化工仿真教學在“聚氯乙烯生產技術”課程中的應用

蘇小莉，馬春玉，蔡天聰

（1.濟源職業技術學院冶金化工系，河南濟源459000；2.河南王屋納米科技有限責任公司，河南濟源459000）

化工仿真教學利用現代計算機建模與仿真技術，對生產過程系統進行數字仿真，建立虛擬的操作環境，營造類似于工廠控制室的教學環境，訓練學生分析問題、解決問題和故障處理的能力。因此，化工仿真教學能滿足常規的課堂理論教學與下廠實習實踐教學之間有機銜接的需要，是實踐教學環節中一種先進的教學手段[1-4]。

目前，化工仿真教學已在國內許多高等院校及企業培訓中得到廣泛應用。濟源職業技術學院冶金化工系以鍛煉提高學生實踐動手能力、提高工程意識、實現綜合性人才的培養為目標，在化工仿真教學方面做了很多有意義的探索[5-7]。本文在總結課程組多年教學經驗的基礎上，就仿真教學在“聚氯乙烯生產技術”課程中的應用做了探討，希望為其他高校在實施仿真教學過程中提供借鑒作用。

1 “聚氯乙烯生產技術”課程安排及傳統教學缺點

1.1 “聚氯乙烯生產技術”課程安排

“聚氯乙烯生產技術”是高職院校應用化工技術專業的專業核心課程之一，是一門實踐性很強的課程。通過本課程的學習，學生掌握聚氯乙烯生產中的基本概念、原料和中間產物的性質、生產原理、主要工藝流程、主要設備、操作控制和故障處理、物料衡算和經濟核算等，培養學生具有一定的聚氯乙烯生產的基礎知識和基本操作能力，為將來從事聚氯乙烯的生產和管理奠定基礎。

本課程在第四學期開設，為了更好地適應高職教學的特點，本課程組人員深入濟源市方升化學有限公司、河南聯創化工有限公司等企業調研，歸納整合出聚氯乙烯生產崗位的核心能力，重組課程內容，構建出四個教學項目、十個教學內容，系統介紹乙炔、氯化氫、氯乙烯和聚氯乙烯等生產工藝過程，側重崗位技能的培養，將傳統的理論教學與化工仿真教學有機融合，突出學生實踐能力和職業素養的培養（見表1）。

表1 “聚氯乙烯生產技術”課程的教學內容

1.2 “聚氯乙烯生產技術”傳統教學的缺點

高職學生在中學階段普遍沒有養成良好的自學、專研的習慣，存在基礎差、底子薄、抽象思維較差等弱點。因此，在講授“聚氯乙烯生產技術”的基礎理論時，傳統教學存在如下缺點：

（1）理論教學基本上以“教師傳遞—學生接受”為特征，這種注入式的教學在有限的時間內展示出傳遞信息量大、課堂秩序好的特點，但仍是以教師為中心，沒有充分調動學生的積極主動性，導致學生理解能力差，動手能力弱，綜合職業素養低。

（2）學生的溝通能力、解決問題能力、團隊協作能力、創新能力都未能在此階段得到有效鍛煉。

（3）傳統教學模式偏重理論學習，教學與生產實際脫節嚴重，學生不能把學校所學的知識應用到實際工作中。

2 “聚氯乙烯生產技術”化工仿真軟件介紹及其在課程中的應用特點

“聚氯乙烯生產技術”使用的仿真軟件是由北京東方仿真有限公司開發，包括化工單元仿真軟件（如間歇反應釜單元仿真、吸收與解吸單元仿真、精餾塔單元仿真等）和聚氯乙烯工藝仿真軟件，集原理、流程、設備、系統操作、故障處理和智能評價于一體，極大地改善了實踐教學條件，并以仿真軟件為載體，明確教學任務、引領項目、驅動任務，實現“教、學、做、考”一體的教學過程，充分調動學生學習的主動性和積極性，克服純理論教學的枯燥、乏味、抽象的弊端，極大提高了課堂效率。“聚氯乙烯生產技術”仿真教學的突出優點在于以下兩個方面。

2.1 以點帶面，注重仿真教學與理論知識的銜接

利用現有的仿真教學資源，對教學內容進行重整，再針對具體的學習任務，將理論與實踐有機融合在一起（見表2），將相關的理論知識融入到仿真教學中，實現“教、學、做、考”一體，極大限度地突出理論知識在仿真實踐中的應用，使學生在學習過程中能切實體驗到理論指導實踐的重要性，激發學生學習的積極性和熱情。

表2 化工仿真軟件與教學任務的銜接對應關系

2.2 突出學習自主性，注重學生分析問題和解決問題能力的培養

在教學實施過程中，借助與生產裝置控制室相似的仿真DCS控制界面，教師引導學生通過小組分工、團隊協作，制定出相關工藝過程的操作規程，進而對生產工藝指標進行控制，對工藝過程中常見的故障進行分析、處理，真正融入到生產實踐過程中，用工程化的思維考慮問題，從而培養學生良好的職業素養。下面以項目4任務——氯乙烯的懸浮聚合工序仿真操作的學習為例，介紹學生自主學習的過程。

本任務的學習目標是：①會識讀氯乙烯懸浮聚合工序的工藝流程圖；②掌握聚合釜、料漿泵等主要設備操作方法；③能夠較好地調節和控制進料量、溫度、壓力等工藝參數；④通過小組合作制定聚合工序的開車操作規程，培養學生團隊協作、相互交流與溝通能力；⑤將化工安全生產、環保節能等職業素養貫穿教學的始終。課堂教學過程中，教師通過聚合釜爆炸的事故案例分析聚合工序的潛在危險，提高學生安全意識，進而引出學生制定操作規程的工作任務；下發學生工作任務單，明確書寫要點；在聚合釜的界面上教師講解氯乙烯懸浮聚合的過程，并隨機抽查學生掌握的情況；教師通過分享提前錄制的短小視頻，帶領學生學習進料量、溫度、壓力等工藝指標的控制方法，手把手教會學生處理操作中的難點；教師巡視指導小組學生完成聚合工序開車操作規程，小組匯報，教師點評，小組互評，完成教學重點和教學考核。整個教學過程以仿真軟件為載體，教學過程環環相扣，完全以學生為主體，教師為主導，極大調動了學生學習的主動性，促進了學生對理論知識的理解，增強其分析問題、解決問題的能力，同時，鍛煉了小組成員間的團隊協作能力，教學效果良好。

3 仿真課程考評體系

仿真課程的考核是對仿真教學效果的信息反饋，同時也成為學生學習的導向，因此考核方式不能僅僅用一紙試卷的傳統教學評價方式。經過多年的實踐經驗總結，“聚氯乙烯生產技術”仿真課程的考核分為考教不分離式教師評價、職業資格技能鑒定考核評價、頂崗實習期間企業對學生的評價三個部分，是學生在理論、動手、創新方面的集成評價。

3.1 考教不分離式教師評價

“聚氯乙烯生產技術”仿真課程的考核要兼顧理論過程的考核和知識應用評價，既反映生產原理、生產操作、生產中異常情況分析及處理等理論考試的試卷評分，又要注重生產現場考評、平時提問發言等平時成績考核。對于對工藝技術等有合理化改進措施的同學，應予以適當加分，鼓勵學生學以致用，培養創新意識。

3.2 職業資格技能鑒定考核評價

“聚氯乙烯生產技術”仿真課程的職業資格技能鑒定主要是由教師抽取國家職業資格鑒定試題庫中的試題進行理論、實際操作考核，考核合格者可獲得國家勞動保障部門和技能鑒定中心頒發的職業資格證書。

3.3 頂崗實習期間企業對學生的評價

濟源職業技術學院與濟源市方升化學有限公司、河南聯創化工有限公司等多家聚氯乙烯生產企業建立了校企合作關系，在企業中建立有多處校外實訓基地，冶金化工系學生的頂崗實習均在這些生產企業進行。頂崗實習結束后，相關企業對學生在遵守各項規章制度、團體合作、動手操作等方面進行綜合評分。

這樣的三級考核方式解決了傳統教學重理論、輕實踐的評價缺陷，較好地反映了學生的理論學習成績、實際動手操作能力、綜合職業能力的綜合素質。企業對這種評價方式得出的結論認可度較高，進一步為學生學習指明了方向，達到了考核的目的。

4 結論

通過分析傳統“聚氯乙烯生產技術”講授的缺點，引入仿真教學及其考核方式。實踐證明，借助化工仿真軟件，一方面使學生能夠將聚氯乙烯生產過程中的理論知識與生產實際有機融合，更好地理解和認識聚氯乙烯生產的各個工藝過程，提高學習效率；另一方面，為學生即將進行的聚氯乙烯生產企業相關崗位的工學結合和頂崗實習奠定基礎，最終實現學校與企業的無縫對接，提高企業對學生的滿意度，為學生創造較好的就業機會。