智慧教育平台试点案例：常州工程职业技术学院——应用为本、技术引领、虚实结合、教研并举.docx

国家智慧教育平台试点工作典型分享：常州工程职业技术 学院应用为本、技术引领、虚实结合、教研并举“应用为本、技术引领、虚实结合、教研并举”常州工程职业技术学院丙烯酸甲酯半实物仿真教学工厂建设化工生产常常涉及高压高温、易燃易爆、有毒有害，学生企业实践只 能看到装置外观，观察不到实际生产过程，难以达到实践教学目标。学校 自建生产型化工实训工厂，同样存在安全风险，而且投入大、消耗大、产 生废弃物多，化工生产技术类专业实践教学过程中呈现典型的高投入、高 损耗、高风险及难实施、难观摩、难再现的特征。基于此，常州工程职业 技术学院2020年整合原有仿真实训资源进行全面升级改造，创新提出“设备生产化、过程虚拟化、管控智能化、教学项目化”理念，建设绿色 化工制药智造虚拟仿真实训基地，基地投资1400万元，包括虚拟仿真体 验中心、专业智能虚拟仿真实训中心、虚拟仿真研创中心三大板块。丙烯 酸甲酯半实物仿真教学工厂是专业智能虚拟仿真实训中心的核心组成，基 于真实生产过程、生产场景，以新一代信息技术为工具，打造集生产性和 教学性于一体的智能化工虚拟仿真实训系统，有效解决化工类专业实训教 学过程“三高三难”痛点和难点。一、以实带虚，打造化工生产半实物仿真教学工厂以丙烯酸甲酯生产装置为原型，按1:2比例缩小。设备、阀门、仪表 外形真实，生产过程不真实投料，也不采用模拟物料投料，通过仿真软件 模拟与现场装置实行互动来实现。教学工厂集合了生产自动化、生产信息化、物联网等工业4.0概念, 通过虚拟仿真教学硬件设备和软件资源的搭建,构建具有感知性、沉浸性、 交互性、构想性、智能性的虚拟仿真实训教学场景，实现实践教学“看得 见、进得去、能操作、可再现”的目标。(-)引入数字化技术，实践教学场景对接现代化工更紧密将生产数据管理、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块 融入丙烯酸甲酯半实物仿真生产中，将原料、产品、质量等工厂数据通过 信息化手段实现可视化。引入智能巡检系统，结合教学内涵设计特色智能 巡检实训内容，做到实训活动全过程、全方位监控与信息反馈，实现与现 代工厂智能化管理紧密对接(图1)。1 决 2*t«3®Q© Q*CocvSctcdOpSbk CoaJS5Hw Comext615 Mfi 4图1数字化生产管理系统运行架构图(-)引入AR技术，安全教育更高效在教学工厂设置安全生产图像，利用AR技术将企业真实的不安全视 频通过PAD等移动终端呈现，实现危险源的辨识与预防。将竞争教学理 念融入危险源辨识考核，数据与成绩通过云计算，随时查看辨识结果，学 生通过小组或个人竞争，寓学于竞，融教于行，在保证实训安全的同时, 很好地提升了职业安全素养。安全应急演练是安全教育的主要组成部分。以声光电气模拟的着火、 爆炸、泄漏的等事故特效(图2),可让学生身临其境，感受事故发生时带 来的紧迫感和责任感，在严格执行安全事故应急预案的同时，也让学生对 安全生产和自我保护有深刻的认知和理解。图2模拟着火、爆炸、泄漏的等事故特效（三）引入物联网技术，特种作业流程更可控物联网概念融入受限空间等特种作业场景，并针对特种作业操作规范 和流程，辅以RFID远程射频技术和定制开发的仿真软件，对学生进行特 种作业的教学。作业流程更显数字化、智能化，无论教师还是学生，借助 技术优势，能将更多精力放在作业流程的学习之上，也让特种作业执行流 程更加明显。（四）引入3D T。UCh技术，设备解析更透明借助3D Touch技术，校企共同开发丙烯酸甲酯仿真工厂生产设备原 理拆解软件，通过触摸一体机呈现，使得设备的拆解与组装教与学变得更 加可视化、形象化，降低了设备拆解教学的门槛，很好解决了化工设备结 构原理学习难的问题。二、优化实训课程体系，强化课程、资源建设依托丙烯酸甲酯仿真教学工厂生产信息化管理系统的升级改造，建立 化工企业智能生产场景。通过了解化工企业智能工厂的发展与生产运行, 建构对化工智能化生产基本认知；通过化工工艺仿真开停车操作与岗位典 型工作任务，培养学生的智能化生产操作技能，提升岗位安全技能与安全 生产意识；以丙烯酸甲酯仿真工厂自动化控制系统的实践，培养学生生产 控制与优化能力;通过生产信息化管理系统完成生产数据的采集与填报, 落实生产任务，培养岗位智能化生产管控能力。基于学生成长和能力递进 规律（图3）,重构形成行业发展对学生能力要求提升的模块化实训课程 体系（表1）。 &化生产运行Nl作化堡产控制与优化化生产控利用丙烯酸甲酯仿 具工厂建立化工企 业生产情景，熟感 化工企业工厂 的发IR与生产运行.通过化工工艺仿真开 停车援作与岗位典史 工作任务，训绦学生 的看性化集产操作技 tt;提升岗位安全投 统后安全生产廖娘.以丙爆1»甲酯仿M工厂 为0体.通过自控拴制 原理及运行等任务.» 升*Il化生产投制与优 化僮力.通过MES系统完成 生产数塞的采集与 填报.窿买MES系 统罔令与生产任务， 提升岗位管能化生 产控IS力.图3专业能力体系框架表1专业实训课程体系弟Il课程弟!顾目智能化生产概貌"行业企业智能化发展C装置工艺与环境”安全应急与救援Q智能工厂生产运行认知/智能化生产运行操作口生产集散控制操作C化工生产公用工程一装置岗位智能巡检一运行状态的智能监控及维护一智能化生产控制与运行一DCS、SlS技术与应用一事故预警与应急管控口仪表、设备事故分析C装置异常与处理智能化生产管控。MES功能及应用生产数据收集与分析一依托丙烯酸甲酯半实物仿真装置，融入我国化工行业发展史、优秀成 果等思政元素，校企共同开发以技术原理动画和技术操作视频为主的教学 核心资源。集合实训课程标准、教学实训项目、企业案例、标准操作规程、 试题库以及典型工作任务与职业培训包等资源进行整体升级。依托半实物 仿真装置，建成化工生产技术等2门国家教学资源库课程，化学反应过程与设备等3门省在线开放课程，开发化工生产公用工程等5 部新形态教材。三、虚实结合，助力教育教学改革(-)虚实结合教学设计，课堂学习更有效借助半实物仿真工厂、VR, AR等现代信息技术，创新项目化教学形 式，实施情境体验与实践训练相结合，能力逐级递进的教学策略，以沉浸 式的教学演练破解“事故不可重现、危险不可复制”的教学困境(图4)。 K内外结构余腐入现堤装备埴妒检幄 视藻放学费源现场遍的刎潮烁 帙学费理事故安全感熟演停用 动阚t学资源图4理实一体、虚实结合解决三难三高问题利用数字挛生技术，结合物联网+5G通讯技术，打造实践课堂新样 态。将企业或学校实训设备与虚拟仿真模型建立彼此映射，实现云端与线 下物理场景一一对应、时时对应，教师通过云端虚拟仿真模型可以实现对 仿真实训装置的数字化管理，学生通过云端可以开展沉浸式实训，使得高 质量开展远程实践教学成为现实，在提升教学效果的同时，极大提高优质 教学资源共享度。(-)引入智能管理平台，实践教学质量评价更精准智能化管理平台集实训教学、管理、训练、考核、评价于一体，实现 “教” “学”全过程评估(图5)。实训教学从任务推送、交互任务到任务进度管理,实现查询实训进度、 监督教学进度，实训过程可控。依托平台，详细记录每个学生的学习行为 数据，包括课程学习数据、视频观看数据、资料查阅数据、作业完成数据、 互动交流数据、成绩数据等，形成6维度数据分析报告，以提供超越传统 系统的数据精细度，客观地反映出学习的实际状况，让学生的实训效果更 可期。YMN2 e 在tl9N&»»««1*«» I m“« * H* ffH0MBttaARVB CW!t <KM Me图5教学组织与管理总体架构四、以建促改，内涵建设水平显著提升通过建设仿真教学工厂和实施教学改革创新，教师教研能力、人才培 养质量和社会服务能力得到极大提高。3年来，成功建设了国家教学创新 团队1支、江苏省“青蓝工程”优秀教学团队2支，牵头制定了教育部新 版专业目录、专业简介、专业教学标准等6项国家标准，主持建设了 2门 国家级教学资源库课程和4门省级在线开放课程，传热应用技术获首 届国家优秀教材一等奖；相关专业学生获得省级以上各类奖项20余项， 其中全国职业院校技能大赛化工生产技术项目蝉联一等奖,职业技能获证 率也达到了 100%；累计接纳教师、企业员工、其他学校学生培训实习达 3000余人次，线上教学资源年平均共享使用量达5000余人次。