采油實訓(xùn)教學(xué)中仿真技術(shù)的改革與創(chuàng)新

劉冬冬 馬建民 曲本全 李雪琴 朱永愛 苗俊田

【摘要】仿真技術(shù)在教學(xué)過程中的應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍，針對采油過程中機械結(jié)構(gòu)、功能原理、內(nèi)部流程等能夠起到很好的仿真效果。借助仿真技術(shù)開展采油實訓(xùn)課程，教學(xué)內(nèi)容更豐富、教學(xué)形式更多樣、教學(xué)手段更有效。實物仿真教學(xué)和虛擬仿真教學(xué)的方式方法各有不同，通過對兩者的有機結(jié)合，豐富和完善了教學(xué)過程，建立了更加有效的“虛實結(jié)合”教學(xué)體系。

【關(guān)鍵詞】仿真技術(shù) 采油實訓(xùn) 實物仿真 虛擬仿真 虛實結(jié)合

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）01-0241-01

1.引言

近年來，隨著仿真技術(shù)的不斷進步，它在醫(yī)藥、能源、機械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)今仿真技術(shù)走入課堂，已然成為一種常態(tài)，它不僅是對現(xiàn)有教學(xué)手段的一種補充，也是科技進步的一種表現(xiàn)。眾所周知，石油石化領(lǐng)域具有風(fēng)險高、費用高、距離不可控、地下不可見等特點，使得學(xué)生對現(xiàn)有石油勘探開發(fā)的認識不夠直觀、不夠準確。仿真技術(shù)的應(yīng)用，豐富了課堂教學(xué)手段，為學(xué)生建立起了現(xiàn)場應(yīng)用與課堂理論的橋梁。

本文依托中國石油大學(xué)（華東）國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心，結(jié)合現(xiàn)有的虛擬仿真技術(shù)和實物仿真技術(shù)，建設(shè)一套采油裝備實訓(xùn)仿真平臺，完善學(xué)生教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在采油實訓(xùn)課程中，有針對性的引入實物仿真教學(xué)和虛擬仿真教學(xué)，穿插對理論原理的講解；能夠取長補短，更好的完成教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，對學(xué)生認識水平和操作水平都有很大的促進作用。兩者的有機組合，是“虛實結(jié)合”的一種體現(xiàn)，是對教學(xué)模式的一種補充；豐富了教學(xué)內(nèi)容，增加了課堂的活動性。

2.仿真教學(xué)體系

實訓(xùn)教學(xué)是理論教學(xué)的一種補充，同時也是一種延續(xù)。在實訓(xùn)教學(xué)過程中，學(xué)生不僅對課堂理論教學(xué)內(nèi)容進行了消化和吸收，而且也認識和學(xué)習(xí)了更專業(yè)、更直觀的實踐操作。實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)今已不是簡單的實踐操作，它已經(jīng)由簡單化向復(fù)雜化，實物型向虛擬型轉(zhuǎn)變。而在這過程中，不僅僅是實訓(xùn)內(nèi)容的改變，而且也伴隨著科技含量的增加和理論高度的提升。針對不斷變化的實訓(xùn)內(nèi)容，相應(yīng)實訓(xùn)教學(xué)的方式也應(yīng)與時俱進，改革提高。

2.1實物仿真教學(xué)模塊

在采油實訓(xùn)中，實物仿真教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)被普遍應(yīng)用。它改變了以往現(xiàn)場的實訓(xùn)模式，通過對現(xiàn)場實物的等比例模擬，使學(xué)生能夠在學(xué)校進行實物實訓(xùn)，提高了實踐的效率，增加了實踐操作的安全性，降低了實踐成本。本文主要設(shè)計了實物仿真操作實訓(xùn)和實物仿真拆裝實訓(xùn)。

實物仿真操作實訓(xùn)主要針對仿真模型進行講解，借助實訓(xùn)室現(xiàn)有各類抽油機、抽油泵、注水間、配水間及各類井口裝置等實物模型，設(shè)計有結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、原理學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、實物操作環(huán)節(jié)。實物仿真操作模塊能夠使學(xué)生了解現(xiàn)場實物的外部結(jié)構(gòu)及功能。

實物仿真拆裝實訓(xùn)主要涉及采油裝備的拆裝訓(xùn)練，學(xué)生可在拆裝過程中，深入了解采油裝備的結(jié)構(gòu)、工作原理和運行規(guī)律。在采油實訓(xùn)教學(xué)過程中針對學(xué)生對抽油機結(jié)構(gòu)和功能認識不夠深入的問題。增加了抽油機模型拆裝訓(xùn)練，“分部拆裝，分部講解”，在拆卸部件的過程中分析驢頭、游梁、橫梁、連桿、減速箱、剎車裝置、曲柄、曲柄平衡塊等結(jié)構(gòu)的特點及功能，加深學(xué)生認識，提高課堂效率。

2.2虛擬仿真教學(xué)模塊

實物仿真教學(xué)不能直觀形象的展現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和流程，同時還存在眼力無法接觸或受制于經(jīng)濟、安全等因素影響的狀況，學(xué)生不能很好的學(xué)習(xí)和接觸。針對以上問題增加對應(yīng)的虛擬仿真實訓(xùn)模塊，使各類抽油機、抽油泵、注水間、配水間及各類井口裝置等實物模型的內(nèi)外結(jié)構(gòu)清晰可見，同時內(nèi)部液體流動和機械動作以虛擬仿真的形式為學(xué)生表現(xiàn)，完善實物教學(xué)中的不足，使學(xué)生對注采現(xiàn)場的認識得到進一步提升。

現(xiàn)今虛擬仿真技術(shù)在各大高效已經(jīng)得到應(yīng)用。在注采工藝和裝置實訓(xùn)課程中引入虛擬仿真技術(shù)，豐富了課堂內(nèi)容，使學(xué)生能夠更直觀、更有效的接觸和了解高危和不可見的現(xiàn)場內(nèi)容。由于虛擬仿真技術(shù)的特殊性，也提高了運行效率和安全性，降低了成本。它是一種現(xiàn)代化的、高效率的培訓(xùn)手段，是提高學(xué)生技能的一種重要手段。但它缺乏現(xiàn)實操作的碰觸感和浸入感，是對現(xiàn)實的一種虛擬。

3.創(chuàng)新設(shè)計

實物教學(xué)與仿真教學(xué)在采油實訓(xùn)課程中的應(yīng)用，增加了新的教學(xué)形式，有助于教學(xué)質(zhì)量的提高。但是實物教學(xué)與仿真教學(xué)的結(jié)合需要一個合理的方式方法，一味地機械結(jié)合很可能達不到預(yù)期的效果，甚至影響教學(xué)效果。故針對此類問題，計劃合理優(yōu)化方式方法，在教學(xué)實踐中改進完善。“虛實結(jié)合”不僅僅局限于形式的結(jié)合，而且要增強內(nèi)容上的穿插。

在虛擬仿真教學(xué)的過程中，學(xué)生能夠形象生動的了解各類裝備的結(jié)構(gòu)、功能以及工藝流程。但是學(xué)生作為課堂的主體，如果出現(xiàn)一味地被動接受，不能全身融入到課堂的局面，對課堂教學(xué)質(zhì)量和效率是一個很大的影響。針對此問題，計劃增加抽油機仿真操作環(huán)節(jié)，此過程既保留了虛擬仿真技術(shù)的形象、生動及直觀的特點，也使得學(xué)生能夠親身體驗和操作，增強了學(xué)生在課堂上的浸入性，提高對注采工藝與裝備的理解和認識。

4.預(yù)期

本文設(shè)計有實物仿真教學(xué)和虛擬仿真教學(xué)兩大模塊，課程中相互結(jié)合、相互補充，使現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容更豐富、教學(xué)形式更多樣、教學(xué)手段更有效。確定了合理的仿真教學(xué)方式方法，建立了虛實結(jié)合的采油仿真教學(xué)體系，提高采油實訓(xùn)課程的教研水平和教學(xué)質(zhì)量。

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