安全与消防工程虚拟仿真教学示范中心
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中心建设必要性

1 安全与消防工程专业实验特点所决定

煤炭、化工和建筑等为高危行业,安全生产事故多发,且事故的发生具有不可逆转性和不可再现性,迫切需要开展虚拟仿真实验教学。例如:煤矿行业的瓦斯爆炸、粉尘爆炸、水灾事故、火灾事故、顶板事故、矿井避灾实验等;化工领域的有毒有害气体扩散、危险化学品泄漏实验;建筑火灾扑救与逃生救援实验等,很难在实验室开展真实情景下的实际操作。利用虚拟现实、多媒体交互、数据库和网络通讯等信息化技术,构建高度逼真的虚拟实验环境,学生在虚拟环境中开展实验,使学生能够身临其境,既拓展了学生的知识结构,又提升了学生的综合能力,为今后从事安全和消防工作打下坚实的基础。

2 学生实践能力提高的必要手段

虽然安全及消防工程等专业建有长期稳定的校外实习基地,但为了确保企业安全设施的可靠运行,对现场操作人员的要求很高,所有特定岗位必须持证上岗,使得学生岗位实习无法实现,只能通过参观、现场跟班的方式完成生产实习,这只能对企业安全设施的运行获得感性认识,很难达到实习的目的。因此,通过虚拟仿真再现真实场景,使学生在专业知识学习阶段就能系统地接触安全设施运行的具体过程,这将很大程度上提高学生工程实践能力和职业素养。

另外安全学科是一个综合性交叉学科,涉及理、工、文、管、法、医等,模型参观和演示是主要实验教学手段,但多数模型与企业真实工作现场相去甚远,教学方式单一,教学内容落后,学生参与性差,实践能力得不到有效提升,随着国家对安全生产的重视,企业安全人才需求激增,这样的问题愈显突出。所以开发虚拟仿真实验系统,提供可靠、安全和经济的实验项目,是对教师讲授和静态模型展示为主的实验教学方式的重大革新,为学生营造自主学习的环境,由传统的以教促学的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式,从而很好的弥补目前安全和消防实验教学中的不足,起到良好的教学效果。

3 学生创新能力培养的重要途径

随着现代科学技术的快速发展,安全和消防工程需要集成其它学科的研究成果,产生许多新原理、新方法和新技术,虚拟仿真实验系统的建立给新原理、新技术、新方法的验证提供了一种可行高效的途径。另外虚拟仿真系统还为科研开发提供了仿真验证平台。例如学生通过通风网络解算模拟仿真、水力压裂模拟、石门揭煤过程模拟、细水雾灭火过程模拟等,促进科研能力的培养和创新能力的提高。因此,虚拟仿真实验是安全和消防工程学生创新能力培养的重要途径。