《科学网》虚实结合 完整复现校园能量系统


综合性能源优化实验界面。上海电力大学供图


■本报记者 李惠钰 ■黄辛

你是否有过在千余亩超大实验室里做实验的经历?你是否有过将千余亩大小实验室尽收于股掌间的体验?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。

《中国科学报》近日了解到,该实验室依托全国首批、上海首个在网运行的千亩校园超大实验室“新能源微电网示范项目”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整个校园能量系统。

最新数据显示,该虚拟仿真实验浏览量达到4.9万+,网站使用量为1.4万+。借助虚拟仿真实验,学校还可开展教学和科研实验。2020年,该虚拟仿真实验就已获批上海市虚拟仿真实验类“一流课程”建设。

上海电力大学数理学院副院长孙玉芹对《中国科学报》介绍,虚拟仿真实验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,提供真实场景中无法实现的极限类实验。

此外,该虚拟仿真实验还强化了数据互联、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。”孙玉芹说,不仅如此,学生还能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,并能聆听“中国光伏荣誉奖”获得者的能源知识课堂、碳汇知识课堂等,还可参与手脑并用的沉浸式研究型学习。

结合电力行业特色及物理学科特点,虚拟仿真实验还构建了“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。在大学物理实验教学、“双碳”战略科普教育过程中,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。

上海电力大学数理学院物理实验中心主任陈东生进一步介绍说,在实际操作层面,该虚拟仿真实验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。

据悉,今后该虚拟仿真实验还将进一步对标“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。


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