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。

                       （1）教学方式方法：

                       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，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。

                       （2）实施过程：

                       本项目的实施过程如图1所示，在课堂讲解火电厂热力系统的理论知识之后，学生自主通过基于VR技术开发的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；在以上基础上，根据某1000MW超超临界机组主要设备结构参数和系统热力参数搭建热力系统模型，在与指导老师互动式、研讨式交流下复现真实机组的热力过程及热力参数；搭建机组的控制系统模型，与热力系统模型相结合，自主研究瞬态过程的能耗特性。

                                   

                       图1  本项目实施过程

                       

                       （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，由于本项目的为创新性实验，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。