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中国石油大学化工与装备虚拟仿真教学中心
2015年10月16日    评论:    分享:
    来源:第三维度

    石油能源是国家发展的重要支柱,在国民生活、国民经济和军事战略等各个领域均发挥着不可替代的作用,而石油化工肩负着将石油资源转化为最终产品的重要使命。石油化工的各项作业环境极端恶劣,大部分工作流程都是高温、高压下进行,具有不可视、不可及或不可逆、高风险、高消耗、高成本、高污染的特点,采用传统手段进行石油化工实验实训教学非常困难。

    此外,高等教育的内涵式发展,也对学生实践创新能力提出了进一步要求,而大部分传统石油化工实验实训教学的不可操作性也严重制约着对学生创新能力的培养。在此基础上,以“国家级实验教学示范中心”(石油工业训练中心)为依托,以1个国家级重点学科—化学工艺学科,1个国家重点(培育)学科-工业催化学科,2个山东省重点学科—化工过程机械学科、应用化学学科,2个一级博士点学科—化学工程与技术、动力工程及工程热物理为支撑,结合现场实际,借助虚拟现实、仿真装备、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,秉着“绿色化、信息化、实战化”的目标,建设了石油化工与装备虚拟仿真实验教学中心(以下简称“中心”)。



    本着“实践教学为主体、科研开发为依托、教学科研一体化建设”的发展方针,近几年,中心在信息化平台、资源建设、资源共享等方面取得了很大发展,已经建成为能够体现石油化工教学特色的高水平技能训练和创新性培养机构。

    中心的发展经历了三个阶段:

    (1)初始起步阶段(2003年-2005年)

    2003年初,结合国家高等工程教育要求,学校整合资源,加强投入,成立学校直管的石油工业训练中心,全面负责学校的工业训练教学工作。为适应教学及发展需要,石油工业训练中心成立技术创新部,开始研制部分仿真教学装备、工具及软件并应用于日常实践教学。在迎接教育部本科评估过程中,中心研制了涉及石油化工流程、流场模拟、设备设计等内容的仿真教学平台,使得虚拟仿真教学在工业训练教学中开始发挥重要作用。

    (2)迅速发展阶段(2006年-2011年)

    2006年,为适应石油化工实验实训教学和行业培训需求,石油工业训练中心优化资源,建立石油化工与装备虚拟仿真实验教学中心,加大仿真教学装备和软件的研发和应用,开展全面的虚拟仿真教学。在“国家级实验教学示范中心”申报期间,研发了大量石油化工与装备仿真教学装备和软件,广泛应用于中心的实践教学和职业培训中,形成了特色鲜明的“三模式、四梯度、五结合”的虚拟仿真实验实训教学体系,极大地促进了对石油化工高素质人才的培养。

    (3)完善提高阶段(2012年-2014年)

    2012年开始,在“国家级实验教学示范中心”建设期间,中心以评促建,以评促改,教学科研一体化建设。大批石油化工与装备仿真教学设备和教学软件不断开发并应用到日常实验实践教学中。

    目前,中心依托的石油工业训练中心是中国石油学会科技装备委员会副主任委员单位,中国石油仪器仪表标委会副主任委员单位,华东高校工训教学学会及金工教学研究会理事单位,山东工训教学学会及金工教学研究会副理事长单位,其研制的高科技模拟仿真教学装备在全国高校自制教学装备展和国家级实验教学示范中心成果展上,获得8项奖励,引起很大反响。仿真教学装备和软件被国内外数十所高校及炼厂培训机构广泛采用。突出的发展和教学成果引起社会广泛关注,中央电视台进行专题现场直播报道。中心建有重质油国家重点实验室、检测技术与控制工程省级重点实验室,是中国石油大学石油化工、装控、检测技术与自动化等专业的研究生培养点,现有100多名硕士、博士研究生在中心学习。



    多年的教学与发展,形成了中心的鲜明特色:立足石油化工行业,形成“三模式、四梯度、五结合”虚拟仿真实验教学体系,虚实结合,提高大学生工程实践能力及创新精神;教学科研深度结合,自主研发大量系统化的仿真训练教学装备及软件,并实现广泛共享,扩大辐射范围。

    近五年,在圆满完成学校每年20多万人时教学任务基础上,中心先后完成课题143项,其中国家及省部级课题55项,获得国家及省部级成果奖励42项,出版教材22部,获得国家专利61项,公开发表教学、科研论文400多篇;指导的大学生科技创新项目230余项,学生参加各种科技竞赛活动获国家及省部级奖励55项,获国家专利48项,发表论文23篇;拥有石油仿真教学装备40余种;开发虚拟教学软件20多个模块,时长达100多个小时。



    目前,中心已建成6个石油化工与装备虚拟仿真实验实训教学模块,虚拟实验、仿真优化和实践创新三种虚拟仿真实验教学模式,以理论强化、现场认知、模拟仿真、工程实训四个训练梯度为核心,使学生的工程实践及科研创新能力得到了切实提高。建成了完善的网络和教学信息化平台和一支素质优良、结构合理、充满创新活力的实验实践教学及科研队伍,教学科研结合,可持续发展,正在为早日建设成为具有良好示范辐射作用的国家级虚拟仿真实验教学中心而努力。

    目前中心拥有教学场地21000平方米,建有8个石油化工与装备仿真实训室、1个虚拟实训演示厅、3个虚拟仿真微机室、3个创新实验室、12个生产现场实训基地。教学设备1500多台套,总资产8000多万元。



    ①石油化工与装备仿真实训室

    近几年来,中心以自身的研发、生产力量为基础,设计建立了包括石油炼制、化工、石油仪器装备、催化剂和产品等石油化工与装备各个系统工艺流程和知识的石油化工与装备仿真实训室。建立的8个仿真实训室内90%以上的仪器设备均为中心自己研制,贴合生产实际和教学要求,能够实现石油化工过程演示、仿真、操作等多项功能,充实了实训装备和内容,拓宽了本科生实验教学内涵。

    ②石油工业虚拟实训演示厅

    学校和中心投入100多万元建设完成石油工业虚拟实训演示厅,该厅利用三通道无缝边缘融合控制器,配套自主研发的催化、加氢等高水平仿真教学装备,借助于虚拟仿真教学软件,构建了高度仿真的虚拟实训环境和实训对象。所用的专用大型正投弧形金属幕,具有超宽可视角、弧面精度高、无太阳效应、出色均匀性等特点,使得展示的石油炼制及化工等工艺作业过程的图像效果更为生动、清晰、逼真。
 
    ③虚拟仿真微机室

    中心建有3个虚拟仿真微机室,拥有200多台计算机,主要用于各个专业石油技术仿真训练教学以及数控加工技术的仿真实训教学和设计编程。虚拟仿真微机室内的计算机拥有丰富的网络资源库,库内的大量虚拟仿真教学软件和教学课件,利用大量动画真实、详细、生动地展示石油石化各生产流程;通过仿真模拟操作功能,使学生依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,了解石油生产实际现场场景和仿真模拟具体操作过程。

    ④创新实验室

    中心建有3个创新实验室,分别涉及石油仪器技术、化学工程、石油工业虚拟仿真软件开发、科技竞赛创新活动等。每个创新室都提供相应的软硬件条件,为学生进行创新活动提供平台,在具体创新内容上,体现石油学科领域的新进展以及与其它学科(如机械制造、自动化、信息技术)等相关领域的渗透。以本科学生自主(或推荐)科研立项为载体,通过中心指导教师的强化训练和引导,提高学生科学研究创新能力。 

    ⑤生产现场实训基地

    中心充分发挥地域优势,同各石油石化相关生产单位积极合作,结合中心教学要求,借助油田的设备、人力及现场生产资源,共建现场实践基地或虚拟仿真实训室,用于学生的工业实践训练和创新。如同齐鲁石化共建石油综合技能培训基地,总投入200多万元,可以开展常减压、催化裂化、加氢、重整等工艺的操作流程实训。这些在实践教学、科技研发、成果中试和转化等方面的合作,有效节约了建设资金,推动了教学改革和实验室建设的进程,为学生实践能力提高创造了良好条件。
标签:石油化工仿真实验
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