化工实训模式转型发展的研究与实践

吕营

中国拥有全球经济总量最大的化工产业，同时拥有数量最大的从业者队伍以及规模最大的后备人才培养体系。近十年来，我国石油和化工行业持续快速发展，始终保持着对各类专门人才的旺盛需求，拉动了相应专业教育的发展。随着国内化工市场的变化和产业技术进步，化工行业对人才的需求也在不断的调整。首先，新一轮的产业结构优化，一批新项目相继开工建设，这些新建项目要求毕业生必须在短时间内适应岗位要求，确保新建项目能如期投产；其次，传统化工产业利润空间不断受到挤压，企业要求就业者必须具备更加熟练的操作技能，以进一步提高产品质量，降低能源消耗，保持企业的竞争优势；再次，对于大批处于“次要劳动力市场”的精细化工企业而言，更希望就业者具备相对完备的技能，以降低其人才培训的成本。显而易见，随着化工产业的升级和变迁，对技能型人才培养提出了更多的要求，而实训基地作为连接学校实践教学和企业实际生产之间的桥梁，自然成为职业教育质量的保障。

一、从“会操作”到“熟练操作”---传统化工实训模式难以突破的瓶颈

化工实训项目工艺过程复杂，单是精馏、干燥等化工单元操作实训设备，其体量就已足够庞大。而且，随着我国化工、石油化工和炼油企业的发展，在实训的硬件设施上，力求建立典型的流程级、规模化实训装置，对学校实训基地的空间提出更高的要求，加上随之而来的设备造价和实训耗材成本高的压力，使得化工实训设备台套数往往较少，直接造成学生训练机会的减少。

化工行业属于过程性制造业，生产流程长，一个实训项目需要多道工序，甚至十几道工序才能完成，且中间不能停车，单次实训耗时较长。因此，化工专业的实训同样受到项目周期的严重制约。

除此之外，学生的实训只能在课内进行，学生实训时间的不足，造成学生实际操作机会非常有限，技能水平提升遇到瓶颈，培养出的学生仅仅是有条件的“会操作”，而不是“熟练操作”，与行业的要求相差甚远。因此，在台套数少、实训周期长两个难以改变的客观因素之外，延长实训基地开放时间，组织课外实训，弥补单纯课内实训的不足，已成为当务之急。但因此势必会显著增加教师实训基地管理、实训指导的工作量，这在专业教师比较缺乏、教学压力大的情况下，显然是不可持续的，亟需改造原有实训基地、探索新的实训方式来突破制约瓶颈。

二、“自助式”实训——基于信息技术的化工实训模式

相对其他产业，化工生产中工艺条件的自控设备比较成熟，自动化程度高，成为化工实训基地建设转型的前提；而信息技术的发展，又为化工实训模式的转型提供了足够的技术支持。高校要通过集成现代信息技术与化工装备技术，使传统的实训模式向“自助式”化工实训模式转型变成可能。

所谓“自助式”化工实训模式，是指在没有教师指导的情况下，学生借助“自助实训系统”在基于模拟仿真技术的实训装置上，进行自主训练的实训模式。反复训练、长期积累、不断体验和感悟，是专业实践技能形成的重要基础，“自助式”化工实训模式建设正是以此为出发点，努力为学生创造更多实践动手的条件和机会。其主要目标是将学生的实训活动由过去单一的课内进行延伸到课外，使学生有更多的机会和时间到校内实训基地进行岗位技能训练，实现由“会操作”向“熟练操作”的转变。

1.基于冷态模拟技术的化工实训装置设计

化工仿真实训软件操作方便、耗能少，可以有效规避化工实训中的安全隐患，在化工职业教育实践教学中发挥了重要的作用，易于实现学生自主学习。然而，单纯的计算机仿真实训，无法训练对现场装置几何空间概念的把握和对操作设备与部件的操作力度、动态时机的把握，更会失去对现代工业的敬畏，如此的技能人才培养难以满足企业要求。

信息技术发展为化工实训教学难题的破解提供了新的思路，即将化工实训的硬件与信息技术融合，创设与生产一线装备水平相匹配的实训环境。基于冷态模拟技术的仿真实训装置，使现场装置与仿真软件联合成一体，把设备现场操作点的动作、仪表现实与模拟数字信号相互转换。例如，把现场装置中阀门的转动变换为模拟电信号，采用数字控制技术将现场操作点的模拟信号实时采集，并传送到上位计算机的数学模型中。另一方面，把数学模型的运算结果通过转换变成模拟电信号，并传送到现场装置中的各种仪表上进行模拟与数字多种方式的实时显示。

由于实训装置是在“无物理化学过程”的状态下运行，装置本身没有任何真实进出物料，因此，还需要对化工生产的工艺现象通过仿真软件模拟，在现场装置上，呈现出“真实”的工艺现象，并将这些模拟参数送至DCS（部分参数还需送至现场仪表显示）。通过仿真工艺现象，培训者可以进行冷态开车、正常停车、正常生产维护等操作培训，让受训者感受到的是一个完全“真实”的工业化工装置在运行中。

基于冷态模拟技术的实训装置，综合“现场实训”的工程感与“仿真实训”环保、便捷的优点，为实现学生自主实训和“自助式”实训模式构建奠定了硬件基础。

2.基于信息技术的“自助实训系统”的构建

“自助式”实训模式建设是一个系统化的工程，除合理的实训装置之外，实训指导系统、有害操作预警与保护系统等配套的“自助实训系统”的建构也是实现“自助式”实训模式建设的关键。后者为自主实训提供了高效、实用的管理平台。

（1）实训场地和实训设备使用权限管理系统

基于比较成熟的“微机自动识别技术”，设置实训场地进入和实训设备操作权限。前者通过安装翼闸通道闸机对进入实训场地人员的身份进行识别和控制，后者则是通过将每台实训设备主电源控制开关与门禁系统连接，以达到对实训设备启动权限进行管理的目的。该系统主要包括信息采集、传输、识别与控制等几部分，学生凭专有自助实训IC卡可在指定的时间范围内进入实训场地，在授权的实训设备上进行操作训练，操作者姓名、进入与离开实训场地的时间等相关信息将会自动记录于系统之中。（见图）

（2）实训指导系统

“自助式”实训的主要特点是在现场没有指导教师的情况下，学生独立进行操作训练，因此需要建立一整套的实训指导系统，以帮助学生解决实训过程中可能遇到的问题。实训指导系统涵盖了实训流程指导、设备构成与操作说明、异常问题解决方法、安全措施等内容，表现形式有微课、文字讲解、课件演示等，学生可以在实训设备主控计算机上调阅、学习。

（3）有害操作预警与保护系统

为防止学生因操作不当出现事故，保证学生及实训设备的安全，有害操作预警与保护系统的建立尤为重要。在实践中，随机抽取30名学生，长期观察、记录、分析他们在各个实训环节、步骤中实际存在的有害操作和不规范行为，整理出学生有害操作清单。在此基础上，针对不同类型实训设备分别设计、安装危险操作报警联锁系统，该系统能够根据实训装置运行中相关参数变化情况提前预警危险趋势，并自行启动联锁装置，停止设备运行，有效防止安全事故的发生。

（4）化工实训综合评价系统

建立实训综合评价系统，是自主实训形成“闭合回路”的重要环节。开发能够进行“过程性”和“结果性”评价的实训评价系统，同时对实训装置关键操作点的部件进行改造，使这些部件因操作而状态发生变化的信息能够被评价系统识别。借助评价系统给出的每个操作环节评价结果及综合成绩提示，学生可以及时改进实训过程存在的不足，不断提高技能操作水平。

3.“自助式”实训模式的运行

“自助式”实训安排在学生的课外时间进行，一般设置时间段，分别是周一至周四每天下午第七、八节课及晚自习时间，实训基地开放时间由原来的每天6小时增加到10小时。在具体实践上，选定特定的实训对象，建立对应的组织机构，保障“自助式”实训模式的顺利实施。

（1）确定“自助式”实训的对象

“自助式”实训主要教学目标是使学生在会操作的基础上，通过进一步训练，达到熟练操作的程度。因此，参加“自助式”实训的对象应是完成了教学计划规定的实训任务、具备一定操作基础的学生。学生提前报名预约，教师予以审核确定。实训基地根据实训学生人数情况给每个学生安排好实训时间和实训项目，将相关信息录入自主实训管理系统和学生的自助实训IC卡，学生凭此卡在规定的时间范围内进行自助实训。

（2）建立“自助式”实训组织机构

信息技术的发展虽然为自主实训提供了技术上的支持，但在实际教学中，由于中职学生普遍年龄偏小，要考虑其自我管理和自我约束能力较弱的问题。因此，为保障“自助式”化工实训顺利实施，要建立与之适应的自助实训组织机构。成立由专业教师组成的自助实训管理组织，负责实训设备预检、耗材准备及自助实训过程的远程监控等工作；建立自助实训的学生自我管理组织，协助学校对自助实训过程进行管理。

三、专业发展的新优势---“自助式”化工实训模式运行成效分析

“自助式”化工实训模式的建立与运行，撬动了实训设备效能的提升，放大了教学资源优势，取得良好成效，为专业发展注入了新的活力。

1.增强了专业服务产业的能力

“自助式”化工实训的开展，有效提高了学生操作技能水平，培养了学生我管理、自我约束等能力，综合职业素养得到全面提升，促进学生“从学校到工厂的过度”，为企业化工操作岗位高技能人才来源提供了有效保障。

2.实现了评价模式的创新

“自助式”化工实训的开展，有效推动了评价模式改革。实训综合评价系统引入经济效益指标的考核概念，以企业经济效益核心要素为模型而建立，不局限于单一产品质量考核，而是对生产效率、原材料消耗、能源消耗等经济效益核心要素的综合考量；同时，借助信息技术，实现评价手段的创新，有效解决了以往化工实训考核因工艺过程变量多、周期长而导致考核过程不完整、考核结果不客观等问题。

3.提高了实训基地的信息化管理水平

随着政府支持力度的加大，学校实训基地规模也在迅速扩大，实训设备种类、数量迅速增加，实训基地的管理难度日益加大。“自助式”化工实训系统的开发和应用，可以有效提高实训基地信息化管理的水平，实现实训设备效能的同步提升。■

（责编 周继平）