在消防工程專業(yè)教育中開展火災過程虛擬仿真實驗

易亮　栗亞超　趙望達

【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)狀和課程體系設置，強調(diào)了火災實驗課程設置在消防工程專業(yè)教育當中的重要性。針對火災發(fā)生發(fā)展規(guī)律，提出了火災虛擬仿真實驗在消防工程專業(yè)教育的必要性和意義。

【關(guān)鍵詞】消防工程 實驗教學 虛擬仿真實驗

【基金項目】本文由中南大學實驗室建設與管理研究項目資助。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】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發(fā)生發(fā)展規(guī)律、研究火災預防與控制理論和技術(shù)的綜合性交叉學科。消防工程作為一門學科成為高等教育的一部分是在20世紀50年代。1956年，美國馬里蘭大學工程學院首次設立了消防工程系，并于當年開始招收學生。從此，消防工程作為一門獨立的專業(yè)進入了高等學府[1]。在我國，1985年，中國人民武裝警察部隊學院成立消防工程系，開始培養(yǎng)消防工程專業(yè)人才，標志著我國消防工程專業(yè)學歷教育的正式開始[2]。到目前為止，已有中南大學、中國礦業(yè)大學、西南交通大學等15所院校開設了消防工程專業(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)計劃。隨著我國消防工程專業(yè)教育的建設發(fā)展，我國消防工程專業(yè)人才培養(yǎng)已進入了穩(wěn)定的發(fā)展階段。

二、消防工程專業(yè)實驗課程體系現(xiàn)狀

在各校的消防工程專業(yè)教學培養(yǎng)計劃中，專業(yè)基礎課多是以與火災科學和消防工程相關(guān)的課程為主，并根據(jù)各自學校的傳統(tǒng)專業(yè)特點增加若干門課程；而專業(yè)課的設置在常規(guī)的基本課程基礎上，則更多地體現(xiàn)了各學校的行業(yè)學科優(yōu)勢。

實驗教學是人才培養(yǎng)過程中常用的教學手段之一。消防工程專業(yè)的實驗體系建設應與課程體系建設配套進行，并注重實驗內(nèi)容基礎性與創(chuàng)新性的結(jié)合。目前，我國開設消防工程專業(yè)及相關(guān)方向的高校中，大部分學校已逐步探索出了符合各自辦學特色的實驗教學體系，但仍在一定程度上存在著不足，不利于消防工程專業(yè)學歷教育的發(fā)展[3]，如實驗多以基礎課程實驗為主，綜合性實驗較少；專業(yè)實驗室中認知性實驗設備和儀器占絕大多數(shù)，缺少火災過程實驗和消防技術(shù)測試設備等。

三、火災過程虛擬仿真實驗

火災實驗是火災科學研究和消防工程教學的重要內(nèi)容，是探索火災發(fā)生發(fā)展規(guī)律最直觀的方法，也是檢驗火災數(shù)值模擬程序適用性的最終手段。消防工程是一門與實際應用結(jié)合非常緊密的學科，專業(yè)人才應對火災的發(fā)生、發(fā)展和控制機理非常熟悉。因此，結(jié)合理論教學的實驗教學便顯得尤為重要。

按實驗條件的不同，火災實驗可分為實體實驗和虛擬實驗。對于消防工程專業(yè)教學中所涉及的火災過程，從經(jīng)濟性和安全性方面考慮，實體實驗的可行度不高。隨著計算機運算能力和虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，火災過程虛擬仿真的出現(xiàn)可彌補目前難以開展真實實驗的不足。火災過程虛擬仿真實驗是指借助計算機，采用火災過程數(shù)值模擬的程序，將火災的燃燒、流動、傳熱過程以及火災與建筑、人群、環(huán)境的相互作用以虛擬現(xiàn)實的方式呈現(xiàn)在人們面前[4，5]。

火災過程虛擬仿真實驗相較于傳統(tǒng)火災實體實驗有著較強的先進性。在消防工程專業(yè)教育中具有很強的可操作性、安全性與實用性。建立火災過程虛擬仿真實驗平臺對消防工程專業(yè)的建設具有重要意義：

（1）可讓學生更真切、理性的認識和了解火災的發(fā)生發(fā)展規(guī)律以及人員疏散逃生過程，加深對建筑消防系統(tǒng)和火災控制策略的理解；（2）提高學生在學習、研究、工作中的創(chuàng)新意識，同時能夠提高學生專業(yè)技能，有利于學生就業(yè)和進一步深造。（3）實驗平臺同時也是科學研究的重要資源平臺，在不開展教學實驗的時段，可投用于本專業(yè)的科研活動，提高資源利用效率，促進消防工程專業(yè)科學研究的發(fā)展。

四、結(jié)論

火災的發(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，建立火災過程的教學實驗平臺，開展火災過程實驗非常必要。

由于火災過程的實體實驗成本高、危險性大，在教學實驗中逐漸被成本低、安全性高、可操作性強的虛擬仿真實驗所替代。為了完善消防工程專業(yè)教育知識結(jié)構(gòu)、加深學生對火災發(fā)生發(fā)展規(guī)律的認知、培養(yǎng)學生自主性和創(chuàng)新性以及促進消防工程專業(yè)科學研究的發(fā)展，建立和開發(fā)火災虛擬仿真實驗教學體系，已成為各高校消防工程專業(yè)人才培養(yǎng)教育體系建設中的重要工作內(nèi)容。

參考文獻：

[1]李耀莊，姜學鵬，徐志勝.消防工程專業(yè)學歷教育前景和亟待解決的問題[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2006，7（2）：85-86.

[2]鄭爽英，汪鵬，張玉春. 消防工程專業(yè)本科課程體系的結(jié)構(gòu)研究[J].中國安全科學學報，2008，18（9）：60-65.

[3]邵建章，胡曄.消防工程專業(yè)實驗教學改革思索[J]. 武警學院學報，2002，18（1）： 50-52.

[4]蔣玲，劉筱璐，王瑛琪. 火災計算機模擬技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀淺析[J].消防科學與技術(shù)，2009，28（3）：156-159.

[5]靜元. 建筑火災計算機模擬軟件介紹[J].西安建大科技.2007，66（2）：46-52.