虚拟仿真技术在过程装备与控制工程专业实验教学中的应用研究

翟培培

（西安石油大学机械工程学院，陕西 西安 710065）

摘  要：以西安石油大学过程装备与控制工程专业(以下简称“装备专业”）为例，对虚拟仿真技术在装备专业实验教学中的应用进行研究，分析了本专业的实验教学现状、虚拟仿真技术在本专业实验教学中的应用优势、实验教学项目分析与建设、实验教学实例以及虚拟仿真实验教学中蕴含的课程思政。通过将虚拟仿真技术引入装备专业实验教学，充分发挥其优势，有效地改善了装备专业实验教学中存在的问题，激发了学生的内驱力，培养了学生的工程实践能力和创新能力，提升了教学效果。研究成果契合了教育信息化的高等教育改革发展趋势，满足了实验室建设和实验教学改革与创新的需要。

关键词：虚拟仿真技术；装备专业；实验教学

实验教学在工科院校中扮演着至关重要的角色，它不仅是理论知识的补充和深化，更是培养学生实践能力、创新精神和团队合作精神的关键平台。在新时代高校工科教育和高等教育实验教学信息化双重改革的新形态下，虚拟仿真技术作为一种先进的技术手段，以其独特的优势在高校实验教学中得到广泛的应用。国家对于虚拟仿真技术在教育领域应用非常关注，并出台了一系列支持虚拟仿真实验项目建设发展的政策和文件。将虚拟仿真技术引入到装备专业实验教学当中，不但能弥补传统实验教学的弊端、增强学生实践能力，还能够更好地促进学生自主学习，激发学生的学习兴趣和动力，改善学习效果。

1  装备专业实验教学现状分析

实验教学通过实验课程帮助学生验证理论知识，加深对原理的理解，同时培养科学思维以及动手能力，在动手的过程中发现问题并解决问题。对于工科专业学生来说，知识的掌握和运用关键在于将理论知识应用于实际操作中，装备专业理论教学侧重理论知识的解析，且涉及的过程装备较多，包含静设备(压力容器、换热器、塔器等）和动设备（压缩机、泵、风机等）。仅学习理论知识，对学生来说存在理解上的挑战，容易造成学生学习动力缺失、学习兴趣低下、学习参与度低等问题。因此，通过实验的操作，让抽象的知识具体化、形象化，让知识“活”起来，促进学生对理论知识的内化建构。但装备专业的实验教学中涉及的过程装备一般都是大型设备，价格昂贵，而且石油石化设备的工作压力和温度越来越高，工作介质也大多具有腐蚀性及危险性，在操作过程中存在安全隐患。现行实验教学多采用教师演示、学生按步就班完成实验并提交实验报告的单向灌输的模式，阻碍了学生探究式学习的动力的发挥，也难以适应高等教育全面实施实验教学信息化改革的要求。实验设备配置无法满足每位学生独立完成核心实验的要求，导致部分学生只能是观察者，违背了“做中学”，使得教学效果较差。

2  虚拟仿真实验教学优势

虚拟仿真技术以计算机信息技术和手段实施实验教学，构建虚拟实验环境的实验教学新模式，使学生完全沉浸在3D立体虚拟仿真体验学习环境中。对于装备专业实验课程而言，虚拟仿真技术不仅可以有效解决实验教学中操作难度大和危险性高的教学痛点，还能模拟事故场景应急演练，是实验教学改革强有力的支持和发展动力，并以其独特的优势，能够与传统理论教学相辅相成，更好地完成教学任务。

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