教学体系
        中心的虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、仿真装备与多媒体技术,融合多种互动硬件与数据库,对石油勘探开发工业生产工艺流程的各个真实环节进行模拟仿真,形成了中心独具特色的“五融合、四层次、三模式”虚拟仿真实验教学体系,如图所示。
立足于国家高等工程教育要求和石油行业特色,理论与实践、虚拟与现实、室内与现场、教学与科研、校内与校外的“五融合”基础上,以工程基础认知、室内模拟仿真、现场仿真实训、生产现场实操四个训练层次为核心,按照石油勘探开发工业生产流程,建立8个虚拟仿真实验教学模块,探索并有效实施桌面式虚拟实验、沉浸式仿真训练、亲历式互动实训三种实验实训教学模式,切实提高大学生的实践能力与创新精神。
        ①中心实验教学五个融合
        理论与实践相融合 将石油工业生产流程相关知识与具体操作工艺相结合,以理论知识指导实践,实践强化理论知识的掌握,实现理论与实践的统一。
        虚拟与现实相融合 虚拟仿真教学中特别注重“虚实结合、相互补充、以虚助实”,学生的虚拟仿真操作与实际生产工艺紧密结合,实现高度工业化仿真。
        室内与现场相融合 学校的地域优势给学生现场实训教学创造了良好条件,更加有利于室内的虚拟仿真操作与现场生产实际相统一,实现零距离对接。
        教学与科研相融合 中心的大部分科研项目都是从教学实际出发,开发的相关仿真教学装备与软件都很好地适应了教学需要,真正实现了产学研的紧密结合。
        校内与校外相融合  通过实验室共建、人才联合培养、技术合作开发等与校内外相关单位密切交流与合作,实现了中心、企业、社会的三方共赢。
        ②中心实验教学四个层次
        工程基础认知  进行地质、钻井、采油、集输等石油基本知识及相关设备、原理、工艺等的讲解,培养学生对工程的基本认知,为后续学习打牢基础。
        室内模拟仿真  借助大量仿真教学装备和软件,在室内进行石油勘探开发工业流程的各种仿真操作训练,掌握石油勘探开发工业基本的实践操作技能。
        现场仿真实训  在现场实训基地,利用实验油井和真实的生产作业设备,配套相关仿真教学软件,虚拟仿真与实际操作相结合,完成工业流程及操作技能实训。
        生产现场实操  在完成虚拟仿真训练基础上,利用真实生产油井及设施,在现场工程师指导下,进行实操训练,实现与生产现场的零距离接触。
        ③中心实验教学三种模式
        桌面式虚拟实验 采用虚拟现实技术对相关工业过程进行计算机模拟,用虚拟井场、场站、设备等取代物理实物,将井下不可视场景形成安全操作的三维虚拟场景,实现对作业岗位职能及工艺的可视化模拟,在桌面得以呈现,提高学生学习效率
        沉浸式仿真训练 利用相关技术生成具有视、听、触等多种感知的逼真虚拟环境,通过相关交互设备(如操纵杆、头盔、多媒体设备等),在虚拟场景中模拟钻进、测绘、倒阀、事故等活动,进行身临其境般的交互式视景仿真和信息交流。针对多人在线,还可进行模型化、角色化、事件化的训练模拟,使训练更接近真实情景。
        亲历式互动实训 采用实物仿真装备和实训软件的混合体系架构,将石油勘探开发相关实验设备、油气田现场生产作业装备按一定比例制作,具备真实装备所具有的相关结构、功能,通过学生亲身操作和虚拟软件过程功能的系统控制,实现操作者与仿真装备、实验系统的有效真实互动,进行多次、重复训练,提高实践动手能力。

中国石油大学石油勘探开发工业虚拟仿真实验教学中心设计&制作
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