高职火电厂集控运行专业实践教学多种方式研究

苏桂秋 秦梅

（东北电力大学能动学院，吉林 吉林市 132012）

火力发电企业生产过程具有高温高压的特殊性，高职火电厂集控运行专业是为火力发电企业培养具有生产运行基础理论和实践操作技能于一身的应用技能型人才。该专业在人才培养过程中存在一些实践技能，不能完全实现实验室教学实际操作演练的状况。多角度的探索研究高职火电厂集控运行专业的实践教学方法，最大限度地在学校为该专业的学生提供实践演练平台，才能满足电力企业对火电厂职业技能人才的要求。

我校依托能源与动力工程专业的强大优势，本科办高职火电厂集控运行专业，主要针对大中型火力发电厂锅炉、汽轮机、发电机等主要设备构成的单元机组从启动到停运的全过程，给予学生全面的职业实践教学培训。在施教过程中结合本科教学的理论基础，把实践教学方法有效组合，融入VR 沉浸式教学，展开了多种提高实践性教学环节的研究，在此对探索研究的高职火电厂集控运行专业多种方式实践教学模式予以总结。

一、明确高职火电厂集控运行专业实践教学培养目标定位

我国近年来太阳能、生物质能、风能、核能电站不断发展，但很长一段时间火电生产企业在国内电力行业仍有庞大的基础地位，并将逐步形成以火电为主，多能源协调互补的电力生产格局。火电生产企业仍然需要大量火电厂集控运行专业的运行职业技术人员充实到电力生产当中服务为社会。高职火电厂集控运行专业遵循“实基础、重实践、强能力、突特色”的原则，以解决生产过程中遇到的实际操作以及突出学生实践能力为培养目的，通过研究论证，与校友沟通，与行业沟通，精准定位，确定职业人才培养的统一性和培养模式的多样性。

二、高职火电厂集控运行专业培养课程设置

高职火电厂集控运行专业定位的职业教育培养目标，需要制定和建立相应的较为科学的课程体系。树立为学生适应未来行业发展奠定基础的观念，为学生构建可以适用终身学习、适应社会发展变化需要的知识结构、能力结构和基本素质。在教学内容、教学方法的应用以及课程体系构建方面体现时代性、先进性和发展性。提高实践教学环节学时比例，优化实践教学内容，集中安排部分实习、实训、课程设计、综合实验等实验教学环节。课程设置体系除了要适应火电行业生产实际的发展，还考虑到火电厂运行人员终身学习和终身教育的问题。火电厂集控运行专业针对大中型火力发电厂锅炉、汽轮机、发电机等构成的单元机组设备从启动到停运的全过程中调节、控制及安全保护的专业基础知识，开设的课程有锅炉设备及运行、汽轮机设备及运行、热力系统、电力工程、自动控制设备及系统、火电厂集控运行等，并建立起符合电力生产运行实际的动态的、科学的课程体系，构建了统一、融合的实践教学体系。

三、高职火电厂集控运行专业线下实践能力培养的教学模式

培养高素质火电厂集控运行专业技能型人才的工程实践能力，不仅需要加强理论基础知识，更要注重实际动手能力和临时处理问题能力的应变专业技能。火力电厂生产运行的高温高压特性，为培养多种实践技能实验室演练操作造成困难。教学中通过将教师的工程项目研究成果转化为实验教学内容，促使学生进一步明确所学知识与实际工程应用之间的关系，提升学生的学习积极性和解决实际问题的能力。

同时，利用校内实践基地和市内火力发电厂等实践基地，建立校企教学合作，让学生进入生产现场实习，提高职业教育实践性。对于已签订就业协议的学生，还可以采用就业单位实际运行机组强化针对性毕业设计实验模式，围绕该企业火电厂机组集控运行、系统分析、事故处理、热力试验、节能管理等方面的内容，完成职业实践能力培养工作。

四、高职火电厂集控运行专业线下、线上相互结合的实践教学模式

随着网络技术的发展，火电厂集控运行专业职业实践教学部分也开始通过网络模式开展，如远程视频授课，远程网络答疑和网络指导互动等教学已经上线。尤其近两年受疫情影响，对延迟返校学生的实践课程也采用钉钉课堂和雨课堂以及腾讯会议等多种常态化教学模式，保证教学的正常延续。在建立实验教学网络化教学资源时，还可以实现实验实践环节教学信息化管理，如网络学习预约、线上预习、网络电子实验技术指导分享。通过线上网络资源达到学生完成验证性实验课程实验学习、问答的教学，同时结合线下课程系统，推出应用智能手机在线学习和观摩，设立相关微信公众号，不定期推送实验实践相关知识，建立起常态化的网络教学模式，让教师和学员之间的交流和沟通更通畅。这种打破高职教育空间性的模式大大地方便了高职火电厂集控运行专业的学生随时随地参与学习。

五、仿真机组强化培训高职火电厂集控运行专业学生实际操作能力

我校火电运行仿真教学中心拥有1 个微型火力发电厂，2 个电力生产动态演示模型室和6 个电力运行虚拟仿真室；拥有火电机组仿真软件9 套，涵盖了从亚临界300MW、600MW，超临界600MW 到超超临界1000MW 的国内所有典型机组，能全面仿真火电厂电能生产的全过程。教学以火电机组集控运行在仿真机组系统平台实际操作训练为主，采用一机多模的方式仿真操作不同类型机组从电能生产、传输到分配的全过程 。仿真教学还可以通过模拟实时运行中的异常故障，使得学生掌握应对突发事故的动作过程，并且根据参数的变化预判分析和处理各种设备及系统的故障。此项教学还可以通过对运行状态进行冷态启动、温热态启动、停机和机组正常运行调整等培训设置，使火电集控运行学生学习充分掌握电力生产过程中机组启停及运行调整的操作技能。这种教学模式满足了学生由基本认知到掌握现场实际运行的实践培训。

六、大型燃煤发电机组虚拟现实教学实训模式（VR 教学模式）

大型燃煤发电机组虚拟现实教学实训模式（VR 教学模式）是依托本科教育建设的实验教学中心，以向国家级实验教学示范中心发展的思路，共享的本科教育资源。本科办高职，借助贯彻教育部进一步加强国家级实验教学示范中心管理精神，凸显能源动力工程国家级实验教学示范中心的示辐射作用。

大型燃煤发电机组虚拟现实教学包括VR-Space 多人虚拟空间的发电机组锅炉本体结构及拆装和发电机组汽轮机本体结构及拆装的虚拟仿真。平台以虚拟现实技术为依托，完整、详细地展示现代火力发电厂的布局、系统、流程，并模拟真实场景让学生进行多人协同、交互完成电厂设备的操作实训（即VR 教学模式），提供一种交互沉浸感，身临其境的教学场景，使学生能够真切的沉浸到电厂环境中，从而对发电厂的布局、发电流程及原理进行系统学习。解决了学生在传统学习过程中只能通过模型、图片或视频的方式对火力发电流程及原理进行学习而造成的工程概念缺失问题。利用虚拟装配系统，通过虚拟软件模拟电厂设备的安装、部件组装调试、测量剖切、标注显示等，可反复为学生提供专业技能训练，解决实验设备昂贵、维护成本高、学生使用频率低、无法在有限时间内完成实训操作的问题。

七、火电厂集控运行专业主要实践内容包括

（一）电站三维虚拟仿真漫游

该部分主要采用三维虚拟仿真对火力发电厂生产环境给以逼真模拟重现，对锅炉、汽机、发电机及电气系统仿真，根据设计院设备资料、厂区图纸、热力系统图、运行数据采集表，进行三维模型搭建以及底层的数学模型搭建。在漫游场景提供主蒸汽系统、锅炉水循环系统、高压给水系统、凝结水系统、燃烧系统、制粉系统、风烟系统、脱硫系统、脱硝系统等主要系统的管道布局和设备连接关系，并提供以第一人称全场漫游的功能，自由选择观察的设备对象。可以实现学生在电站的任意位置和空间进行漫游行走、环视，让学生能够全面的了解火力发电站各个设备间的布局和流程，并可以进行火电厂生产过程常用操作及巡视工作、机组、主变以及线路检修停复役操作、火电厂生产设备事故处理操作、设备检修后的调试与试验等的实施。

（二）发电机组锅炉本体结构及拆装虚拟仿真实训

该部分可实现火电厂锅炉本体虚拟安装多人协同实训、火电厂锅炉本体虚拟检修多人协同实训、配汽包锅炉单元机组冷态启动多人协同实训、配汽包锅炉单元机组热态启动多人协同实训、直流锅炉单元机组热态启动多人协同实训和直流锅炉单元机组冷态启动多人协同实训等功能。

（三）发电机组汽轮机本体结构及拆装虚拟仿真实训

该部分可实现火电厂汽轮机本体虚拟安装多人协同实训、火电厂汽轮机本体虚拟检修多人协同实训、火电厂单元机组额定参数停运多人协同实训、火电厂单元机组滑参数停运多人协同实训、火电厂单元机组紧急故障停运多人协同实训、火电厂单元机组一般故障停运多人协同实训和火电厂单元机组调峰运行多人协同实训等功能。

该虚拟现实教学实训模式，可以使学生在课堂上“进入”虚拟火力发电厂，考察发电机组每个部件的工作情况及每个部件之间的相互联系，了解发电过程；可以使学生不出校门就能感受到火电厂主辅热力设备和热力系统的作业环境、工作过程，掌握了生产实习所需掌握的教学内容，能够达到与现场实习相同的目的。

综上所述，高职火电厂集控运行专业经过多种模式的实践教学，模拟演练，夯实基础，提高技能，贴近行业需求，取得了令人满意的效果。为提高职业教育水平，我们高职火电厂集控运行专业一直在积极致力于研究探索符合火电行业人才成长规律的教学培养模式，缩小火电厂集控运行专业实践教学环节与电力行业发展迫切刚性需求的差距。通过多种实践教学模式，将传统实践教学与现代教学手段有效结合，提高高职学生综合实践技能和工程应用能力强，能满足电力企业需求的应用型技术人才，也希望能带动火电厂集控运行专业在实践教学方面不断发展。