实验教学项目特色

(体现虚拟仿真实验项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍。）

(1)实验方案设计思路：

如前所述，我国以燃煤发电为主体的火电将更多承担消纳新能源的调峰任务，火电机组长时间处于变负荷瞬态过程中。火电机组热力系统瞬态过程的能耗特性将是电力行业实现深层次节能的关键。对于以人才培养为第一要务的高校来讲，培养掌握火电机组瞬态过程能耗特性等适应行业实际需求的人才尤为重要。

由于火电机组存在高温高压特性、实体实验平台建设成本高、实验安全性难保障等难点，且电厂系统繁杂庞大，物理现象复杂，各过程相互影响，无法进行单影响因素的实体实验，因此开展虚拟仿真实验来获得热力系统瞬态过程能耗特性进而达到人才培养的目的是非常有必要的。

西安交通大学核电厂与火电厂系统国家级虚拟仿真实验教学中心在全国率先将热力系统节能由稳态工况发展至瞬态过程，取得了丰富的科研成果。基于科研教学相长的思路，本中心将最新的科研成果转化为教学资源，确保了仿真教学实验的先进性。另外，在教育部等资助下，本中心购置了GSE仿真平台、燃煤发电厂三维虚拟现实仿真系统等软件以及VR设备等硬件，为仿真教学实验的顺利开展创造了外部条件。

(2)教学方法：

本实验项目依托西安交通大学核电厂与火电厂系统国家级虚拟仿真实验教学中心，教学与科研紧密结合，相促相长，且教学内容动态更新，瞄准社会重大需求；课堂讲解与虚拟仿真实验相结合，综合应用VR技术和GSE仿真平台；鼓励学生自拟、自选实验内容，运用该软件平台解决实际电厂中的问题，让学生自主参与到教学、科研中来，最大限度地发挥学生的主动性和创造性，锻炼和开发学生的创新能力。

本实验项目为创新型、综合型、开放型实验，教学方式包括课堂理论讲授、VR认知、GSE仿真平台仿真，而涉及到的教学方法则包括互动式、研讨式、自主式等。在VR认知环节，采用自主式的教学方法，学生根据自己的兴趣、需要，在燃煤发电厂三维虚拟现实仿真系统里自主开展认知；对于GSE仿真环节，在模型建立、稳态校核、系统耦合等过程中，由学生与指导老师开展互动式、研讨式交流从而完成该步骤；在模型搭建、校核之后，由学生自主探索仿真机组热力系统在不同运行方式、控制策略下的运行过程，并获得具体瞬态过程能耗特性。

(3)评价体系：

本项目的教学任务包括火电厂认知和热力系统瞬态过程能耗特性仿真两部分，各2学时，因此整个项目的考核也应覆盖这两部分：在VR认知部分主要由学生基于燃煤发电厂三维虚拟现实仿真系统实现火力发电厂的厂区巡游、主要设备工作原理认知等，该部分的考核评价以出勤情况为主；在热力系统瞬态过程能耗特性仿真部分，由于本项目为创新型、开放型实验，实验内容动态调整，学生可自主选择仿真的对象与内容，其获得的仿真结果也不相同，因此针对该部分的评价也为开放式的动态评价，由指导老师根据实验报告及仿真过程中学生的沟通交流情况综合评判成绩。

(4)传统教学的延伸与拓展：

传统教学以课堂教学为主，但由于火电厂系统庞大，各物理过程复杂，课堂讲授不直观、不具体，学生很难将课本中的发电厂和真实的发电厂对应起来。本项目使学生在课堂教学的基础上，通过VR技术进入火电厂厂区的三维立体环境中，带来视觉、听觉等感官的真实感受，加深对火电厂生产过程的整体认知；在此基础上，通过GSE仿真平台再现火电厂的热力过程，并对其瞬态过程能耗特性进行仿真，这是对现有教学原理的应用、教学内容的拓展，实现了对实际问题的解决，做到了学以致用。

概括来看，本项目在以下方面具有自己的特色：

(1)教学理念：培养适应行业发展的急需人才，鼓励学生自拟、自选实验，发挥学生的主动性和创造性，锻炼和开发学生的创新能力；

(2)教学内容：将中心十余年科研成果转化为教学资源，教学内容动态更新，教学与科研紧密结合，相促相长；

(3)教学方式：综合应用VR技术和GSE仿真平台，课堂讲解与虚拟现实、虚拟仿真实验相结合。