模擬仿真實驗技術(shù)在石油訓(xùn)練教學(xué)中的應(yīng)用

孟垂成 陳延坤

摘 要 本文介紹了模擬仿真教學(xué)法在石油專業(yè)培訓(xùn)的重要性，總結(jié)分析了這種教學(xué)模式在實際教學(xué)過程中的應(yīng)用及效果，并對實施過程中的要點進行了探討和闡述，明確教學(xué)設(shè)計的基本流程。

關(guān)鍵詞 模擬仿真 信息化教育 教學(xué)設(shè)計 教學(xué)理念

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技的進步，模擬仿真技術(shù)悄然興起。它是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)造模擬出現(xiàn)場的環(huán)境，并可以利用人機交互的方式，使人產(chǎn)生“身臨其境”的效果，從而能使問題的分析研究更加全面深入，有利于行業(yè)的進步和發(fā)展，在科研、軍事、工業(yè)、服務(wù)等社會各個領(lǐng)域都受到極大的關(guān)注。教育領(lǐng)域也不例外，這種緊跟時代進步的新穎教學(xué)模式和良好的教學(xué)效果使得很多高校也都紛紛建立了適合自己專業(yè)的工程實踐教學(xué)仿真系統(tǒng)，利用這種教學(xué)方式可以更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并樂于深入拓展思維，對所學(xué)專業(yè)內(nèi)容的也不再是紙上談兵，對枯燥的理論建立了感性的認識，對內(nèi)容理解會更透徹、更扎實，從而大大提升教學(xué)質(zhì)量。

針對石油化工類專業(yè)來講，這是一個高技術(shù)、高危險的行業(yè)，當(dāng)學(xué)校組織學(xué)生到現(xiàn)場進行專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)時，為了安全起見，廠家一般都禁止學(xué)生親自動手操作，基本上都是參觀性質(zhì)的學(xué)習(xí)，走馬觀花而已，從而導(dǎo)致專業(yè)實習(xí)遠達不到預(yù)期效果。但隨著我國石油化工企業(yè)的規(guī)模迅速擴大以及產(chǎn)品的需要，大量先進的具有很高自動化和信息化水平的生產(chǎn)裝置投入使用，所以企業(yè)普遍要求新上崗的員工應(yīng)該具備一定的理論知識水平及專業(yè)技能基礎(chǔ)，能盡快熟悉并勝任本職工作。面對這個矛盾的現(xiàn)象，使得高校如何加強深化對在校大學(xué)生的專業(yè)培訓(xùn)成為亟待解決的新課題，通過不斷探索實踐，模擬仿真這種新型的教學(xué)模式脫穎而出。

在我校石油工業(yè)訓(xùn)練課程中，為了結(jié)合我校石油特色，突出石油人才培養(yǎng)，使大學(xué)生在具備專業(yè)理論的同時了解和掌握現(xiàn)場的具體情況和設(shè)備的實際應(yīng)用，以及突發(fā)及故障處理等基本技能，我校工訓(xùn)中心積極改革教學(xué)體系和內(nèi)容，創(chuàng)造性地開創(chuàng)了石油特色訓(xùn)練教學(xué)，將模擬仿真與傳統(tǒng)教學(xué)過程完美結(jié)合，取得了非常好的教學(xué)效果。這套仿真系統(tǒng)涵蓋了石油工業(yè)體系的全部過程，建立了適用于地質(zhì)、鉆井、采油、儲運、天然氣等專業(yè)的石油裝備工程訓(xùn)練教學(xué)體系，為石油工程訓(xùn)練教學(xué)提供了新的思路。我中心通過自主研發(fā)制作的教學(xué)模型及仿真操作軟件，模擬石油生產(chǎn)現(xiàn)場操作整個過程，解決了生產(chǎn)過程不可視、現(xiàn)場實習(xí)不安全、原理工藝難理解等教學(xué)難題，實現(xiàn)了石油現(xiàn)場教學(xué)室內(nèi)化。

按照教學(xué)體系要求，我工訓(xùn)中心還建立了多個石油裝備工程教學(xué)綜合實訓(xùn)室，可實現(xiàn)石油生產(chǎn)現(xiàn)場演示講解功能、模擬操作功能、模擬事故判斷處理功能、遠程監(jiān)控功能、拆裝訓(xùn)練功能、組合訓(xùn)練功能等多項訓(xùn)練內(nèi)容，用于學(xué)生的石油工程訓(xùn)練教學(xué)，提高大學(xué)生的現(xiàn)場綜合實踐能力，取得了良好的教學(xué)效果，在全國各石油院校得到了推廣和應(yīng)用，也推進了我國石油工程訓(xùn)練教學(xué)和技術(shù)研究，我中心也在2012年被教育部授予國家級示范中心稱號。在一系列的專業(yè)訓(xùn)練中，教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和合作伙伴，學(xué)生的地位則由被動的知識接受體成為教學(xué)活動的積極參與者，使整個教學(xué)模式發(fā)生了根本的改變。而與此相對應(yīng)的是人才質(zhì)量的提高，使大學(xué)生通過訓(xùn)練具備了一定的實戰(zhàn)技能和解決實際問題的能力，也是他們將來在激烈的行業(yè)人才競爭中屹立不倒的砝碼。

經(jīng)過幾年的摸索和實踐，我們總結(jié)出模擬仿真教學(xué)過程中應(yīng)注意的幾個問題：

（1）模擬仿真教學(xué)是一個系統(tǒng)工程，需要軟硬件的協(xié)同發(fā)展才能達到預(yù)期目標。硬件建設(shè)就是信息化技術(shù)環(huán)境的建設(shè)，主要是電教設(shè)施的建設(shè)，是實現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合的基礎(chǔ)要求。這些設(shè)施配置不必盲目追求規(guī)模和檔次，可根據(jù)自身條件和需要合理選擇，要考慮到設(shè)備需要更新?lián)Q代和折舊率高的問題，可以分多次投入，流動更新。比如我中心在建設(shè)過程中，充分發(fā)揮了自身的優(yōu)勢，將教學(xué)與科研相結(jié)合，以教學(xué)實訓(xùn)促進科技開發(fā)，以科技開發(fā)帶動產(chǎn)品發(fā)展，以產(chǎn)品發(fā)展豐富教學(xué)實訓(xùn)內(nèi)容，不但可以解決學(xué)校的經(jīng)費不足問題，還促進了我中心科技成果的轉(zhuǎn)化和科技成果在教學(xué)中的應(yīng)用。

對于軟件建設(shè)，目前來講，國家對網(wǎng)絡(luò)教育的投入已經(jīng)有很大的力度，我們看到各個院校都在建自己的課件體系，但大部分是各自為陣，資源仍顯匱乏，使課程整合本身難以系統(tǒng)化，教學(xué)效果大打折扣，這也是制約現(xiàn)代教育技術(shù)快速推廣的瓶頸之一。所以，我們需要一種推動力，將資源共享機制建立起來，集眾人的力量，為信息化教學(xué)構(gòu)建平臺，盡快實現(xiàn)全民教育信息化對人才培養(yǎng)的目標。

目前，在這種先進的教學(xué)模式與資源不同步的尷尬時期，一般的解決辦法是因地制宜，靠自身的能力去創(chuàng)造條件，暫時滿足教學(xué)要求。在我校石油工業(yè)訓(xùn)練特色教學(xué)中，為了解決這一難題，我中心自主研發(fā)了系列教學(xué)課件，教師在講解的同時適時播放現(xiàn)場操作畫面或三維動畫模擬過程幫助學(xué)生加深理解。課件還根據(jù)各種石油裝備的特點有針對性的增加了故障判斷與排除的隨機練習(xí)以及測試，以便及時掌握和解決學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，保證教學(xué)質(zhì)量。為了鞏固所學(xué)知識，學(xué)生課后要進行相關(guān)石油仿真模型的拆裝訓(xùn)練。這種立體式的教學(xué)方法，更加切合專業(yè)理論課程，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程比現(xiàn)場學(xué)習(xí)更從容，更透徹，更有效。在無法到達石油現(xiàn)場的情況下，依然可以全面掌握裝備的結(jié)構(gòu)原理及具體使用方法，且具備一定的實戰(zhàn)技能，取得了很好的教學(xué)效果。

（2）模擬仿真教學(xué)模式需要教案設(shè)計、執(zhí)行過程、教學(xué)評價三部分緊密結(jié)合，完美配搭。課程設(shè)計要符合本專業(yè)教學(xué)要求，充分利用信息技術(shù)和信息資源，以解決學(xué)生問題為中心，輔助以項目訓(xùn)練，對教學(xué)過程進行科學(xué)有效的評價。教師要合理地安排教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)和內(nèi)容，為學(xué)生提供良好的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，盡量實現(xiàn)教學(xué)過程的優(yōu)化。教師在課程中的定位，已經(jīng)不是知識的灌輸者，而是與學(xué)生形成互動合作的伙伴關(guān)系，用更加靈活多變的方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的興趣，鍛煉其團結(jié)協(xié)作的精神和利用信息技術(shù)的能力，從而全面掌握課程內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。

①教案的設(shè)計與傳統(tǒng)教學(xué)不同，它因為信息技術(shù)的融入可以充分發(fā)揮教師的創(chuàng)造力和想象力，讓教師可以采取多種多樣的方法讓學(xué)生易于接受教學(xué)內(nèi)容，達到最基本的教學(xué)目標。

②但實訓(xùn)教學(xué)僅僅有一個設(shè)計得很好的教案是不夠的，怎樣執(zhí)行教學(xué)計劃尤為重要。教師應(yīng)該隨著教學(xué)活動的進行靈活機動地調(diào)整方法和策略，使學(xué)生能夠及時掌握所學(xué)內(nèi)容。比如在保證完成課堂教學(xué)目標和任務(wù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)選一些與課程內(nèi)容緊密結(jié)合的問題，進行精心設(shè)計，并由教師提前組織信息資源，在課堂上讓學(xué)生進行探討，分析，或組建興趣小組，由教師指導(dǎo)完成項目，這些都能有效增強教學(xué)效果。

③教學(xué)評價是指對教學(xué)過程的評價，能有效地反映學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容掌握的情況，也是對教師教學(xué)效果的一個反饋，所以應(yīng)該引起教師的高度重視，要建立科學(xué)有效的評價體系，及時發(fā)現(xiàn)問題及時改變策略，保證教學(xué)質(zhì)量的提高。

一個信息化教學(xué)設(shè)計是否成功，可以通過幾個方面反映出來：

①是否提高了教學(xué)效果。包括學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是否濃厚、是否能掌握教學(xué)內(nèi)容、是否具備了一定的運用信息技術(shù)的能力、是否有效激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維等。

②信息技術(shù)是否與課程緊密銜接。好的課程應(yīng)該是信息技術(shù)的自然運用，而不是生搬硬套。不能為了用技術(shù)而用技術(shù)，這樣的教學(xué)效果不會得到學(xué)生的認可，也就談不上教學(xué)質(zhì)量的提高。

③是否能有效評價學(xué)生。教學(xué)計劃中應(yīng)該包括一些評價工具，用于務(wù)實的評價和評估，而且針對于每一項學(xué)習(xí)目標要有明確的評價標準，以便客觀正確的掌握教學(xué)過程。

（3）應(yīng)配備實踐經(jīng)驗豐富、教學(xué)理念先進的教學(xué)團隊。這種新型教學(xué)模式在教學(xué)中如何應(yīng)用、如何達到好的效果，最終還是要靠教師和學(xué)生的日常教學(xué)活動來實現(xiàn)，所以應(yīng)當(dāng)加強教師培訓(xùn)，配備實踐經(jīng)驗豐富、教學(xué)理念先進的教師是模擬仿真教學(xué)法順利實施的人力資源保證。其中，教師的教學(xué)意識與態(tài)度是靈魂，對教學(xué)行動起指導(dǎo)作用，所以應(yīng)該使教師建構(gòu)起正確的現(xiàn)代教育技術(shù)觀，清楚地認識到信息技術(shù)與教學(xué)整合的必要性，敢于打破原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，積極學(xué)習(xí)并參與到課程改革過程中來。而教師的信息技術(shù)技能和課程整合的能力則是指教師使用硬件、制作軟件的技能以及未來教學(xué)過程中運用媒體等的能力，也是信息化教學(xué)對教師的基本要求。一般情況下我們往往更注重教師運用硬件的能力而忽視了教師的信息意識與態(tài)度對教學(xué)的影響，這就會使得教學(xué)內(nèi)容與信息技術(shù)不能很好融合甚至出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，整個教學(xué)過程變得生硬，缺乏其應(yīng)有的活潑靈動的特性，這樣的信息化教學(xué)只是表面的、膚淺的，起不到應(yīng)有的教學(xué)效果，致使教育技術(shù)不能沿著健康科學(xué)的方向發(fā)展。因此應(yīng)注重教師的全面培養(yǎng)，使信息化教學(xué)得以真正實現(xiàn)。