基于石油化工虚拟仿真资源开发的职业本科创新创业教学改革实践

2023-04-15王兴刚

化工设计通讯 2023年1期

王兴刚

（兰州石化职业技术大学，甘肃兰州 730060）

1 职业本科创新创业教学

职业本科基于职业教育的、按照职业教育人才培养方式进行的本科教育。与一般的应用型大学教育有所不同，职业本科培养的是面向实践、能够直接参加工作的、具有职业技术能力的本科人才，其更注重知识、技能和素养三位一体的紧密结合。

在国外，许多发达国家都有开设专门的职业大学。在我国，职业本科是根据社会生产发展需要和学校教育体系完善而发展起来的学科。职业本科教学目标，在职业设置上，紧跟市场需求，面向高端产业和产业高端，对接的是产业链和创新链；在知识水平上，要达到本科水平；在技术能力上，要高于高职专科水平，培养的是高端技术和技能人才。

从职业需求的角度来讲，随着我国工业生产向中高端产业和产业中高端发展，职业技能变得愈加复杂，对创新的要求越来越高，需要更高技术水平的职业教育。因而，职业本科教育，注重高级技能的培养和创新能力的培养。未来，职业本科的竞争力将比普通本科更有竞争力和优势。

2 石油化工虚拟仿真资源

石油化工行业主要是对石油和天然气等原料的化学处理和炼制的过程。其产业上游是油气的开采、运输、炼油和石油化工产品的加工和制造过程，中游是与石油和天然气相关的有机与高分子行业，下游则是与现代工业、农业和人们日常生活相关的配套服务等内容。

石油化工生产中，石油炼制生产工艺复杂，需要原油蒸馏、催化裂化、蜡油渣油加氢、渣油热加工、石脑油加工、炼厂气加工、润滑油脂生产、石油产品精制、化学检验、化工检修、化工仪器仪表维修等多工种人才。

石油化工生产技术是新兴产业，随着工业数字化升级，石油产业数字化技术也在不断提高，数字化的生产技术需要懂得现代数字化技术和石油化工生产相结合的人才。在职业本科教育中，要求掌握石油化工生产相关的各类技术，能够从事生产、技术、管理相关工作，教学培养中，注重培养具备实战技能的高级技术人员。

但由于石油化工技术工程庞大、工艺复杂，而且设备众多，且操作要求严格，很难以实际操作的形式开展教学任务，在职业本科的实际教学中，多以石油化工仿真资源作为主要的教学手段。

石油化工虚拟仿真资源是石油相关产业教学的重要工具，包括石油化工虚拟仿真实训教学模块、装备涉及与优化虚拟仿真实验实训模块、单元操作虚拟仿真实验室实训教学模块、工程涉及虚拟仿真实训教学模块和现场实践虚拟仿真实验实训教学模块等。通过石油化工虚拟仿真资源可以帮助学生在较为真实的环境和系统化的思考进行实验和实践学习。

3 高校创新创业教学中存在的主要问题

3.1 传统教学理念与模式的束缚

当下教育变革中，传统的教育理念还没有完全被打破。课堂上，老师更注重知识内容的传授，缺乏对思维能力的培养，学生习惯用考试来评价自己的成绩和能力，在课堂的表现中更注重知识点的死记硬背，而不是建构自己的知识体系，缺乏主动的思考和理解。无论是老师想要带动学生的思考模式，还是学生思考在课堂的发生，都很难形成相互促进的互动模式，尤其这种在学业成绩的压力下和以毕业为目的的学习过程中，师生的目标很难围绕课程本身发挥更多的内容。

石油化工专业的职业技术学习，因内容相对晦涩，学生理解较为困难，需要不断地在实践中帮助学生认知理解，加强记忆。传统的教学模式下，学生学起来困难，记起来也困难，很难有较好的教学效果。

3.2 教学内容固化与教学方式单一

从实践的角度来讲，技术工程师不但需要了解和熟悉技术原理，更需要在实际工作中能够根据各种问题表象发现问题的原因，并能找到问题的解决办法，而高技能的工程师能够熟练地从问题表象中找到问题的关键点，且在问题解决过程中能够找到既高效又能节约成本或是创造价值的办法。而课堂教学过程中，往往是根据相关课程的知识点，结合常见的主要问题给出解决办法，即表象、问题、答案是一体的内容，是一连串死记硬背的知识点。而实践中，问题表象的答案可能是多种原因的，解决方式也可能是不确定的。需要更多的可操作的、可探究的过程。课堂教学很难达到实验和实践的目的，很难做到根据表象建立问题和解决问题的过程。

3.3 学生创新创业理念不强

传统的思维中，学生进入学校学习就是为了学习知识，拿到好成绩，完成学业，然后毕业找个好工作。但随着科学技术的快速发展，尤其互联网带来各类知识资源，早已超过课堂教学内容能够教授的容量，学生学习知识可以实现随时随地根据个人好恶进行选择。如果再以传统的学习模式进行学习，效率极低，同时，不同学生的学习速度和表现不同，也很难完成差异化的教学。

学生需要改变课堂上学习知识的思想，老师在课堂上更多是起到答疑解惑，在对学习方向、学习模式、思考问题的方式方法、问题解决能力的培养上。这样，课堂的时间才不会被浪费掉。

职业本科教育是为实践培养专业能力的教育。学生学习的目的不是为了考试，也不是记住各种知识要点，而是要通过最快途径的学习，在未来的社会实践中解决实际问题，为企业创造价值的。同时，学生的思维中也需要跳出为了工作而学习的目的，这样的学习目标，在工作模式和企业模式不断创新的今天，显得过于泛泛而无目的。学生的学习需要从发现问题、分析问题和解决问题角度进行思考。在问题解决上，不一定只是围绕企业的途径进行解决，也可以围绕需求和问题的创新模式建构，通过创新创业建造新的价值链，实现学生的创业价值。学生需要清楚现代教学理念的变化，现代数字技术对学习方式的改变，跳出初高中以知识传授和考试为目的学习模式。需要学生带着思考和探索精神进入课堂，也需要学生日常生活中不断探索。需要理解所学都是过去，而时代的进步和发展，需要年轻人的创新和创造来推动。

3.4 石油化工专业教学的困难

石油化工行业涉及诸多领域，产业生产规模大，石油炼化涉及诸多种类的职业技术与工种，属于人才密集型的产业。同时，企业技术投资大，技术更新慢，企业自动化程度较高。随着国家工业产业数字化革命的推进，石油企业运用现代化技术能力有了极大提高。先进的生产工艺、高技术含量的石油产品，以及新型的石油加工设备，带动我国石油化工行业向产业高端发展。

从学校教学角度，职业本科教育是对学生面向当下和未来职业技能培养的教育，需要结合当下生产实际进行教学，需要跟上产业发展的脚步。同时，也需要学生具备信息化、具有问题解决能力和具有系统思维的技术型人才。但当下，如何让学生走进企业，了解企业，在实践中开拓自己的眼界，在企业发展中看到自己的职业道路，还有一定困难。

4 基于石油化工虚拟仿真资源开发的职业本科创新创业教学改革实践

4.1 明确教与学的目的

职业教育是有着非常明确应用能力培养的教育模式，职业本科教育在明确的职业目的基础上，还需要明确学生学成后的技术能力目标。因而，石油化工专业的教学目标是培养具备现代化石油化工工业生产以及研发需要的相关技术人员。在课程内容上，需要结合实际工业生产发展，研发具有实战意义和前瞻性的课程结构，在学生能力目标上，需要培养达到技术能力应用水平的技术人才，需要学生通过在校的学习学会现代化的思维模式和创新创业精神，需要学生学会发现问题、解决问题的思维策略与方式，能够在企业的实践中解决各种实际问题。

同时，学生也需要明确自己的学习目的，在入学之初就能够找到自己的职业目标，以及理解用问题解决来的思考模式完成自己的课业，明确学习目标、学习内容，带着问题去寻找答案的方式，不断求知和探索自己的无限可能。

4.2 教与学的合理规划

具体教学安排中，需要根据教育目标合理拆解教学的规划要素。从课程内容角度，需要根据职业能力需求变化，不断优化课程内容，敢于创新的进行课程开发和设计。加大力度创新创业课程的开发，在课程实践效果中，不断优化和改善课程设计。

从课程教学上，优化课程知识点的内容，更注重帮助学生进行知识体系的建构，提升学生主动求知探索的能力，理论结合实践中，不断加强学生思考和探索能力的训练。

帮助学生较早地开启职业生涯规划，让学生的学习实践有目的、带问题地进行。鼓励学生通过数字化网络资源开展自主学习和创造性的学习，调动学生的主动学习、持续学习和终身学习的信念。并帮助学生找到适合职业生涯发展、能够受益终身的学习习惯。

4.3 石油化工虚拟仿真资源的开发与利用

石油化工虚拟仿真资源是石油化工专业重要教学资源，也是石油化工企业职工技术培训的重要手段。

基于石油炼化的仿真运行平台，可以实现炼油化工工艺的仿真，通过建立石油化工艺仿真实训教学模块，可以帮助学生系统化、视觉化地理解常减压、催化裂化、延迟焦化、催化重整等炼油工艺，并可以实现工艺过程的开停工、故障处理等模拟仿真。学生可以通过仿真运行平台不断探究故障发生的问题原因、结果和处理办法。在教学中，可以以可视化的、统筹的方式引导学生理解问题、分析问题和解决问题。

以化工机器模拟装置、计算机数据仿真控制系统、计算机仿真模拟系统、管道配管系统、分离设备模拟装置、换热器组装模拟系统、压力容器相关装置系统等组成的石油化工装备设计与优化的虚拟仿真教学课件，则可以在实体空间感受到石油化工相关设施设备的组成、原理、设备关联等，在繁杂的工艺设备间，帮助学生建构基于立体多维度的知识体系。

传统的化工实验教学中，实验室资源和能力有限，学生只能根据实验教材内容理解实验原理，在实验讲解后，进行实际操作，不但实验效率低下，而且存在实验安全风险。通过虚拟实验实训教学模块，建构流体流动、流量计校、传热、传质等单元实验模拟，可以帮助学生提升操作流程、操作安全及数据分析等基础能力的经验技巧。

工程设计软件则可以建构出石油化工生产的流程设计、设备选型、过程控制、系统优化、节能降耗等内容，通过工程设计软件建立相应的教学虚拟仿真资源，是培养学生工程设计和创新能力的重要资源。

石油化工工艺动态模拟实验设备，可以利用虚拟仿真与实验设备结合的方式，建立石油化工现场感的学习场景模拟，在保证学生安全、保证环境安全的情况下完成教学目的，帮助学生更好地理解复杂的石油化工成套工艺理论知识。

数字化的仿真手段是石油化工教学的重要工具。

4.4 拓展教学实践与交流资源

职业教育最终的目的是与生产实践对接。产学研一体化的教学思路同样适合职业本科教育。加强学生与企业间的互动与交流，可以让学生更清楚自己的学习方向、学习目的、学习标准，调动学生学习的积极性，通过自我调节完善提升学习方法和策略，学到的内容将更加记忆深刻。同时，在交流中不断开阔学生的视野，塑造学生的创新精神和创业精神，鼓励学生带着问题与企业交流，在课题中帮助企业解决实际问题。

产学研结合不是简单的交流互动和形式主义，需要避免学生的不知所为状态，以及学校的课题与产业实际需求远离等现象。交流和互动需要互惠惠利，基于各自的优势，寻找共同的价值目标。

学校的优势是具备科学的、前沿的专业理论和更为自由的研发环境，企业则有着丰富的技术应用和企业运营经验，学生则有着无限的想象力和创新能力。三者的互动，需要发挥各自的优势特长，建立更为科学和高效的创新机制，实现三者的正向螺旋式的发展循环。只有建立了正向的可持续发展的机制，才能将产学研的模式打通。

4.5 创新创业支持

技术创新离不开创新人才，创业发展更需要具备创业精神的人才。创新创业人才的培养，不单是教学内容的优化、教学模式的优化、学生创新创业潜力的挖掘，更重要的是创新创业环境的营造。学生的想象力需要物质承载，学校需要为学生创新创业提供足够的场地、设备、实验工具、资金、技术等支持。在物质支持的同时，也需要创新创业文化的建设，通过教师带领创新创业、榜样树立等手段，带动师生的创新创业情绪。

石油化工产业创新创业实验设备是重要的资源。通过不断优化的石油化工虚拟仿真资源，可以极大地助力学校师生的创新。