模拟仿真实验技术在石油训练教学中的应用

孟垂成 陈延坤

摘 要 本文介绍了模拟仿真教学法在石油专业培训的重要性，总结分析了这种教学模式在实际教学过程中的应用及效果，并对实施过程中的要点进行了探讨和阐述，明确教学设计的基本流程。

关键词 模拟仿真 信息化教育 教学设计 教学理念

中图分类号：G424 文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.07.054

Application of Analog Simulation Technology

in Petroleum Training Teaching

MENG Chuicheng， CHEN Yankun

（Petroleum Industry Training Centre， China University of Petroleum， Dongying， Shandong 257061）

Abstract This article describes the importance of simulation teaching method in oil professional training， summarizes and analyzes the application of this teaching mode and effect in the actual teaching process， and the implementation of the main points discussed and elaborated the basic design of teaching processes.

Key words analog simulation; information education; teaching design; teaching concept

近年来，随着我国经济的快速发展和科技的进步，模拟仿真技术悄然兴起。它是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合，构造模拟出现场的环境，并可以利用人机交互的方式，使人产生“身临其境”的效果，从而能使问题的分析研究更加全面深入，有利于行业的进步和发展，在科研、军事、工业、服务等社会各个领域都受到极大的关注。教育领域也不例外，这种紧跟时代进步的新颖教学模式和良好的教学效果使得很多高校也都纷纷建立了适合自己专业的工程实践教学仿真系统，利用这种教学方式可以更好地激发学生学习的积极性，并乐于深入拓展思维，对所学专业内容的也不再是纸上谈兵，对枯燥的理论建立了感性的认识，对内容理解会更透彻、更扎实，从而大大提升教学质量。

针对石油化工类专业来讲，这是一个高技术、高危险的行业，当学校组织学生到现场进行专业生产实习时，为了安全起见，厂家一般都禁止学生亲自动手操作，基本上都是参观性质的学习，走马观花而已，从而导致专业实习远达不到预期效果。但随着我国石油化工企业的规模迅速扩大以及产品的需要，大量先进的具有很高自动化和信息化水平的生产装置投入使用，所以企业普遍要求新上岗的员工应该具备一定的理论知识水平及专业技能基础，能尽快熟悉并胜任本职工作。面对这个矛盾的现象，使得高校如何加强深化对在校大学生的专业培训成为亟待解决的新课题，通过不断探索实践，模拟仿真这种新型的教学模式脱颖而出。

在我校石油工业训练课程中，为了结合我校石油特色，突出石油人才培养，使大学生在具备专业理论的同时了解和掌握现场的具体情况和设备的实际应用，以及突发及故障处理等基本技能，我校工训中心积极改革教学体系和内容，创造性地开创了石油特色训练教学，将模拟仿真与传统教学过程完美结合，取得了非常好的教学效果。这套仿真系统涵盖了石油工业体系的全部过程，建立了适用于地质、钻井、采油、储运、天然气等专业的石油装备工程训练教学体系，为石油工程训练教学提供了新的思路。我中心通过自主研发制作的教学模型及仿真操作软件，模拟石油生产现场操作整个过程，解决了生产过程不可视、现场实习不安全、原理工艺难理解等教学难题，实现了石油现场教学室内化。

按照教学体系要求，我工训中心还建立了多个石油装备工程教学综合实训室，可实现石油生产现场演示讲解功能、模拟操作功能、模拟事故判断处理功能、远程监控功能、拆装训练功能、组合训练功能等多项训练内容，用于学生的石油工程训练教学，提高大学生的现场综合实践能力，取得了良好的教学效果，在全国各石油院校得到了推广和应用，也推进了我国石油工程训练教学和技术研究，我中心也在2012年被教育部授予国家级示范中心称号。在一系列的专业训练中，教师的角色转变为学生学习的指导者和合作伙伴，学生的地位则由被动的知识接受体成为教学活动的积极参与者，使整个教学模式发生了根本的改变。而与此相对应的是人才质量的提高，使大学生通过训练具备了一定的实战技能和解决实际问题的能力，也是他们将来在激烈的行业人才竞争中屹立不倒的砝码。

经过几年的摸索和实践，我们总结出模拟仿真教学过程中应注意的几个问题：

（1）模拟仿真教学是一个系统工程，需要软硬件的协同发展才能达到预期目标。硬件建设就是信息化技术环境的建设，主要是电教设施的建设，是实现信息技术与学科教学整合的基础要求。这些设施配置不必盲目追求规模和档次，可根据自身条件和需要合理选择，要考虑到设备需要更新换代和折旧率高的问题，可以分多次投入，流动更新。比如我中心在建设过程中，充分发挥了自身的优势，将教学与科研相结合，以教学实训促进科技开发，以科技开发带动产品发展，以产品发展丰富教学实训内容，不但可以解决学校的经费不足问题，还促进了我中心科技成果的转化和科技成果在教学中的应用。

对于软件建设，目前来讲，国家对网络教育的投入已经有很大的力度，我们看到各个院校都在建自己的课件体系，但大部分是各自为阵，资源仍显匮乏，使课程整合本身难以系统化，教学效果大打折扣，这也是制约现代教育技术快速推广的瓶颈之一。所以，我们需要一种推动力，将资源共享机制建立起来，集众人的力量，为信息化教学构建平台，尽快实现全民教育信息化对人才培养的目标。

目前，在这种先进的教学模式与资源不同步的尴尬时期，一般的解决办法是因地制宜，靠自身的能力去创造条件，暂时满足教学要求。在我校石油工业训练特色教学中，为了解决这一难题，我中心自主研发了系列教学课件，教师在讲解的同时适时播放现场操作画面或三维动画模拟过程帮助学生加深理解。课件还根据各种石油装备的特点有针对性的增加了故障判断与排除的随机练习以及测试，以便及时掌握和解决学生学习的难点，保证教学质量。为了巩固所学知识，学生课后要进行相关石油仿真模型的拆装训练。这种立体式的教学方法，更加切合专业理论课程，学生的学习过程比现场学习更从容，更透彻，更有效。在无法到达石油现场的情况下，依然可以全面掌握装备的结构原理及具体使用方法，且具备一定的实战技能，取得了很好的教学效果。

（2）模拟仿真教学模式需要教案设计、执行过程、教学评价三部分紧密结合，完美配搭。课程设计要符合本专业教学要求，充分利用信息技术和信息资源，以解决学生问题为中心，辅助以项目训练，对教学过程进行科学有效的评价。教师要合理地安排教学过程的各个环节和内容，为学生提供良好的信息化学习环境，尽量实现教学过程的优化。教师在课程中的定位，已经不是知识的灌输者，而是与学生形成互动合作的伙伴关系，用更加灵活多变的方式激发学生学习和研究的兴趣，锻炼其团结协作的精神和利用信息技术的能力，从而全面掌握课程内容，提高教学质量。

①教案的设计与传统教学不同，它因为信息技术的融入可以充分发挥教师的创造力和想象力，让教师可以采取多种多样的方法让学生易于接受教学内容，达到最基本的教学目标。

②但实训教学仅仅有一个设计得很好的教案是不够的，怎样执行教学计划尤为重要。教师应该随着教学活动的进行灵活机动地调整方法和策略，使学生能够及时掌握所学内容。比如在保证完成课堂教学目标和任务的基础上，优选一些与课程内容紧密结合的问题，进行精心设计，并由教师提前组织信息资源，在课堂上让学生进行探讨，分析，或组建兴趣小组，由教师指导完成项目，这些都能有效增强教学效果。

③教学评价是指对教学过程的评价，能有效地反映学生对教学内容掌握的情况，也是对教师教学效果的一个反馈，所以应该引起教师的高度重视，要建立科学有效的评价体系，及时发现问题及时改变策略，保证教学质量的提高。

一个信息化教学设计是否成功，可以通过几个方面反映出来：

①是否提高了教学效果。包括学生的学习兴趣是否浓厚、是否能掌握教学内容、是否具备了一定的运用信息技术的能力、是否有效激发了学生的创造性思维等。

②信息技术是否与课程紧密衔接。好的课程应该是信息技术的自然运用，而不是生搬硬套。不能为了用技术而用技术，这样的教学效果不会得到学生的认可，也就谈不上教学质量的提高。

③是否能有效评价学生。教学计划中应该包括一些评价工具，用于务实的评价和评估，而且针对于每一项学习目标要有明确的评价标准，以便客观正确的掌握教学过程。

（3）应配备实践经验丰富、教学理念先进的教学团队。这种新型教学模式在教学中如何应用、如何达到好的效果，最终还是要靠教师和学生的日常教学活动来实现，所以应当加强教师培训，配备实践经验丰富、教学理念先进的教师是模拟仿真教学法顺利实施的人力资源保证。其中，教师的教学意识与态度是灵魂，对教学行动起指导作用，所以应该使教师建构起正确的现代教育技术观，清楚地认识到信息技术与教学整合的必要性，敢于打破原有的传统教学模式，积极学习并参与到课程改革过程中来。而教师的信息技术技能和课程整合的能力则是指教师使用硬件、制作软件的技能以及未来教学过程中运用媒体等的能力，也是信息化教学对教师的基本要求。一般情况下我们往往更注重教师运用硬件的能力而忽视了教师的信息意识与态度对教学的影响，这就会使得教学内容与信息技术不能很好融合甚至出现脱节的现象，整个教学过程变得生硬，缺乏其应有的活泼灵动的特性，这样的信息化教学只是表面的、肤浅的，起不到应有的教学效果，致使教育技术不能沿着健康科学的方向发展。因此应注重教师的全面培养，使信息化教学得以真正实现。