蘇桂秋 秦梅

（東北電力大學能動學院，吉林 吉林市 132012）

火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)過程具有高溫高壓的特殊性，高職火電廠集控運行專業(yè)是為火力發(fā)電企業(yè)培養(yǎng)具有生產(chǎn)運行基礎(chǔ)理論和實踐操作技能于一身的應用技能型人才。該專業(yè)在人才培養(yǎng)過程中存在一些實踐技能，不能完全實現(xiàn)實驗室教學實際操作演練的狀況。多角度的探索研究高職火電廠集控運行專業(yè)的實踐教學方法，最大限度地在學校為該專業(yè)的學生提供實踐演練平臺，才能滿足電力企業(yè)對火電廠職業(yè)技能人才的要求。

我校依托能源與動力工程專業(yè)的強大優(yōu)勢，本科辦高職火電廠集控運行專業(yè)，主要針對大中型火力發(fā)電廠鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等主要設(shè)備構(gòu)成的單元機組從啟動到停運的全過程，給予學生全面的職業(yè)實踐教學培訓。在施教過程中結(jié)合本科教學的理論基礎(chǔ)，把實踐教學方法有效組合，融入VR 沉浸式教學，展開了多種提高實踐性教學環(huán)節(jié)的研究，在此對探索研究的高職火電廠集控運行專業(yè)多種方式實踐教學模式予以總結(jié)。

一、明確高職火電廠集控運行專業(yè)實踐教學培養(yǎng)目標定位

我國近年來太陽能、生物質(zhì)能、風能、核能電站不斷發(fā)展，但很長一段時間火電生產(chǎn)企業(yè)在國內(nèi)電力行業(yè)仍有龐大的基礎(chǔ)地位，并將逐步形成以火電為主，多能源協(xié)調(diào)互補的電力生產(chǎn)格局?；痣娚a(chǎn)企業(yè)仍然需要大量火電廠集控運行專業(yè)的運行職業(yè)技術(shù)人員充實到電力生產(chǎn)當中服務(wù)為社會。高職火電廠集控運行專業(yè)遵循“實基礎(chǔ)、重實踐、強能力、突特色”的原則，以解決生產(chǎn)過程中遇到的實際操作以及突出學生實踐能力為培養(yǎng)目的，通過研究論證，與校友溝通，與行業(yè)溝通，精準定位，確定職業(yè)人才培養(yǎng)的統(tǒng)一性和培養(yǎng)模式的多樣性。

二、高職火電廠集控運行專業(yè)培養(yǎng)課程設(shè)置

高職火電廠集控運行專業(yè)定位的職業(yè)教育培養(yǎng)目標，需要制定和建立相應的較為科學的課程體系。樹立為學生適應未來行業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)的觀念，為學生構(gòu)建可以適用終身學習、適應社會發(fā)展變化需要的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和基本素質(zhì)。在教學內(nèi)容、教學方法的應用以及課程體系構(gòu)建方面體現(xiàn)時代性、先進性和發(fā)展性。提高實踐教學環(huán)節(jié)學時比例，優(yōu)化實踐教學內(nèi)容，集中安排部分實習、實訓、課程設(shè)計、綜合實驗等實驗教學環(huán)節(jié)。課程設(shè)置體系除了要適應火電行業(yè)生產(chǎn)實際的發(fā)展，還考慮到火電廠運行人員終身學習和終身教育的問題?；痣姀S集控運行專業(yè)針對大中型火力發(fā)電廠鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等構(gòu)成的單元機組設(shè)備從啟動到停運的全過程中調(diào)節(jié)、控制及安全保護的專業(yè)基礎(chǔ)知識，開設(shè)的課程有鍋爐設(shè)備及運行、汽輪機設(shè)備及運行、熱力系統(tǒng)、電力工程、自動控制設(shè)備及系統(tǒng)、火電廠集控運行等，并建立起符合電力生產(chǎn)運行實際的動態(tài)的、科學的課程體系，構(gòu)建了統(tǒng)一、融合的實踐教學體系。

三、高職火電廠集控運行專業(yè)線下實踐能力培養(yǎng)的教學模式

培養(yǎng)高素質(zhì)火電廠集控運行專業(yè)技能型人才的工程實踐能力，不僅需要加強理論基礎(chǔ)知識，更要注重實際動手能力和臨時處理問題能力的應變專業(yè)技能。火力電廠生產(chǎn)運行的高溫高壓特性，為培養(yǎng)多種實踐技能實驗室演練操作造成困難。教學中通過將教師的工程項目研究成果轉(zhuǎn)化為實驗教學內(nèi)容，促使學生進一步明確所學知識與實際工程應用之間的關(guān)系，提升學生的學習積極性和解決實際問題的能力。

同時，利用校內(nèi)實踐基地和市內(nèi)火力發(fā)電廠等實踐基地，建立校企教學合作，讓學生進入生產(chǎn)現(xiàn)場實習，提高職業(yè)教育實踐性。對于已簽訂就業(yè)協(xié)議的學生，還可以采用就業(yè)單位實際運行機組強化針對性畢業(yè)設(shè)計實驗模式，圍繞該企業(yè)火電廠機組集控運行、系統(tǒng)分析、事故處理、熱力試驗、節(jié)能管理等方面的內(nèi)容，完成職業(yè)實踐能力培養(yǎng)工作。

四、高職火電廠集控運行專業(yè)線下、線上相互結(jié)合的實踐教學模式

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，火電廠集控運行專業(yè)職業(yè)實踐教學部分也開始通過網(wǎng)絡(luò)模式開展，如遠程視頻授課，遠程網(wǎng)絡(luò)答疑和網(wǎng)絡(luò)指導互動等教學已經(jīng)上線。尤其近兩年受疫情影響，對延遲返校學生的實踐課程也采用釘釘課堂和雨課堂以及騰訊會議等多種常態(tài)化教學模式，保證教學的正常延續(xù)。在建立實驗教學網(wǎng)絡(luò)化教學資源時，還可以實現(xiàn)實驗實踐環(huán)節(jié)教學信息化管理，如網(wǎng)絡(luò)學習預約、線上預習、網(wǎng)絡(luò)電子實驗技術(shù)指導分享。通過線上網(wǎng)絡(luò)資源達到學生完成驗證性實驗課程實驗學習、問答的教學，同時結(jié)合線下課程系統(tǒng)，推出應用智能手機在線學習和觀摩，設(shè)立相關(guān)微信公眾號，不定期推送實驗實踐相關(guān)知識，建立起常態(tài)化的網(wǎng)絡(luò)教學模式，讓教師和學員之間的交流和溝通更通暢。這種打破高職教育空間性的模式大大地方便了高職火電廠集控運行專業(yè)的學生隨時隨地參與學習。

五、仿真機組強化培訓高職火電廠集控運行專業(yè)學生實際操作能力

我?；痣娺\行仿真教學中心擁有1 個微型火力發(fā)電廠，2 個電力生產(chǎn)動態(tài)演示模型室和6 個電力運行虛擬仿真室；擁有火電機組仿真軟件9 套，涵蓋了從亞臨界300MW、600MW，超臨界600MW 到超超臨界1000MW 的國內(nèi)所有典型機組，能全面仿真火電廠電能生產(chǎn)的全過程。教學以火電機組集控運行在仿真機組系統(tǒng)平臺實際操作訓練為主，采用一機多模的方式仿真操作不同類型機組從電能生產(chǎn)、傳輸?shù)椒峙涞娜^程 。仿真教學還可以通過模擬實時運行中的異常故障，使得學生掌握應對突發(fā)事故的動作過程，并且根據(jù)參數(shù)的變化預判分析和處理各種設(shè)備及系統(tǒng)的故障。此項教學還可以通過對運行狀態(tài)進行冷態(tài)啟動、溫熱態(tài)啟動、停機和機組正常運行調(diào)整等培訓設(shè)置，使火電集控運行學生學習充分掌握電力生產(chǎn)過程中機組啟停及運行調(diào)整的操作技能。這種教學模式滿足了學生由基本認知到掌握現(xiàn)場實際運行的實踐培訓。

六、大型燃煤發(fā)電機組虛擬現(xiàn)實教學實訓模式（VR 教學模式）

大型燃煤發(fā)電機組虛擬現(xiàn)實教學實訓模式（VR 教學模式）是依托本科教育建設(shè)的實驗教學中心，以向國家級實驗教學示范中心發(fā)展的思路，共享的本科教育資源。本科辦高職，借助貫徹教育部進一步加強國家級實驗教學示范中心管理精神，凸顯能源動力工程國家級實驗教學示范中心的示輻射作用。

大型燃煤發(fā)電機組虛擬現(xiàn)實教學包括VR-Space 多人虛擬空間的發(fā)電機組鍋爐本體結(jié)構(gòu)及拆裝和發(fā)電機組汽輪機本體結(jié)構(gòu)及拆裝的虛擬仿真。平臺以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為依托，完整、詳細地展示現(xiàn)代火力發(fā)電廠的布局、系統(tǒng)、流程，并模擬真實場景讓學生進行多人協(xié)同、交互完成電廠設(shè)備的操作實訓（即VR 教學模式），提供一種交互沉浸感，身臨其境的教學場景，使學生能夠真切的沉浸到電廠環(huán)境中，從而對發(fā)電廠的布局、發(fā)電流程及原理進行系統(tǒng)學習。解決了學生在傳統(tǒng)學習過程中只能通過模型、圖片或視頻的方式對火力發(fā)電流程及原理進行學習而造成的工程概念缺失問題。利用虛擬裝配系統(tǒng)，通過虛擬軟件模擬電廠設(shè)備的安裝、部件組裝調(diào)試、測量剖切、標注顯示等，可反復為學生提供專業(yè)技能訓練，解決實驗設(shè)備昂貴、維護成本高、學生使用頻率低、無法在有限時間內(nèi)完成實訓操作的問題。

七、火電廠集控運行專業(yè)主要實踐內(nèi)容包括

（一）電站三維虛擬仿真漫游

該部分主要采用三維虛擬仿真對火力發(fā)電廠生產(chǎn)環(huán)境給以逼真模擬重現(xiàn)，對鍋爐、汽機、發(fā)電機及電氣系統(tǒng)仿真，根據(jù)設(shè)計院設(shè)備資料、廠區(qū)圖紙、熱力系統(tǒng)圖、運行數(shù)據(jù)采集表，進行三維模型搭建以及底層的數(shù)學模型搭建。在漫游場景提供主蒸汽系統(tǒng)、鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)、高壓給水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)等主要系統(tǒng)的管道布局和設(shè)備連接關(guān)系，并提供以第一人稱全場漫游的功能，自由選擇觀察的設(shè)備對象?？梢詫崿F(xiàn)學生在電站的任意位置和空間進行漫游行走、環(huán)視，讓學生能夠全面的了解火力發(fā)電站各個設(shè)備間的布局和流程，并可以進行火電廠生產(chǎn)過程常用操作及巡視工作、機組、主變以及線路檢修停復役操作、火電廠生產(chǎn)設(shè)備事故處理操作、設(shè)備檢修后的調(diào)試與試驗等的實施。

（二）發(fā)電機組鍋爐本體結(jié)構(gòu)及拆裝虛擬仿真實訓

該部分可實現(xiàn)火電廠鍋爐本體虛擬安裝多人協(xié)同實訓、火電廠鍋爐本體虛擬檢修多人協(xié)同實訓、配汽包鍋爐單元機組冷態(tài)啟動多人協(xié)同實訓、配汽包鍋爐單元機組熱態(tài)啟動多人協(xié)同實訓、直流鍋爐單元機組熱態(tài)啟動多人協(xié)同實訓和直流鍋爐單元機組冷態(tài)啟動多人協(xié)同實訓等功能。

（三）發(fā)電機組汽輪機本體結(jié)構(gòu)及拆裝虛擬仿真實訓

該部分可實現(xiàn)火電廠汽輪機本體虛擬安裝多人協(xié)同實訓、火電廠汽輪機本體虛擬檢修多人協(xié)同實訓、火電廠單元機組額定參數(shù)停運多人協(xié)同實訓、火電廠單元機組滑參數(shù)停運多人協(xié)同實訓、火電廠單元機組緊急故障停運多人協(xié)同實訓、火電廠單元機組一般故障停運多人協(xié)同實訓和火電廠單元機組調(diào)峰運行多人協(xié)同實訓等功能。

該虛擬現(xiàn)實教學實訓模式，可以使學生在課堂上“進入”虛擬火力發(fā)電廠，考察發(fā)電機組每個部件的工作情況及每個部件之間的相互聯(lián)系，了解發(fā)電過程；可以使學生不出校門就能感受到火電廠主輔熱力設(shè)備和熱力系統(tǒng)的作業(yè)環(huán)境、工作過程，掌握了生產(chǎn)實習所需掌握的教學內(nèi)容，能夠達到與現(xiàn)場實習相同的目的。

綜上所述，高職火電廠集控運行專業(yè)經(jīng)過多種模式的實踐教學，模擬演練，夯實基礎(chǔ)，提高技能，貼近行業(yè)需求，取得了令人滿意的效果。為提高職業(yè)教育水平，我們高職火電廠集控運行專業(yè)一直在積極致力于研究探索符合火電行業(yè)人才成長規(guī)律的教學培養(yǎng)模式，縮小火電廠集控運行專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)與電力行業(yè)發(fā)展迫切剛性需求的差距。通過多種實踐教學模式，將傳統(tǒng)實踐教學與現(xiàn)代教學手段有效結(jié)合，提高高職學生綜合實踐技能和工程應用能力強，能滿足電力企業(yè)需求的應用型技術(shù)人才，也希望能帶動火電廠集控運行專業(yè)在實踐教學方面不斷發(fā)展。