网站及实验空间，老师可据此了解学生对知识的掌握情况。此外，平台还建立了完善的反馈机制，自动生成实验报告及实验成绩，同时给出建设性意见，为学生后续学习提供参考。

构建“能源 科普”的实践教育平台

据该项目负责人介绍，该虚拟仿真实验平台也可作为中小学生的第二课堂载体，帮助他们了解新能源的发电方式、电的产生和传输等电力知识。向学生展示风机内部结构的三维场景还能指导学生自己动手实践组装风机。体验感丰富的新能源科普实践教育，能有效帮助中小学生进一步了解我国新能源发展的前景，进而增强对国家能源战略、“双碳”战略的认识，培养社会使命感。

构建“能源微课堂”知识充电站

该校数理学院在绿色节能创新和光伏软硬件开发领域，人才辈出，开设了我国首个光伏物理方向的本科专业，建成了能源电力特色的应用物理学科。涌现了像杨金焕，赵春江等一批光伏行业专家。

在本“能源微课堂模块”中，可以随时随地聆听中国光伏荣誉奖获得者杨金焕教授的讲座，拓展自己的知识层面，即时为自己充电。同时学生还可以进行风电发电概况、风力发电原理、光伏发展史、太阳能发电技术、碳会计应用案例和碳会计六个方面的拓展知识的学习。

目前该实验软件的浏览量已达到4.9万 ，使用量为1.4万 。使用过软件的杨潇博同学说，实验设计很有趣，能让实验者更生动的学习到理论知识，而其中的学校建筑3D建模，感觉特别真实亲切。陆琛迪同学则表示，软件的实验设计很有意思，视频讲解配合文字与原理图，外加虚拟仿真可以实现反复操作，太实用了。

据悉，今后该软件将进一步对标“双碳”战略，借助于虚拟仿真技术，打造基于“新能源发电-输配电-用电-储能”全产业链仿真实验教学体系，实现产教融合，全面提升学生的新能源知识水平，不断为能源电力行业输送高水平复合型人才。

在实际操作层面，该软件将重点面向实际工程问题，不断开发虚拟仿真实验项目。同时还将进一步聚焦国家能源战略发展需求的前沿科技成果，拓展其广度和深度，并与虚拟仿真实验教学紧密结合，实行多学科融合交叉，不断提升学生的专业素养，拓宽其科学视野和知识层面。（通讯员：上海电力大学樊丽达）