章惠，隆平，童孟良

（湖南化工職業(yè)技術(shù)學院化學工程系，湖南株洲412004）

基于職教新干線平臺，創(chuàng)新化工仿真教學模式

章惠，隆平，童孟良

（湖南化工職業(yè)技術(shù)學院化學工程系，湖南株洲412004）

基于“世界大學城”空間的廣域特征，針對化工仿真教學特點，本文從設(shè)計思路、教學組織、實施成效等方面對空間化工仿真教學模式進行闡述，探索了空間化工仿真教學在實現(xiàn)資源共享、開展遠程教學、拓展工學結(jié)合途徑、提升學生專業(yè)素養(yǎng)等方面具有的優(yōu)勢，并對未來的空間化工仿真教學平臺開發(fā)與應(yīng)用進行了展望。

職教新干線；化工仿真；資源共享；遠程教學

化工生產(chǎn)具有工藝過程復雜、操作要求嚴格，并且常伴有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有腐蝕等不安全因素，給職業(yè)院校化工類專業(yè)學生的現(xiàn)場實習、技能操練帶來了困難，而傳統(tǒng)的課堂教學模式早已不能滿足職業(yè)教育培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的需求，于是利用計算機模擬真實操作控制環(huán)境的化工仿真實訓軟件應(yīng)運而生。

基于職教新干線開發(fā)的空間化工仿真教學平臺，充分利用“空間”的開放、調(diào)控與交互功能，使化工生產(chǎn)工藝類課程的教學實現(xiàn)了遠程學習訓練、隨時輔導交流，與原單機版化工仿真教學軟件相比，突破了必須在學院指定時間、地點進行操練的局限性，構(gòu)建了一種達到“人人、處處、時時”的全開放性化工仿真教學模式。

一、傳統(tǒng)化工仿真實訓軟件的局限性

傳統(tǒng)化工仿真教學軟件是單機版的，學院購買以后，安裝在固定機房，所有教學、訓練都只能在該機房完成，其時空局限性十分明顯。因此，軟件不足之處主要體現(xiàn)如下兩方面：

1.開放性不夠

開發(fā)者完成研制工作后，系統(tǒng)即為完全定型的產(chǎn)品，使用者不能根據(jù)自己的需要和時間安排自主選擇學習內(nèi)容，必須在學院統(tǒng)一安排下進行訓練和學習。

2.資源不夠豐富

現(xiàn)有仿真實訓系統(tǒng)一般僅限于展示生產(chǎn)工藝，缺少基礎(chǔ)知識、設(shè)備結(jié)構(gòu)、過程控制等方面的元素。這一缺陷造成學生不能全面了解工業(yè)生產(chǎn)過程的全貌。[1]

二、空間化工仿真教學平臺設(shè)計思路

該網(wǎng)絡(luò)學習交流平臺是按照整體規(guī)劃、分步實施、共建共享、動態(tài)更新的原則，以較好服務(wù)石油化工等湖南支柱產(chǎn)業(yè)、優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)為宗旨開發(fā)，依托職教新干線空間，將理論學習、交流溝通、在線仿真和考核評價等多種功能集成于一體，通過化工技術(shù)類專業(yè)核心課程對接湖南石化產(chǎn)品典型工藝，仿真操作過程對接實際生產(chǎn)過程，構(gòu)建了工學結(jié)合教學新模式。這一平臺設(shè)計的主要思路和方法如下：

（1）服務(wù)器架構(gòu)在本地，獨立于世界大學城網(wǎng)絡(luò)版仿真軟件，師生通過職教新干線空間賬號登錄使用；

（2）該平臺將職教新干線網(wǎng)絡(luò)資源課程與仿真實訓項目融為一體；

（3）構(gòu)建仿真實訓管理中心，全程指導監(jiān)控、考核評價學員仿真實訓效果；

（4）采用網(wǎng)游模式運行。學校用于實驗和實習的仿真軟件采用網(wǎng)游的模式網(wǎng)絡(luò)化運行。學生可以在虛擬的化工工藝生產(chǎn)過程中，通過扮演不同的角色共同完成一項生產(chǎn)任務(wù)。

平臺的構(gòu)建主要具有以下特點：

1.選取開放平臺

開放的數(shù)字化資源體系是整個空間化工仿真教學平臺的核心。職教新干線為空間化工仿真教學實現(xiàn)跨越時空教學交互動提供了廣闊的發(fā)展平臺，將抽象、陌生的知識直觀化、形象化，創(chuàng)建生動的表象，激發(fā)學習者興趣，調(diào)動其主動學習的積極性。同時打破時間和空間的制約，延伸和拓寬了教學時空，實現(xiàn)全開放性訓練，滿足職業(yè)院校學生自主學習和多樣化學習的需求，也為企業(yè)員工培訓及遠程教學提供了一條簡潔實用的方式。[2]

圖1 空間化工仿真教學平臺

2.科學遴選項目

隨著化工生產(chǎn)工藝流程的不斷改進和工廠自動化程度的不斷提高，圍繞化工類專業(yè)人才的專業(yè)核心能力培養(yǎng)需求，按照適用性、針對性、操作性強和貼近實踐等原則，對接典型的化工單元操作和化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，目前平臺選擇的主要訓練項目有丙烯酸甲酯、合成氨、PVC聚合3個工段級項目及間歇反應(yīng)釜、離心泵、精餾塔、吸收解吸、固定床、流化床等10余個單元級項目，其如圖2所示。通過項目訓練，有效促進學生對基本的化工生產(chǎn)工藝流程及操作技能的掌握。

3.設(shè)計多樣功能

化工仿真教學平臺將傳統(tǒng)的教學工作和用于實驗、實習的仿真系統(tǒng)整合在一起，具有網(wǎng)絡(luò)教學多種功能。

（1）整合、共享教學資源?；し抡娼虒W平臺將基礎(chǔ)化學、化工單元操作、PVC生產(chǎn)技術(shù)、合成氨工藝、反應(yīng)器操作與技術(shù)等專業(yè)課程資源和仿真實訓項目集成，構(gòu)建了共享性專業(yè)教學資源庫。

（2）開展遠程教學與培訓。將傳統(tǒng)的授課、學習、輔導、答疑、作業(yè)、考核、評價等教學活動網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)在校學生與企業(yè)員工的遠程教學及培訓。

（3）進行教學適時監(jiān)控。教師利用選擇性內(nèi)容發(fā)布功能，為每一位學生、每一個小組量身定制適合他們的教學路徑，實現(xiàn)對課程進度的直觀掌控和有效引導。[3]同時，平臺管理人員對教師教學、學員學習、考試成績等數(shù)據(jù)進行分析、匯總，并導出Excel進行匯報、存檔等，使其成為良好的教學評價與教學診斷工具。

三、基于空間的化工仿真教學模式

新型課程教學模式以“項目導向”為主體，按以下四步將空間化工仿真教學平臺運用到教學過程當中，即仿真預習——課程教學——評價反饋——拓展引導，下面以“合成氨生產(chǎn)工藝”課程教學為例進行具體闡述。

（1）仿真預習。教師將授課班級學生分為三個任務(wù)小組，每個小組負責不同工段的仿真預習。學生通過空間仿真預習，了解單元設(shè)備及工藝的基本操作流程等，讓學生身臨其境。

（2）課程教學。通過學生空間仿真預習（留言、私信、群組討論），豐富了教師課堂教學的資源，增強了教學針對性，提高了教學效果。

（3）評價反饋。學生通過空間仿真實訓，開展師生群組討論互動，老師匯總學生仿真實訓信息總結(jié)評價。

（4）拓展引導。通過以上步驟訓練，學生對合成氨生產(chǎn)工藝的過程有了較為全面的認識，任課教師針對學生情況進行個性化的拓展學習指導。

四、空間仿真教學成效

1.拓寬了課堂時空

該平臺可以在有效時間內(nèi)傳輸最大量的信息，學習者可以利用多媒體教學軟件，鏈接點上提供的不同內(nèi)容，根據(jù)自身學習進度與要求，將學習時間從課堂延伸到課外，將學習地點從教室拓展到校外，進行個性化、自主化的學習和全方位、全過程的互動交流。

2.拓展了工學結(jié)合途徑

該平臺利用先進的計算機仿真技術(shù)再現(xiàn)典型化工生產(chǎn)流程、化工單元操作過程和設(shè)備原理，高保真動靜態(tài)機理模擬開停車、操作、調(diào)試、事故處理等過程。在非常逼真的操作環(huán)境下，學員依據(jù)生產(chǎn)中各種工藝條件和過程參數(shù)的變化，進行化工單元實訓和真實產(chǎn)品的模擬生產(chǎn)實訓，開辟了工學結(jié)合新途徑。

3.提高了學生學習興趣

以現(xiàn)場實際為依托，通過虛實結(jié)合、循序漸進的仿真實訓教學，豐富了教學資源，打破了教師唱獨角戲的局面，革新了教學方式，動靜結(jié)合的操作彈性等，激發(fā)了學生求知欲望和學習興趣，提高了教學效果。

五、空間仿真教學發(fā)展思路

以與企業(yè)合作為契機，以真實的工業(yè)裝置技術(shù)資料為依據(jù)，將先進的綠色化工元素植入科學設(shè)計的化工仿真教學平臺框架內(nèi)，形成集知識學習、操作技能培訓和考核評價功能于一體的多媒體動畫“3D化工仿真資源”。對接湖南省內(nèi)各大中型化工企業(yè)典型產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，與企業(yè)合作開發(fā)真實的實景3D仿真系統(tǒng)，進一步豐富網(wǎng)絡(luò)仿真教學與培訓資源庫，其視頻截圖如圖3所示。

當前，化工仿真空間教學已逐步成為我院化工類專業(yè)教學的主要手段，它打破了傳統(tǒng)的課程教學模式和教學方法，借助多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，探索出了新型的課程教學模式和教學方法。但是如何利用世界大學城內(nèi)豐富的信息資源，組織開發(fā)構(gòu)建一個信息資源共建、共享的空間化工仿真教學完整體系將是我們需要進一步研究和探索的問題。☉

[1]丁忠偉，魏杰等.新型多功能化工仿真實訓系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理,2012（29）:71-73.

[2]余秀琴.職業(yè)教育教學資源信息化：固本培源開拓創(chuàng)新[Z].(中國職業(yè)技術(shù)教育)中國職業(yè)教育與成人教育網(wǎng)，2009.12.

[3]中青在線.上海財大數(shù)字教學平臺引發(fā)教學管理模式變革[Z].中青在線，2008.12.

（編輯：楊馥紅）

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