（一）成果研究背景及必要性
我国十三五规划明确指出，完善现代职业教育体系，加强职业教育基础能力建设。推行产教融合、校企合作的应用型人才和技术技能人才培养模式，促进职业学校教师和企业技术人才双向交流。推动专业设置、课程内容、教学方式与生产实践对接。这就为我们进一步探索化工类职业教育的发展指明了方向。
随着我国产业升级和经济结构调整不断加快，化工行业对技术技能人才的需求越来越紧迫。然而，化工类职业教育长期存在学校教育与生产实践对接困难的问题，这与十三五规划的要求是不相符的。化工类生产装置往往具有危险性强，生产运行成本高，环保要求严格等特点，学校层面没有能力运营和管理；企业为避免各类风险，通常不允许实习学生操作生产装置，学生到企业实习，也只能看不能动；这就导致学生无法获取必要的生产经验，从而造成学校的培养方向和用人单位需求之间存在偏差，其结果是一方面毕业生就业受到极大限制，另一方面企业 “用工难”问题凸显。事实上，无论是职业院校还是本科院校，化工类专业学生生产性实习都存在上述问题。因此，探索化工类职业教育如何实现教学过程与生产实践有效对接，成为亟待解决的问题。
化工仿真技术是现代计算机技术与化工生产相结合的产物。大量生产实践证明，将仿真软件应用到实训教学，效果较好。利用仿真软件，动态模拟生产系统的温度、流量、压力、物位等参数的变化，可实现学习者对化工装置的操作与控制。操作内容通常包括装置的开、停车、稳定运行和典型故障处理等。经过多年的发展，化工仿真技术已从对化工单元的仿真，发展到对大型化工生产全流程的仿真。中国石油、中国石化、中国神华等众多大型企业均建有化工仿真系统，对员工进行技能培训和考核。
本成果应用化工仿真技术，校企合作共同开发现代化工教学工厂，有效解决了长期困扰化工专业教育教学过程与生产实践衔接不紧密的问题，顺应了十三五规划的要求。
（二）成果内容
1.化工教学工厂的建设
唐山劳动高级技工学校以河北省首个职业技能公共实训中心建设为契机，由学校组织企业工程师、院校该领域的专家、学者多次研讨、论证建设方案，强化顶层设计，本着服务区域、共建共享的原则，选取典型工艺；企业工程技术人员提供各类生产数据资料和岗位操作规程，与专业教师深入交流，最大化的融合实际生产与教育教学各方面因素，利用化工仿真技术，校企共同研发建设现代化工教学工厂，改善生产实习教学现状。
现代化工教学工厂总建筑面积2080平米，总投资1500多万元，包括全国首创的盐化工教学工厂和国内领先的石油化工教学工厂，为补充工厂的完整性，还建有化工设备及仪表检修车间、化工安全模拟仿真平台。
教学工厂的现场设备由企业真实的生产设备按比例缩小制造，其类型涵盖了目前化工企业常见的多种类典型设备，关键设备采用开窗式设计或透明模型，使内部结构清晰可见方便教学应用。配以相应的管道、仪表，模拟工厂现场进行布局，全面营造工厂化的氛围。
教学工厂的仿真系统通过数学模型模拟真实的化工生产过程，并通过虚拟信号的传递实现现场设备与中央控制室DCS系统间的通信，模拟化工生产过程物位、流量、压力、温度等的变化，可保证现场设备的操作参数与DCS系统参数同步变化，实时调节，因此，学员可在安全、环保的条件下，模拟操作真实的化工生产过程，训练岗位技能。
化工设备及仪表检修车间采用以水为介质的半实物装置，实现化工生产中常见设备、仪表的检修与调试。化工设备及仪表检修车间空间上独立于全流程的教学工厂，功能上是对工厂岗位实践的补充。供学生学习自动化生产过程中广泛采用的典型控制硬件及软件的使用方法；掌握现代控制系统的操作方法等。
此外，教学工厂还可运用化工安全培训软件和HSE实训系统实现学生工艺操作、安全技术、消防和应急救援实训，运用化工安全与职业防护实训设备，进行化工安全与职业防护的培训和演练等。
现代化工教学工厂内可同时容纳200余个工位的学习与岗位操作技能培训，一次性可满足100余人、近10个工种的职业技能鉴定，并可承接化工总控工、化工仪表维修工职业技能大赛。将现代化工教学工厂打造成为集实践教学、社会培训、企业职工考核鉴定和社会技术服务于一体的高水平职业教育实训基地。
2.依托教学工厂开发课程，进行“工学一体”教学改革，形成本校学生、本科学生、企业职工多层次培训体系。
依托化工教学工厂，在企业技术人员的指导下，将企业工作任务转化为工学一体化课程，开发了《催化裂化工艺实训》、《氯碱生产工艺》、《化工仪表及自动化》等校本教材。秉承以学生为中心，参照一线生产实际，将工作任务按照开车前准备、开车操作、停车操作、故障排除几个模块进行实训，按照工艺操作顺序再将模块分解为多个工作任务，在校生在有一定的专业基础知识的基础上，按照岗位操作规程，进行技能训练。学生操作时按照工厂中内、外操工作岗位对学生分岗定责，有的放矢、针对性地训练并进行考核评分，提高了学生的动手操作能力和团队合作能力，为学生顶岗实习奠定了基础。
依托教学工厂开发的实训课程，针对不同的培训群体，制定多层次的培训方案。目前已形成了以在校生实训、本科学生生产实习和企业职工技能提升为核心的多元化培训体系。
3.现代信息技术在教学工厂中的应用
随着“互联网+”概念的提出和现代信息技术在教育领域的应用，教育观念和教学方式在转变，学生获取知识的方式和学习习惯也在转变。为了加强现代化工教学工厂的内涵建设，在教学工厂的主要设备上均有二维码，学生用手机扫码后，就能看到关于工艺介绍、设备结构及原理、设备操作方法等各种教学资源，不受时间和空间限制，促进学生自主学习。
专业教师还开发了大量微课、视频、动画等教学资源，上传至网络形成教学资源包，资源总数达到300余个，方便学生自主学习和远程教育。选取教学工厂教学资源包中的部分原理动画、微课资源、视频，化工专业教师团队编写完成《化工单元操作》富媒体教材，已公开出版发行。
（三）成果主要解决的教学问题
1.解决化工专业学生生产实习无法进行岗位操作，“动手难”的问题。
2.解决化工专业课程体系不完善的问题。
3.解决专业教师实践经验欠缺，一体化教学能力不足的问题。
（四）成果解决教学问题的方法
1.在软硬件结合的教学工厂中进行岗位技能训练，解决“动手难”的问题。
现代化工企业自动化程度高，操作人员主要分成内操员（中控室操作人员）和外操员（生产现场操作人员），共同完成对化工生产过程的装置开车、停车、正常生产、负荷调整和故障处理等操作。
教学工厂内的设备是将化工企业的生产设备如反应器、精馏塔、换热器等按照一定比例缩小由专业厂家制造的。化工教学工厂采用先进的生产数据动态模型，通过信号传输，模拟化工生产中设备和管道内物料流动、压力、温度等参数变化，并实现DCS系统与现场设备的数据同步与实时控制，能有效模拟化工生产的装置开车、停车、正常生产、负荷调整和故障处理等过程。同时，避免了化工装置危险性强、运营成本高、环保要求严格等因素的制约。可以对全流程装置的内外操配合操作，与企业生产实践有效对接。
学生可以根据岗位操作规程，在安全、环保的条件下，反复多次进行技能训练，不需要担心各类事故的发生，有效弥补了化工专业学生无法动手操作生产装置的教学短板。
2.依托教学工厂，校企共同开发工学一体化课程。
传统教学模式是学完专业理论和基本技能后到工厂参观性实习，缺少生产岗位训练环节，学生的生产实践能力达不到企业的要求。现代化工教学工厂的应用彻底打破这一传统模式的弊端。依托现代化工教学工厂，校企合作共同开发了以工作任务为导向的工学一体化课程，培养学生各个岗位的操作技能，将理论知识与操作实践相结合，帮助学生加深企业生产岗位工作任务的理解，强化岗位技能操作，体验连续生产过程，补齐了课程体系中岗位实践教学的环节，使企业生产岗位技能与学校的教学有效衔接，完善了化工专业课程体系。
3.促进教师在实践中成长，在磨砺中进步。
为开发化工教学工厂，专业教师团队深入企业调研，与一线工人交流，接受企业技术人员培训，掌握典型岗位的技术技能，并从生产实践中总结归纳知识要点，应用于全流程工艺仿真软件的开发。极大提升了专业教师的专业素养，丰富了实践经验。
为最大限度发挥教学工厂的作用，专业教师结合工厂实际，针对不同层次人群的技能需求，开发面向本校学生、本科学生及企业职工的多元化培训方案，有效提高了教师团队的一体化教学能力。
（五）成果创新点
1.校企深度融合，共建教学工厂，兼顾教学性与实践应用性，保证先进性。
学校与唐山三友集团共同研究谋划教学工厂建设方案，集团领导高度关注项目建设并给与了很大支持，协调集团技术顾问与学校教师共同从企业培训需求与学校教学的通用性和实用性及服务区域经济发展等综合因素考量，确定选取盐化工典型生产工艺；教学工厂的建设过程中，由学校的专业教师总结多年积累的教学经验，从教学的立体化、场景化、角色化、全方位展示的角度出发，提出具体要求；企业技术人员从实战性、操控性、仿真性角度将开停车、正常运行、突发故障、事故处理技术及操作规程融入到工厂设计中，达到内操外操的相互统一，实现对生产过程的有效模拟。一系列教学硬、软件的开发应用是校企融合的成果，更是教学工厂的核心内涵，是其品质和先进性的保证。
2.依托教学工厂进行“工学一体化”课程开发，优化课程评价体系，使教学过程与生产实践有效对接。
紧密结合现代化工教学工厂的先进工艺技术，依据企业技术人员提供的岗位操作规程，开发具有较强时效性和实用性的课程，固化形成校本教材，克服一般统编教材滞后于生产实际的弊端。
课程以工作任务为导向，在教学中将操作技能归纳为认识工艺流程、开车前准备、开车操作、正常运行、停车操作、故障处理等几个模块，将每个模块按先后顺序又分解成多个工作任务进行训练。学生完成单个工作任务，分角色，定岗位进行全流程操作，使教学过程与生产实践有效对接。
开发具有自动评分系统的操作软件，该软件可以根据学生操作的正确性、规范性、稳定性等多个维度给出过程评价结果，科学评估课堂教学效果，促进教学质量提升。
3.现代信息技术的融入为教学工厂增添了活力。
现代化工教学工厂除了能为学生提供技能操作的工厂化环境，还能突破传统课堂教与学的模式，实现自主学习、远程学习。
为丰富教学工厂内涵建设，专业教师开发了大量的动画、微课等教学资源，生产企业提供大量生产现场视频，不断完善化工教学资源包，为教学工厂注入活力。通过网络可以实现数字化优质教学资源共享，实现开放式远程学习。
在教学工厂内的主要设备上均配有相应的二维码，学员在教学工厂内可以通过手机等通讯终端扫描二维码，获取工艺介绍、设备结构、设备仪表工作原理等内容，实现自主学习。
随时随地学习，不受课堂、师资、空间限制的学习模式，丰富了学习手段，增加了学习过程的乐趣，激发了学生的学习兴趣。
4.成果共享，开展多层次、多元化的培训，服务本地区经济发展。
大力提升教学工厂的社会服务能力，为高职院校、本科院校相关相近专业提供培训，也可为企业员工进行金蓝领培训、技能提升培训和技术等级鉴定等，充分满足不同群体、不同服务项目的需要。目前已形成了在校生实训、本科学生生产实习和企业职工技能提升的多元化培训体系。
在校生实训以操作工必需掌握的开车前准备、开车操作、停车操作、故障排除为基础模块，侧重操作技能培养，每个模块中以不同生产任务驱动、学生为主体，对全流程进行系统的、有针对性的技能操作训练。
本科生培训课程注重理论知识与生产实践相结合。充分结合本科生的化工原理、化工仪表自动化、化工工艺学、化工过程设计等课程知识，利用工厂设备与资源，帮助学生“从书本中来，到书本中去”，知识直观化，构建全面系统的化工知识体系。按照工厂岗位角色扮演，根据岗位工作任务进行全流程操作训练，体验化工生产过程，建立理论知识与操作技能的双向考核评价体系，完成大学生生产实习任务。为他们未来走向工艺管理、科学研究、化工设计等岗位打下坚实基础。
企业职工技能提升培训，根据企业需求和员工素质，在模块式教学方案中选择适合的培训任务，制定个性化的培训方案。在普及化工类通用知识和技能基础上，再进行专人专岗的技能提升训练。
（六）应用效果及推广
1.教学工厂成为高校校外实训基地
自2017年以来，与河北工业大学、华北理工大学、唐山师范学院等多所高等院校合作，对大学生进行生产实习培训，实习教学任务全部由我校专业教师承担。我校教师从教学方案的制定、实习设备的调试、培训方式的研讨等各方面做了精心的准备，为本科学生提供高质量的技能提升服务，高校校外实训基地建设已日渐成熟，本科学生培训服务已进入常态化。近三年参加教学工厂大学生生产实习培训1292人，其中河北工业大学、华北理工大学已经与我校签订校外实习基地协议并挂牌，对我校的大学生生产实习培训给予高度评价。
2.学生就业率显著提高，并得到企业肯定
教学工厂目前已全面应用于在校生的实训教学，改善了实训教学条件，促进了学生专业知识和技能的提升，提高了毕业生质量，就业率逐年提升，受到了用人单位的充分肯定和好评，合作单位不断增多。近三年培养化工专业学生363人，就业升学率达到98%以上。2019年我校首次代表河北省参加全国中职院校学生化工应用技术技能大赛。
3.多次承办企业职工培训、技能鉴定
企业员工的在岗培训因一般企业内部不具备师资和评价系统等教学资源，在线生产设备也不能停车停产用于培训和鉴定，因此，学校与企业密切合作，提供培训、鉴定等技术服务，校企融合资源共享，充分体现职业学校为区域经济发展提供全方位的服务的办学宗旨。以化工教学工厂为基础，根据国家职业技能标准，个性化定制适合企业职工的培训方案，建立化工总控工、化工仪表维修工等相关工种各级别的职业资格鉴定题库。对外培训公共服务功能不断增强，在省内起到了引领和示范作用。近三年为唐山三友集团、达丰焦化等大型企业进行金蓝领培训、职工技能提升和鉴定200余人，为企业发展培养了大批人才。
4.连续三年承办“唐山工匠”职业技能大赛化工类赛项
化工教学工厂连续三年承办由唐山市人民政府主办的“唐山工匠”大赛化工类赛项比赛，为大赛的成功举办提供了坚实的保障。化工总控工、化工仪表维修工两个赛项的裁判长均有我校教师担任，选派专业带头人、骨干教师参加命题和裁判工作，经受了高规格大赛的磨练，教师团队的技术技能水平得到了提高。同时也为唐山市深入实施“凤凰英才”计划，发现和选拔高技能人才，努力推动唐山新时代全面建设经济强省，做大做强做亮“唐山工匠”职业技能大赛名片做出了应有的贡献。
5.辐射周边，引领示范作用
现代化工教学工厂的建设受到了省市领导、各界人士的关注，多次接待兄弟院校同仁参观学习，企业领导交流指导，对外服务能力日益提升，具有极大的应用价值和推广价值。