仿真在化工職業教育中的應用

楊小敏

摘 要：隨著計算機技術的發展，計算機仿真技術成為了現實，該技術不僅為化學實驗提供了一種新的研究手段，也為化工教學提供了一種新的教學模式。在化工職業教學的過程中引入計算機仿真技術，不僅能提高老師對學生的理論教學效果，更能實現理論與實際的結合，全面的增強了學生的動手能力，大大提高了教學質量。本文就仿真技術在化工職業教育中的應用提出些許看法，以供老師們作為參考。

關鍵詞：仿真；化工教育；應用

1 工仿真技術的意義與現狀

化工仿真系統指的是運動計算機技術模擬化工生產的過程和裝置，并對其進行分散系統控制。其工作原理是利用計算機強大的運算能力，建立化工生產的動態數學模型，再現其真實的變化過程。分散控制系統即Distributed Control System，它是一種利用微型計算機或微處理技術來實現對生產過程的集中管理和分散控制的系統。

國外已經將化工仿真系統廣泛投入到實際的生產應用之中，許多新的生產工藝和設備制造方法都由仿真技術進行模擬，以便對該工藝與設備投入實際生產的可行性進行分析論證，許多化工生產人員在上崗之前也必須經過仿真培訓來提高其實際操作能力。受其影響，我國許多大型企業也逐漸開始將計算機仿真技術引入到平時的生產和對員工的培訓過程中。

現代工業的發展正變得越來越大型化和復雜化，其連續化、集成化和自動化的特點使其對工人素質的要求越來越高。在如今這個要求工業生產更高產、更優質、能源消耗更低、污染更低、生產過程更加安全的前提下，傳統的“師傅帶徒弟”的員工培訓方法已經遠遠不能滿足生產進步的要求了，我們需要的是一種更科學、更全面、更有效的培訓與教學方式，于是計算機仿真技術因運而生。計算機仿真技術就是利用計算機來模擬實際中的生產過程，它不需要投入原料、零風險、不會產生多余的時間浪費，大大提升了學生和員工的實際操作能力，在提高培訓質量的同時縮短了培訓時間、降低了培訓費用，對我國化工職業教育的發展具有重要的意義。

2 仿真技術的優越性

2.1 實用性強

化工仿真技術可以通過模擬一個與實際情況近乎相同的環境，來讓使用者更直觀、更生動的感受產品制作的工藝流程，更仔細的觀察儀器設備的內在結構和操作方法，具有短時間內使學生細致了解化工生產過程中，單元操作的方法和技巧的特點。

化工生產常常伴隨著許多危險，加之其設備昂貴、試驗投入的經費較高，學生往往很難獲得實踐操作的訓練機會。計算機化工仿真技術則完美的解決了這個問題。學生可以利用仿真系統反復的進行操作訓練，這大大增加了學生對設備和工藝流程的熟練程度，當遇到問題和故障時，學生也能冷靜應對、妥善處理，強化了學生對理論知識的理解能力和實際操作的能力。

再者，在涉及到化工設備講解的課堂上，傳統的看圖紙、聽老師講解的教學方法很難讓學生對設備產生一個完整而全面的認識，老師也不可能找一臺機器細致的拆分給學生看，這就導致理論知識脫離了實踐應用。而化工仿真系統卻能通過計算機的模擬，呈現出一個完整而細致的設備結構圖，學生在計算機上練習設備操作流程的時候如果出現錯誤，仿真系統也會做出相應的提示，通過總結錯誤的產生原因，就能達到讓學生更深刻的理解理論知識的目的。

2.2 互動性強

傳統的化工教學往往是單向的，學生只能單方面的對機械進行操作，機械設備并不能給學生們提供一個反饋。但化工仿真系統不同，它實現了讓學生與實訓對象的互動，設備會根據學生的操作產生不同的提示效果，這在增強學生理論聯系實際的能力的同時，也使得學生們充分發揮了其主觀能動性，這是在真實試驗中難以實現的。

2.3 效率高

化工生產是一個緩慢的過程，有的化工原料需要一段極長的時間來產生化學反應、變化，這就使得在實際的訓練過程中，學生們往往要花費大量的時間去觀察、等待其變化結果，因此老師也沒辦法顧及到每個學生所遇到的問題，而且這個變化過程是不可逆的，如果學生遺漏了一些重要的變化過程，只能通過二次試驗重新觀察，導致教學效率極其低下。化工仿真技術恰好解決了這個問題。在化工仿真系統中，學生只要操作或原料配制正確，計算機就能以最短的時間將整個化學變化的過程展現在學生們的面前，學生還可以根據實際需要暫停或加速這個變化過程，大大提高了試驗的質量和效率。

2.4 安全性高

正如前文所說，化工試驗往往伴隨著極高的安全風險，高溫、高壓、易燃、易爆、腐蝕、有毒是化工生產的標志性特點。這就導致在實際訓練中，為了保證學生的安全，而不得不忽略一些重要環節，使得學生不能完整的去認識化學變化的全過程。而化工仿真模式不僅能模擬整個的實際變化情況以便學生觀察，更是毫無安全隱患，這是實踐中根本不可能達到的效果。

3 提高化工仿真技術的建議

3.1 深入發展仿真教學軟件

化工仿真技術的優越性已在上文進行了詳細的論述，其優點是顯而易見的，但我們不能就此止步不前。一方面，計算機都是在理想情況下進行數據模擬的，在實際操作中難免會出現一些特殊問題，這就需要我們在實際的工作實踐中加強觀測力度，及時的為仿真系統導入新的數據以確保其準確性；另一方面，現行的仿真教學軟件只是一個初級的模擬程序，隨著社會的發展和科學技術的更新換代，我們要不斷更新模擬程序，為學生提供一個更準確，更真實的仿真系統。

3.2 提高仿真教學的時間

各大高校和企業應為學生和員工提供更多的仿真教學機會，這不僅能幫助學生加深對理論知識的認識、提高實踐動手能力，更能通過不斷的實際應用歸納總結仿真技術中存在的缺點，以便日后建立更完善的仿真教學系統。

4 結束語

化工仿真技術為化工專業的學生和在職員工提供了一個將理論與實際相結合的學習平臺，彌補了實踐教學中教學手段和特殊條件的限制。為各大高等院校引入化工仿真技術可以大大提高教學的效率，增強學生的實際動手能力，保證了我國化工職業教育的健康發展。

參考文獻

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