摘要：随着信息技术的不断发展，越来越多的新媒体技术源源不断的融入到现代教育中。多媒体技术、计算机网络技术等出现给传统的教学模式带来了革命性的影响。目前，虚拟技术作为新媒体技术的代表近年来被广泛的应用到了社会的各大领域，其中也包括了职业教育教学领域。其特有的直观性、沉浸性、互动式的教学体验大大的提高了教学质量，更有效的促进了学生实践能力的发展和提高。下面是小编精心推荐的《虚拟化工作计算机技术论文 (精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。
化工虚拟仿真实验教学探索与实践
[摘 要] 分析了化工虚拟仿真实验教学中心建设的意义。介绍了燕山大学环境与化学工程学院虚拟仿真实验教学中心的建设内容，阐述了化工实践教学应融合教学、实训、实习、科研及技术服务等功能于一体的观点，对虚拟仿真实验教学中心的发展进行了思考。
[关键词] 化工实践教学;虚拟仿真;实验教学;校企合作
0 引言
随着计算机和网络技术的不断发展，虚拟仿真技术日益成熟，使得借助虚拟装置设备进行实验教学成为可能，半实物、全数字化动态模型及3D虚拟现实仿真技术能将传统化工装置的硬件功能软件化，这给实验教学带来了深刻的变化[1-3]。根据《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》中提出的“加强实验室、实习实训基地、实践教学共享平台建设，重点建设一批国家级实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、高职实训基地”精神，燕山大学环境与化学工程学院在校内化工实训基地建设基础上，对虚拟仿真实验教学中心的建设进行了必要的改革与探索。
1 化工虚拟仿真实验教学中心建设的必要性
化工实践教学是化工专业教学的重要组成部分。在计算机技术和自动化技术迅猛发展和广泛普及的情况下，虚拟仿真技术的发展可以满足化工专业学生对应用性实践教学的要求[4-8]。利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地，其“设备”与“部件”多是虚拟的，可以根据需要随时生成新的设备。半实物、全数字化动态模型及3D虚拟现实仿真技术，可以深层次地揭示教学内容，为学生提供安全、经济的离线培训条件。而且，培训内容可以不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展。同时，虚拟现实的交互性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学生的技能训练。虚拟仿真实践训练通过模拟工厂开车、停车、正常运行和各种事故现象处理，利用计算机真实地再现生产中的化工单元过程，使学生不出校门就可以操纵与管理生产中流量、温度、压力、液位、组分等数据的生成及变化，在非常逼真的操作环境中进行训练，达到既能对生产实际有一定的认识，又能亲自动手进行参数设置，更全面、具体和深入地了解不同的生产单元的操作过程和注意事项，使学生更深刻理解并能综合应用所学的专业知识，培养学生分析和解决生产操作中各种问题的能力。
2 虚拟仿真实验教学平台的建设与实践
燕山大学化工虚拟仿真实验教学中心，是以燕山大学省级化学实验教学示范中心为依托建立起来的。目前已经用于仿真实习、化工实训、认识与调研实习、化工原理仿真实验、专业课程设计、毕业设计、大学生科研立项等教学实践环节，并将上述环节有机结合在一起，构建了由课程教学演示型、仿真操作型、实训综合型、设计型、科研创新型5个层次的虚拟仿真实验结构体系，如图1所示。
2.1 课程教学演示型
该类内容是使用购买的北京东方仿真软件公司的“化工原理实验”仿真软件及多媒体素材库，以丰富的资料展示实际教学过程。真实直观的仿真界面，不仅极大地吸引了学生的注意力，激发了学习兴趣，而且加深了对化工相关专业课基本原理的掌握。
2.2 仿真操作型
此类内容使用了“双塔精馏实验仿真系统”、“乙苯塔精馏实验仿真系统”、“聚丙烯聚合工段仿真软件”、“通用流化床3D虚拟现实仿真软件”等仿真系统，学生根据化工仿真实习指导书给出的工艺流程、操作步骤和工艺参数，在计算机上进行DCS控制风格的仿真模拟，学生可以在局域网内的学生站练习模拟工厂开车、停车、正常运行和各种事故现象处理，教师可以通过与局域网互联的教师站实时规定或修改学生的培训内容、组织考试、汇总学生成绩等，弥补了传统实习学生无法亲自动手操作的不足，真实地再现化工生产中的化工单元过程，图2为聚丙烯聚合工段DCS总貌图。在“通用流化床3D虚拟现实仿真软件”中，引入了3D概念仿真苯胺装置精馏塔燃烧事故，比较清晰地表现现场路径和设备操作细节，增加了操作的现场感，更加贴近实际操作，并对安全预案的处理进行逼真模拟，使安全培训得到强化，如图3所示。在虚拟的化工生产环境中，师生借助计算机自然高效的仿真系统中的工艺流程、设备、分析数据等进行实时交互作用、相互影响，使教师和学生感到自己置身于一种特殊的环境中而产生了亲临真实企业的感受和体验。
2.3 实训综合型
该类项目内容由化工流动过程综合实验装置、填料塔精馏实验装置、化工传质单元实验平台、化工传递过程实验装置、化工生产工艺流程优化实验装置等多台化工实验设备组成。这些实训项目使学生对化工过程基本原理和工程实践之间建立紧密联系，帮助学生树立工程实践概念。例如“化工生产工艺流程优化实验装置”，是通过联机仿真DCS控制系统进行“聚醋酸乙烯酯”的生产操作及各项工艺参数控制，帮助学生在掌握“三传一反”基本原理基础上，对聚醋酸乙烯酯生产过程中的反应器、换热器、精馏塔、气液分离器、聚合反应釜等化工单元有综合的理解。通过仿真操作不仅可完成对化工生产装置实际操作的训练，实现理论与实践的统一，而且对学生专业实践技能有很大提升。
2.4 设计型
此类项目要求学生运用已学的专业基础知识，根据教师指定的设计任务，独立完成化工原理课程设计、专业课程设计以及毕业设计等环节，是对学生独立思考、分析和解决问题能力的进一步训练。例如在“聚醋酸乙烯酯合成工段工艺”设计题目中，学生可以根据教师给定的设计任务自由选择醋酸乙烯酯反应器、醋酸乙烯酯精馏塔或聚合反应釜等生产单元，确定设计方案，在完成设计任务后，可以利用聚醋酸乙烯酯生产工艺流程优化装置，通过实验验证工艺设计参数。
2.5 科研创新型
该类教学是针对学有余力的优秀学生或研究生，帮助其提高创新能力的训练，鼓励他们自主创新，提出若干具有挑战性的问题，参加国内外创新竞赛，申请并完成创新项目等。例如学生在教师指导下，组成创新小组，完成了“基于Aspen plus 软件的聚醋酸乙烯酯生产工艺优化计算”、“平推流与全混流反应器系统仿真开发”等项目。
3 虚拟仿真实训中心建设发展的几点思考
3.1 加强校企合作，建设资源共享的化工虚拟仿 真实验中心
校企合作是现代高等教育实施技能型人才培养的一种重要途径和方法。学校在化工虚拟仿真实验教学平台建设中，和中国―阿拉伯化肥有限公司以及秦皇岛华瀛磷酸有限公司建立了长期的合作关系，全方位实施校企合作，除了采购北京东方仿真软件技术有限公司的仿真软件之外，还通过校企合作，由教师、企业工程技术人员和计算机仿真技术人员联合设计开发与之相应课程配套的仿真软件，保障实验实训教学的实施，并为校企合作开展职业培训奠定资源优势。积极推进与企业联合共建实验室、与企业联合设置奖学金，并把企业研发部门的部分工作职责“请”进学校，在中心建立企业研发分部。实现专业实验与科学研究、工程实际、社会应用有机结合。
3.2 充分利用学校优质教学资源，提升教学与培 训水平
现代化工生产特征是生产装置大型化、生产过程连续化和过程控制自动化。化工行业对操作人员的理论知识水平、操作技能水平及其综合素质要求越来越高，利用学校的优质教学资源，教学经验丰富的教师，对企业员工进行培训，可以大大提高企业培训水平。虚拟仿真实验教学平台的信息化、网络化为提高企业培训水平提供了便利条件。在未来校企共建方面，虚拟仿真实验教学的发展方向是依托于校园网门户网站，提供虚拟仿真实验资源的远程共享、远程培训与远程操作，提高培训水平，拓展实践教学领域。
3.3 通过虚拟仿真实训教学平台，加强学生实践 能力培养
采取虚拟工厂情境与实际工厂生产相结合的实践教学模式，使学生从虚拟“生产事故”和工厂安全生产实践中体会到企业的工作环境和生产管理过程，为充分发挥学生的积极性和创造性，培养学生独立思考、灵活运用所学基本理论知识分析问题和解决问题的能力，计划采取实训教师、学生全程参与项目设计与建设的方法，让教师和学生分别承担相应员工角色共同进行实训作业演练，将教师教学、人才培养和科研开发三者真正有机结合，使学生的培养方式更加丰富化，培养内容更加实用化。并引进企业高级工程师或组织实训教师到对口企业培训，在提高教师实践教学经验的同时，提高学生的实践技能水平和现场生产管理水平。
4 结束语
在化学化工虚拟仿真实验教学中心建设过程中，将化工实训基地项目、化工原理课程仿真实验资源、化工仿真实习教学资源与虚拟仿真实验教学资源整合到一起，构建了由课程教学演示型、仿真操作型、实训综合型、设计型、科研创新型所组成的虚拟仿真实验结构体系。通过多个教学模块的有机组合，实现了虚拟仿真实验教学资源功能化、结构平台开放化。未来将进一步补充和完善学院的仿真实验平台建设，提升虚拟实验教学层次。
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作者：宋建争 李建军 张永强
VR 技术在高职教学中的应用
摘要：随着信息技术的不断发展，越来越多的新媒体技术源源不断的融入到现代教育中。多媒体技术、计算机网络技术等出现给传统的教学模式带来了革命性的影响。目前，虚拟技术作为新媒体技术的代表近年来被广泛的应用到了社会的各大领域，其中也包括了职业教育教学领域。其特有的直观性、沉浸性、互动式的教学体验大大的提高了教学质量，更有效的促进了学生实践能力的发展和提高。本文从虚拟现实技术的基本内涵、主要特征出发，研究VR 技术在高职仿真课堂中的应用。
關键词：虚拟现实;高职;仿真
VR(VirtualReality)技术也就是虚拟现实技术，是二十世纪八十年代末期发展起来的一项新技术，是当前较为活跃的研究领域。[1]该项技术综合了计算机图形处理技术，图像处理与模式识别，智能技术，传感技术，语言处理与音响技术，网络技术等多门学科，将数字化信息变为人们所能感受到的具有各种表现形式的多维信息。随着社会的不断发展，该项技术在各个领域中都得到了较大的发展，其中包括了医学、军事、航空、教育等，尤其是在教育领域发展最为迅速。
随着全国各大高职院校规模不断扩大，各种教学设施朝着不断向着现代化、信息化的方面改革，传统的教学资源已经不能适应现代高职教学的需求。所以，很多学校都在将VR 技术融入到课堂教学中，VR 技术所具有的良好交互性、直观性、场景逼真性等优势，很好地解决了教与学面临的困境;同时VR 技术也能一定程度上解决了部分专业内容对场地、材料、设施设备、人员等的限制性要求，有效的解决了学生基础薄弱、学习积极性不足的问题。
1、虚拟现实技术概述
1.1虚拟现实技术概念
VR(VirtualReality)技术是通过电子技术、计算机技术、图像处理技术、多媒体应用技术、传感器技术、人机接口技术、和仿真技术等各项技术融合生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境，可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能与之发生“交互”作用。它是属于一种可以设计和体验的计算机虚拟仿真系统。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破时间和空间以及其他客观的限制，目前在商业、医学、教育、影视、军事等多种领域都有在应用。
1.2虚拟现实技术的特征
虚拟现实技术综合应用了多种现代信息技术将各种自然环境中的感官体验有效地还原到虚拟现实系统中，模拟人在自然环境中的各种感官，通知可以根据使用者、使用环境等不同，及时调整参数，可以说其创建的虚拟环境是与现实非常接近的，同时又可以通过直接观察、操作、触摸或检测周围环境及事物，与之发生“交互”作用。该技术具有以下特点：
1)沉浸性(Illusion of Immersion)——沉浸指的是用户在使用该系统时，自我感知系统与虚拟现实系统的融入情况。当虚拟现实系统所营造的虚拟环境使用户自身感知系统难以分辨其真假时，用户会把自身当成环境的一部分，自身的角色将从一个旁观者变为参与者，提高学生主动学习的积极性。
2)交互性(Interactivity)——虚拟现实系统通过使用一系列输入输出设备(如数据手套、手柄、自由行走跑步机、头盔、气味发生器、数据衣、数据背包等)提高系统的可操作性，用户的身体动作和语言都可以实时传入虚拟现实系统，并通过系统运算及时通过输出设备进行反馈，实现用户与虚拟世界的事物实时互动。
3)构想性(Imagination)——虚拟现实不仅仅是将自然的环境因素真实的还原到系统中，也突破时间和空间，跨越宏观或者微观世界，将用户的创意具体化，随意地构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。解开现实世界中的种种条件制约，激发人们的创新思维。
1.3虚拟现实系统的分类
根据虚拟现实技术所倾向的特征的不同， 可将虚拟现实技术划分三大类：
1)桌面虚拟现实系统
这类虚拟现实系统仅仅依靠个人计算机或图形工作站等设备，在输出端营造虚拟的环境，同时依靠数据手套、数据衣等输入设备与系统进行互动，将显示器作为观察虚拟世界反馈的窗口，另外再加以软件的辅助使用户产生一定的投入感。
此类虚拟现实系统的优点在于成本相对较低，属于较为初级的虚拟现实技术的应用，因此沉浸的效果较为一般。
2)沉浸式虚拟现实系统
这类虚拟现实系统通常采用头盔式显示器、洞穴式立体显示等设备，尽可能的隔绝外部自然环境对用户的影响，将用户的视觉、听觉封闭在虚拟环境中，同时利用数据手套等输入设备将用户的触觉也封闭在虚拟环境中。通过这些技术将使用者完全置身于虚拟环境中，实现一种完全的沉浸体验。
3)共享式虚拟现实系统
这是一种基于网络连接的虚拟现实系统，在这种系统中可以支持多个用户在同一个虚拟现实系统中进行相互沟通或共同与系统沟通，实现信息共享或者协作完成某项工作的目的。
2、虚拟现实技术应用
将虚拟现实技术融入高职院校的教学中，可以使学生的理论、实践学习环境更为生动、逼真， 将知识更为形象的展现在学生面前，更有效的激发创新思维。该技术将在多方面对传统教学产生积极影响：
2.1虚拟现实课堂
课堂是授课的基本单元， 依据不同教学内容组建相对应的虚拟现实课堂，通过计算机硬件和软件在计算机上实现课堂上的知识点具体化、形象化。通过虚拟现实技术可以突破时间、空间的限制，将原本只能简单面描述的现象、自然演变过程等更直观的展现出来。在教学中有很多知识所反应的事物虽是客观存在的，但无法一一呈现在学生面前，利用虚拟现实技术可再现之， 为学生提供生动、逼真、感性的虚拟学习材料，帮助学生理解。
例如授课课件以及视频的虚拟现实化，比如在机电类专业的教学过程中，实物展示、加工维修、拆装等内容通常利用图片、视频或者真实物体来进行教学，由于学生观摩的位置角度的影响、参与度不足或者实物不方便拆卸等因素的限制使教学效果较为不理想。然而，通过将教学所用的视频或课件融入到虚拟现实系统中，可以实现每一个学生都进行设备的拆装学习，同时选择适合自己学习的角度进行学习，更为直观的掌握零件结构认知、装配结构认知等知识点。
2.2虚拟现实实训
实训教学是职业教育中的重中之重，将虚拟现实技术与高职类教学实训相结合，依托虚拟现实设施设备以及配套的专业类软件，可以解决传统实训过程中遇到的一些问题，同时取得更好的实训效果。
鉴于高职类专业的特殊性，部分专业的实训设施、设备价格昂贵，且占地面积巨大，同时设备更新换代速度较快，如不及时更新、维护设备将对教学效果产生较为严重的影响，因此当学校资金不足时，部分学校只能租用或者借用设施设备进行实训教学，通过这种方式能够解决资金不足的问题但也不能达到较好的教学效果。如果利用VR 技术创造生产现场模拟的实践环境，实训教学不再受场地、设备限制，同一套设备可以满足多门课程教学的实际需求。
此外，利用课余时间学生可以自主选择学习时间、学习内容，甚至可以重复进行实训可，提高知识的掌握程度。利用VR 技术，学生自助选择虚拟系统中的实训模块，也不会产生材料损耗，设备维护成本增加等问题。例如复杂设备的拆装，利用VR 技术不仅实现产品模型以装配图和爆炸图的形式出现， 同时在学生自行实训的过程中也不需要专业教师的陪同，及时拆装失败也不会影响系统的再次使用。更重要的是在通过虚拟实训过程可以避免风险，使实训更安全。
2.3虚拟现实实训基地
虚拟现实实训基地的打造，可以解决高职类学校各专业，特别是机械类专业面临的校内外实训基地数量不足、质量不高，校企合作很难实质性融入，学校投入难、学生实践管理难等问题。
实训基地大致布局为：围绕综合功能分区、硬件建设及VR 教学实训软件与配套教学资源的安装与部署等建设需求，含六大区域，即专题展示区、全景教学区、桌面实训区、沉浸体验区、体感交互区及虚拟仿真区。
基地基础功能是：
(1)多专业综合实践平台 基地根据不同课程配备相适应的虚拟交互设备，以各专业人才培养方案为依据定制开发VR 软件、资源等内容，可全面满足各类专业的实践需求。
(2)人才培训平台 结合专业教师资源、课程资源，可承接周边院校学生及社会人士的VR 技术技能培训，不断满足社会对VR 领域人才的需求。
(3)VR 资源开发平台 基地和校企合作单位、VR 技术开发企业等合作开发VR 教学资源，老师参与共同研发VR 软件和配套资源及承接相关VR 资源开发需求;学生可获得实习实践岗位。
(4)VR 展示体验平台 基地对本地中小学生、企事业单位开放，学校对VR 技术应用、实践的成果展示，作为学校创新职业教育发展品牌的传播窗口。
3、在高职教学中使用VR 技术的意义
1)学生掌握知识的效率与其对知识学习的主动性、积极性有很大的关联。学生学习过程中如果只是单纯的通过教师的讲授来获得知识，这样得来的知识需要后期反复巩固才能形成长期记忆。但是，如果是在学习过程中学生自行发现的问题，同时又利用自己收集的资料以及别人的帮助来解决问题，从中学到的知识会留下非常深刻的印象。所以，在高职教学中使用VR 技术，为学生提供真实的学习环境，在虚拟的环境中随意的发挥自己的想象，去发现问题，解决问题，这样学生可以充分地将自己原有的知识和现在所学的知识相融合，通过新旧知识的连接，去获得更新的知识。因此，与创痛教学方式相比，在现代教学中融入虚拟现实 技术能够很好地给学生创建新颖的教学“情境”，提高学生对知识学习的主动性。
2)在传统的实践教学过程中，学生一旦遇到失败，就会很容易产生自卑的情绪，或在实训开始时就畏惧失败，致使实训过程心里负担过重，影响知识点的学习及技能的掌握，有更甚者会对学习失去信心，怀疑自己的能力。将虚拟现实技术应用于高职院校的课堂教学中，在实训环节大大减轻学生的心里负担，由于实训过程都是程序编制的虚拟过程，学生不用担心结果操作失败会造成什么样的后果，如果失败只需重置系统重新开始即可，提高的學生动手操作的积极性，消除了学生负面情绪对学习过程的影响。
3)对于一些较为抽象的知识，传统的教学方式只能通过教师的语言、肢体以及一些平面的图形、影像资料来表述，虚拟现实技术则为这些知识点提供了一种新的、更为直观的表述方式。
4、结束语
将虚拟现实技术融入高职教育教学过程，目的在于化教学过程、改善教学场景，充分利用该项技术优势，节约教学成本，提高教学效率，满足学生个性化学习需求，从而实现高效教学，该项技术必将对教育教学水平的提高产生深远的影响。
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作者：张晨恺
化工装备技术专业虚拟仿真教学平台的建设
摘要：鉴于石油化工装置中的大型化工装备无法被建成实体的维护检修实训室，考虑到当前有利的政策和信息技术支持下，研究并创建了大型化工装备维护检修虚拟仿真教学平台。该虚拟仿真教学平台弥补了高等职业教育化工装备技术专业没有大型化工装备实训室的空白，加大了校企合作、产教融合深度，提高了教学质量和办学水平，同时大大降低了安全风险和实训操作成本。借助该虚拟仿真教学平台，不仅使学生能够很好地掌握大型化工装备维护检修技术和技能，达到零距离上岗，而且使石油化工企业职工得到前所未有的良好培训，在大检修间隔期越来越长和检修质量越来越高的当今，可为石油化工企业创造更大的利润。
关键词：高等职业教育教学;化工装备技术专业;虚拟仿真实训建设
开放科学(资源服务)标识码(OSID)：
Research and Practice of Virtual Simulation Teaching Platform for Chemical Equipment Technology Specialty
SHANG Jian-ping
(College of Mechanical Engineering， Lanzhou Petrochemical Vocational and Technical University， Lanzhou 730060， China)
Key words： higher vocational education teaching; chemical equipment technology specialty; virtual simulation training construction
1 建设背景
现代信息技术的应用为提高教学质量提供了坚实基础条件，在众多教学方法或教学手段改革实践过程中，虚拟仿真教学成为当前高等教育改革的热点之一[1]，这已经体现在了普通本科教育教学改革中。2013年8月，教育部决定开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，充分体现了虚拟仿真教学在高校实践教学体系中的重要地位。目前虚拟现实技术作为信息技术的代表，同多媒体技术、网络技术公认为三大前景最好的计算机技术。根据《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》的指导意见，教育部在2013～2015年启动了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，得到了社会各界的积极的响应和支持，已遴选出300个国家级虚拟仿真实验教学中心。为推动高校积极探索线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实驗教学新模式，教育部2017年印发了关于2017—2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知，计划到2020年遴选出1000项示范性虚拟仿真实验教学项目。
其实，高等职业教育早在2006年就已经开始重视现代信息技术在职业教育教学中所起的作用。教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高〔2006〕16号)中明确指出：“要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。”2012年3月，教育部颁布的《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》中同时也指出职业教育信息化是“教育信息化需要着重加强的薄弱环节”，并提出“加快职业教育信息化建设，支撑高素质技能型人才培养”的发展任务。《教育信息化2.0行动计划》指出，虚拟仿真实训教学平台是教育信息化数字资源的重要组成部分。具有“突破时空限制”“快速复制传播”“呈现手段丰富”的独特优势，是提高职业教育教学质量的重要手段。虚拟仿真教学资源的有效应用、虚拟仿真教学的大力开展，对于实现信息技术与教育教学的深度融合，引领教育信息化从而引领教育现代化具有重要的意义[2]。
《中国教育现代化2035》也对中国教育信息化提出了更高的期望，在新型教学模式上，要坚持以虚拟为载体、学生为中心、在线为常态的原则，探索AR、VR技术与力反馈技术的融合，在模拟真实情景的同时深化学生的具身认知，进一步推动在线教育教学场景化体验的升级[3]。在当前全国范围内开展普通本科教育和职业教育信息化的大背景下，我们早就开始考虑很有必要建设大型化工装备维护检修虚拟仿真教学平台。
2 实训室现状
我们在校企合作、产教融合的基础上，严格按照企业小型化工装备的维护检修规程，已经建成了由小型化工装备组成的化工装备实训基地。基地现有七个实训室，全部都可以完全满足高等职业“化工装备技术”专业教育教学、各类职业院校技能大赛培训和石油化工企业职工培训的需求。这七个实训室分别是泵检查修理实训室、压缩机和通风机检查修理实训室、化工设备检查修理实训室、管道安装实训室、流体输送实训室、设备动态监测实训室和通用件检查修理实训室等。
泵检查修理实训室有叶片泵、容积泵和其他类型泵等117台，能够完成泵的零部件拆装、检查和修理，还能为参加各类大赛的在校学生和企业职工进行赛前培训;压缩机和通风机检查修理实训室有V型压缩机、离心通风机和离心式压缩机等16台，能够完成小型V型压缩机、离心通风机的拆装、检查和修理，而离心式压缩机只能进行结构的观察和原理的理解;化工设备检查修理实训室有列管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器、套管式换热器、反应器和塔节等25台，能够完成常见化工设备的拆装、检查和修理;管道安装实训室有各种阀门、管法兰、弯头、三通和管段等280件，能够完成按照管路工艺图安装管路，有法兰连接、螺纹连接和管路试压操作，还可以进行管件制作等;流体输送实训室有一套由三台离心泵、一台往复式泵、储罐、管路、各种仪表和变频器等组成的流体输送装置，能够完成不同管件流动损失的测定、不同转速下的离心泵流量—扬程性能曲线测定、离心泵串联和并联流量—扬程性能曲线测定和管路特性曲线测定等;设备动态监测实训室有一套状态监测和故障诊断操作软件、硬件、各种探头和应力测试软硬件等19台/套，能夠完成动设备的监测与故障诊断和静设备的应力测定等;通用件检查修理实训室有与化工装备有关的通用机器、零部件和机械装调实验台等150件/台，能够完成机械原理和机械零件结构和原理的理解、齿轮减速器的拆装和为参加各类机械装调大赛的在校学生和企业职工进行赛前培训等。
3 建设必要性
大型化工装备主要是指石油化工装置中的轴流式风机、离心式压缩机、活塞式压缩机、工业蒸汽轮机、烟气轮机、管式加热炉、催化裂化反应器、加氢反应器、大型列管式换热器和各种完整塔设备等化工装备，属于石油化工装置中的重大机组和设备。大型化工装备的维护检修将直接影响着石油化工生产的安全性、稳定性、长周期性、满负荷性和优化性，即“安、稳、长、满、优”。大型化工装备的一线维护检修人员大多数是高等职业院校“化工装备技术”专业的毕业生。所以，高等职业院校“化工装备技术”专业人才培养所需的优良大型化工装备维护检修实训资源是保障石油化工装置“安、稳、长、满、优”生产的初始条件之一。然而，对于大型化工装备，考虑到实体维护检修实训室的设计难度大、建设费用高、占用场地大、安全性差、可操作性差等原因，一直没有建成大型化工装备维护检修校内和校外的实训室。
面对大型化、高新化的大型化工装备，学生在学习中无法实现动手操作。只从书本中进行学习是很难理解大型化工装备的整体和细小结构、工作原理和维护检修知识。专业教师有可能的话也只能是在企业挂职锻炼时才能够到大型化工装备维护检修现场进行观摩学习，无法提升技术和技能。这种教学环境根本无从谈及使学生掌握大型化工装备维护检修实际的技术知识和操作技能。目前已经成为“化工装备技术”专业职业技术教育发展的瓶颈[4]。一方面是高等职业院校“化工装备技术”专业毕业的学生很难胜任大型化工装备维护检修工作，另一方面是石油化工企业用人单位找不到合适的毕业生，只能等到大型化工装备大检修时慢慢培养在职职工，这样的机会要间隔三年以上才会遇到，大大增加了职工培训费用和人工成本。
2020年9月国务院九部委发布的《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》中要求，旨在加快推进职业教育现代化，促进职业教育和产业人才需求精准对接。通过大型化工装备维护检修虚拟仿真教学平台的建设，将学校教育方式转化为以学生为中心的教学模式。为学生提供全时段全方位的理论与实践学习资源，帮助提升岗位核心竞争力，为学校提供新的理实一体化教学模式，提高信息化教学水平，最终实现校企在人才培养上双向互助，提升社会服务能力。借助该虚拟仿真教学平台，可以培养学生熟练掌握大型化工装备维护检修操作应有的各项技术和技能，达到与石油化工企业零距离上岗的要求。该虚拟仿真教学平台的建成，不仅可以增强学生的学习兴趣，提高“化工装备技术”专业的教学质量，而且可以在全国范围内乃至在国际范围内提升同行业的竞争力。
4 建设可行性
4.1 政策支持
2020年10月，教育部职成司正式发布《关于开展职业教育示范性虚拟仿真基地建设工作的通知》，明确提出发挥职教集团推进企业参与职业教育办学的纽带作用，建设100个示范性虚拟仿真实训基地。经过我院的申报，大型化工装备维护检修虚拟仿真教学平台为省教育厅专项资金建设项目。
4.2 虚拟仿真技术成熟
4.2.1 VR技术
利用计算机产生三维立体的图像，在佩戴VR视镜的情况下，可使学生全身心地投入到计算机创建的三维虚拟VR石油化工装置工作环境中，该环境中的大型化工装备，看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，就像在真实石油化工装置的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉[5]。
4.2.2 3D技术
三维虚拟现实场景以真实场景为背景设计展现在电脑屏幕上，使用3D虚拟平台，与真实场景具有一致性。操作者可交互完成漫游、搭建、认识实习、虚拟操作等过程。从而使教师和学生在操作时心情愉快，获得较高的沉浸感。解决了大型化工装备的“见不到、想不来、动不成、难对应”等难题，促进了大型化工装备的理论与实践相统一和知识与技能相统一，大大提高了大型化工装备的教学效果。
5 建设方案
大型化工装备虚拟仿真教学平台的研究开发是在职业教育学院、石油化工企业和仿真制作企业合作共建下完成的。学院专业教师和石油化工企业设备工程师在掌握仿真制作软件的基础上，继续严格按照石油化工企业大型化工装备的维护检修规程，始终参与虚拟仿真教学平台的设计和编制，并给予及时的反馈和改进意见。考虑到石油化工装置中大型化工装备维护检修频次，还考虑到在有限的建设资金支持下，为保证虚拟仿真教学平台的建设质量，大型化工装备维护检修虚拟仿真教学平台建设内容主要包括活塞式压缩机、离心式压缩机、工业汽轮机、管式加热炉、塔设备(板式塔和填料塔)和大型列管式换热器等六种七台化工装备的维护检修虚拟仿真。
按每个化工装备需完成的维护检修任务分为结构拆装、状态监测和维护、故障诊断和处理和检查修理等四个模块，再将各模块按具体训练操作分为若干个分模块，每一分模块均有按石油化工企业维护检修规程标准的操作步骤方法和相应的操作控制评分标准。结构拆装模块为VR仿真系统，状态监测和维护、故障诊断和处理和检查修理三个模块为3D仿真系统。
下面以离心式压缩机为例，列举单台化工装备各模块下的分模块和分模块的设计内容和要求。
1)结构拆装模块
分模块主要有整体结构、工作原理、转子结构、定子结构、密封结构和轴承结构等。
2)状态监测和维护模块
分模块主要有状态监测、运行维护、停车维护和开、停车操作等。
3)故障诊断和处理模块
分模块主要有性能达不到要求、异常振动和异常噪声、喘振、轴承故障、叶片损坏、齿轮增速器故障、润滑油达不到要求和驱动机超负荷等。
4)检查修理模块
分模块主要有各检修周期的检修、联轴器的检修、机组主螺栓的拆装检修、机壳的拆装检修、定子的检修、转子的检修、密封的检修和轴承及轴承座的检修等。
每个分模块都有各自的设计内容和要求。为减少篇幅，这里只列举“转子的检修”分模块的设计内容和要求，主要有转子起吊和就位要求、检查转子轴承轴颈浮环密封轴颈和轴端联轴器工作表面等部位的损伤以及修理方法、检查转子上密封工作表面处磨损、检查转子上的所有螺纹、检查轴承轴颈、油膜密封轴颈和止推盘轴颈等的圆度和圆柱度、检查转子上密封部位、轴颈部位、平衡盘外圆和轴端联轴器工作部位处的径向跳动及处理、检查叶轮、止推盘和止推轴肩处的端面跳动及处理、检查转子的轴向窜量以及叶轮与扩压器的重叠数据、检测转子直线度偏差、检查转子的尺寸、转子无损探伤(磁粉检测和着色渗透检测)的检查、转子不平衡的原因分析、转子的动平衡(低速和高速)、检查各级叶轮出口与隔板流道对中情况和检查转子窜量等检修内容，以及各内容和要求的操作控制评分标准。
在《职教20条》和《提质培优计划》影响下，学校通过大型化工设备维护检修虚拟仿真教学平台的建设，将有条件与企业联手，深化校企合作、产教融合，发展“双元制”模式，將高等职业人才培养与企业职工培训紧密对接。
该虚拟仿真教学平台可以承接像化工机器、化工设备、化工装备检修技术等专业理论课程的有关大型化工装备理论教学任务，以及像化工机器维护检修实训、化工设备维护检修实训、状态监测与故障诊断实训和润滑与密封实训等专业实训课程的有关大型化工装备实践教学任务，还可以承接石油化工企业大型化工装备维护检修的职工培训任务和“1+X”证书取证培训任务等。
6 虚拟仿真教学平台
6.1 化工装备结构拆装VR仿真系统
该VR仿真系统可以实现化工装备自由旋转观察、结构拆解装配过程播放、工作原理学习、零件作用学习、自主拆解装配学习、结构探索学习、理论知识讲解等功能。
6.2 维护与检修操作3D仿真系统
该3D仿真系统可以实现状态监视与维护、联锁逻辑与事故操作、故障诊断与处理、检查修理与启停车操作等功能。具体的功能要求有对设备、人物、场景的三维模拟，帮助学生巩固化工装备结构原理;在计算机终端上实现多人或多任务共同训练;学生自主操作，通过答题方式完成任务，学习化工装备的状态监测和维护、故障诊断和处理、检查修理操作;学生可以进行佩戴劳保用品和选择工量具的操作;学生操作可以实现人物移动，游戏化教学;学生自主漫游学习厂区布局等。
6.3 其他化工装备资源素材库
除了VR仿真系统和3D仿真系统中大型化工装备之外的其他50多种典型化工装备，可以通过多媒体技术动态被展示出其整体浏览、外部形态、内部结构、工作原理等内容。展示过程为自动播放，有人工配音讲解及文字说明信息，大大丰富了本虚拟仿真教学平台的教学内容。
6.4 虚拟仿真教学平台配套平台
6.4.1 学员仿真平台
按照课程-课题-任务三层架构设计的实训教学模式，并配套相应的学习资源、任务攻略、练习题，在有限的课时内进行任务安排，实现相应的教学目标，并生成实训报告。
6.4.2 教师管理平台
可实现查看和管理学员状态和数据、学员冻结及解冻、练习模式和考试模式设置、通用事故库管理、成绩管理和自动考评功能等。
6.4.3 手机端平台
可提供2D、3D等形式的动画、视频、课件、题库等云端资源，也可由教师编写相关试题，下发任务，监控课堂学习情况等。
7 结束语
从我院“化工装备技术”专业近几年毕业生的就业率和就业去向等情况来看，社会仍然需要大量的高等职业教育层次“化工装备技术”专业人才，特别需要能够胜任大型化工装备维护检修岗位的“化工装备技术”高技能型专业人才。倒推着大型化工装备维护检修的实训资源在“化工装备技术”专业高等职业教育教学中越加显得重要。多年来，学院与石油化工企业经过长期地研讨，始终没有一个良好的、滿意的解决方案，导致一直没有建成大型化工装备维护检修实体实训室。随着现代信息技术的不断发展，职业教育虚拟仿真教学平台的信息化水平得到了前所未有的提高。在当前这种大背景下，我院的大型化工装备维护检修虚拟仿真教学平台填补了专业教育教学没有大型化工装备维护检修实体实训室的空白。该虚拟仿真教学平台是在职业教育学院、石油化工企业和仿真制作企业合作共建下研究开发完成的，其教学的实践性、操作性、互动性、个性化和自适应性也是前所未有的强大，在高等职业教育“化工装备技术”专业人才培养的过程中将发挥越来越重要的作用。
参考文献：
[1] 柳洪洁，宋月鹏，马兰婷，等.国内外虚拟仿真教学的发展现状[J].教育教学论坛，2020(17)：124-126.
[2] 石秀玲，付铖.信息化背景下职业教育虚拟仿真教学探究[J].河北职业教育，2020，4(2)：47-49，53.
[3] 翟雪松，史聪聪.《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》的实施现状、挑战与展望[J].现代教育技术，2020，30(12)：20-27.
[4] 李群松.高职院校内化工装备技术实训基地建设探索[J].广东化工，2014，41(12)：225-226，228.
[5] 李琴.化工装备技术专业生产性实训基地建设的探索与实践[J].化工设计通讯，2016，42(9)：82-83.
【通联编辑：梁书】
作者：商建平
