基于虚拟仿真技术高职《化工安全技术》课程改革与实践
作者:教师教育学院李朝辉 时间:2024-10-31 点击数:
1.案例概要
党的二十大报告中对安全生产提出要求:坚持安全第一、预防为主,坚持“人民至上、生命至上”的原则。《化工安全技术》课程聚焦化工工艺操作岗,对接化工产业绿色化、智能化、高端化新业态,培养转型升级过程中“懂技术、擅操作、爱岗位”的高素质技术技能人才,保障安全生产。
然而,《化工安全技术》课程实践教学涉及危险化学品、高温高压环境和复杂的反应过程。在真实场景中进行实践操作,稍有不慎就可能引发火灾、爆炸、中毒等严重事故,往往需要承担巨大的安全风险,实践教学存在巨大难度。
为降低实践教学危险性,贯彻落实党的二十大精神中“大安全、大应急”理念,教学团队深入企业调研化工工艺操作岗的岗位需求,结合区域化工产业发展优势,搜集与生产一线精准对接的教学资源,引入企业柴油加氢真实工艺,模拟情境真实情境,采用 VR 技术、虚拟现实及仿真技术、学习通平台等,丰富信息化教学手段,全面提升学生安全操作技能和事故预防与应急处置能力。
2.具体做法与实施过程
(一)实施“三段六环”教学模式,提升岗位能力
本模块按照化工工艺操作工事故预防与应急处置要求,职业能力培养贯穿始
终,教学过程采用“三段六环”教学模式,即课前导学、课中探学、课后拓学三阶段,知根底、导任务、探本源、练技能、演成果、拓应用六环节。课前自主学习,通过学习通平台前测,掌握学生学情。课中通过情境案例导入、小组协作探究等方式引导学生主动学习新知,锻炼学生发现问题能力;通过尝试练、指导练、仿真练和实战练等方式促进学生知识内化、技能硬化、素质强化,提升学生安全操作和事故预防与应急能力;通过综合汇演、多元主体评价等环节总结升华,解决课程难点,实现岗位能力综合提升。课后任务拓展,发布作业巩固,参与社会实践活动,实现多元化发展。
(二)利用“虚实结合”教学手段,解决重点难点利用学习通平台
承载教学资源,实现全过程教学数据采集,做好课堂管理;采用 VR 技术体验安全事故,切实有效帮助学生提高安全防护意识;运用 HAZOP虚拟仿真软件,进行工艺风险分析;借助个体防护仿真软件和实训器材,模拟不同情境防护用品的配备与穿戴;通过虚拟仿真软件开展事故应急桌面演练,完善火灾爆炸事故应急预案;引入应急演练实操装置,基于企业真实工艺,以较直观的方式进行火灾爆炸事故现场的应急处置。丰富的资源、灵活的工具、虚拟现实及仿真等先进技术的助力,弥补了传统教学的局限与不足,提高学生事故预防和应急处置的能力。
(三)采集“实时可视”学习数据,即时评价反馈
教学实施过程中利用 HAZOP 仿真软件、3D 应急演练仿真系统、个体防护仿真系统、安全应急演练系统筹数字化实训系统对学生进行实时量化评价;采用学生自评、小组互评、双导师评价等形式,对学生在过程中形成的反思报告、汇报演示、团队协作、规范操作等进行质性评价;通过学习通平台动态采集各项数据,聚合任务评价数据综合分析学生成长图谱,进行增值评价。
学习通平台、仿真系统、实操装置等软件和平台能够实时抓取学生学习效果数据,实现学生全过程、全方位数据采集,全面、动态、即时、精准地反映学生的学习成长轨迹。根据数据显示与分析结果,及时发现教学效果与教学目标之间的偏差,调整教学策略。
图1 教学资源与手段
3.主要成效与创新点
根据问卷调查和学生评教可知,学生满意度和学习兴趣都得到了有效提高。学习通平台显示,本课程在线课程浏览量达 5100 人次,互动次数达 320 次, 学生在线学习平均时长超 79 小时;借助学习平台全过程采集数据分析可知,100%的同学纠正了对化工行业特殊性的认知,安全生产意识增强,团队协作能力大大提升,素质目标达成;100% 的学生能理解化工安全技术,知识目标达成;96.7%学生已具备安全操作和事故预防与应急处置能力,能力目标达成,实现了“人人讲安全,个个会应急”。
(一)增强学习效果
虚拟仿真软件和平台的使用避免了操作的危险性,保障了人身安全;学生可以沉浸式、场景化接触企业一线工作环境,参与度明显提高,打造了高效学习氛围,教与学充满交互性、趣味性、挑战性,符合学生的心理特质和认知规律。
(二)实时反馈评价
利用学习通平台记录全过程学习数据,辅助采集 HAZOP 仿真系统、3D 应急演练仿真系统、个体防护仿真系统、安全应急演练装置等实训系统的输出数据,实现了学习信息动态化,学习数据可视化,信息反馈实时化,实现即时评价、即时反馈、即时处理。
4.反思与改进
存在问题:化工虚拟仿真教学资源开发欠缺。
原因分析:部分虚拟仿真教学资源已经开发,尚可满足教学需要,但面对化工新业态和企业需求,仍须实时动态更新。
改进措施:通过政校企三方合作,政府引领,校企共建共享,把握行业前沿动态,不断丰富虚拟仿真教学资源,加强虚拟仿真技术的应用。