李慶齡(甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207)

0 引言

化工行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)中重要的一部分，是國家的主要產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)之一。在化工生產(chǎn)過程中，通常會(huì)涉及到高溫高壓、易燃易爆等危險(xiǎn)化學(xué)品，一旦操作不當(dāng)，勢必會(huì)造成生產(chǎn)安全事故，威脅企業(yè)和工人的安全。因此，化工生產(chǎn)十分重視從業(yè)者的實(shí)踐技能和實(shí)際問題的解決能力，對工程人員的實(shí)踐技能需求較嚴(yán)格且需求量很大。但是，進(jìn)行真實(shí)的工廠實(shí)踐培訓(xùn)，不僅經(jīng)濟(jì)成本較高，且人員安全無法得到有效保障?！疤摂M仿真技術(shù)”的出現(xiàn)，為化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了一條安全有效的路徑。目前，大多數(shù)高職院校開設(shè)的化工課程以培養(yǎng)從事化學(xué)工程及相關(guān)工作的人才為目標(biāo)，開設(shè)化工實(shí)訓(xùn)課程，使學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)專業(yè)的實(shí)際操作人才。通過讓高職的學(xué)生接觸工廠的生產(chǎn)車間，讓學(xué)生了解工藝流程，記錄工廠的生產(chǎn)性能，對不同類型的生產(chǎn)過程進(jìn)行分析和討論，通過以上的課程提高學(xué)生處理問題、分析問題、解決問題的能力，以提高就業(yè)競爭力，更好地服務(wù)社會(huì)。但是，作為能有效學(xué)習(xí)化工實(shí)踐技能的實(shí)訓(xùn)課程，客觀上存在許多影響教育效果的因素：

(1)培養(yǎng)方案要求企業(yè)學(xué)生完成約上百人的全程實(shí)習(xí)，這是許多化工企業(yè)難以承受的。

(2)出于安全考慮，企業(yè)嚴(yán)格限制學(xué)生的實(shí)習(xí)時(shí)間和范圍，甚至要求學(xué)生在實(shí)訓(xùn)期間只能參考教材，不要觸摸具有危險(xiǎn)性的管道和設(shè)備等，導(dǎo)致學(xué)生沒辦法進(jìn)行真實(shí)有效的實(shí)習(xí)，實(shí)訓(xùn)的參與度很低。

因此，這些問題使學(xué)生無法充分實(shí)現(xiàn)整個(gè)實(shí)訓(xùn)課程的教育目標(biāo)，也無法參與實(shí)際工作實(shí)踐，實(shí)訓(xùn)的實(shí)際體驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到實(shí)習(xí)的教育目的，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐能力不足。在當(dāng)前信息技術(shù)的不斷深入發(fā)展之下，虛擬仿真技術(shù)發(fā)展的越來越成熟，因此高職院?？梢岳锰摂M仿真設(shè)備進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課程，對學(xué)生進(jìn)行化工技能的實(shí)踐。

1 虛擬仿真技術(shù)在高職化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的意義

在虛擬仿真技術(shù)的背景下構(gòu)建起來的化工廠系統(tǒng)真實(shí)地模擬了工廠開停工、正常運(yùn)行和各種應(yīng)急過程中的現(xiàn)象和運(yùn)行情況。這種模擬手段與其他培訓(xùn)方式相比，對與知識(shí)還沒有足夠豐富的徐盛來說是一種有效的實(shí)踐培訓(xùn)手段[1]。在短短的幾個(gè)星期內(nèi)，就可以把在化工領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)付諸實(shí)踐，而這只有在傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式2～5年后才能做到。在我國高職院校中，化工實(shí)訓(xùn)課程是高職院?；I(yè)的一門基礎(chǔ)課程，也是為了提高學(xué)生日后的專業(yè)技能實(shí)踐能力。實(shí)訓(xùn)課程是提高職業(yè)院校學(xué)生實(shí)踐能力的重要手段，對工作情況的早期認(rèn)識(shí)和分析問題、解決問題能力的重要手段。與化工專業(yè)的純知識(shí)性的課程之間有著密切的關(guān)系，學(xué)校通常會(huì)安排在學(xué)生學(xué)習(xí)化工知識(shí)點(diǎn)課程之后進(jìn)行化工廠虛擬仿真實(shí)訓(xùn)。

作為一門重要的實(shí)訓(xùn)課程，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)非常強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和理論相結(jié)合。在實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生對一些基本理論和操作要點(diǎn)進(jìn)行測驗(yàn)，使學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了如何操作化工機(jī)械，還學(xué)會(huì)了如何處理一些緊急情況，為今后的職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在這個(gè)訓(xùn)練中，學(xué)生將要面對工作中可能會(huì)遇到的具體問題，并學(xué)會(huì)解決這些問題，今后，類似的問題也可以在工作中得到解決。此外，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)還結(jié)合了工藝和工廠運(yùn)行知識(shí)，不僅向?qū)W生介紹了生產(chǎn)過程，還展示了一些重要設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理[2]。例如，可以演示各種反應(yīng)器、蒸餾塔等的結(jié)構(gòu)和工作原理，這將有助于保證安全生產(chǎn)，降低運(yùn)行成本，提高設(shè)備質(zhì)量。

2 高職化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析

2.1 教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面

就目前的情況來看，在高職化工實(shí)訓(xùn)過程中教師普遍缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很多實(shí)踐教學(xué)的教師雖然有較多的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但沒有工廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。然而，教師對學(xué)生的實(shí)踐性學(xué)習(xí)只是一種指導(dǎo)，無法真正展現(xiàn)真實(shí)的學(xué)習(xí)過程。實(shí)訓(xùn)還包括培訓(xùn)師是來自企業(yè)的工程技術(shù)人員，他們有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但無法真正展現(xiàn)實(shí)訓(xùn)的真實(shí)過程，技術(shù)人員由于缺乏理論知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，也很難在實(shí)訓(xùn)中發(fā)揮相關(guān)作用。

2.2 實(shí)訓(xùn)的教學(xué)模式

現(xiàn)在依然有很多的高職院校的化工實(shí)訓(xùn)課程主要以課本中的理論知識(shí)為主，不能作為實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)。高職院校內(nèi)確實(shí)需要開發(fā)實(shí)用的培訓(xùn)內(nèi)，此外，學(xué)校對學(xué)生的教學(xué)方法也相當(dāng)簡單、死板。通常情況下，學(xué)生按照教師的示范，按照既定的程序模擬機(jī)械操作，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)不能與工廠的實(shí)際生產(chǎn)掛鉤，所以實(shí)訓(xùn)很容易流于形式，學(xué)生的實(shí)踐能力難以提高。

2.3 實(shí)訓(xùn)的教學(xué)成果

由于資源和管理能力有限，很多高職院校的實(shí)訓(xùn)設(shè)備只能接受簡單的實(shí)訓(xùn)，不具有高度的指導(dǎo)性和實(shí)用性。即使一些高職院校能夠購置到實(shí)用的學(xué)習(xí)設(shè)備，但由于師資力量等因素，也很難使用。首先是學(xué)校的教學(xué)模式滯后，因?yàn)榛ば袠I(yè)無論是生產(chǎn)技術(shù)還是工藝、設(shè)備都在快速發(fā)展，高職院校很難與行業(yè)的發(fā)展保持同一步伐。在新的形勢下，高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)該不斷調(diào)整教育體制，利用新技術(shù)提高學(xué)生的化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

3 虛擬仿真技術(shù)在高職化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用簡介

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)本著培養(yǎng)實(shí)用性人才的原則，結(jié)合培養(yǎng)化工行業(yè)高素質(zhì)的專門人才將理論教育、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、企業(yè)實(shí)習(xí)和虛擬實(shí)踐有效結(jié)合起來，符合化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的教學(xué)目的和要求[3]。通過虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，建立與實(shí)踐教學(xué)、化工原理模擬實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)、文憑設(shè)計(jì)等化工教學(xué)實(shí)訓(xùn)的聯(lián)系。作為系統(tǒng)的重要組成部分，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)不僅模擬了經(jīng)典的、傳統(tǒng)的化工過程，而且還以化學(xué)品的特性作為模擬的基礎(chǔ)，包括生產(chǎn)技術(shù)和優(yōu)秀教師的創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目。隨著對虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的引入，將實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)不同分支的對現(xiàn)代化工有用的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課程的交叉和拓展，促進(jìn)復(fù)合型人才的發(fā)展。

3.1 實(shí)訓(xùn)之前的知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充

在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)之前，應(yīng)給學(xué)生一定的時(shí)間，讓學(xué)生熟悉生產(chǎn)過程的特點(diǎn)、主要的生產(chǎn)流程和主要的生產(chǎn)方式，掌握設(shè)備的一般信息，行業(yè)現(xiàn)狀和前景，然后了解學(xué)員企業(yè)和相關(guān)行業(yè)，在這之后，利用虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行有效的實(shí)訓(xùn)。在實(shí)訓(xùn)之前的知識(shí)點(diǎn)準(zhǔn)備的方法有很多，比如進(jìn)入平臺(tái)，閱讀圖文和視頻介紹，學(xué)習(xí)工藝原理、設(shè)備配置和操作、工藝流程等相關(guān)的先進(jìn)知識(shí)。在獲得一定的基礎(chǔ)知識(shí)后，根據(jù)要求制定自己對實(shí)訓(xùn)過程中的問題，寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告，通過模擬實(shí)際訓(xùn)練獲得答案，以達(dá)到實(shí)訓(xùn)的目的。

3.2 完成具體的化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)具有在線原因選擇、信息發(fā)布、互動(dòng)交流和成果展示功能[4]。通過在線選擇功能，學(xué)生可以用個(gè)人電腦、iPad等設(shè)備連接虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接。在虛擬仿真訓(xùn)練中，學(xué)生有機(jī)會(huì)在三維虛擬仿真工廠中工作，并選擇合適的虛擬實(shí)驗(yàn)。在工廠以角色扮演的形式，與平臺(tái)中設(shè)置好的管理人員進(jìn)行互動(dòng)，學(xué)習(xí)安全生產(chǎn)知識(shí)和企業(yè)的作用，化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理等重要知識(shí)點(diǎn)。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在虛擬實(shí)訓(xùn)的過程中設(shè)置了許多任務(wù)，每當(dāng)學(xué)生執(zhí)行任務(wù)時(shí)，這種模式就類似于游戲軟件的練習(xí)方式，通過虛擬仿真軟件有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)，仿真軟件采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬物理設(shè)備和化工過程，配合真實(shí)的仿真軟件能夠模擬真實(shí)的化工過程。在一個(gè)化工過程中，采用的DCS控制系統(tǒng)，還原與現(xiàn)實(shí)同樣的現(xiàn)場模式，在正常運(yùn)行和生產(chǎn)過程中，有同學(xué)來操作一個(gè)典型的化工廠。這種實(shí)踐方式彌補(bǔ)了傳統(tǒng)企業(yè)實(shí)踐中學(xué)生不能獨(dú)立工作的不足，拉近了化學(xué)技術(shù)與高職化工專業(yè)學(xué)生的距離。

3.3 實(shí)訓(xùn)教學(xué)的評(píng)價(jià)過程

在學(xué)生完成各種虛擬仿真實(shí)訓(xùn)操作后，虛擬仿真軟件將收集學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并隨后在線發(fā)布學(xué)生的實(shí)訓(xùn)報(bào)告。在完成虛擬仿真實(shí)訓(xùn)后，實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)將對學(xué)生盡心給定的考核，需要學(xué)生利用在實(shí)訓(xùn)中學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)訓(xùn)程序完成考核。這樣，就達(dá)到了量化學(xué)生對化工實(shí)訓(xùn)效果的目的，這是對學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)的一種簡單而有效的方法，提高學(xué)生在化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的學(xué)習(xí)效果。

4 結(jié)語

通過不斷的實(shí)踐和專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，打破現(xiàn)有的化學(xué)教育和實(shí)訓(xùn)的方式，以適應(yīng)化工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要。為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)和職業(yè)競爭力，在一定程度上，我國職業(yè)院?；さ慕虒W(xué)還是一種初始化和普及化、知識(shí)化的活動(dòng)。因此，教師必須承擔(dān)起教會(huì)學(xué)生如何解決實(shí)際問題的責(zé)任。這就要求教師要有責(zé)任心，做好質(zhì)量工作，提高教學(xué)質(zhì)量。只有全面審視，進(jìn)一步改革，才能顯著提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的質(zhì)量和效果。只有全面審視各個(gè)環(huán)節(jié)，落實(shí)各項(xiàng)改革，實(shí)訓(xùn)課程的開設(shè)和效果才能得到明顯提升。傳統(tǒng)的工業(yè)實(shí)習(xí)中的化工過程危險(xiǎn)性大、污染大、成本高，虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用增加了實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果，幫助學(xué)生突破了實(shí)訓(xùn)的時(shí)間和空間，使學(xué)習(xí)內(nèi)容更具感染力和吸引力，增加了化工實(shí)訓(xùn)的開展能力，提高了學(xué)生的實(shí)踐技能和應(yīng)對錯(cuò)誤的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的化工實(shí)踐能力。