淺談化工仿真在化工專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用及局限性

摘要：本文闡述了化工仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的特點(diǎn)，探討了化工仿真實(shí)訓(xùn)在化工專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用。最后分析了化工仿真存在的不足，建議應(yīng)將傳統(tǒng)實(shí)習(xí)和化工仿真實(shí)訓(xùn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，才能更好的使學(xué)生夯實(shí)理論基礎(chǔ)、提高實(shí)踐技能，使學(xué)生更好的朝著我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)要求的技能型人才發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化工仿真；實(shí)訓(xùn)；化工專(zhuān)業(yè)教學(xué)；應(yīng)用；局限性

中等職業(yè)教育是我國(guó)職業(yè)教育的重要組成部分，而職業(yè)院校學(xué)生的技能、技巧、操作能力等的培養(yǎng)，離不開(kāi)實(shí)踐性教學(xué)。對(duì)于化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)踐性教學(xué)設(shè)施主要包括各種化工單元設(shè)備，但由于大多數(shù)院校化工單元設(shè)備相對(duì)較少或簡(jiǎn)陋，與現(xiàn)代化工生產(chǎn)企業(yè)要求存在一定差距。因此，職業(yè)學(xué)校在學(xué)生完成課程后，通常會(huì)組織學(xué)生到企業(yè)去實(shí)習(xí)。

但在企業(yè)實(shí)習(xí)期間，由于化工生產(chǎn)行業(yè)的特殊性，生產(chǎn)過(guò)程中常伴有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、腐蝕等不安全因素，所以大部分學(xué)生只能從事簡(jiǎn)單工種的操作，而對(duì)于復(fù)雜的操作很少有機(jī)會(huì)親自參與。而化工仿真的出現(xiàn)，可以讓學(xué)生在電腦上模擬一個(gè)非常逼真的生產(chǎn)環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)化工生產(chǎn)裝置的模擬操作，使學(xué)生不進(jìn)工廠就能了解化工生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)操作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，提升學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能，為將來(lái)就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。下面就化工仿真的教學(xué)特點(diǎn)、應(yīng)用及存在問(wèn)題進(jìn)行探討。

一、 化工仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的特點(diǎn)

1. 模擬實(shí)際生產(chǎn)工作環(huán)境

在大多數(shù)化工生產(chǎn)企業(yè)中，生產(chǎn)設(shè)備、管路錯(cuò)綜復(fù)雜，學(xué)生要在現(xiàn)場(chǎng)了解工藝過(guò)程、管路走向非常困難，只能初步認(rèn)識(shí)正常的生產(chǎn)過(guò)程。而化工仿真實(shí)訓(xùn)恰恰能解決這樣的問(wèn)題。如乙醛氧化生產(chǎn)醋酸工藝，因其工藝流程較復(fù)雜，分為氧化工段和精制工段，而且工藝條件很難控制。以前授課基本是介紹產(chǎn)品性質(zhì)、反應(yīng)原理，簡(jiǎn)單講解工藝流程等理論知識(shí)，但大部分學(xué)生無(wú)法真正理解其實(shí)際工藝參數(shù)控制、事故處理等方法。通過(guò)仿真實(shí)訓(xùn)操作，可以讓學(xué)生很直觀的了解整個(gè)工藝流程，并可以加深對(duì)反應(yīng)原理、參數(shù)設(shè)置、故障排除和處理等內(nèi)容，大大提高了教學(xué)效果，并調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2. 安全性高

化工生產(chǎn)的特點(diǎn)是大多數(shù)化工生產(chǎn)的原料和產(chǎn)品，具有易燃、易爆，有毒、有害特性，有些生產(chǎn)過(guò)程還涉及高溫、高壓，所以化工生產(chǎn)安全性尤為重要。而化工仿真實(shí)訓(xùn)是在計(jì)算機(jī)上模擬操作，沒(méi)有對(duì)真實(shí)的設(shè)備直接操作運(yùn)行，大大降低了因?qū)W生的操作錯(cuò)誤或失誤造成的危害或損失。所以化工仿真系統(tǒng)為師生提供了一個(gè)安全的學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，在較為輕松的安全的環(huán)境中完成教學(xué)任務(wù)，獲得知識(shí)和技能。

3. 節(jié)約成本

在化學(xué)仿真實(shí)訓(xùn)中，水、電、氣、酸、堿、鹽類(lèi)等都是虛擬物品，沒(méi)有消耗更沒(méi)有污染。因此在提高教學(xué)效果的同時(shí)大大節(jié)約了學(xué)校的教學(xué)成本。

4. 激勵(lì)學(xué)生，提高教學(xué)效果

在仿真實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生通常能被有興趣的動(dòng)畫(huà)吸引，同時(shí)能夠及時(shí)地獲得反饋信息，使學(xué)生從被動(dòng)聽(tīng)講轉(zhuǎn)變成積極主動(dòng)學(xué)習(xí)和參與實(shí)踐操作。所以仿真實(shí)訓(xùn)比目前傳統(tǒng)課堂教學(xué)，在激勵(lì)強(qiáng)化、增強(qiáng)教學(xué)效果方面的作用更加顯著。

二、 化工仿真在化工專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

在化工專(zhuān)業(yè)教學(xué)中引進(jìn)化工仿真實(shí)訓(xùn)可以大大提高學(xué)生綜合能力和教學(xué)效果。下面就化工仿真在化工專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的一些具體應(yīng)用進(jìn)行探討。

1. 化工仿真在化工單元操作課程中的應(yīng)用

化工單元操作是化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)非常重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程主要包括離心泵操作、壓縮機(jī)操作、列管換熱器的傳熱、加熱爐單元裝置操作、精餾裝置等基礎(chǔ)單元過(guò)程，所涉及的理論知識(shí)多而復(fù)雜，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)很難理解。

因此，引進(jìn)化工仿真實(shí)訓(xùn)就非常必要。如在講解離心泵操作過(guò)程中，先講解理論知識(shí)，讓學(xué)生對(duì)離心泵結(jié)構(gòu)、工作原理有初步認(rèn)識(shí)，然后通過(guò)仿真實(shí)訓(xùn)，可以讓學(xué)生更加直觀的了解離心泵工作整個(gè)過(guò)程，還可以模擬事故故障，通過(guò)訓(xùn)練可以讓學(xué)生掌握離心泵操作方法，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。當(dāng)學(xué)生能通過(guò)仿真熟練的調(diào)節(jié)各參數(shù)及處理各種故障后，最后安排學(xué)生去流體輸送實(shí)訓(xùn)室，操作真實(shí)的設(shè)備。

通過(guò)這樣訓(xùn)練，在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣同時(shí)，大大提高了學(xué)生的實(shí)踐技能，最終能取得很好的教學(xué)效果。

2. 化工仿真在化工生產(chǎn)工藝實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

化工生產(chǎn)工藝作為化工專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過(guò)程中存在枯燥乏味，教學(xué)效果較差的現(xiàn)象。將化工仿真實(shí)訓(xùn)引入化工生產(chǎn)工藝教學(xué)中可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。如化工生產(chǎn)工藝課程中典型的工藝為合成氨、醋酸生產(chǎn)工藝。這兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝技術(shù)較為復(fù)雜，僅通過(guò)課本上的工藝流程描述無(wú)法讓學(xué)生真正掌握其實(shí)際操作過(guò)程。

通過(guò)“理論+仿真實(shí)訓(xùn)”的方法，可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和興趣，同時(shí)對(duì)知識(shí)加深了理解。如引進(jìn)化工仿真后，首先在課堂上講解理論知識(shí)，然后讓學(xué)生通過(guò)仿真軟件操作模擬生產(chǎn)工藝過(guò)程的開(kāi)停車(chē)及故障處理仿真練習(xí)，可以加深學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)工藝的了解和操作，還能對(duì)其工藝參數(shù)及注意事項(xiàng)作詳細(xì)分析和設(shè)定。

經(jīng)過(guò)這樣訓(xùn)練之后，不僅使學(xué)生加深了對(duì)生產(chǎn)設(shè)備裝置及工藝指標(biāo)的控制的理解和認(rèn)識(shí)，而且提高了學(xué)生的應(yīng)變能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及全局意識(shí)。

3. 化工仿真在化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，集散控制系統(tǒng)DCS已經(jīng)廣泛地運(yùn)用于現(xiàn)代的化工生產(chǎn)中，成為化工生產(chǎn)自動(dòng)化控制的最基本控制。而化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)是化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要一環(huán)，它不僅有助于學(xué)生把課本上所學(xué)的理論知識(shí)用于實(shí)際生產(chǎn)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及實(shí)踐操作能力等綜合職業(yè)能力。

因此，在化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)前掌握化工仿真操作技術(shù)是化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生必須掌握的操作技能。通過(guò)化工仿真實(shí)訓(xùn)，學(xué)生通過(guò)對(duì)化工單元設(shè)備及工藝進(jìn)行冷態(tài)開(kāi)車(chē)、正常生產(chǎn)、正常停車(chē)、緊急停車(chē)、故障處理等過(guò)程的訓(xùn)練，提高學(xué)生對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程的認(rèn)識(shí)和理解；另一方面，采用“仿真練習(xí)+現(xiàn)場(chǎng)參觀”模式，即學(xué)生首先進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)操作，仿真訓(xùn)練完成后，學(xué)生再到化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。通過(guò)前期化工仿真階段的訓(xùn)練，學(xué)生已經(jīng)熟悉化工生產(chǎn)企業(yè)所采用的DCS控制系統(tǒng)，可以使學(xué)生更快地進(jìn)入實(shí)習(xí)角色，顯著提高生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果。

三、 化工仿真的局限性及教學(xué)改進(jìn)建議

目前，化工仿真實(shí)訓(xùn)作為一種新的教學(xué)模式，在改善實(shí)訓(xùn)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)效果、增強(qiáng)學(xué)生職業(yè)綜合能力等方面有很大的優(yōu)勢(shì)，但是化工仿真實(shí)訓(xùn)本身的局限性，如設(shè)備設(shè)計(jì)、管路安裝、工藝流程及操作步驟簡(jiǎn)單；利用電腦完成操作，讓學(xué)生有種玩游戲的感覺(jué)；學(xué)生安全意識(shí)淡薄等等。

這就需要實(shí)踐教學(xué)必須與下廠實(shí)習(xí)結(jié)合起來(lái)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的實(shí)習(xí)手段，基礎(chǔ)教學(xué)和基本功的訓(xùn)練仍是職業(yè)技術(shù)學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力的基礎(chǔ)，兩者不可偏廢。所以將傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)手段和現(xiàn)代的仿真實(shí)訓(xùn)有效的結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，為學(xué)校節(jié)約成本的同時(shí)，提高學(xué)生職業(yè)綜合能力，為將來(lái)能更好的培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化需求的人才打下良好基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：

康舉，海南省海口市，海南省技師學(xué)院環(huán)境保護(hù)工程系。