本發(fā)明涉及化工教學(xué)實訓(xùn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種五元三步一體化的化工實訓(xùn)裝置。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，人們對化工類高級技能人才的需求日漸迫切，但由于化工行業(yè)的特殊性，化工企業(yè)受國家相關(guān)制度、規(guī)范的制約，很難在正常生產(chǎn)過程中為相關(guān)院校承擔培養(yǎng)核心職業(yè)技能的崗位實踐教學(xué)任務(wù)。因此，從事高職化工技術(shù)類專業(yè)教育的院校為了完成與實際工作內(nèi)容接軌的實踐性教學(xué)任務(wù)，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)需求零距離對接，提高學(xué)生的實踐技能和職業(yè)素養(yǎng)，必須建立滿足專業(yè)實踐教學(xué)需要的實訓(xùn)基地。實訓(xùn)教學(xué)是培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，以化工生產(chǎn)中物理加工為背景，分為若干個單元操作，研究各單元操作的基本原理和操作方法。

傳統(tǒng)的ppt和板書教學(xué)，形式枯燥，方式單一，沒有辦法達到教學(xué)預(yù)期的效果，教師不滿意，學(xué)生學(xué)不透。隨著高等教育招生規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)模式已不能滿足新形勢下實訓(xùn)教學(xué)的需要。

另外，傳統(tǒng)的實訓(xùn)裝置在考核方面，計算機控制系統(tǒng)只能從實訓(xùn)數(shù)據(jù)方面對學(xué)習(xí)者進行結(jié)果考核，而無法完成過程考核，不能夠全面跟蹤和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。為此在實訓(xùn)教學(xué)中必須建立一種適合自身培養(yǎng)模式的實訓(xùn)教學(xué)新模式。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種因材施教、操作簡單、過程考核、內(nèi)容豐富、實用性強和學(xué)習(xí)效率高的五元三步一體化的化工實訓(xùn)裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種五元三步一體化的化工實訓(xùn)裝置，包括化工實訓(xùn)設(shè)備，還包括控制系統(tǒng)，以及分別與所述控制系統(tǒng)相連的講授模塊、訓(xùn)練模塊和考核模塊；

所述講授模塊包括用于存放音頻視頻資料的存儲器、與音頻視頻資料相對應(yīng)的二維碼卡貼和移動終端，所述二維碼卡貼設(shè)置在化工實訓(xùn)設(shè)備上；

所述訓(xùn)練模塊包括引導(dǎo)訓(xùn)練模塊、強化訓(xùn)練模塊、語音提示模塊、燈光提示模塊；所述燈光提示模塊設(shè)置在所述化工實訓(xùn)設(shè)備上；

所述考核模塊包括指紋識別模塊、面部識別模塊、自動評分模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊和教師端；

所述移動終端通過掃描相應(yīng)位置的所述二維碼卡貼，獲取相應(yīng)的音頻視頻資料信息進行學(xué)習(xí)；

通過所述引導(dǎo)訓(xùn)練模塊或者所述強化訓(xùn)練模塊選擇訓(xùn)練模式，根據(jù)選擇的訓(xùn)練模式，所述控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令驅(qū)動所述語音提示模塊和所述燈光提示模塊引導(dǎo)學(xué)員完成相應(yīng)位置的實訓(xùn)操作；

學(xué)員通過所述指紋識別模塊和所述面部識別模塊進行身份識別后，進行實訓(xùn)操作；在實訓(xùn)操作過程中，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述自動評分模塊根據(jù)操作步驟和操作質(zhì)量進行評分，并通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將實訓(xùn)結(jié)果傳輸至所述教師端。

基于上述，所述講授模塊還包括數(shù)據(jù)處理模塊，以及分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接的音頻采集模塊、視頻采集模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將音頻視頻資料傳輸至所述控制系統(tǒng)。

基于上述，所述音頻采集模塊通過麥克風(fēng)對現(xiàn)場教學(xué)的音頻資料進行采集，所述視頻采集模塊通過攝像設(shè)備對現(xiàn)場教學(xué)的視頻資料進行采集。

基于上述，在訓(xùn)練模式的實訓(xùn)操作中，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述自動評分模塊根據(jù)操作步驟和操作質(zhì)量進行評分，并通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將實訓(xùn)結(jié)果傳輸至所述教師端。

基于上述，所述考核模塊還包括化工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，真實模擬化工實訓(xùn)裝置的運行環(huán)境，學(xué)員可通過所述化工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)進行實訓(xùn)操作的技能測試。

基于上述，考核模式中，在化工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)的實訓(xùn)操作過程中隨機彈出與化工實訓(xùn)設(shè)備對應(yīng)的理論考題，提供實訓(xùn)操作的技能測試與理論測試相結(jié)合的考核模式。

基于上述，所述化工實訓(xùn)設(shè)備包括化工設(shè)備、化工管路和化工儀表，所述化工儀表設(shè)置在所述化工設(shè)備或者所述化工管路上。

基于上述，所述控制系統(tǒng)采用dcs控制系統(tǒng)或者plc可編程控制器。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有實質(zhì)性特點和進步，具體的說：

1）本發(fā)明提供了一種五元三步一體化的化工實訓(xùn)裝置，它包括控制系統(tǒng)，以及分別與所述控制系統(tǒng)相連的講授模塊、訓(xùn)練模塊和考核模塊；本發(fā)明實現(xiàn)了實訓(xùn)裝置無教師值守翻轉(zhuǎn)課堂，打破了傳統(tǒng)教學(xué)單一枯燥的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的參與度和主動學(xué)習(xí)的積極性，使得學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)、不依賴于老師，達到講、學(xué)、練、考一體化教學(xué)；因操作簡單、內(nèi)容豐富，特別適用于研究院、高等院校、高職高專、在職人員的學(xué)習(xí)使用，減輕了教師的壓力，有效解決了學(xué)生無處可問的尷尬局面；

2）學(xué)習(xí)模式下，本發(fā)明實現(xiàn)了現(xiàn)場、遠傳同步學(xué)習(xí)，線上線下同步教學(xué)。本發(fā)明根據(jù)化工設(shè)備的信息和規(guī)范操作內(nèi)容開發(fā)相應(yīng)微課群及教學(xué)視頻音頻素材，微課群可以提供豐富的學(xué)習(xí)素材。通過移動終端掃描裝置相應(yīng)位置的二維碼，學(xué)生在線就可以獲取豐富的學(xué)習(xí)資料，進行設(shè)備的認知及管路信息的了解，實現(xiàn)了“哪里不會點哪里”的“點讀機式”學(xué)習(xí)模式；

3）訓(xùn)練模式下，在裝置中相應(yīng)位置進行聲光引導(dǎo)，提醒操作者進行訓(xùn)練，一步一步地引導(dǎo)學(xué)員完成實訓(xùn)操作；在訓(xùn)練模式的實訓(xùn)操作中，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述自動評分模塊根據(jù)操作步驟和操作質(zhì)量進行評分，并通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將實訓(xùn)結(jié)果傳輸至所述教師端；通過所述引導(dǎo)訓(xùn)練模塊或者所述強化訓(xùn)練模塊選擇訓(xùn)練模式，根據(jù)選擇的訓(xùn)練模式，所述控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令驅(qū)動所述語音提示模塊和所述燈光提示模塊引導(dǎo)學(xué)員完成相應(yīng)位置的實訓(xùn)操作，可選擇步驟提醒的程度；實現(xiàn)了分層次訓(xùn)練模式，從而實現(xiàn)了實訓(xùn)課堂的翻轉(zhuǎn)，掌握了化工實訓(xùn)設(shè)備的操作；

4）考核模式下，學(xué)員通過指紋識別和面部識別進行身份確認后，進行實訓(xùn)操作；在實訓(xùn)操作過程中，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述自動評分模塊根據(jù)操作步驟和操作質(zhì)量進行評分，并通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將實訓(xùn)結(jié)果的考核成績直接上傳至教師端；全面跟蹤和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)了講授模式、訓(xùn)練模式、考核模式層層遞進的學(xué)習(xí)方式；

綜上所述，本發(fā)明具有因材施教、操作簡單、過程考核、內(nèi)容豐富、實用性強和學(xué)習(xí)效率高的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的工作原理框圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

如附圖1和附圖2所示，一種五元三步一體化的化工實訓(xùn)裝置，包括化工實訓(xùn)設(shè)備，還包括控制系統(tǒng)，以及分別與所述控制系統(tǒng)相連的講授模塊、訓(xùn)練模塊和考核模塊；所述講授模塊包括用于存放音頻視頻資料的存儲器、與音頻視頻資料相對應(yīng)的二維碼卡貼和移動終端，所述二維碼卡貼設(shè)置在化工實訓(xùn)設(shè)備上；所述訓(xùn)練模塊包括引導(dǎo)訓(xùn)練模塊、強化訓(xùn)練模塊、語音提示模塊、燈光提示模塊，所述語音提示模塊和所述燈光提示模塊提供與化工實訓(xùn)設(shè)備相結(jié)合的聲光引導(dǎo)功能；所述燈光提示模塊設(shè)置在所述化工實訓(xùn)設(shè)備上；所述考核模塊包括指紋識別模塊、面部識別模塊、自動評分模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊和教師端；所述移動終端通過掃描相應(yīng)位置的所述二維碼卡貼，獲取相應(yīng)的音頻視頻資料信息進行學(xué)習(xí)；通過所述引導(dǎo)訓(xùn)練模塊或者所述強化訓(xùn)練模塊選擇訓(xùn)練模式，根據(jù)選擇的訓(xùn)練模式，所述控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令驅(qū)動所述語音提示模塊和所述燈光提示模塊引導(dǎo)學(xué)員完成相應(yīng)位置的實訓(xùn)操作；學(xué)員通過所述指紋識別模塊和所述面部識別模塊進行身份識別后，進行實訓(xùn)操作；在實訓(xùn)操作過程中，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述自動評分模塊根據(jù)操作步驟和操作質(zhì)量進行評分，并通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將實訓(xùn)結(jié)果傳輸至所述教師端。操作質(zhì)量指的是，完成相應(yīng)的操作后，獲得的實訓(xùn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，實訓(xùn)數(shù)據(jù)包括化工儀表參數(shù)等。

為了進一步完善所述講授模塊，所述講授模塊還包括數(shù)據(jù)處理模塊，以及分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接的音頻采集模塊、視頻采集模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將音頻視頻資料傳輸至所述控制系統(tǒng)。所述音頻采集模塊通過麥克風(fēng)對現(xiàn)場教學(xué)的音頻資料進行采集；所述視頻采集模塊通過攝像設(shè)備對現(xiàn)場教學(xué)的視頻資料進行采集。本發(fā)明以“互聯(lián)網(wǎng)+”為支持，實現(xiàn)了現(xiàn)場、遠傳同步學(xué)習(xí)，線上線下同步教學(xué)。本發(fā)明根據(jù)單元操作內(nèi)容開發(fā)相應(yīng)微課群及教學(xué)視頻音頻素材，通過移動終端掃描裝置相應(yīng)位置的二維碼，進行設(shè)備的認知及管路信息的了解，實現(xiàn)了“哪里不會點哪里”的“點讀機式”學(xué)習(xí)模式。

為了能夠全面跟蹤和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，在訓(xùn)練模式的實訓(xùn)操作中，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述自動評分模塊根據(jù)操作步驟和操作質(zhì)量進行評分，并通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將實訓(xùn)結(jié)果傳輸至所述教師端。

所述化工實訓(xùn)設(shè)備包括化工設(shè)備、化工管路和化工儀表，所述化工儀表設(shè)置在所述化工設(shè)備或者所述化工管路上。所述控制系統(tǒng)采用dcs控制系統(tǒng)或者plc可編程控制器。

考核模式中，在實訓(xùn)操作過程中隨機彈出與化工實訓(xùn)設(shè)備對應(yīng)的理論考題，用于提供實訓(xùn)操作的技能測試與理論測試相結(jié)合的考核模式。所述考核模塊還包括化工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，真實模擬化工實訓(xùn)裝置的運行環(huán)境，學(xué)員可通過所述化工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)進行實訓(xùn)操作的技能測試。

本發(fā)明提供了一種五元三步一體化的化工實訓(xùn)裝置，它包括控制系統(tǒng)，以及分別與所述控制系統(tǒng)相連的講授模塊、訓(xùn)練模塊和考核模塊；本發(fā)明實現(xiàn)了教學(xué)、練、考的一體化模式，實現(xiàn)了實訓(xùn)裝置無教師值守翻轉(zhuǎn)課堂，打破了傳統(tǒng)教學(xué)單一枯燥的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的參與度和積極性；因操作簡單、內(nèi)容豐富，特別適用于研究院、高等院校、高職高專、在職人員的學(xué)習(xí)使用。

學(xué)習(xí)模式下，本發(fā)明以“互聯(lián)網(wǎng)+”為支持，實現(xiàn)了現(xiàn)場、遠傳同步學(xué)習(xí)，線上線下同步教學(xué)。本發(fā)明根據(jù)實訓(xùn)操作內(nèi)容開發(fā)相應(yīng)微課群及教學(xué)視頻音頻素材，通過移動終端掃描裝置相應(yīng)位置的二維碼，進行設(shè)備的認知及管路信息的了解，實現(xiàn)了“哪里不會點哪里”的“點讀機式”學(xué)習(xí)模式。

訓(xùn)練模式下，在裝置中相應(yīng)位置進行聲光引導(dǎo)，化工實訓(xùn)裝置裝有操作軟件，按照預(yù)先設(shè)置的步驟提醒操作者進行訓(xùn)練，一步步地引導(dǎo)學(xué)員完成實訓(xùn)操作；在訓(xùn)練模式的實訓(xùn)操作中，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述自動評分模塊根據(jù)操作步驟和操作質(zhì)量進行評分，并通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將實訓(xùn)結(jié)果傳輸至所述教師端；實現(xiàn)了分層次訓(xùn)練模式，從而實現(xiàn)了實訓(xùn)課堂的翻轉(zhuǎn)，掌握了化工實訓(xùn)設(shè)備的操作。

考核模式下，學(xué)員通過指紋識別和面部識別進行身份確認后，進行實訓(xùn)操作；在實訓(xùn)操作過程中，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述自動評分模塊根據(jù)操作步驟和操作質(zhì)量進行評分，并通過所述無線網(wǎng)絡(luò)模塊將實訓(xùn)結(jié)果的考核成績直接上傳至教師端；考核模式中，在化工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)的實訓(xùn)操作過程中隨機彈出與化工實訓(xùn)設(shè)備對應(yīng)的理論考題，用于提供實訓(xùn)操作的技能測試與理論測試相結(jié)合的考核模式。通過學(xué)習(xí)素材中的知識后選擇與自己掌握知識能力匹配的考試試題。練習(xí)熟練之后，可以選擇稍難一點的題目，通過這樣分層次遞進式練習(xí)達到熟練目的。本發(fā)明實現(xiàn)了講授模式、訓(xùn)練模式、考核模式層層遞進的學(xué)習(xí)方式。

最后應(yīng)當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當中。