石油化工数字化虚拟仿真实训基地建设探究*

◆齐向阳

石油化工数字化虚拟仿真实训基地建设探究*

◆齐向阳

随着教育信息化的发展，加快数字化专业课程体系建设，加紧用信息化技术改造职业教育教学环境，职业院校正逐步利用数字化虚拟仿真教学资源，使学生具有与职业要求相适应的信息化技术素养，提升和优化人才培养质量。

虚拟仿真；实训基地；石油化工

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.14.135

1　建设石油化工数字化虚拟仿真实训基地的必要性

客观因素 众所周知，石油化工生产条件苛刻；所涉及的物料常是有毒、有害、易燃、易爆的；生产装置流程复杂，建设费用较高；生产中环保问题较为突出，必须有解决“三废”的技术、方法、措施和资金等［1］；生产操作中危险系数高，有些化学反应存在不稳定因素，工艺条件苛刻。所以，对于培养此类专业人才的众多石油化工类院校来说，进行石油化工专业现场实习实训困难重重。

主观因素 目前，职业院校在校内通过新建或改造原有实验实训室、产教融合、创办专业公司和组建研究所等方式，依据工厂化、车间式进行布局和设备选型，效仿企业员工管理、成本控制、质量监控等管理模式建立起具有生产功能的学生实践教学场所。即便建成一定规模的石油化工专业实训基地，普遍存在一些问题：反应物料在封闭的不透明的管道中或在塔器中，学生观察不到物料及其变化，对原理理解还是一知半解；装置设备台套数难以满足大量学生实践教学的需要，以致学生实训走过场；教学时，尤其精密仪器，很难让每个学生都能训练，教学效果不理想，且存在安全隐患。

石油化工相关专业实践教学的现实需求和教学传统模式给实践教学环节带来不少困难。而互联网环境下计算机仿真模拟教学，在提升教学质量方面具有很多潜在优势。比如与真实情境中的观察、操作相比，计算机仿真优势是安全、经济，而且可以为学生提供现实中难以获得的经验，可以根据教学需要控制所模拟过程的速度、变量的复杂程度等。

因此，从2011年开始，辽宁省教育厅在原有第一期数字化教学资源开发的基础上，确定辽宁石化职业技术学院为牵头建设单位，组织相关院校教师，开发建设职业教育第二期数字化石油化工虚拟仿真实训基地教学资源。

2　石油化工数字化虚拟仿真实训基地的建设方案

以《高等职业学校专业教学标准（试行）》和《中等职业学校专业教学标准（试行）》为依据，选用具有教学属性的工程项目，采取校企合作、校校合作、专业结合模式，最大范围地汇集骨干中高职院校的人力资源和社会资源，为深化辽宁省石油化工生产技术等10个专业“校企合作、工学结合”人才培养模式与课程改革，提供足够的虚拟实训工位；完成辽宁省石油化工生产技术等10个专业实践教学，包括随堂实验、综合实训、认识实习、生产实习，顶岗实习；与校外实训基地建设互补，共同完成高技能人才培养。完成辽宁省石油化工中高职一体化教学模式等方面的衔接，完善现代职业教育体系。辽宁石化职业技术学院承担石油化工大型仿真基地的建设，本溪市化学工业学校重点建设医药化工实训基地和分析检测中心及安全培训中心建设，沈阳市化工学校重点建设与上述基地有关的基础资源库。

虚拟实训基地建设一个大型石化医药企业，设计三个分厂（石油化工、精细化工、制药化工）、三个中心（分析检测中心、培训中心、资料档案中心），有一级子项目6个、二级子项目17个、三级子项目48个，涵盖的教学点（包括技能点、知识点、素质点）约3000个。具体如图1所示。

本项目中虚拟现实现场操作模拟软件采用Virtools Dev开发。Virtools Dev是一套整合软件，可以将现有常用的档案格式（如3D模型、2D图形或是音效等）整合在一起，是一套具备丰富的互动行为模块的实时3D环境虚拟实境编辑软件，可以制作出许多不同用途的3D产品，如因特网、计算机游戏、多媒体、建筑设计、仿真训练、仿真与产品展示等，如图2所示。

图1　石油化工数字化实训基地示意图

图2　虚拟现实仿真系统软件体系结构图

为满足石油化工基本教学需要，上述项目规划以具有代表性的辽宁某石化公司为基础背景，突出教学、训练特色为目标，建设高仿真、高交互、智能化、可以实现3D漫游，具有单人独立操作、多人独立操作、联合操作功能，实现虚拟环境下的职业或岗位系列活动的大型虚拟仿真实训基地。

3　石油化工数字化虚拟仿真实训基地的主要特点

教学环境虚拟化 建立若干个典型的、有代表性的、有较强适应性的流程级、规模化虚拟实训工厂，解决石油化工现场实训教学困难。通过计算机仿真，在虚拟环境中操作“设备”，训练学生的能力，分析异常原因，掌握排除故障的技巧。

教学过程项目化 将石油化工装置分为若干个与生产一致的虚拟项目，每个项目为一个单元操作，合并在一起是整个工段或车间流程。按照教学规律，由浅入深使学生深刻理解工艺机理，掌握复杂装置的操作调控技能，熟悉事故和突发事件的处理方法；学生通过DCS操作，将工艺知识、设备原理和自动化控制整合在一起，大大提升了学生综合素质与职业技能。

教学运行网络化 利用互联网思维和互联网工具，解决人人动手的问题。基于网络环境下的仿真模式和可靠的量化工具，可以最大限度地发挥学生的主动性、积极性，激发学生的学习兴趣和创造性，既可以进行自主性独立操作，又可以进行学生间协作操作，还可以将“自主”与“协作”二者结合起来。网络化获得、网络化参与、网络化运行，实训内容、训练时间、训练方式完全按照学生个人的需要进行，满足在线技能考核的需要。教师可以跟踪每个学生的全过程，进行有针对性的教学指导。

教学资源共享化 石油化工数字化虚拟仿真实训基地按资源的属性可包含三大类别。

第一类为可远程控制的共享资源，主要为虚拟现实教学资源，构建了高度仿真的虚拟生产环境和操作对象。这部分资源与顶岗实习从资源配置上充分体现了虚实结合、相互补充的原则，可补充目前实践训练所缺乏的参与程度低、成本高的部分，如精细化工、医药化工等课程；一部分可作为真实实训教学的训前模拟准备，这样可减少真实实训的高消耗，如甲苯歧化、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯生产等教学。

第二类为仪器共享资源，是虚拟仿真实验中有部分实物参与的半实物仿真系统。如在仪器分析教学实训中，有虚拟加实际对象的半实物仿真。这部分为虚实结合资源，真实实训中不能实现的功能由虚拟部分实现，真实环境中可以实现的功能由实物对象实现。

第三类为软件共享资源，纯数字仿真实训资源，不带有实物对象，由学生自主进行相关课程的虚拟仿真实训。

总之，通过辽宁省第二期数字化石油化工虚拟仿真实训基地建设，用虚拟仿真解决实际生产的苛刻要求，构建互联网+石油化工专业教学，模拟仿真企业实际工作的职业情境，将职业能力培养所涉及的理论知识、实务知识、工作过程知识、基本技能、专项技能、综合技能、职业素养有机结合［2］，逐步实现学生能力从“岗位基本能力形成→岗位专项技能训练→岗位综合能力提升”的递进，推动优质资源人人共享，真正推动教育信息化。■

［1］王进.化工仿真与实际操作结台的实训教学模式探讨［J］.心事·教育策划与管理，2014（1）：68.

［2］高红梅.高职会计仿真实训基地建设探究经济视野［J］.经济视野，2014（22）：251.

On the Construction of Digital Virtual Simulation Practical Training Base of PCP

//QⅠ Xiangyang

With the development of educational informatization， the construction of digital curriculum system is accelerated as the vocational education environment improved by information technology. Meanwhile， the Higher Vocational Colleges gradually equip the students with information technology literacy in conformity with professional requirements by using digital virtual simulation teaching resources in order to improve and optimize the quality of talents.

Virtual simulation； Practical Training； Base PCP

G712

B

1671-489X（2016）14-0135-03

*项目来源：辽宁省职业教育信息化第二期建设项目。

作者：齐向阳，辽宁石化职业技术学院教授，研究方向为职业教育数字化资源建设（121001）。