技工院校化工仿真實訓一體化教學改革探索

苑永偉

(山東工程技師學院 材料系，山東 聊城 252000)

技工院校化工仿真實訓一體化教學改革探索

苑永偉

(山東工程技師學院 材料系，山東 聊城 252000)

針對化工行業普遍存在高溫高壓、易燃易爆等特點，學生進企業實習缺乏動手操作；學校化工實訓裝置數量少，無法滿足每位學生充分動手操作，而化工仿真實訓正好可以彌補企業實習與學校化工實訓的不足，提高實踐教學效果。本文改變傳統的教學方法，實施“教、學、做、思、評”一體化，在做中教、做中學、做中思、做中評，以“做”為主的教學模式，提高化工仿真實訓的教學效率，實現了培養適應企業發展的高技能化工人才的目標。

技工院校；化工仿真實訓；“教、學、做、思、評”；一體化

1 引言

隨著現代化工生產技術的飛速發展，生產裝置大型化、生產過程連續化和自動化程度越來越高，生產工藝過程復雜，工藝條件要求嚴格，常伴有高溫、高壓、易燃及原料、產品強烈的腐蝕性等不安全因素[1]。而且，學校實訓裝置一般較少，無法滿足每位學生充分動手操作。化工仿真系統能夠模擬真實的生產裝置，再現真生產過程的實時動態特性，通過模擬工廠開車、停車、正常運行和各種事故處理，使學生不出校門就可以了解實際生產流程，在逼真的操作環境中進行操作技能訓練， 達到了既能對生產實際有一個很好的認識，又能親自動手進行反復操作，更全面、具體和深入地了解不同的生產單元， 提高學生專業技能的目的[2]。仿真培訓系統無需投料、無危險性、節省培訓費用、培訓效率高[3]。該仿真系統涵蓋了流體輸送、傳熱、萃取、多效蒸發、精餾、吸收-解吸和干燥等化工單元操作，以及固定床反應器、流化床反應器和間歇反應釜等化工單元反應。

然而如何通過教學，有效利用仿真軟件，提高學生的分析判斷能力、理論知識的應用能力和動手操作能力，則是值得探討的問題。結合近幾年的校企合作以及教學經驗，本文擬介紹一體化教學在化工單元仿真實訓教學中的應用實踐。

2 化工仿真實訓教學模式的設計

2.1 化工單元仿真實訓與化工單元實訓相結合

化工單元實訓是進行化工單元實際操作訓練， 是在校內實訓室中進行流體輸送、精餾塔、吸收-解吸塔等化工單元裝置的實訓項目。 由于實訓裝置套數有限， 很難達到每位學生都能動手。 如果將化工仿真與單元操作實訓穿插進行，不但人人可以有親自動手操作的機會，而且先仿真，后實踐，再仿真、再實踐，將大大提高操作的熟練程度、對工藝參數的控制能力和處理突發事故的應變能力。

2.2 實施“理論-實踐-仿真”一體化的教學模式

集“教、學、做、思、評”為一體--教師在做中教，學生在做中學，教師引導學生做中思，仿真系統給學生做中評。這種一體化教學模式改變了傳統的理論教學和實踐教學相分離的教學形式，突出了教學內容和教學方法的應用性、綜合性、實踐性[4]，它集理論知識傳授、化工設備現場觀摩、化工單元實訓、化工仿真實訓為一體，集學生思考、教師指導和小組合作為一體，促進了學生對知識、技能的理解，避免了操作的盲目性，提高了學生對實訓的興趣和動手能力，在掌握職業技能的同時獲得專業知識，構建自己的經驗和知識體系。

3 化工仿真實訓的教學過程

本文結合精餾塔單元仿真介紹化工仿真實訓的教學過程。

3.1 精餾塔脫丁烷仿真實訓--教師做中教，學生做中學

結合仿真實訓界面，教師詳細講解精餾塔脫丁烷工藝流程，各單元裝置或設備在流程中的作用，各種工藝參數的調節方法，正常工況的工藝參數范圍，閥門、儀表基礎知識及復雜控制系統工作原理。教師邊操作，邊講解；學生邊操作，邊理解。該環節，設置兩個學時，達到學生熟悉精餾工作原理和精餾工藝流程的教學目標。

3.2 乙醇精餾操作實訓--教師做中教

然而，仿真實訓畢竟是虛擬的，無法使學生直觀的認識精餾裝置。在通過上機仿真操作，學生對精餾工作原理和工藝流程有一定了解后，教師帶領學生去化工實訓室進行乙醇精餾操作實訓。由于實訓裝置有限，不能滿足每位同學動手操作；并且乙醇精餾是間歇操作，而仿真系統中精餾脫丁烷是連續操作，二者稍有差異。在該環節，教師進行演示教學。首先介紹實訓裝置，由原料罐、預熱器、再沸器、精餾塔、冷凝器、產品罐、換熱器和釜液罐等組成；然后結合乙醇精餾實訓裝置，進一步熟悉精餾塔結構以及精餾的工作原理；接著順著實訓裝置流程走，熟悉工藝流程；最后，由教師演示乙醇精餾的開車和停車，在演示過程中，提示學生操作注意事項。該環節，設置四個學時，達到學生直觀認識精餾裝置及其工作原理，了解實際操作過程中對工藝參數的控制方法等教學目標。

3.3 精餾脫丁烷仿真實訓--學生做中思、做中評

由于學生對精餾實訓裝置、工作原理以及工作流程有了直觀的了解，但缺乏實際動手操作，仿真實訓可以做到人人動手人人參與，把課堂還給學生，以學生為主體，充分發揮學生的主觀能動性。

3.3.1 布置工作任務

教師布置工作任務：進行精餾塔脫丁烷工藝的冷態開車、正常停車及故障處理。

3.3.2 學生完成工作任務

3.3.2.1 做評結合法

每個學生帶著工作任務獨立在計算機上按照操作質量評分步驟進行精餾塔脫丁烷工藝的冷態開車、正常停車以及故障處理操作練習。學生操作過程，也是仿真系統評分過程。學生通過“操作-測評-反饋-思考-再操作”，這種周而復始而又循序漸進的練習模式，能加速提升對工藝流程的熟悉、對各工藝參數的控制能力和處理故障的能力。另外，教師通過教師站監測每個學生的練習動態，及時做出指導。

3.3.2.2 分層教學法

由于學生的情況不同，該階段采用分層教學法，不具體設置每個項目的練習時間。對理論知識掌握較好，動手能力較強的學生可以充分調動他們的主觀能動性，在學習中教師只起著輔助、答疑、解惑的作用。對那些基礎較差，動手能力較弱的學生就需要老師手把手進行教學，一遍遍仔細講解和反復演示幫助他們理解和掌握所學內容。

3.3.2.3 任務驅動教學法

在本環節教師只是組織者和促進者，盡量讓學生通過自己學習、摸索、總結，來掌握精餾塔脫丁烷的工藝流程，精餾塔脫丁烷工藝的開、停車操作步驟。在學生練習過程中，教師聯系企業生產實際，提出各種問題，進行任務驅動式教學，促進學生積極思考。將學生置于發現問題、思考問題、解決問題的動態過程中學習，比如最初建立回流時，靈敏板溫度為什么會下降？仿真實訓中精餾脫丁烷裝置為何沒有預熱器和冷卻換熱器？塔頂壓力是如何控制的？引導學生進行主動思考，優化了教學過程，從而提高了課程質量和效率。讓學生做到學有所思，思有所獲；對工藝流程知其然，知其所以然。

3.3.2.4 案例教學法

在教學過程中，結合企業安全生產規章制度和操作規程，以及化工企業典型事故案例，強調安全生產的必要性。教師通過教師機設置故障進行教學案例分析，引導學生多方位思考，組織學生討論分析出現的問題，提出正確的解決方案。可豐富學生安全生產知識，提升學生安全生產意識，增強學生的安全責任感、預防事故、控制職業危害和應急處理的能力。

仿真實訓的過程融匯了化工單元操作、化工儀表自動化控制、單元反應、工藝等多方面的知識，培養了學生解決化學工程和工藝問題的綜合能力。通過處理事故，分析事故產生的原因和可能造成的后果，掌握事故的處理方法，提高獨立分析和工作的能力，進而提高安全意識。通過判斷裝置工藝參數的變化趨勢，在參數偏離正常范圍之前及時進行微調，提高了學生對復雜化工過程動態運行的分析和決策能力。

該環節設置十二個學時，達到熟練開車、停車以及對各種故障處理的教學目標。

3.4 乙醇精餾操作實訓--學生小組合作

通過以上三個環節的教學，學生對精餾過程已經非常熟悉，但依舊缺乏對真實設備的實際操作。參照化工總控工技能大賽，把學生每三人分一組，兩套實訓裝置同時進行乙醇精餾操作實訓，教師進行指導。學生在化工實訓過程中，感受到團隊合作的重要性，只有相互溝通，協同合作，才能順利完成工作任務，這也是化工企業員工必備的職業素質。 該環節設置六個學時，完成提高學生實際動手能力和培養學生團隊協作意識的的教學目標。

3.5 實訓考核--多元化

考核分為理論考核(占20%)、精餾塔脫丁烷仿真考核(占50%)和乙醇精餾操作考核(占30%)兩部分。全面、科學地考察學生對理論知識的掌握和應用、專業操作技能的掌握、對動態過程的分析和決策能力、應急處理能力、安全生產的意識、團隊協作精神等多元能力。理論考核是教師根據學生的操作情況有選擇的進行組題，考察學生對專業知識的掌握程度。精餾塔脫丁烷仿真考核是用仿真軟件提供的平臺進行考核，并與化工總控工職業資格鑒定相結合，以閉卷形式，要求學生夠獨立完成，嚴格控制操作的規范性，按操作步驟、操作質量、操作趨勢等多項內容細化評分標準，考察學生利用計算機DCS控制系統(集散控制系統)控制生產過程的能力。乙醇精餾操作考核以小組形式，三人分一組，參照化工總控工技能大賽的評分標準進行考核，考察學生實際操作動手能力以及團隊協作能力。

4 結語

在化工仿真實訓教學中，采用“教、學、做、思、評”一體化教學模式，即“做中教、做中學、做中思、做中評”，引導學生進行“操作-測評-反饋-思考-再操作”的練習模式，及時給出反饋。與“教學做”一體化教學模式相比更突出學生的主體地位，更強調學生的自主學習能力和動手操作能力的培養訓練，教學中重點突出以學生“做”與“思”為主的教學環節，培養學生獨立動手、思考問題和解決問題的能力，小組合作提升了學生的團隊意識，使學生的綜合職業能力得到大幅度提高。

[1] 周文昌．煤化工仿真實訓[M]．北京：化學工業出版社，2013．

[2] 姜春揚，張裕萍．高職化工仿真實訓教學的探討[J]．科技資訊，2008(36)：157．

[3] 吳彩金，周蘇敏．化工仿真實習教學方法探討[J]．科技信息，2009(31)：151．

[4] 程忠玲，劉 濤．《化工仿真實訓》教學模式的改革與實踐[J]．承德石油高等專科學校學報，2013(1)：36-38．

(本文文獻格式：苑永偉.技工院校化工仿真實訓一體化教學改革探索[J].山東化工，2016，45(14)：118-119，121.)

Exploration on Integrated Teaching of Chemical Simulation Training in Technical Colleges

YuanYongwei

(Shandong Engineering Technician College , Liaocheng 252000,China )

For the high temperature and high pressure , inflammable and explosive characteristics in chemical industry , the students lack in hands-on during enterprise practice . Meanwhile, chemical training devices are unable to meet the demand of fully manual operation for each student . And chemical simulation training can just make up the shortages in both of them . The traditional teaching methods was changed into integrated teaching in this paper , which integrated "teaching , learning , thinking and evaluation " with doing by students . This teaching method improved the efficiency of chemical simulation training , and cultivated highly skilled professionals in chemical engineering .

technical colleges;chemical simulation training;"teaching,learning,doing,thinking,evaluation";integrated teaching

2016-05-11

苑永偉(1988—)，女，山東聊城人，山東工程技師學院，獲碩士學位，主要從事技工教育。

G712

A

1008-021X(2016)14-0118-02