由重庆交通学院申报的《火电站热力系统VR认知及瞬态过程煤耗特点仿真实验》获得首批国家级虚拟仿真实验教学一流课程认定。本课程由象新力提供技术支持，该课程基于科研与教学相长的思路，以虚拟现实、仿真的方式重现了火电站的生产流程、主要设备的工作原理、热力系统建模、瞬态过程煤耗特点变化情况，聚焦国民经济主战场，培养适应行业发展的急需人才。
2021年，重庆交通学院推荐该课程参与联盟“双百计划”，因课程设计具有突出特色，被评为“虚拟仿真实验教学创新联盟2021年度实验教学应用示范课程”。
『课程内容简介』
「01课程开办背景」
在“30•60”双碳目标背景下，我国的电力生产结构逐渐从火力发电为主体转变为以火力发电为基础，生物质能、太阳能、水能等可再生能源互补的结构。火力发电将更多承当消纳新能源的调峰任务，其运行将呈现大幅度频繁变工况的特点，即长时间处于变负荷瞬态过程中，其瞬态过程的煤耗特点将是电力行业实现深层次节能减碳的关键。对于院校而言，培养把握火马达组瞬态过程煤耗特点等适应行业实际需求的人才尤为重要。
火马达组具有低温高压高速特点，致使其实体实验平台建设成本高、实验安全性保障难。而且，电站系统庞杂庞大，化学现象复杂，且各过程互相影响，未能进行单影响诱因的实体瞬态实验。为解决上述问题物理虚拟仿真实验平台系统，结合高等教育人才培养目标，基于“学生为本、科教融合、能力导向、立德树人”的教学理念，充分借助现代化教育技术，依托南京交通学院核电站与火电站系统国家级虚拟仿真实验教学中心建设了本虚拟仿真实验课程。
「02课程内容」
课程内容包括火电站热力系统VR认知、瞬态过程煤耗特点仿真两部份。VR认知环节包括火电站场景漫游、生产过程介绍、设备原理学习等内容，使中学生熟悉火电站的生产流程、火电站主要热力设备如炉窑、汽轮机及热力系统的工作原理等；瞬态过程煤耗特点仿真环节包括炉窑、汽轮机、控制系统模型构建、稳态校核、系统耦合、瞬态过程仿真等内容，使中学生把握火电站热力系统、控制系统仿真建模方式、火电站热力系统瞬态过程煤耗特点等。
图1实验课程资源在线版本主界面
『课程建设特色与创新点』
「01课程内容先进，服务国民经济主战场」
课程依托的重庆交通学院动力工程及工程热化学学科是国家一级重点学科、A+学科、双一流建设学科，科研优势明显。针对我国双碳目标节能减碳需求，在两期“973计划”项目、国家自然科学基金重点项目等研究中，率先将热力系统节能由稳态工况发展至瞬态过程，提出了通过热力系统、热工过程与热工控制优化匹配实现瞬态过程节能的方式，实现了发电机组灵活高效的协同。基于科教相长的思路，将最新的科研成果转化为教学资源，且教学内容动态更新，服务国民经济主战场。
图2火电站热力系统瞬态过程煤耗特点仿真实验界面
「02教学技巧丰富，迸发中学生兴趣，提高教学疗效」
课程为创新性、综合性、开放性课程，教学方法包括课堂理论讲授、VR认知、瞬态过程煤耗特点仿真环节，对于不同的教学内容采用针对性的教学技巧。在VR认知环节，采用自主式的教学方式，中学生按照自己的兴趣与须要，在火电站三维虚拟现实仿真平台进行场景漫游和学习主要设备工作原理、结构等；在瞬态过程煤耗特点仿真环节，在模型构建、稳态校核、系统耦合等步骤中，由中学生与指导老师举办互动式、研讨式交流进而完成相关过程；对于自主式教学方式，由中学生自主探求仿真机组热力系统在不同运行方法、控制策略下的运行过程，并获得具体的瞬态过程煤耗特点。通过多样的教学方法、多元的教学方式，迸发中学生兴趣并主动参与教学过程，教学疗效得到实质性提高。
图3火电站全厂场景漫游界面
「03课程思政融合，坚定中学生科技报国的理想信念」
在VR认知环节的课堂教学中，通过梳理电力行业典型技术发展历程，提炼发达国家对我国施行双重标准、技术党争、技术封锁等行为，使中学生深刻感受到“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”；对比剖析目前我国电力行业在世界中的地位，提升中学生“四个自信”，诚恳感遭到我国社会主义制度的优越性；在瞬态过程煤耗特点仿真环节，注重介绍瞬态过程节能对于我国双碳目标的重要性，引导学生意识到自己所学知识对于国家重大战略的重要意义，迸发中学生学习的激情，坚定中学生科技报国的理想信念。
「04评价体系全面，推动虚拟仿真实验可持续发展」
按照虚拟仿真实验教学过程要素，本课程建立了包含虚拟仿真平台建设疗效、教师教学疗效、学生学习疗效等三个一级指标，以及进一步细化的平台设计等九个二级指标的评价指标体系，完善了过程性评价与总结性评价相结合、定性评价与定量评价相结合的多元化评价方法的指标权重估算方式，实现了面向虚拟仿真课程的全面、科学、操作性强的考评评价，为课程的可持续发展提供了根据。
『课程应用成效』
本课程经过4年多的建设、改进与实践，共开发了三个版本的教学资源，包括WEB版本、PC版本以及VR版本。其中WEB版本在国家虚拟仿真实验教学课程共享平台等网站免费共享，供校外用户和部校区内用户使用，PC版本和VR版本则用于校内实践教学、开放实验以及参访等活动。具体情况如下：
「01校内应用情况」
本课程早已全面应用于武汉交通学院能源动力类专业课程实验、开放实验、认知实习、专业实习、课程设计、毕业设计等实践教学中，其中《热力发电厂》课程实验10学时、《自动控制原理》课程实验4学时、认知实习4学时、专业实习2周左右，每年覆盖能源与动力工程、新能源科学与工程、核工程与核技术、环境工程等专业的中学生500余人，取得了挺好的教学疗效，达到课程设计的目的。
「02校外应用情况」
本课程已在国家虚拟仿真实验教学课程共享平台、核电站与火电站系统虚拟仿真实验教学中心官方网站等免费共享，截至到2022年7月，实验浏览量为19700余次，网站浏览量超过41000人次。
据悉，课程还得到了国外同行的大量关注，四川学院、哈尔滨工业学院、空军工程学院、苏州学院、天津中德应用技术学院、上海工程技术学院、榆林大学、山东京博集团、湖南电科院等单位均来我校举办过督查交流，对虚拟仿真教学内容给与了很高的评价。本实验课程也多次服务于学院生冬令营、校园开放日、实验室开放日等活动。
综合来看，本课程早已广泛应用于大连交通学院能源动力类专业中学生的实践教学中，有效提高了中学生的创新实践能力物理虚拟仿真实验平台系统，应用成果幅射疗效显著，遭到国外外同类院校的认可和借鉴。以本课程作为成果之一的“虚拟仿真在能源动力类创新型人才培养中的探求与实践”项目获得广东省2021年高等教育教学成果特等奖。
课程负责人及团队成员：
课程负责人：严俊杰，重庆交通学院能动大学校长、教授，核电站与火电站系统国家级虚拟仿真实验教学中心所长，主要研究方向为能源系统优化与控制、汽液两相流等。
课程团队主要成员：王进仕种道彤陈伟雄刘明刘继平韩小渠赵全斌徐彤彤陈娜娜王桂芳