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新形势下油气储运工程专业虚拟仿真实验教学的实践与改革
发布时间:2020-05-18 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
新形势下油气储运工程专业虚拟仿真实验教学的实践与改革
孟江 黄茜 龙学渊 杨浩珑  
(重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆,401331)
摘要:虚拟仿真实验教学在培养学生解决复杂工程问题方面有极大的优势。根据虚拟仿真实验教学平台的特点,结合真实实验平台,设置不同层次的实验项目,采用学生自主学习、启发式和讨论式、目标驱动等教学等方法,培养了学生的工程意识,有效提高学生解决复杂工程问题的能力。但在实践过程中还存在一些问题,需要从师资队伍、资源共享和运行管理等方面加强建设,进一步完善实验教学内容和方法,切实提高虚拟仿真实验教学在人才培养中的作用。
关键词:虚拟仿真     实验教学       工程能力    油气储运工程    教育教学论坛
Practice and Reform of Virtual Simulation experiment Teaching for Oil and Gas Storage and Transportation Engineering Specialty under the New situation
 
Meng Jiang Huang Xi long Xueyuan Yang Hao long
 
(school of Petroleum and Natural Gas Engineering, Chongqing Institute of Science and Technology, Chongqing, 401331)
 
Abstract: virtual simulation experiment teaching has great advantages in training students to solve complex engineering problems. According to the characteristics of virtual simulation experiment teaching platform, combined with the real experiment platform, different levels of experimental items are set up, and students' engineering consciousness is cultivated by using students' autonomous learning, heuristic and discussion, goal-driven and other teaching methods. Effectively improve students' ability to solve complex engineering problems. However, there are still some problems in the process of practice. It is necessary to strengthen the construction from the aspects of teaching staff, resource sharing and operation management, further improve the contents and methods of experimental teaching, and effectively improve the virtual simulation experiment teaching in the cultivation of talents.The role of.
 
Key words: virtual simulation experiment teaching engineering ability oil and gas storage and transportation engineering
未来新兴产业和新经济的发展,需要更多的实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才[1]。因此,需要创建贴近实际的模型、虚拟仿真实践环境,营造实验教学的工程背景,将日趋复杂的工程实景更紧密地嵌入工程教育过程中[2],注重学生知识、能力和素质的协调发展,突出工程实践能力和创新意识的培养[3]
1.实践探索
1.1开发了层次递进的实验项目
依托虚拟仿真实验教学平台的强大功能,按照“工程认知实验”、“简单虚拟仿真实验”、“简单仿真实验”、“复杂虚拟仿真实验”四个层次设置实验项目,由浅入深,逐步培养学生的工程实践能力和创新能力。
(1)工程认知实验项目。利用离线基础训练系统中的工艺流程、设备内部结构及工作原理等的展示和讲解,学生可以进行自主学习,加深对专业知识的理解,为下一步虚拟仿真简单实验项目训练打基础。
(2)简单虚拟仿真实验项目。利用离线虚拟仿真系统,在虚拟工艺流程条件下,利用三维互交场景,对工艺流程中的设备、阀门、仪表等进行单独操作训练,操作过程完全模拟生产现场。学生学习工艺流程切换的程序,掌握设备操作规范,提高工程意识。
(3)简单仿真实验项目。在虚拟仿真实验训练的基础上,依托学校建设的、来源于油气生产真实工程实际的仿真实训基地,进行实际操作项目训练,让学生在更接近于真实工程环境下进行训练。通过真实的实体操作项目训练,学生更进一步学习设备操作步骤,规范操作,进一步培养学生的工程和安全意识。
(4)复杂虚拟仿真实验项目。利用离线系统提供的故障实验项目,在三维虚拟工艺场景中,通过提示完成故障的判断和处理。学生可以进一步学习故障出现后工艺流程系统参数变化趋势,掌握故障判断和处理方法,学会故障处理的程序。
1.2改革了实验教学方法
(1)学生自主学习相关基础知识
学生利用虚拟仿真实验平台的离线部分,进入三维场景,点击虚拟工艺流程,根据提示进行自主进行操作。利用对接行业职业技能考核标准的考核系统[4],学生自己检验操作的规范性和掌握的熟练程度,根据自己掌握情况,确定训练次数。教师一般情况下不干涉学生的实验过程。
(2)教师引导,提高学生的自主性
教师针对油气集输或天然气输送工艺中某一单元设置简单故障(引起故障的原因单一)。关闭操作提示,学生通过运行参数变化,分析引起故障的原因,针对原因制定出处理措施,并验证措施的正确性或可行性。在实验教学过程,教师只是对学生加以提醒和点拨,激发学生自主学习的兴趣和动力。
(3)虚实结合,培养学生的工程意识
在虚拟学习的基础上,结合石油与天然气实训基地油气集输和天然气输送模块,开展仿真实验教学,做到能实不虚,既保证了实验教学的安全性,又实实在在的提高了操作能力。
(4)采用启发式、讨论式教学,培养学生解决复杂工程问题的能力
在教学过程中,教师对工艺流程系统进行调整,只是提醒学生目前系统参数异常,要求学生通过正确的调节使工况恢复到正常工况。学生先要判断工况到底发生了哪种变化,什么原因,采用什么样的调节方法,才能使运行工况恢复正常。
1.3学生综合实践能力有了明显提高
通过不同层次实验项目的设置和教学方式得改革,激发了学生的学习兴趣,逐步实现了工程背景下复杂工程项目的训练。学生逐步掌握了工程背景下设备、设施的操作和工况调节时的要求以及故障发生的原因和排除方法,学会了在进行操作时应考虑哪些主要因素,进一步提高了学生的综合实践能力。
2.进一步改进
虽然通过不同层次实验项目设置和教学方法改革,较大幅度提高了学生解决复杂工程问题的能力。但从目前的教学实践来看,虚拟仿真实验教学在师资、教学资源共享、运行管理等方面存在问题,制约了虚拟仿真实验教学目标的进一步达成。
2.1 加强师资队伍建设
实验教师工程经历对于学生的工程能力培养密切相关[5]。因此,需要进一步推行教师工程实践锻炼计划,增强教师现场工程经验。每年利用假期,选派教师到企业锻炼,学习现场的技术和管理模式,了解企业当前对油气储运工程专业人才能力的需求。通过企业工程锻炼,增加师资队伍的工程背景,能够使教师把工程经验更好地贯穿于实验教学中,以提高实验教学效果。
2.2 加强现有资源的共享
所建的虚拟仿真教学平台,有比较强大的离线自学功能,有大量的油气储运方面的主要设备、阀门和主要工艺流程三维动画,但是目前没有得到充分的应用。因此,积极与开发商沟通,改进操作系统,使系统中的离线部分通过校园网与学校现有教学资源形成共享,给学生提供更多的自主学习平台。目前的虚拟仿真实验教学平台,还缺乏燃气、油气储存等方面的虚拟仿真实验教学系统。
2.3 实验开放升级
教学方式的变化,必然会引起实验室运行管理方式的改变。因此,从管理制度入手,简化学生申请开放虚拟仿真实验室的手续,给予指导教师和实验员的一定的工作量,提高学生和教师的积极性,开发更多的实验项目用于开放,提高实验平台的利用率。
3.结语
虚拟仿真实验教学作为培养学生工程意识、工程能力和解决工程复杂问题的手段之一,目前仍然处于不断探索和完善过程中。在这个过程中,根据工程教育新要求,更新观念,完善教学方法、加强师资队伍工程能力建设、共享资源。
参考文献
[1] “新工科”建设:一场面向未来的工程教育新革命?[EB/OL]. [2017-1115]. https://www.sohu.com
/a/204473073_387110
[2] 叶民,孔寒冰,张炜. 新工科:从理念到行动[J]. 高等工程教育研究,2018,(01):24-31
[3] 严欣平,李文华,柏伟. 加强和创新实践教学的探索与实践[J]. 重庆科技学院学报(社会科学版),2013,2: 193-195
[4] 沈建新,陆 勇. “新工科”理念下的地方本科高校校本课程开发[J]. 盐城师范学院学报(人文社会科学版),2017,34(4):116-119
[5] 朱光俊,杨治力,杜长坤. 应用型本科院校教师队伍建设研究[J]. 重庆科技学院学报(社会科学版),2013,9:175-177
基金项目:依托重庆科技学院重点项目,油气储运工程专业实践教育体系与实践平台构建研究与实践(201707)
作者简介:孟江 重庆科技学院石油与天然气工程学院