由重慶交通學院申報的《火電站熱力系統VR認知及瞬態過程煤耗特點仿真實驗》獲得首批國家級虛擬仿真實驗教學一流課程認定。本課程由象新力提供技術支持，該課程基于科研與教學相長的思路，以虛擬現實、仿真的方式重現了火電站的生產流程、主要設備的工作原理、熱力系統建模、瞬態過程煤耗特點變化情況，聚焦國民經濟主戰場，培養適應行業發展的急需人才。
2021年，重慶交通學院推薦該課程參與聯盟“雙百計劃”，因課程設計具有突出特色，被評為“虛擬仿真實驗教學創新聯盟2021年度實驗教學應用示范課程”。
『課程內容簡介』
「01課程開辦背景」
在“30?60”雙碳目標背景下，我國的電力生產結構逐漸從火力發電為主體轉變為以火力發電為基礎，生物質能、太陽能、水能等可再生能源互補的結構。火力發電將更多承當消納新能源的調峰任務，其運行將呈現大幅度頻繁變工況的特點，即長時間處于變負荷瞬態過程中，其瞬態過程的煤耗特點將是電力行業實現深層次節能減碳的關鍵。對于院校而言，培養把握火馬達組瞬態過程煤耗特點等適應行業實際需求的人才尤為重要。
火馬達組具有低溫高壓高速特點，致使其實體實驗平臺建設成本高、實驗安全性保障難。而且，電站系統龐雜龐大，化學現象復雜，且各過程互相影響，未能進行單影響誘因的實體瞬態實驗。為解決上述問題物理虛擬仿真實驗平臺系統，結合高等教育人才培養目標，基于“學生為本、科教融合、能力導向、立德樹人”的教學理念，充分借助現代化教育技術，依托南京交通學院核電站與火電站系統國家級虛擬仿真實驗教學中心建設了本虛擬仿真實驗課程。
「02課程內容」
課程內容包括火電站熱力系統VR認知、瞬態過程煤耗特點仿真兩部份。VR認知環節包括火電站場景漫游、生產過程介紹、設備原理學習等內容，使中學生熟悉火電站的生產流程、火電站主要熱力設備如爐窯、汽輪機及熱力系統的工作原理等；瞬態過程煤耗特點仿真環節包括爐窯、汽輪機、控制系統模型構建、穩態校核、系統耦合、瞬態過程仿真等內容，使中學生把握火電站熱力系統、控制系統仿真建模方式、火電站熱力系統瞬態過程煤耗特點等。
圖1實驗課程資源在線版本主界面
『課程建設特色與創新點』
「01課程內容先進，服務國民經濟主戰場」
課程依托的重慶交通學院動力工程及工程熱化學學科是國家一級重點學科、A+學科、雙一流建設學科，科研優勢明顯。針對我國雙碳目標節能減碳需求，在兩期“973計劃”項目、國家自然科學基金重點項目等研究中，率先將熱力系統節能由穩態工況發展至瞬態過程，提出了通過熱力系統、熱工過程與熱工控制優化匹配實現瞬態過程節能的方式，實現了發電機組靈活高效的協同。基于科教相長的思路，將最新的科研成果轉化為教學資源，且教學內容動態更新，服務國民經濟主戰場。
圖2火電站熱力系統瞬態過程煤耗特點仿真實驗界面
「02教學技巧豐富，迸發中學生興趣，提高教學療效」
課程為創新性、綜合性、開放性課程，教學方法包括課堂理論講授、VR認知、瞬態過程煤耗特點仿真環節，對于不同的教學內容采用針對性的教學技巧。在VR認知環節，采用自主式的教學方式，中學生按照自己的興趣與須要，在火電站三維虛擬現實仿真平臺進行場景漫游和學習主要設備工作原理、結構等；在瞬態過程煤耗特點仿真環節，在模型構建、穩態校核、系統耦合等步驟中，由中學生與指導老師舉辦互動式、研討式交流進而完成相關過程；對于自主式教學方式，由中學生自主探求仿真機組熱力系統在不同運行方法、控制策略下的運行過程，并獲得具體的瞬態過程煤耗特點。通過多樣的教學方法、多元的教學方式，迸發中學生興趣并主動參與教學過程，教學療效得到實質性提高。
圖3火電站全廠場景漫游界面
「03課程思政融合，堅定中學生科技報國的理想信念」
在VR認知環節的課堂教學中，通過梳理電力行業典型技術發展歷程，提煉發達國家對我國施行雙重標準、技術黨爭、技術封鎖等行為，使中學生深刻感受到“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的”；對比剖析目前我國電力行業在世界中的地位，提升中學生“四個自信”，誠懇感遭到我國社會主義制度的優越性；在瞬態過程煤耗特點仿真環節，注重介紹瞬態過程節能對于我國雙碳目標的重要性，引導學生意識到自己所學知識對于國家重大戰略的重要意義，迸發中學生學習的激情，堅定中學生科技報國的理想信念。
「04評價體系全面，推動虛擬仿真實驗可持續發展」
按照虛擬仿真實驗教學過程要素，本課程建立了包含虛擬仿真平臺建設療效、教師教學療效、學生學習療效等三個一級指標，以及進一步細化的平臺設計等九個二級指標的評價指標體系，完善了過程性評價與總結性評價相結合、定性評價與定量評價相結合的多元化評價方法的指標權重估算方式，實現了面向虛擬仿真課程的全面、科學、操作性強的考評評價，為課程的可持續發展提供了根據。
『課程應用成效』
本課程經過4年多的建設、改進與實踐，共開發了三個版本的教學資源，包括WEB版本、PC版本以及VR版本。其中WEB版本在國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺等網站免費共享，供校外用戶和部校區內用戶使用，PC版本和VR版本則用于校內實踐教學、開放實驗以及參訪等活動。具體情況如下：
「01校內應用情況」
本課程早已全面應用于武漢交通學院能源動力類專業課程實驗、開放實驗、認知實習、專業實習、課程設計、畢業設計等實踐教學中，其中《熱力發電廠》課程實驗10學時、《自動控制原理》課程實驗4學時、認知實習4學時、專業實習2周左右，每年覆蓋能源與動力工程、新能源科學與工程、核工程與核技術、環境工程等專業的中學生500余人，取得了挺好的教學療效，達到課程設計的目的。
「02校外應用情況」
本課程已在國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺、核電站與火電站系統虛擬仿真實驗教學中心官方網站等免費共享，截至到2022年7月，實驗瀏覽量為19700余次，網站瀏覽量超過41000人次。
據悉，課程還得到了國外同行的大量關注，四川學院、哈爾濱工業學院、空軍工程學院、蘇州學院、天津中德應用技術學院、上海工程技術學院、榆林大學、山東京博集團、湖南電科院等單位均來我校舉辦過督查交流，對虛擬仿真教學內容給與了很高的評價。本實驗課程也多次服務于學院生冬令營、校園開放日、實驗室開放日等活動。
綜合來看，本課程早已廣泛應用于大連交通學院能源動力類專業中學生的實踐教學中，有效提高了中學生的創新實踐能力物理虛擬仿真實驗平臺系統，應用成果幅射療效顯著，遭到國外外同類院校的認可和借鑒。以本課程作為成果之一的“虛擬仿真在能源動力類創新型人才培養中的探求與實踐”項目獲得廣東省2021年高等教育教學成果特等獎。
課程負責人及團隊成員：
課程負責人：嚴俊杰，重慶交通學院能動大學校長、教授，核電站與火電站系統國家級虛擬仿真實驗教學中心所長，主要研究方向為能源系統優化與控制、汽液兩相流等。
課程團隊主要成員：王進仕種道彤陳偉雄劉明劉繼平韓小渠趙全斌徐彤彤陳娜娜王桂芳