（1）面向对象。电气工程及其自动化、能源与动力工程、自动化、新能源科学与工程等专业本科生，以及水电行业相关培训人员；支持高校师生和社会学习者自主选学。

（2）先修要求。建议已修《水轮机》《电机学》《发电厂电气部分》《电力系统稳态分析》《设计创新与现代制造》《智慧水电厂》等课程，具备水力机械、电机与电力系统分析的基础知识。

（3）学时要求。实验共4学时、24个交互步骤，建议按环节一至环节四顺序完成；也可根据专业要求与能力层次自主选择环节组合，实现分层次教学。

（4）操作要求。独立完成各步骤操作；设计计算类步骤须按规定填写参数与校核依据，不得跳过校验环节；探索探究类步骤须提交包含规定要素的分析结论，允许反复修改重交（最多3次），并说明每次调整的参数与依据。

（5）成果要求。完成后提交实验报告（含各步骤得分、环节得分、迭代记录与结论分析），并完成各环节随堂自测（每环节10题）。

（6）诚信要求。实验操作与报告须独立完成，引用标准、数据须注明出处，不得照搬他人方案或由AI代替操作；AI仅承担引导、评判与诊断，不代替学生思考与操作。

【待补充素材】拟在此展示：实验平台界面与三维场景截图、学生能力画像与迭代曲线样例、优秀实验报告样例、团队相关教学成果证明（国家级一流本科课程《水轮机》、校级教学成果奖）及学生参与实验的现场照片。

能源是经济社会发展的重要基础，构建清洁低碳、安全高效的未来能源体系，是我国建设能源强国的必然要求。随着“双碳”目标推进、风电光伏等新能源大规模并网，规划建设大型抽水蓄能电站已成为构建未来能源体系的重要内容--它是电力系统规模最大、技术最成熟的储能设施和灵活调节电源，被称为未来能源系统的“超级充电宝”。其中，抽水蓄能电站“水-机-网”储能与全流程协同运行，把上下库与输水系统、水泵水轮机组、电网调度三者连成一个整体，正是能源类专业的重要内容，本虚拟仿真实验以此为对象构建，是服务未来能源体系建设等国家战略的重要基础。

本实验遵循“以工程问题为驱动、以创新能力为目标、以学生为主体、以AI为支撑”的设计原则，具体体现为四点：

（1）真实性原则。以江苏某抽水蓄能电站真实工程为原型，水头、流量、出力、参数与流程均取自真实设计与运行数据，实验任务对应设计院方案设计、电网调度运行、水电厂检修运维的真实业务链条，实现产业场景向教学场景的转化。

（2）递进性原则。按“基础认知—集成设计—运行调控—探索探究”四个环节、24个交互步骤组织，任务层层递进、难度依次增加，设计类与探索类步骤逐步放开约束，体现高阶性、创新性与挑战度。

（3）探究性原则。设计计算与科学探索类步骤只给任务框架、参数范围与校核条件，不给标准答案；学生通过多方案比选、反复迭代与校核修正获得更优结果，在“失败—反馈—改进—优化”的循环中形成工程思维。

（4）AI赋能原则。基于大语言模型构建智能体，提供“提问—启发—点拨”式引导与即时评判；AI只评判、不代替操作，全过程留痕并生成能力画像，形成“数据驱动—智能反馈—持续迭代”的实验迭代优化闭环。

（5）两性一度导向。实验内容源自真实工程前沿与团队科研成果，具有高阶性；以开放式任务和AI辅助探究支撑创新性；以调节保证校核、承压部件强度与稳定性校核、协同策略优化等真实约束保证挑战度。

本实验按“基础认知—集成设计—运行调控—探索探究”四个层次递进训练，实验后应达到以下目标：

（1）知识目标。掌握抽水蓄能电站“水—机—网”系统的基本构成与耦合机理；能辨识上、下水库、输水系统、蜗壳、导水机构、转轮、尾水管、发电电动机、静止变频启动装置及并网保护装置等关键结构与功能；理解水泵水轮机水轮机工况与水泵工况的双向转换、发电电动机发电、电动、调相运行及励磁调节原理；掌握水击、甩负荷、水泵断电等水力过渡过程，以及机组稳定运行边界、P-Q运行极限、调峰调频调相与新能源消纳协同调度的基本知识，形成对“水-机-网”能量流与信息流传递路径的系统认知。

（2）能力目标。能面向新能源消纳与电网调峰需求，完成储能容量配置、上下水库与输水系统布置、水泵水轮机机型与额定参数选型、蜗壳与压力钢管结构设计及强度与抗外压稳定性校核，以及发电电动机、主变、静止变频器等主电气设备选型；能开展水泵水轮机全特性、甩负荷与水泵断电过渡过程仿真，识别S特性区与稳定运行区并校核调节保证值；能完成励磁调节范围计算与P-Q极限分析，基于风光出力与负荷预测开展AI优化抽发调度和多类型储能协同；能运用AI模型完成承压部件缺陷检测、异常状态辨识、疲劳寿命评估与修复工艺设计，具备解决“水—机—网”复杂工程问题的系统设计、仿真验证与智能运维能力。

（3）素养目标。在“认知—设计—运行—运维”全流程训练中，养成严谨求实、证据驱动的工程科学素养，树立安全第一、精益求精的工程伦理意识；通过方案迭代、故障复盘与AI辅助探究，形成“质疑—验证—优化”的创新思维和自主探究习惯；结合丰宁等国家重大工程案例与“双碳”目标背景，增强专业认同、团队协作意识，以及投身“能源强国”建设的责任感与使命感。

实验成绩按百分制计，由四个实验环节的自动评分累计构成，环节权重分别为15%、25%、30%、30%（环节一15分、环节二25分、环节三30分、环节四30分），步骤成绩类型以操作成绩为主。

（1）步骤自动评分。系统按评分模型对各交互步骤自动赋分：认知组装类按部件落位正确性、顺序与校验结果计分；设计计算类按参数计算正确性、校核通过情况与偏差程度计分（计算偏差5%扣分、10%及以上不得分）；仿真分析类按曲线标定、极值读取与结论依据计分；探索探究类按要素完整性、依据充分性与迭代改进幅度计分。

（2）随堂自测。每个环节设10道自测题，全部答对得3分，每答错1题扣0.3分。

（3）迭代加分。实验结束后对成绩不满意可继续操作，实际操作成绩+1分（限重复操作3次，每次迭代须说明调整了哪一步、什么参数、依据是什么），系统记录每次提交成绩形成迭代曲线。

（4）综合评定。实验报告（各步骤与环节得分、迭代记录、结论分析）、课堂表现与考试成绩可一并纳入综合评定；AI综合实验评价智能体生成问题诊断、方案对比、优化建议与能力画像，评价结论与原始记录关联、可追溯。

（5）开放共享。面向高校和社会开放时，教师可“自助式”选择实验环节并调整各环节评分权重，实现分层教学与分类评价。