數(shù)字化背景下中職化工安全實訓項目的開發(fā)與應用

摘" 要：依據(jù)國家示范性虛擬仿真實訓基地建設要求，以碳二加氫生產(chǎn)裝置為載體，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)等技術開發(fā)典型生產(chǎn)事故模塊信息化教學資源，有效解決事故應急實訓中的“三高四難”問題。同時，構建以學生為中心的線上線下+虛實結合混合式教學模式，以火災應急處置為例，探討該模式在實訓教學中的應用實踐。該項目借助數(shù)字化技術，再現(xiàn)事故情境，虛擬真實交互，促進實訓教學成效，對提高學生安全技能和綜合素養(yǎng)具有重要意義。

關鍵詞：實訓教學；實訓項目；信息技術；混合式教學；虛擬仿真基地

文章編號：1671-489X（2025）07-0-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.07.

0" 引言

安全生產(chǎn)是關系人民群眾生命財產(chǎn)安全的大事，是經(jīng)濟社會協(xié)調健康發(fā)展的標志，是黨和政府對人民利益高度負責的要求。《國務院辦公廳關于印發(fā)職業(yè)技能提升行動方案（2019—2021年）的通知》《應急管理部 人力資源和社會保障部 教育部 財政部 國家煤礦安全監(jiān)察局關于高危行業(yè)領域安全技能提升行動計劃的實施意見》、中共中央辦公廳 國務院辦公廳印發(fā)《關于全面加強危險化學品安全生產(chǎn)工作的意見》等文件對通過安全教育培訓提升從業(yè)人員安全技能均作出明確要求。因此，大力提升從業(yè)人員的安全素質和技能水平是確保企業(yè)安全生產(chǎn)，減少和控制事故發(fā)生的關鍵舉措[1]。

虛擬現(xiàn)實（含增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實）是新一代信息技術的重要前沿方向。《教育強國建設規(guī)劃綱要（2024—2035年）》《職業(yè)教育提質培優(yōu)行動計劃（2020—2023年）》《教育部職業(yè)教育與成人教育司關于開展職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地建設工作的通知》等文件提出，提升職業(yè)學校關鍵辦學能力，建設職業(yè)教育虛擬仿真實訓基地等重點項目。為培養(yǎng)和鍛煉學生與崗位需求相適應的安全技能和素養(yǎng)，為區(qū)域經(jīng)濟和行業(yè)企業(yè)發(fā)展輸送高素質的勞動技能人才，上海現(xiàn)代化工職業(yè)學院積極貫徹落實國家相關文件精神[2]，以滿足專業(yè)人才培養(yǎng)的實際需求為主要目標，提出危化安全虛擬仿真實訓基地建設方案，并于2021年成功立項為國家示范性虛擬仿真實訓基地。其中生產(chǎn)事故特效屬于基地的建設項目之一，目前已基本完成建設。

1" 碳二加氫生產(chǎn)事故應急實訓項目的建設基礎

1.1" 實訓教學現(xiàn)狀

學校現(xiàn)有的碳二加氫生產(chǎn)裝置以上海石化股份公司煉化部15萬噸/年乙烯裝置為模擬對象，按1∶15進行縮小，實現(xiàn)了裝置工廠情景化。該裝置分為反應工段、分離工段、罐區(qū)三個部分，以水和空氣模擬工藝物料，通過內操（控制室操作）與外操（現(xiàn)場操作）配合完成加氫、精餾、原料儲存等生產(chǎn)過程。隨著科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉型升級，現(xiàn)代化工企業(yè)要求一線員工不僅要熟練掌握操作技術，還要具備安全事故的防范和應急處置能力。傳統(tǒng)的碳二加氫生產(chǎn)裝置教學已難以適應現(xiàn)代化教學和培訓的需求，主要體現(xiàn)在以下三個方面。

1）實訓項目單一，應急處置技能受限。碳二加氫生產(chǎn)過程中存在諸多不安全因素，發(fā)生火災、爆炸、中毒、泄漏等安全事故較多[3-4]。傳統(tǒng)的碳二加氫生產(chǎn)事故實訓只設置了反應器飛溫事故，實訓項目單一，限制了學生事故應急處置綜合能力的培養(yǎng)。

2）教學模式傳統(tǒng)，學生實訓學習興趣不高。傳統(tǒng)的碳二加氫生產(chǎn)事故實訓教學中，教師借助文字、圖片、視頻等講解操作步驟和注意事項，現(xiàn)場操作演示后指導學生操作。實訓過程缺乏新技術手段的運用，難以激發(fā)學生的學習興趣，也制約了學生主觀能動性的發(fā)揮[5]。

3）場地設備有限，學生操作練習體驗不足。事故應急實訓項目只能在課堂上練習操作，而課堂受教學場地和實訓設備的限制，無法滿足大多數(shù)學生的練習需求。在學生操作不熟練的情況下，容易出現(xiàn)操作失誤，造成設備損壞、實訓材料浪費等，甚至可能危及人身安全。

1.2" 數(shù)字化技術手段

隨著物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)等技術的不斷涌現(xiàn)，為教育教學提供了更多可能。虛擬現(xiàn)實技術可以將虛擬和現(xiàn)實世界深度融合，構建沉浸式學習環(huán)境，不僅可以解決實訓條件不足的問題，還可以突破學生學習過程中的時空限制，同時對于危險性較高的實訓項目來說，操作更安全、更高效[5-7]；線上教學平臺集微課、視頻、測試等各類教學資源于一體，被廣泛應用于教育教學，能有效發(fā)揮學生的主觀能動性，提升他們的綜合能力，教師可以借助平臺實時采集并分析學生的學習情況，精準聚焦共性問題和個性問題[8-10]。將信息技術與實訓設施深度融合，開發(fā)并優(yōu)化生產(chǎn)事故處置實訓教學項目，能夠有效解決當前實訓教學中存在的問題，推動教學質量提升。

2" 碳二加氫生產(chǎn)事故應急實訓項目建設內容

2.1" 典型生產(chǎn)事故模塊

從學生的需求出發(fā)，聯(lián)合企業(yè)專家分析典型工作任務，按照技能要點和操作步驟確定生產(chǎn)事故模塊，設計完整的教學過程，實現(xiàn)虛擬實操結合、線上線下結合，創(chuàng)新實訓教學模式，有效促進以虛實結合為特色的教學改革，全面提升化工類專業(yè)學生的應急處置能力。表1為典型生產(chǎn)事故模塊匯總表。

2.2" 典型生產(chǎn)事故資源

為了完成以上生產(chǎn)事故模塊教學，解決實訓教學中存在的問題，聯(lián)合企業(yè)專家共同開發(fā)生產(chǎn)事故現(xiàn)場特效、微課、仿真軟件等資源，表2為典型生產(chǎn)事故資源一覽表。

3" 碳二加氫生產(chǎn)事故應急實訓項目教學實踐：以火災應急處置為例

3.1" “線上線下+虛實結合”混合式教學模式設計

根據(jù)課程標準的總體教學目標要求，結合教學內容、學情分析和崗位要求制定知識、技能和素養(yǎng)三個維度的教學目標，并確定教學重難點。為實現(xiàn)線上線下聯(lián)動學習，有效突破教學重難點，教學過程從課前、課中和課后三個環(huán)節(jié)展開設計。對于應急處置流程和方法等概念型、記憶型知識，安排學生在課前進行在線自學和檢測；課中重點解決學生在預學中存在的共性問題，根據(jù)問題設置具體實訓任務并現(xiàn)場實踐操作；課后安排學生撰寫實訓工作報告，以鞏固知識、拓展能力。在學生熟悉應急處置流程但尚未進行現(xiàn)場操作之前，通過仿真演練既可以達到體驗應急處置操作的目的，又可以避免初學者因操作失誤所帶來的風險。圖1為“線上線

下+虛實結合”混合式教學模式整體框架。

3.2" “線上線下+虛實結合”混合式教學實踐

1）線上課前預學。課前，教師根據(jù)教學目標設計學生預學任務，發(fā)布預學任務單。學生登錄智慧實訓云平臺，進入“我的實訓課程”，觀看微課“離心泵機械密封泄漏火災事故”，完成測試題，并進行火災應急處置仿真練習。教師通過智慧實訓云平臺查看并分析學生的預學結果，制作預學情況表，對學生進行分組，分別設置角色任務。通過課前預學，學生可以初步了解火災事故應急處置的流程和方法，為課上解決和掌握教學重難點提供輔助和支撐。

2）線下課中學習。課中，教師設置任務情境：碳二加氫裝置生產(chǎn)時，內操發(fā)現(xiàn)乙烯罐區(qū)V104附近可燃氣體報警儀報警，作為當班班組，請?zhí)幚碓搯栴}。通過問題呈現(xiàn)引出主題——火災應急處置，并將其分解為兩個子任務：制定火災應急處置方案和合作完成火災應急處置。

根據(jù)課前梳理的火災應急處置流程，小組討論制定火災應急處置方案，并將制定的方案展示在白板上，小組代表講解本組方案。教師對學生的講解進行點評，總結火災應急處置流程。隨后，教師對學生進行崗位分配，如班長、內操工、外操工等。學生明確崗位職責后，開始仿真操作，完成火災應急處置模擬演練。在學生操作過程中，教師巡回指導，并通過后臺實時查看演練結果。在學生熟悉火災應急處置流程后，教師觸發(fā)火災事故，各組同時穿戴空氣呼吸器、防火服，依次進入現(xiàn)場進行操作。教師對照評價表對小組操作進行評價，其他小組通過大屏實時觀看操作過程，對操作小組的表現(xiàn)進行評價。最后，同一小組的不同崗位、不同小組的相同崗位之間進行操作交流。小組代表發(fā)言總結實訓任務完成情況。教師總結每位學生操作進步的地方和依然存在的風險。

3）線上課后拓展。課后，學生撰寫實訓工作報告，反思并總結課上的操作過程和要點，鞏固知識；同時學生要完成液體泄漏事故應急處置仿真練習，預習液體泄漏事故應急處置流程。教師根據(jù)學生操作情況反思優(yōu)化教學設計。

3.3" “線上線下+虛實結合”混合式教學評價方案

根據(jù)課程目標和學生發(fā)展要求，構建“線上線下+虛實結合”混合式教學評價方案（見圖2）。為保證評價結果的客觀性、公正性和全面性，評價內容涵蓋課前預學、課中學習和課后拓展三個維度，其中課前成績占30%，課中成績占50%，課后成績占20%。借助智慧實訓云平臺的數(shù)據(jù)采集和分析功能，精準、客觀地獲取學生在仿真操作和實訓操作中知識、技能和素養(yǎng)三個維度的表現(xiàn)，為自評、互評和教師評價提供依據(jù)。同時將過程性評價和終結性評價相結合，使考核與評價有利于激發(fā)學生的學習熱情，促進學生綜合應用能力的提升。

過程性評價包括對課前預學情況和課中表現(xiàn)情況的評價。其中課前預學主要借助實訓智慧云平臺自動進行成績統(tǒng)計，包括微課學習時長、測試成績和仿真成績三大部分，每部分成績各占10%。課中學習包括課堂互動、仿真操作和現(xiàn)場操作。課堂互動主要針對學生積極回答問題、匯報展示情況等進行額外加分，該部分成績占10%；仿真操作由系統(tǒng)自動評測，該部分成績占10%；現(xiàn)場操作采用教師評價和學生評價，包括對安全意識、任務實施、結果分析和現(xiàn)場整理等方面的考核，該部分成績占30%。終結性評價包括教師對學生實訓工作報告和學生線上仿真操作情況的評價，這兩部分成績占比均為10%。

4" 碳二加氫生產(chǎn)事故應急實訓項目建設成效

4.1" 典型事故分析，模擬事故場景

從工藝、設備、安全環(huán)保等方面設置典型事故類型：查氫泄漏、硫化氫中毒、液體泄漏、火災事故、循環(huán)水壓力低，全面且具有代表性地將乙烯生產(chǎn)中的事故類型展示出來。通過改造現(xiàn)場裝置，搭建氣體、液體泄漏和火災事故特效，利用聲光氣等手段模擬著火、爆炸、泄漏等事故，讓學生親身感受事故發(fā)生帶來的緊迫感和責任感，從而強化其安全生產(chǎn)意識。

4.2" 虛擬真實交互，突破實訓難點

借助混合現(xiàn)實技術，在真實裝置上疊加虛擬場景，讓學生沉浸體驗火災應急預案全流程，解決培訓與演練中“三高”（高危險、高成本、高污染）與“四難”（難看到、難動作、難進入、難再現(xiàn)）問題，進一步提高學生對火災現(xiàn)場的適應力，掌握基本的滅火和疏散逃生技能。同時，通過火災應急評分系統(tǒng)，實時監(jiān)測、收集、分析、評價和反饋學生的操作行為，促進教學培訓過程的不斷優(yōu)化和師生的共同發(fā)展。

4.3" 工作過程導向，提升安全技能

生產(chǎn)事故實訓項目的建設與化工企業(yè)實際生產(chǎn)情境契合度非常高，以工作過程為導向，選取典型生產(chǎn)事故案例，依據(jù)工作全過程所需要的專業(yè)知識和技能，進行教學模式設計。采用任務驅動+角色扮演法，設置班長、內操、外操等角色，圍繞發(fā)現(xiàn)險情、啟動應急預案、環(huán)境監(jiān)測、解除應急預案等實際處置流程，進行任務分工，提升學生的崗位安全技能。

5" 結束語

為推動職業(yè)教育專業(yè)升級和數(shù)字化改造，提升人才培養(yǎng)質量，滿足化工產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展對高素質技術技能人才的需求，職業(yè)院校教師應充分發(fā)揮專業(yè)領域優(yōu)勢，深化產(chǎn)教融合，整合運用現(xiàn)有資源，積極探索事故應急實訓教學改革并付諸實踐。基于碳二加氫生產(chǎn)事故應急實訓項目開發(fā)研究必須緊密圍繞培養(yǎng)學生的技能水平和安全素養(yǎng)這一核心目標，明確實訓項目的建設目標和原則。通過育訓結合、虛實結合，充分實現(xiàn)信息技術與生產(chǎn)事故實訓教學的深度融合，推進教師教學能力和人才培養(yǎng)質量的全面提升，推動區(qū)域職業(yè)教育高質量發(fā)展。

6" 參考文獻

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