在消防工程专业教育中开展火灾过程虚拟仿真实验

易亮　栗亚超　赵望达

【摘要】分析讨论了国内外消防工程专业教育发展现状和课程体系设置，强调了火灾实验课程设置在消防工程专业教育当中的重要性。针对火灾发生发展规律，提出了火灾虚拟仿真实验在消防工程专业教育的必要性和意义。

【关键词】消防工程 实验教学 虚拟仿真实验

【基金项目】本文由中南大学实验室建设与管理研究项目资助。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）08-0245-01

一、消防工程专业教育的发展历史和现状

消防工程是一门探索火灾发生发展规律、研究火灾预防与控制理论和技术的综合性交叉学科。消防工程作为一门学科成为高等教育的一部分是在20世纪50年代。1956年，美国马里兰大学工程学院首次设立了消防工程系，并于当年开始招收学生。从此，消防工程作为一门独立的专业进入了高等学府[1]。在我国，1985年，中国人民武装警察部队学院成立消防工程系，开始培养消防工程专业人才，标志着我国消防工程专业学历教育的正式开始[2]。到目前为止，已有中南大学、中国矿业大学、西南交通大学等15所院校开设了消防工程专业。另外，还有不少高校基于自身特色，也建立了消防工程方向专业人才的培养计划。随着我国消防工程专业教育的建设发展，我国消防工程专业人才培养已进入了稳定的发展阶段。

二、消防工程专业实验课程体系现状

在各校的消防工程专业教学培养计划中，专业基础课多是以与火灾科学和消防工程相关的课程为主，并根据各自学校的传统专业特点增加若干门课程；而专业课的设置在常规的基本课程基础上，则更多地体现了各學校的行业学科优势。

实验教学是人才培养过程中常用的教学手段之一。消防工程专业的实验体系建设应与课程体系建设配套进行，并注重实验内容基础性与创新性的结合。目前，我国开设消防工程专业及相关方向的高校中，大部分学校已逐步探索出了符合各自办学特色的实验教学体系，但仍在一定程度上存在着不足，不利于消防工程专业学历教育的发展[3]，如实验多以基础课程实验为主，综合性实验较少；专业实验室中认知性实验设备和仪器占绝大多数，缺少火灾过程实验和消防技术测试设备等。

三、火灾过程虚拟仿真实验

火灾实验是火灾科学研究和消防工程教学的重要内容，是探索火灾发生发展规律最直观的方法，也是检验火灾数值模拟程序适用性的最终手段。消防工程是一门与实际应用结合非常紧密的学科，专业人才应对火灾的发生、发展和控制机理非常熟悉。因此，结合理论教学的实验教学便显得尤为重要。

按实验条件的不同，火灾实验可分为实体实验和虚拟实验。对于消防工程专业教学中所涉及的火灾过程，从经济性和安全性方面考虑，实体实验的可行度不高。随着计算机运算能力和虚拟仿真技术的发展，火灾过程虚拟仿真的出现可弥补目前难以开展真实实验的不足。火灾过程虚拟仿真实验是指借助计算机，采用火灾过程数值模拟的程序，将火灾的燃烧、流动、传热过程以及火灾与建筑、人群、环境的相互作用以虚拟现实的方式呈现在人们面前[4，5]。

火灾过程虚拟仿真实验相较于传统火灾实体实验有着较强的先进性。在消防工程专业教育中具有很强的可操作性、安全性与实用性。建立火灾过程虚拟仿真实验平台对消防工程专业的建设具有重要意义：

（1）可让学生更真切、理性的认识和了解火灾的发生发展规律以及人员疏散逃生过程，加深对建筑消防系统和火灾控制策略的理解；（2）提高学生在学习、研究、工作中的创新意识，同时能够提高学生专业技能，有利于学生就业和进一步深造。（3）实验平台同时也是科学研究的重要资源平台，在不开展教学实验的时段，可投用于本专业的科研活动，提高资源利用效率，促进消防工程专业科学研究的发展。

四、结论

火灾的发生发展过程与控制技术是消防工程专业关键的教育和研究内容，建立火灾过程的教学实验平台，开展火灾过程实验非常必要。

由于火灾过程的实体实验成本高、危险性大，在教学实验中逐渐被成本低、安全性高、可操作性强的虚拟仿真实验所替代。为了完善消防工程专业教育知识结构、加深学生对火灾发生发展规律的认知、培养学生自主性和创新性以及促进消防工程专业科学研究的发展，建立和开发火灾虚拟仿真实验教学体系，已成为各高校消防工程专业人才培养教育体系建设中的重要工作内容。

参考文献：

[1]李耀庄，姜学鹏，徐志胜.消防工程专业学历教育前景和亟待解决的问题[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2006，7（2）：85-86.

[2]郑爽英，汪鹏，张玉春. 消防工程专业本科课程体系的结构研究[J].中国安全科学学报，2008，18（9）：60-65.

[3]邵建章，胡晔.消防工程专业实验教学改革思索[J]. 武警学院学报，2002，18（1）： 50-52.

[4]蒋玲，刘筱璐，王瑛琪. 火灾计算机模拟技术发展现状浅析[J].消防科学与技术，2009，28（3）：156-159.

[5]静元. 建筑火灾计算机模拟软件介绍[J].西安建大科技.2007，66（2）：46-52.