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【摘要】实践教学是本科生培养的重要环节，虚拟仿真是实习实践教学的重要手段和方法。本文首先介绍了能源与动力虚拟仿真实习实践体系的建设历程和建设情况，分析了虚拟仿真实践的教学效果。
【关键词】能源与动力 虚拟仿真 实践体系
【基金项目】2014年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“基于工程意识培养的能源与动力工程专业实践教学改革研究与实践”（项目编号：UPRP20140677）;2014年辽宁省普通高等教育本科专业综合评价指标体系研制专项“能源动力类专业教学质量评价体系及指标的研究与实践”（项目编号：UPRPE2014054）;2014年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“发扬特色和拓宽就业面相结合的能源与动力工程专业课程体系优化研究与实践”（项目编号：Z201431）。
【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0245-01
虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟仿真实验教学改变传统实验教学方式，学生创新实践能力得到显著提高，对能源动力行业的认知得到加强。因此，建设能源与动力虚拟仿真实验中心非常有必要。
一、建设历程
1998年，沈阳工程学院根据发电行业对人才的需求，以及热能动力工程和电力工程等专业的实习实训要求，成立了“电站仿真培训中心”，是当时国内最早一批从事仿真培训的机构，主要承担火电机组运行值班员的技能培训及技能鉴定。发电过程的仿真教学作为培养培养应用型人才的重要手段，学校将此作为重点支持发展的领域，中心加强了的建设，扩展了业务范围。
从2008年开始，不断整合优质教学资源和人力资源，以依托于本部门的辽宁省优势特色学科（热能动力工程）建设、国家综合改革示范专业（能源与动力工程）建设为契机，多渠道宽领域集资金，通过中央支持地方共建项目、辽宁省学科建设项目，以及自主开发等方式，先后投入300余万元，拥有发电过程虚拟仿真软件10余套、自主开发虚拟项目3项，虚拟仿真实验室5个，仿真培训教师10余名。
2011年，为满足核工程与核技术等专业的实习实训等任务，能源与动力学院建设了核能仿真实验室，拥有1000MW伍套压水堆核电厂仿真系统和虚拟漫游软件。在此基础上，2012年，能源与动力学院建设了火电虚拟仿真实验室。同时，整合我校能源与动力工程专业、能源化学工程专业等专业的各个虚拟仿真实验课程，成立了能源与动力虚拟仿真实验教学中心。
二、建设情况
中心目前拥有实验室建筑面积1000多平米，拥有仿真与虚拟实验室10个，机位210个，建设了包括火力发电仿真模块，核能发电仿真和漫游模块、发电过程节能与环保模块、火力发电虚拟软件模块和虚拟实验模块的五大实验模块和1个在线测试与题库模块，可完成发电过程虚拟和仿真实验56项，是目前辽宁省虚拟仿真规模最大，规模和功能最全的虚拟仿真实验中心之一。
中心拥有不同容量、不同参数的模拟环境和对象、以及和利时、清华紫光、博努力（北京）仿真技术有限公司等不同类型DCS控制系统的火电机组虚拟仿真软件25套，其中火电类机组仿真软件12套，涵盖了从亚临界到超超临界的国内所有典型机组;1000MW核电机组仿真软件5套，虚拟漫游系统1套，核燃料虚拟更换软件1套，可全面仿真核电厂电能生产全过程。
控制系统组态软件1套，能实现真实控制系统的组态功能;发电过程节能与环保模块发电过程中的水处理和烟气脱硫处理系统1套，热电冷三联产仿真系统1套，大型火电厂虚拟现实仿真软件、大型锅炉全尺寸虚拟软件、大型电站汽轮机全尺寸虚拟软件3套，电站设备工作原理三维仿真动态演示、电站设备虚拟装配三维仿真系统、燃气轮机与联合循环机组三维仿真软件各1个。其中，电站设备工作原理三维仿真动态演示、电站设备虚拟装配三维仿真系统、燃气轮机与联合循环机组三维仿真软件皆为自主研发。
中心承担我校涉“发电过程”专业10余个本、专科专业学生的实验、實习教学，是涉“发电过程”专业学生由基本认知到掌握现场实际运行的主要校内实验实践基地，是我校高素质工程应用型人才培养发展战略的重要实践场所。
三、教学范围与教学效果
（一）实践教学从校内扩展到校外，扩大了实践的空间
发电过程对安全的要求极高，因此到现场实习受到诸多限制。发电过程涉及的各系统及相关供热系统、水和烟气环境系统中，热力设备多处于高温度、高压力、高速旋转机械、核辐射等极端和危险的环境。通过发电过程的虚拟仿真实验教学，真实再现了仿真环境，学生的实习实践内容、方式和空间得到了极大的改善，提高教学效果。
（二）虚拟仿真实验涵盖了认识实习、毕业实习等多个环节
通过虚拟仿真资源的组合和选择，可完成不同的教学任务。实习环节，通过热力系统模块等，学生可宏观整体上认识热力发电系统，达到教学目的。在毕业实习环节，可进行大型机组的热态启动实验模块，系统培训学生对发电过程的认识。学校建立了实践环境来满足学生在实际设备进行运行操作实验、设备检修和设备结构的虚拟模块，完成多个实践环节。
（三）通过科研向教学转化，扩展了实验教学范围、丰富了虚拟仿真实验教学内容
虚拟实验模块包括5个系统：电站汽轮机虚拟安装实验系统、开放式热力设备实验平台系统，电站热力试验仿真实验、基于虚拟仪器（NI）的水泵性能监测实验系统和热工基础虚拟试验系统。该模块前四个系统均是中心实验人员科研项目转化为教学内容，并取得了良好的效果。
（四）通过校内网络，实现了多个专业教学资源的共享
目前，中心承担能源与动力学院、电力学院、自动化学院、新能源学院和国际教育学院的本、专科专业的虚拟仿真实训任务，开设虚拟仿真实验项目总数56项，不同专业学生，根据其培养计划和专业特点，选择不同的模块和功能。通过共享教学资源，激发兴趣，增强了自主性和主动性，提高了学生的独立构思和设计能力，取得了较好的实验教学效果。
四、结论
虚拟仿真实验教学资源在人才培养中的作用显著。基于软件的开放性和可设计性的特点，将虚拟实验教学资源与真实实验教学资源的完美结合，方便师生自主开发设计性与创新性的实验项目，激发了学生的实验兴趣，提高了动手能力，完善了知识结构，培养了创新能力，同时克服了仪器台套少而无法普及实验的问题;软件的可安装性，使虚拟仿真实验不仅走出了实验室，走进了课堂，也走进了学习、自习的空间，完善了实验教学资源。
参考文献：
[1]李敬，高峰，赵喜艳.实践教学目标体系的构建研究[J].中国电力教育，2011，（35）：156-158.
[2]李清虎.建立实验教学中心的改革与实践[J] .实验室研究与探索2000（3）. 105-106.
[3]王卫国. 虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议.实验室研究与探索[J].2013，32（12）：5-8.
作者简介：
史俊瑞（1973-），男，内蒙古包头人，副教授，博士，研究方向：洁净燃烧。
【关键词】能源与动力 虚拟仿真 实践体系
【基金项目】2014年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“基于工程意识培养的能源与动力工程专业实践教学改革研究与实践”（项目编号：UPRP20140677）;2014年辽宁省普通高等教育本科专业综合评价指标体系研制专项“能源动力类专业教学质量评价体系及指标的研究与实践”（项目编号：UPRPE2014054）;2014年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“发扬特色和拓宽就业面相结合的能源与动力工程专业课程体系优化研究与实践”（项目编号：Z201431）。
【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0245-01
虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟仿真实验教学改变传统实验教学方式，学生创新实践能力得到显著提高，对能源动力行业的认知得到加强。因此，建设能源与动力虚拟仿真实验中心非常有必要。
一、建设历程
1998年，沈阳工程学院根据发电行业对人才的需求，以及热能动力工程和电力工程等专业的实习实训要求，成立了“电站仿真培训中心”，是当时国内最早一批从事仿真培训的机构，主要承担火电机组运行值班员的技能培训及技能鉴定。发电过程的仿真教学作为培养培养应用型人才的重要手段，学校将此作为重点支持发展的领域，中心加强了的建设，扩展了业务范围。
从2008年开始，不断整合优质教学资源和人力资源，以依托于本部门的辽宁省优势特色学科（热能动力工程）建设、国家综合改革示范专业（能源与动力工程）建设为契机，多渠道宽领域集资金，通过中央支持地方共建项目、辽宁省学科建设项目，以及自主开发等方式，先后投入300余万元，拥有发电过程虚拟仿真软件10余套、自主开发虚拟项目3项，虚拟仿真实验室5个，仿真培训教师10余名。
2011年，为满足核工程与核技术等专业的实习实训等任务，能源与动力学院建设了核能仿真实验室，拥有1000MW伍套压水堆核电厂仿真系统和虚拟漫游软件。在此基础上，2012年，能源与动力学院建设了火电虚拟仿真实验室。同时，整合我校能源与动力工程专业、能源化学工程专业等专业的各个虚拟仿真实验课程，成立了能源与动力虚拟仿真实验教学中心。
二、建设情况
中心目前拥有实验室建筑面积1000多平米，拥有仿真与虚拟实验室10个，机位210个，建设了包括火力发电仿真模块，核能发电仿真和漫游模块、发电过程节能与环保模块、火力发电虚拟软件模块和虚拟实验模块的五大实验模块和1个在线测试与题库模块，可完成发电过程虚拟和仿真实验56项，是目前辽宁省虚拟仿真规模最大，规模和功能最全的虚拟仿真实验中心之一。
中心拥有不同容量、不同参数的模拟环境和对象、以及和利时、清华紫光、博努力（北京）仿真技术有限公司等不同类型DCS控制系统的火电机组虚拟仿真软件25套，其中火电类机组仿真软件12套，涵盖了从亚临界到超超临界的国内所有典型机组;1000MW核电机组仿真软件5套，虚拟漫游系统1套，核燃料虚拟更换软件1套，可全面仿真核电厂电能生产全过程。
控制系统组态软件1套，能实现真实控制系统的组态功能;发电过程节能与环保模块发电过程中的水处理和烟气脱硫处理系统1套，热电冷三联产仿真系统1套，大型火电厂虚拟现实仿真软件、大型锅炉全尺寸虚拟软件、大型电站汽轮机全尺寸虚拟软件3套，电站设备工作原理三维仿真动态演示、电站设备虚拟装配三维仿真系统、燃气轮机与联合循环机组三维仿真软件各1个。其中，电站设备工作原理三维仿真动态演示、电站设备虚拟装配三维仿真系统、燃气轮机与联合循环机组三维仿真软件皆为自主研发。
中心承担我校涉“发电过程”专业10余个本、专科专业学生的实验、實习教学，是涉“发电过程”专业学生由基本认知到掌握现场实际运行的主要校内实验实践基地，是我校高素质工程应用型人才培养发展战略的重要实践场所。
三、教学范围与教学效果
（一）实践教学从校内扩展到校外，扩大了实践的空间
发电过程对安全的要求极高，因此到现场实习受到诸多限制。发电过程涉及的各系统及相关供热系统、水和烟气环境系统中，热力设备多处于高温度、高压力、高速旋转机械、核辐射等极端和危险的环境。通过发电过程的虚拟仿真实验教学，真实再现了仿真环境，学生的实习实践内容、方式和空间得到了极大的改善，提高教学效果。
（二）虚拟仿真实验涵盖了认识实习、毕业实习等多个环节
通过虚拟仿真资源的组合和选择，可完成不同的教学任务。实习环节，通过热力系统模块等，学生可宏观整体上认识热力发电系统，达到教学目的。在毕业实习环节，可进行大型机组的热态启动实验模块，系统培训学生对发电过程的认识。学校建立了实践环境来满足学生在实际设备进行运行操作实验、设备检修和设备结构的虚拟模块，完成多个实践环节。
（三）通过科研向教学转化，扩展了实验教学范围、丰富了虚拟仿真实验教学内容
虚拟实验模块包括5个系统：电站汽轮机虚拟安装实验系统、开放式热力设备实验平台系统，电站热力试验仿真实验、基于虚拟仪器（NI）的水泵性能监测实验系统和热工基础虚拟试验系统。该模块前四个系统均是中心实验人员科研项目转化为教学内容，并取得了良好的效果。
（四）通过校内网络，实现了多个专业教学资源的共享
目前，中心承担能源与动力学院、电力学院、自动化学院、新能源学院和国际教育学院的本、专科专业的虚拟仿真实训任务，开设虚拟仿真实验项目总数56项，不同专业学生，根据其培养计划和专业特点，选择不同的模块和功能。通过共享教学资源，激发兴趣，增强了自主性和主动性，提高了学生的独立构思和设计能力，取得了较好的实验教学效果。
四、结论
虚拟仿真实验教学资源在人才培养中的作用显著。基于软件的开放性和可设计性的特点，将虚拟实验教学资源与真实实验教学资源的完美结合，方便师生自主开发设计性与创新性的实验项目，激发了学生的实验兴趣，提高了动手能力，完善了知识结构，培养了创新能力，同时克服了仪器台套少而无法普及实验的问题;软件的可安装性，使虚拟仿真实验不仅走出了实验室，走进了课堂，也走进了学习、自习的空间，完善了实验教学资源。
参考文献：
[1]李敬，高峰，赵喜艳.实践教学目标体系的构建研究[J].中国电力教育，2011，（35）：156-158.
[2]李清虎.建立实验教学中心的改革与实践[J] .实验室研究与探索2000（3）. 105-106.
[3]王卫国. 虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议.实验室研究与探索[J].2013，32（12）：5-8.
作者简介：
史俊瑞（1973-），男，内蒙古包头人，副教授，博士，研究方向：洁净燃烧。