張美林 (廣西工業(yè)技師學(xué)院，廣西 南寧 530031)

0 引言

化工安全是化工生產(chǎn)過程中的重中之重?；どa(chǎn)的特點(diǎn)是高溫高壓、有毒有害，化工生產(chǎn)中安全事故主要源于泄漏、燃燒、爆炸、毒害等危害。由于化工生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節(jié)不安全因素較多，且相互影響，一旦發(fā)生事故，危害性強(qiáng)，后果嚴(yán)重。所以，相關(guān)管理員、技術(shù)員及操作員均必須熟悉和掌握有關(guān)安全知識(shí)和事故防范技術(shù)，并具備一定的安全事故處理技能。廣西工業(yè)技師學(xué)院(以下稱我院)是廣西唯一一所含石油化工專業(yè)的國家和自治區(qū)級(jí)示范中等職業(yè)學(xué)校，多年來為廣西石油化工企業(yè)輸送了大批高素質(zhì)技能型人才，與區(qū)內(nèi)各石油化工企業(yè)形成了緊密的校企合作關(guān)系。學(xué)院在“用人單位對(duì)畢業(yè)生滿意度調(diào)查”中發(fā)現(xiàn)，多家企業(yè)反饋畢業(yè)生安全素養(yǎng)不高。為此，加強(qiáng)化工安全虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)很有必要。

1 化工安全虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)思路

根據(jù)《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃(2020—2023年)》中“推動(dòng)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合”的要求，在我院石化技術(shù)系現(xiàn)有的化工安全實(shí)訓(xùn)裝置和仿真實(shí)訓(xùn)室基礎(chǔ)上，引入人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合化工行業(yè)朝智慧化工、綠色化工的發(fā)展趨勢，深化虛擬仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用，將“信息技術(shù)+”升級(jí)傳統(tǒng)化工行業(yè)，以實(shí)帶虛、以虛助實(shí)、虛實(shí)結(jié)合，重點(diǎn)圍繞化工安全開展建設(shè)，打造教學(xué)內(nèi)容全、學(xué)習(xí)體驗(yàn)強(qiáng)、考核標(biāo)準(zhǔn)化的化工安全虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地[1]。

1.1 突出化工安全實(shí)訓(xùn)特色

安全生產(chǎn)問題是石化企業(yè)生產(chǎn)的重中之重，為有序推進(jìn)石化行業(yè)領(lǐng)域安全素養(yǎng)提升，提高石化行業(yè)崗位員工安全意識(shí)和能力，應(yīng)急管理部2020 年出臺(tái)了《應(yīng)急管理部辦公廳關(guān)于扎實(shí)推進(jìn)高危行業(yè)領(lǐng)域安全技能提升行動(dòng)的通知》，要求“嚴(yán)格落實(shí)先培訓(xùn)后上崗和持證上崗制度”，基于此，在我院石油化工專業(yè)群已建設(shè)成為自治區(qū)示范特色專業(yè)的基礎(chǔ)上，突出化工安全實(shí)訓(xùn)特色既能深化石油化工專業(yè)的內(nèi)涵，又能為我區(qū)石油化工行業(yè)的安全生產(chǎn)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

1.2 強(qiáng)化信息化教學(xué)手段

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能等技術(shù)不斷發(fā)展完善，將信息技術(shù)和實(shí)訓(xùn)設(shè)施深度融合，打造適用性強(qiáng)的化工安全虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，形成“理論學(xué)習(xí)+虛擬訓(xùn)練+真技實(shí)操”為一體的高效教學(xué)和實(shí)訓(xùn)場所。在形成新型實(shí)訓(xùn)場所的同時(shí)，建設(shè)與虛擬仿真相適應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程體系，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案和實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生安全素養(yǎng)。

1.3 提高社會(huì)服務(wù)培訓(xùn)能力

當(dāng)前，化工職業(yè)技能培訓(xùn)的痛點(diǎn)是在校學(xué)生無法感受企業(yè)的真操實(shí)景，企業(yè)員工無法用上學(xué)校的教學(xué)資源。利用5G 技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以大大提高教育培訓(xùn)的效率和輻射面，一方面，可以把工廠最真實(shí)的一面帶入學(xué)校，讓學(xué)生足不出戶完成實(shí)習(xí)，另一方面，企業(yè)員工也可以足不出廠，來體驗(yàn)學(xué)校相關(guān)教學(xué)、教育資源的豐碩成果。面向企業(yè)和社會(huì)開設(shè)各種相關(guān)的培訓(xùn)課程，為我區(qū)石化工生產(chǎn)業(yè)高技能人才的培養(yǎng)提供助力，推動(dòng)教學(xué)改革成果的應(yīng)用性轉(zhuǎn)化[2]。

2 化工安全虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)目標(biāo)

2.1 改革教學(xué)模式，打造沉浸式教學(xué)課堂

利用世界先進(jìn)VR/MR 技術(shù)及配套的教學(xué)資源，打造高度逼真的實(shí)訓(xùn)室，為師生帶來沉浸式教學(xué)體驗(yàn)，解決實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的“三高三難”問題。滿足石油化工專業(yè)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求，豐富教學(xué)內(nèi)容，節(jié)約教學(xué)成本。

2.2 緊跟行業(yè)發(fā)展，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

用3D 動(dòng)畫或VR 展示復(fù)雜的知識(shí)原理，突破傳統(tǒng)教學(xué)過程中抽象知識(shí)點(diǎn)難以描述的難點(diǎn)問題，以全新的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體驗(yàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。著眼北部灣經(jīng)濟(jì)區(qū)石化工生產(chǎn)業(yè)發(fā)展，依托我院石油化工專業(yè)群豐富的教學(xué)資源，將虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地打造成高技能人才培養(yǎng)的搖籃，為我區(qū)石化工生產(chǎn)業(yè)發(fā)展輸送急需的高技能人才。

2.3 深化工生產(chǎn)教融合，促進(jìn)校企深度合作

與企業(yè)建立新型的校企合作模式，依托虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，開發(fā)一批優(yōu)質(zhì)的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)資源。在學(xué)?，F(xiàn)有教材基礎(chǔ)上，二次開發(fā)相關(guān)專業(yè)校本教材及配套VR 、PPT 課件、教案、習(xí)題庫、案例等課程資源，將虛擬仿真技術(shù)引入專業(yè)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)。并在此建設(shè)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深度開發(fā)其他專業(yè)課程的教材及配套資源，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)的全面應(yīng)用。校企共建是校企合作的重要組成部分，也是節(jié)約實(shí)訓(xùn)成本、減少消耗、融合企業(yè)崗位元素最合適的選擇。

2.4 樹立區(qū)域示范，多維拓展基地價(jià)值

通過高起點(diǎn)的規(guī)劃和高規(guī)格的建設(shè)，打造先進(jìn)的?；放嘤?xùn)考核鑒定基地，成為政府認(rèn)可、行業(yè)認(rèn)定、企業(yè)認(rèn)同的區(qū)域領(lǐng)先考核鑒定基地。實(shí)訓(xùn)基地可作為學(xué)校開展對(duì)外培訓(xùn)與體驗(yàn)、職業(yè)資格認(rèn)證、服務(wù)社會(huì)的窗口。未來，基地可引入?yún)^(qū)內(nèi)外技能鑒定和資格認(rèn)證體系，承接周邊院校、北部灣地區(qū)及區(qū)內(nèi)外企業(yè)員工的學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、體驗(yàn)以及社會(huì)相關(guān)崗位技能培訓(xùn)和認(rèn)證的需求。

3 化工安全虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)內(nèi)容

3.1 建設(shè)化工安全虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心

實(shí)訓(xùn)基地的安全培訓(xùn)借鑒企業(yè)一線培訓(xùn)手段，依托學(xué)院原有化工安全生產(chǎn)HSE 實(shí)訓(xùn)裝置，新增化工八大危險(xiǎn)作業(yè)3D 仿真系統(tǒng)、化工安全應(yīng)急演練3D仿真系統(tǒng)、化工安全隱患排查VR 仿真等系統(tǒng)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)安全演練系統(tǒng)和實(shí)物安全訓(xùn)練相結(jié)合的方式，確保安全培訓(xùn)的實(shí)效性。

3.1.1 化工八大危險(xiǎn)作業(yè)3D 仿真系統(tǒng)

石油化工行業(yè)的現(xiàn)場直接作業(yè)環(huán)節(jié)是事故易發(fā)、多發(fā)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是生產(chǎn)安全管理的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)?；ぐ舜笪ｋU(xiǎn)作業(yè)3D 仿真系統(tǒng)通過三維虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，對(duì)包括“進(jìn)入受限空間作業(yè)、動(dòng)火作業(yè)”等化工八大危險(xiǎn)現(xiàn)場直接作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真虛擬，構(gòu)建高處、動(dòng)火、受限空間、起重(吊裝)、臨時(shí)用電、動(dòng)土、孔洞臨邊、能量隔離等直接作業(yè)、各類復(fù)合作業(yè)(交叉作業(yè))、環(huán)保、交通、消防治安保衛(wèi)等典型作業(yè)情景，以角色扮演、情景體驗(yàn)、多人互動(dòng)操作為主要形式，在仿真場景中可開展事故警示、應(yīng)知培訓(xùn)、在線考試、以及模擬現(xiàn)場實(shí)際操作(仿真操作)等培訓(xùn)與考核內(nèi)容[3]。

3.1.2 化工安全應(yīng)急演練3D 仿真系統(tǒng)

安全應(yīng)急仿真演練系統(tǒng)采用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)，包括HSE 綜合實(shí)訓(xùn)3D 應(yīng)急演練系統(tǒng)(含精餾塔、管式加熱爐、吸收解析、間歇反應(yīng)釜等工藝單元)和典型化工裝置3D 應(yīng)急演練系統(tǒng)，構(gòu)建出與實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場完全相同的物理視覺和聽覺空間虛擬世界，教師和學(xué)生可以在這個(gè)逼真的虛擬環(huán)境中進(jìn)行安全應(yīng)急預(yù)案仿真演練。(1) 典型化工單元應(yīng)急處理培訓(xùn)系統(tǒng)。以離心泵、精餾塔、換熱器、流化床、吸收解吸等典型化工單元裝置為場景，模擬泄漏，著火，中毒等事故發(fā)生后進(jìn)行應(yīng)急演練，通過3D 虛擬技術(shù)完成應(yīng)急操作、泄漏處理、事故救援等教學(xué)培訓(xùn)任務(wù)；(2)典型化工生產(chǎn)安全應(yīng)急處理培訓(xùn)系統(tǒng)。以石油化工、煤化工、精細(xì)化工的工藝實(shí)際裝置為場景，以事故、爆炸、物料泄漏發(fā)生后進(jìn)行應(yīng)急操作為藍(lán)本，通過3D 虛擬技術(shù)完成應(yīng)急操作、泄漏處理、事故救援等教學(xué)培訓(xùn)任務(wù)。

3.1.3 化工安全隱患排查VR 仿真系統(tǒng)

化工安全隱患排查VR 仿真系統(tǒng)以真實(shí)的化工工廠的完全場景為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)，涵蓋化工企業(yè)生產(chǎn)過程中所涉及的工作內(nèi)容，能滿足化工安全知識(shí)的學(xué)習(xí)及訓(xùn)練，主要包含化工安全知識(shí)考核、現(xiàn)場隱患排查、操作規(guī)范、應(yīng)急事故處理等相關(guān)內(nèi)容。

3.2 建設(shè)虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

3.2.1 VR 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室

采用共享式一拖四系統(tǒng)或多人在線系統(tǒng)。其中共享式一拖四系統(tǒng)配置VR 眼鏡、手柄、定位器1 套，VR 眼鏡(一體機(jī))4 個(gè)，主機(jī)和1 400 mm(55 英寸)顯示器1 套等，占地約4 m3，平臺(tái)提供圍欄，實(shí)操時(shí)站在平臺(tái)內(nèi)，周圍護(hù)欄能啟到安全防護(hù)作用，體驗(yàn)安全最大化。多人在線系統(tǒng)配置VR 眼鏡、手柄、定位器、主機(jī)和610 mm(24 英寸)顯示器各6 套?？蛇x配交互顯示拼接屏[4]。

3.2.2 虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)

平臺(tái)建設(shè)為“三位一體”式仿真模式，即VR 端、PC 端、移動(dòng)端，以三種典型的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)集資源學(xué)習(xí)、仿真操作、在線考核與培訓(xùn)于一身，立足于實(shí)際教學(xué)內(nèi)容，開設(shè)理論-實(shí)操-仿真課程討論、在線答疑等功能區(qū)。在學(xué)院5G 智慧校園建設(shè)基礎(chǔ)上，可同時(shí)共享多種教學(xué)資源(軟件、視頻、2D 與3D 動(dòng)畫、教學(xué)視頻、微課、課件等)，使學(xué)生時(shí)時(shí)能學(xué)、處處可學(xué)，隨時(shí)隨地獲取所需知識(shí)，打破傳統(tǒng)的以課堂為中心的教學(xué)模式。

3.3 建設(shè)化工安全虛擬體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心

針對(duì)化工企業(yè)“進(jìn)不去”，化工事故“看不到”的難題，設(shè)立化工安全虛擬體驗(yàn)中心，利用VR 技術(shù)，結(jié)合實(shí)物陳列，聲光電展示，營造逼真的化工安全氛圍，提高學(xué)生的體驗(yàn)感。(1)以VR/MR 技術(shù)為支撐，以化工安全或化工園區(qū)的認(rèn)知體驗(yàn)為主要內(nèi)容，打造虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)區(qū)，在虛擬現(xiàn)實(shí)中自主漫游，熟悉生產(chǎn)的主要流程；(2)通過陳列展示化工安全實(shí)訓(xùn)教具，讓學(xué)生開展心肺復(fù)蘇、外傷包扎、防護(hù)用具佩戴、消防設(shè)施使用等互動(dòng)操作和認(rèn)知，提高學(xué)生對(duì)化工安全防護(hù)技術(shù)的認(rèn)識(shí)；(3)通過視頻或相關(guān)展示設(shè)備，讓培訓(xùn)者感受到不安全操作所產(chǎn)生的墜落、撞擊、觸電等事故危害的嚴(yán)重后果，提高學(xué)生的安全警覺性。

3.4 專業(yè)群課程體系改革和教學(xué)資源開發(fā)

探索與虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用相適應(yīng)的石油化工專業(yè)群實(shí)訓(xùn)課程和職業(yè)培訓(xùn)課程體系，深入企業(yè)調(diào)研，合理確定課程教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化專業(yè)群人才培養(yǎng)方案。加強(qiáng)專業(yè)教師信息化技術(shù)應(yīng)用能力培訓(xùn)，開發(fā)適用的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源的開放共享和持續(xù)應(yīng)用。

4 化工安全虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)預(yù)期成效

4.1 人才培養(yǎng)建設(shè)成果

虛擬實(shí)訓(xùn)以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托而形成的一種新型實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，為實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供一種全新的教學(xué)模式?？梢杂行У亟鉀Q傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的諸多問題，優(yōu)化教學(xué)資源，提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)促進(jìn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程體系升級(jí)，不但提供專業(yè)教學(xué)，更可以跨專業(yè)跨學(xué)科實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)，服務(wù)更多學(xué)生，為新形勢下學(xué)校的課程改革和人才培養(yǎng)提供新思路。

4.2 教學(xué)資源建設(shè)成果

基地建成后，結(jié)合實(shí)訓(xùn)課的要求，建設(shè)與之相適應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程體系、確定合理的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容、研究開發(fā)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源、優(yōu)化人才培養(yǎng)方案和實(shí)訓(xùn)方式。包括實(shí)訓(xùn)教材的編寫、教案、視頻、微課的開發(fā)等等，形成一系列的教學(xué)資源開發(fā)成果，輔助教師教學(xué)工作的同時(shí)，豐富學(xué)校教學(xué)資源庫，打造高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)，提升學(xué)校軟實(shí)力。還可建立區(qū)域共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源的開放共享和持續(xù)應(yīng)用。

4.3 師資力量提升成果

人才培養(yǎng)，師資先行?；ぐ踩摂M仿真實(shí)訓(xùn)基地可開展石油、化工、冶煉、工業(yè)分析等專業(yè)技能型人才和高技能人才的培養(yǎng)培訓(xùn)。創(chuàng)新教師培訓(xùn)模式，提升教師信息技術(shù)與教育教學(xué)的深入融合能力，優(yōu)化學(xué)校教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，提高教師隊(duì)伍建設(shè)水平。為學(xué)校三教改革、高技能人才培養(yǎng)以及“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

4.4 社會(huì)服務(wù)能力成果

以市場為導(dǎo)向、以實(shí)訓(xùn)基地為載體，職業(yè)技能培養(yǎng)為重點(diǎn)，提升社會(huì)服務(wù)水平，加強(qiáng)技能型人才培養(yǎng)力度，構(gòu)建高效的社會(huì)服務(wù)體系，助力我區(qū)石化工生產(chǎn)業(yè)發(fā)展。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建成后，可面向行業(yè)、對(duì)接產(chǎn)業(yè)，服務(wù)行業(yè)企業(yè)人才需求。開展面向企業(yè)及院校的培訓(xùn)工作。

5 結(jié)語

基地建成后，我院將成為廣西首個(gè)將虛擬仿真技術(shù)深度融入石油化工生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)、化工安全實(shí)訓(xùn)演練的職業(yè)院校，大幅提升我院石油化工專業(yè)群的實(shí)踐教學(xué)能力與水平，滿足我院石油化工專業(yè)群學(xué)生的日常教學(xué)實(shí)訓(xùn)和技能考核鑒定工作需要，面向區(qū)內(nèi)外石油化工行業(yè)企業(yè)員工開展培訓(xùn)和職業(yè)技能鑒定，進(jìn)一步提升我院石油化工專業(yè)群的辦學(xué)水平，提高教學(xué)做一體的實(shí)踐教學(xué)能力，提高畢業(yè)生崗位適應(yīng)能力，縮短畢業(yè)生到企業(yè)后的適崗時(shí)間，滿足我區(qū)石油化工行業(yè)企業(yè)對(duì)技能人才的迫切需求。