在消防工程專業(yè)教育中開展火災(zāi)過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

易亮　栗亞超　趙望達(dá)

【摘要】分析討論了國內(nèi)外消防工程專業(yè)教育發(fā)展現(xiàn)狀和課程體系設(shè)置，強(qiáng)調(diào)了火災(zāi)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置在消防工程專業(yè)教育當(dāng)中的重要性。針對(duì)火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律，提出了火災(zāi)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在消防工程專業(yè)教育的必要性和意義。

【關(guān)鍵詞】消防工程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

【基金項(xiàng)目】本文由中南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理研究項(xiàng)目資助。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）08-0245-01

一、消防工程專業(yè)教育的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

消防工程是一門探索火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律、研究火災(zāi)預(yù)防與控制理論和技術(shù)的綜合性交叉學(xué)科。消防工程作為一門學(xué)科成為高等教育的一部分是在20世紀(jì)50年代。1956年，美國馬里蘭大學(xué)工程學(xué)院首次設(shè)立了消防工程系，并于當(dāng)年開始招收學(xué)生。從此，消防工程作為一門獨(dú)立的專業(yè)進(jìn)入了高等學(xué)府[1]。在我國，1985年，中國人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院成立消防工程系，開始培養(yǎng)消防工程專業(yè)人才，標(biāo)志著我國消防工程專業(yè)學(xué)歷教育的正式開始[2]。到目前為止，已有中南大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、西南交通大學(xué)等15所院校開設(shè)了消防工程專業(yè)。另外，還有不少高校基于自身特色，也建立了消防工程方向?qū)I(yè)人才的培養(yǎng)計(jì)劃。隨著我國消防工程專業(yè)教育的建設(shè)發(fā)展，我國消防工程專業(yè)人才培養(yǎng)已進(jìn)入了穩(wěn)定的發(fā)展階段。

二、消防工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系現(xiàn)狀

在各校的消防工程專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中，專業(yè)基礎(chǔ)課多是以與火災(zāi)科學(xué)和消防工程相關(guān)的課程為主，并根據(jù)各自學(xué)校的傳統(tǒng)專業(yè)特點(diǎn)增加若干門課程；而專業(yè)課的設(shè)置在常規(guī)的基本課程基礎(chǔ)上，則更多地體現(xiàn)了各學(xué)校的行業(yè)學(xué)科優(yōu)勢(shì)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是人才培養(yǎng)過程中常用的教學(xué)手段之一。消防工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)應(yīng)與課程體系建設(shè)配套進(jìn)行，并注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)性與創(chuàng)新性的結(jié)合。目前，我國開設(shè)消防工程專業(yè)及相關(guān)方向的高校中，大部分學(xué)校已逐步探索出了符合各自辦學(xué)特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，但仍在一定程度上存在著不足，不利于消防工程專業(yè)學(xué)歷教育的發(fā)展[3]，如實(shí)驗(yàn)多以基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)為主，綜合性實(shí)驗(yàn)較少；專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器占絕大多數(shù)，缺少火災(zāi)過程實(shí)驗(yàn)和消防技術(shù)測(cè)試設(shè)備等。

三、火災(zāi)過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

火災(zāi)實(shí)驗(yàn)是火災(zāi)科學(xué)研究和消防工程教學(xué)的重要內(nèi)容，是探索火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律最直觀的方法，也是檢驗(yàn)火災(zāi)數(shù)值模擬程序適用性的最終手段。消防工程是一門與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合非常緊密的學(xué)科，專業(yè)人才應(yīng)對(duì)火災(zāi)的發(fā)生、發(fā)展和控制機(jī)理非常熟悉。因此，結(jié)合理論教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)便顯得尤為重要。

按實(shí)驗(yàn)條件的不同，火災(zāi)實(shí)驗(yàn)可分為實(shí)體實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)。對(duì)于消防工程專業(yè)教學(xué)中所涉及的火災(zāi)過程，從經(jīng)濟(jì)性和安全性方面考慮，實(shí)體實(shí)驗(yàn)的可行度不高。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力和虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，火災(zāi)過程虛擬仿真的出現(xiàn)可彌補(bǔ)目前難以開展真實(shí)實(shí)驗(yàn)的不足。火災(zāi)過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是指借助計(jì)算機(jī)，采用火災(zāi)過程數(shù)值模擬的程序，將火災(zāi)的燃燒、流動(dòng)、傳熱過程以及火災(zāi)與建筑、人群、環(huán)境的相互作用以虛擬現(xiàn)實(shí)的方式呈現(xiàn)在人們面前[4，5]。

火災(zāi)過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相較于傳統(tǒng)火災(zāi)實(shí)體實(shí)驗(yàn)有著較強(qiáng)的先進(jìn)性。在消防工程專業(yè)教育中具有很強(qiáng)的可操作性、安全性與實(shí)用性。建立火災(zāi)過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)消防工程專業(yè)的建設(shè)具有重要意義：

（1）可讓學(xué)生更真切、理性的認(rèn)識(shí)和了解火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展規(guī)律以及人員疏散逃生過程，加深對(duì)建筑消防系統(tǒng)和火災(zāi)控制策略的理解；（2）提高學(xué)生在學(xué)習(xí)、研究、工作中的創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)能夠提高學(xué)生專業(yè)技能，有利于學(xué)生就業(yè)和進(jìn)一步深造。（3）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)同時(shí)也是科學(xué)研究的重要資源平臺(tái)，在不開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)段，可投用于本專業(yè)的科研活動(dòng)，提高資源利用效率，促進(jìn)消防工程專業(yè)科學(xué)研究的發(fā)展。

四、結(jié)論

火災(zāi)的發(fā)生發(fā)展過程與控制技術(shù)是消防工程專業(yè)關(guān)鍵的教育和研究內(nèi)容，建立火災(zāi)過程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展火災(zāi)過程實(shí)驗(yàn)非常必要。

由于火災(zāi)過程的實(shí)體實(shí)驗(yàn)成本高、危險(xiǎn)性大，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中逐漸被成本低、安全性高、可操作性強(qiáng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)所替代。為了完善消防工程專業(yè)教育知識(shí)結(jié)構(gòu)、加深學(xué)生對(duì)火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律的認(rèn)知、培養(yǎng)學(xué)生自主性和創(chuàng)新性以及促進(jìn)消防工程專業(yè)科學(xué)研究的發(fā)展，建立和開發(fā)火災(zāi)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，已成為各高校消防工程專業(yè)人才培養(yǎng)教育體系建設(shè)中的重要工作內(nèi)容。

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