高職火電廠集控運(yùn)行專業(yè)實(shí)踐教學(xué)多種方式研究

蘇桂秋 秦梅

（東北電力大學(xué)能動(dòng)學(xué)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(yùn)行專業(yè)是為火力發(fā)電企業(yè)培養(yǎng)具有生產(chǎn)運(yùn)行基礎(chǔ)理論和實(shí)踐操作技能于一身的應(yīng)用技能型人才。該專業(yè)在人才培養(yǎng)過程中存在一些實(shí)踐技能，不能完全實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)實(shí)際操作演練的狀況。多角度的探索研究高職火電廠集控運(yùn)行專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)方法，最大限度地在學(xué)校為該專業(yè)的學(xué)生提供實(shí)踐演練平臺(tái)，才能滿足電力企業(yè)對(duì)火電廠職業(yè)技能人才的要求。

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

一、明確高職火電廠集控運(yùn)行專業(yè)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)定位

我國(guó)近年來(lái)太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、核能電站不斷發(fā)展，但很長(zhǎng)一段時(shí)間火電生產(chǎn)企業(yè)在國(guó)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(bǔ)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(yùn)行專業(yè)的運(yùn)行職業(yè)技術(shù)人員充實(shí)到電力生產(chǎn)當(dāng)中服務(wù)為社會(huì)。高職火電廠集控運(yùn)行專業(yè)遵循“實(shí)基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力、突特色”的原則，以解決生產(chǎn)過程中遇到的實(shí)際操作以及突出學(xué)生實(shí)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(zhǔn)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(yùn)行專業(yè)培養(yǎng)課程設(shè)置

高職火電廠集控運(yùn)行專業(yè)定位的職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)，需要制定和建立相應(yīng)的較為科學(xué)的課程體系。樹立為學(xué)生適應(yīng)未來(lái)行業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)的觀念，為學(xué)生構(gòu)建可以適用終身學(xué)習(xí)、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展變化需要的知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和基本素質(zhì)。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的應(yīng)用以及課程體系構(gòu)建方面體現(xiàn)時(shí)代性、先進(jìn)性和發(fā)展性。提高實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)比例，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，集中安排部分實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)置體系除了要適應(yīng)火電行業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的發(fā)展，還考慮到火電廠運(yùn)行人員終身學(xué)習(xí)和終身教育的問題?；痣姀S集控運(yùn)行專業(yè)針對(duì)大中型火力發(fā)電廠鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等構(gòu)成的單元機(jī)組設(shè)備從啟動(dòng)到停運(yùn)的全過程中調(diào)節(jié)、控制及安全保護(hù)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，開設(shè)的課程有鍋爐設(shè)備及運(yùn)行、汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行、熱力系統(tǒng)、電力工程、自動(dòng)控制設(shè)備及系統(tǒng)、火電廠集控運(yùn)行等，并建立起符合電力生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際的動(dòng)態(tài)的、科學(xué)的課程體系，構(gòu)建了統(tǒng)一、融合的實(shí)踐教學(xué)體系。

三、高職火電廠集控運(yùn)行專業(yè)線下實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)模式

培養(yǎng)高素質(zhì)火電廠集控運(yùn)行專業(yè)技能型人才的工程實(shí)踐能力，不僅需要加強(qiáng)理論基礎(chǔ)知識(shí)，更要注重實(shí)際動(dòng)手能力和臨時(shí)處理問題能力的應(yīng)變專業(yè)技能。火力電廠生產(chǎn)運(yùn)行的高溫高壓特性，為培養(yǎng)多種實(shí)踐技能實(shí)驗(yàn)室演練操作造成困難。教學(xué)中通過將教師的工程項(xiàng)目研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，促使學(xué)生進(jìn)一步明確所學(xué)知識(shí)與實(shí)際工程應(yīng)用之間的關(guān)系，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和解決實(shí)際問題的能力。

同時(shí)，利用校內(nèi)實(shí)踐基地和市內(nèi)火力發(fā)電廠等實(shí)踐基地，建立校企教學(xué)合作，讓學(xué)生進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，提高職業(yè)教育實(shí)踐性。對(duì)于已簽訂就業(yè)協(xié)議的學(xué)生，還可以采用就業(yè)單位實(shí)際運(yùn)行機(jī)組強(qiáng)化針對(duì)性畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，圍繞該企業(yè)火電廠機(jī)組集控運(yùn)行、系統(tǒng)分析、事故處理、熱力試驗(yàn)、節(jié)能管理等方面的內(nèi)容，完成職業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)工作。

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

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，火電廠集控運(yùn)行專業(yè)職業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分也開始通過網(wǎng)絡(luò)模式開展，如遠(yuǎn)程視頻授課，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)答疑和網(wǎng)絡(luò)指導(dǎo)互動(dòng)等教學(xué)已經(jīng)上線。尤其近兩年受疫情影響，對(duì)延遲返校學(xué)生的實(shí)踐課程也采用釘釘課堂和雨課堂以及騰訊會(huì)議等多種常態(tài)化教學(xué)模式，保證教學(xué)的正常延續(xù)。在建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)資源時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)信息化管理，如網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)預(yù)約、線上預(yù)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)分享。通過線上網(wǎng)絡(luò)資源達(dá)到學(xué)生完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、問答的教學(xué)，同時(shí)結(jié)合線下課程系統(tǒng)，推出應(yīng)用智能手機(jī)在線學(xué)習(xí)和觀摩，設(shè)立相關(guān)微信公眾號(hào)，不定期推送實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相關(guān)知識(shí)，建立起常態(tài)化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，讓教師和學(xué)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(yùn)行專業(yè)的學(xué)生隨時(shí)隨地參與學(xué)習(xí)。

五、仿真機(jī)組強(qiáng)化培訓(xùn)高職火電廠集控運(yùn)行專業(yè)學(xué)生實(shí)際操作能力

我?；痣娺\(yùn)行仿真教學(xué)中心擁有1 個(gè)微型火力發(fā)電廠，2 個(gè)電力生產(chǎn)動(dòng)態(tài)演示模型室和6 個(gè)電力運(yùn)行虛擬仿真室；擁有火電機(jī)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(guó)內(nèi)所有典型機(jī)組，能全面仿真火電廠電能生產(chǎn)的全過程。教學(xué)以火電機(jī)組集控運(yùn)行在仿真機(jī)組系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)際操作訓(xùn)練為主，采用一機(jī)多模的方式仿真操作不同類型機(jī)組從電能生產(chǎn)、傳輸?shù)椒峙涞娜^程 。仿真教學(xué)還可以通過模擬實(shí)時(shí)運(yùn)行中的異常故障，使得學(xué)生掌握應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的動(dòng)作過程，并且根據(jù)參數(shù)的變化預(yù)判分析和處理各種設(shè)備及系統(tǒng)的故障。此項(xiàng)教學(xué)還可以通過對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行冷態(tài)啟動(dòng)、溫?zé)釕B(tài)啟動(dòng)、停機(jī)和機(jī)組正常運(yùn)行調(diào)整等培訓(xùn)設(shè)置，使火電集控運(yùn)行學(xué)生學(xué)習(xí)充分掌握電力生產(chǎn)過程中機(jī)組啟停及運(yùn)行調(diào)整的操作技能。這種教學(xué)模式滿足了學(xué)生由基本認(rèn)知到掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的實(shí)踐培訓(xùn)。

六、大型燃煤發(fā)電機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)訓(xùn)模式（VR 教學(xué)模式）

大型燃煤發(fā)電機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)訓(xùn)模式（VR 教學(xué)模式）是依托本科教育建設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，以向國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心管理精神，凸顯能源動(dòng)力工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的示輻射作用。

大型燃煤發(fā)電機(jī)組虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)包括VR-Space 多人虛擬空間的發(fā)電機(jī)組鍋爐本體結(jié)構(gòu)及拆裝和發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)及拆裝的虛擬仿真。平臺(tái)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為依托，完整、詳細(xì)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(shí)場(chǎng)景讓學(xué)生進(jìn)行多人協(xié)同、交互完成電廠設(shè)備的操作實(shí)訓(xùn)（即VR 教學(xué)模式），提供一種交互沉浸感，身臨其境的教學(xué)場(chǎng)景，使學(xué)生能夠真切的沉浸到電廠環(huán)境中，從而對(duì)發(fā)電廠的布局、發(fā)電流程及原理進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)。解決了學(xué)生在傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中只能通過模型、圖片或視頻的方式對(duì)火力發(fā)電流程及原理進(jìn)行學(xué)習(xí)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(cè)量剖切、標(biāo)注顯示等，可反復(fù)為學(xué)生提供專業(yè)技能訓(xùn)練，解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、維護(hù)成本高、學(xué)生使用頻率低、無(wú)法在有限時(shí)間內(nèi)完成實(shí)訓(xùn)操作的問題。

七、火電廠集控運(yùn)行專業(yè)主要實(shí)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(duì)火力發(fā)電廠生產(chǎn)環(huán)境給以逼真模擬重現(xiàn)，對(duì)鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)及電氣系統(tǒng)仿真，根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)備資料、廠區(qū)圖紙、熱力系統(tǒng)圖、運(yùn)行數(shù)據(jù)采集表，進(jìn)行三維模型搭建以及底層的數(shù)學(xué)模型搭建。在漫游場(chǎng)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(fēng)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(chǎng)漫游的功能，自由選擇觀察的設(shè)備對(duì)象?？梢詫?shí)現(xiàn)學(xué)生在電站的任意位置和空間進(jìn)行漫游行走、環(huán)視，讓學(xué)生能夠全面的了解火力發(fā)電站各個(gè)設(shè)備間的布局和流程，并可以進(jìn)行火電廠生產(chǎn)過程常用操作及巡視工作、機(jī)組、主變以及線路檢修停復(fù)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(yàn)等的實(shí)施。

（二）發(fā)電機(jī)組鍋爐本體結(jié)構(gòu)及拆裝虛擬仿真實(shí)訓(xùn)

該部分可實(shí)現(xiàn)火電廠鍋爐本體虛擬安裝多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、火電廠鍋爐本體虛擬檢修多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、配汽包鍋爐單元機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、配汽包鍋爐單元機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、直流鍋爐單元機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)和直流鍋爐單元機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)等功能。

（三）發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)及拆裝虛擬仿真實(shí)訓(xùn)

該部分可實(shí)現(xiàn)火電廠汽輪機(jī)本體虛擬安裝多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、火電廠汽輪機(jī)本體虛擬檢修多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、火電廠單元機(jī)組額定參數(shù)停運(yùn)多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、火電廠單元機(jī)組滑參數(shù)停運(yùn)多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、火電廠單元機(jī)組緊急故障停運(yùn)多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)、火電廠單元機(jī)組一般故障停運(yùn)多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)和火電廠單元機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行多人協(xié)同實(shí)訓(xùn)等功能。

該虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)訓(xùn)模式，可以使學(xué)生在課堂上“進(jìn)入”虛擬火力發(fā)電廠，考察發(fā)電機(jī)組每個(gè)部件的工作情況及每個(gè)部件之間的相互聯(lián)系，了解發(fā)電過程；可以使學(xué)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(shí)習(xí)所需掌握的教學(xué)內(nèi)容，能夠達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)相同的目的。

綜上所述，高職火電廠集控運(yùn)行專業(yè)經(jīng)過多種模式的實(shí)踐教學(xué)，模擬演練，夯實(shí)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(yùn)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(zhǎng)規(guī)律的教學(xué)培養(yǎng)模式，縮小火電廠集控運(yùn)行專業(yè)實(shí)踐教學(xué)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(shí)踐教學(xué)模式，將傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)手段有效結(jié)合，提高高職學(xué)生綜合實(shí)踐技能和工程應(yīng)用能力強(qiáng)，能滿足電力企業(yè)需求的應(yīng)用型技術(shù)人才，也希望能帶動(dòng)火電廠集控運(yùn)行專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)方面不斷發(fā)展。