仿真技術在化工生產技術教學改革中的應用研究

葛軍營，劉艷蕊，竇建芝

(濰坊工程職業學院 應用化學與食品藥品學院，山東 青州 262500)

隨著科學技術的不斷發展，教育信息化和信息化教學越來越受到國家的高度重視，在教育教學中發揮著重要的作用?；し抡婕夹g作為一種信息化教學手段，借助計算機在仿真軟件上模擬實際的化工生產操作與控制系統環境，再現化工生產過程的實時狀況與特征，在學生專業能力的培養和綜合素質的提高方面有其獨特的作用,是普通課堂教學無法替代的[1]。化工生產技術課程是應用化工技術專業的核心課程，課程實際操作內容涉及大型生產工藝，學校不可能在校內建設真正的生產場地供學生實習操作，為本課程的實踐教學帶來了困難。本文探索實踐了將化工仿真技術應用到化工生產技術課程教學中，改變傳統教學模式，解決本課程實踐教學難以開展的難題，促進了學生學習的主動性、有效性，提高了教育教學質量。

1 仿真技術在課程教學中的應用

選取本校2017級應用化工技術專業學生作為研究對象，對其化工生產技術課程實施仿真教學。為達到好的教學效果，我們選取乙醛氧化制乙酸、丙烯酸甲酯生產技術兩個典型的化工產品仿真項目，并改變傳統的以教師講授為主的教學方式，在具體的教學中，利用化工仿真軟件實施化工仿真教學的過程如下(以乙醛氧化制乙酸為例)：

1.1 明確仿真任務

根據乙醛氧化制乙酸仿真項目的課程標準和課程整體設計開展教學，該仿真項目包含兩個仿真任務，即氧化工段和精制工段，學生通過練習達到能夠熟練操作仿真軟件、熟悉仿真工藝流程、正確選擇工藝條件的目標。

1.2 學生分組熟悉工藝原理、流程和步驟

為增強學生的團隊意識、溝通意識和自我學習能力，將全班30個同學分為5個小組，并在小組間引入競爭機制。教師首先講解乙醛氧化制乙酸仿真項目的工藝原理、工藝流程和操作步驟，然后讓學生以小組為單位進行討論，對照仿真界面進一步熟悉工藝原理、工藝流程和操作步驟，并弄懂操作步驟間的前后順序。在學習的過程中，小組中的成員可以互相幫助解決問題。

1.3 學生仿真練習

學生進入仿真實訓室后，首先熟悉仿真操作界面，熟悉每一個開關、按鈕的位置和仿真操作步驟，然后按照仿真步驟進入仿真練習環節。按照分組情況，每位同學固定一臺電腦，按照布置的仿真任務進行仿真練習。在仿真練習的過程中，學生遇到問題首先在小組內進行討論，討論后仍不能解決的問題向指導教師請教。

1.4 小組交流討論、教師答疑指導

每個仿真任務練習8節課以后，在仿真實訓室進行小組交流、討論活動。以小組為單位，每一小組選派一名組員做代表，對整個仿真流程做簡要敘述，并提出仿真練習過程中出現的問題以及解決方案進行討論。教師參與小組交流討論活動的整個過程，并對小組討論、交流形成的結論進行點評，對于學生不能解決的問題進行答疑指導。通過小組討論交流活動，進一步鍛煉學生的表達能力、分析和解決問題的能力以及團隊協作能力。

1.5 學生二輪仿真練習

通過小組交流、教師指導，學生在仿真過程中遇到的問題得到有效解決，加深了學生對仿真任務及目標的理解，在此基礎上，再一次進行系統、深入的化工仿真練習，真正做到熟練操作仿真軟件，完成仿真任務。

1.6 總結、成績評定

當任務完成后，進入總結、評價階段。先由小組進行總結，最后由教師對整個訓練過程進行總結點評。

在二輪仿真練習之后，學生能夠熟練完成仿真任務，進入考核測評階段。所有的學生進入仿真系統的測評系統，在規定的時間內完成仿真任務，系統會根據學生仿真結果給出評定分。同時，教師根據學生在操作過程中的學習態度、操作規范性、整個流程的總體控制等方面的表現給每位學生進行評訂打分。最后，按照公式“總分=仿真系統評分×0.6+教師評分×0.4”計算出每個學生的總成績。通過分析學生的仿真成績，總結仿真實訓效果。

2 仿真技術在教學中的應用成效

通過比較化工仿真技術應用于化工生產技術課程前后，學生對知識的掌握程度、學生的學習積極性、實踐教學的可操作性等方面，化工仿真技術應用于教學中所取得的成效主要有以下幾個方面：

2.1 解決了本課程實踐教學難以開展的問題

化工生產技術課程中的實踐操作部分都是大型生產工藝，學校不可能在校內建設真正的生產場地供學生實習操作，化工仿真軟件具有直觀性、可操作性和安全性的特點，使學生不進生產現場就能了解化工生產裝置的生產和操作過程，完成生產過程中各個崗位的實際操作的訓練。仿真軟件中可設定各種生產中可能發生的各類故障，可以讓學生充分認識到發生事故時出現的現象并掌握處理故障的方法，真正鍛煉了學生判斷故障、排除故障、解決問題和處理問題的能力。學生在化工仿真操作過程中，就像置身于真實的職業環境中工作，最大限度的解決了本課程實踐部分教學難以實現的難題。

2.2 節約了實踐教學的投入成本

化工仿真軟件可根據化工生產實際的變化和教學的需要，用較少的費用或免費即可要求軟件公司對化工仿真軟件中內容進行及時更新和升級，真正能做到與專業技術實際的發展同步?；し抡孳浖目芍貜托允箤W生在仿真系統上可反復進行化工生產過程的開車、停車、正常運轉、事故判斷和處理的訓練，以增強自身對知識的理解，提高自身的實踐操作技能，而這在企業的真實生產中是不可能實現的，為實踐教學節約了成本。

2.3 提高了教育教學質量

化工仿真軟件具有較好的交互功能，學生可以自己親自動手操作，學生的學習主動性有了較大的提高，學生的理論與技能訓練得到了有效的結合，在掌握專業知識和技能操作的同時，學生的綜合職業能力也得到了鍛煉，學生的學習興趣、學習積極性以及學習成績都有了明顯提高。通過分組實訓,學生的動手能力和團隊協作能力也得到了訓練，從而提高了學生學習效果和教育教學質量。

3 化工仿真教學的影響因素及改進措施

3.1 教師對化工仿真教學的影響

在化工仿真教學活動中，對教師的要求比傳統教學要高的多。首先，教師需要更新教學理念[2]，引入了化工仿真軟件進行教學，教學模式和方法發生了很大的變化，教師要以學生為主體，熟練掌握任務驅動的教學方法，在教學的過程中既要培養學生的專業能力也要重視學生的方法能力、社會能力以及職業態度的培養。其次，化工仿真教學需要教師非常熟悉化工企業的生產過程，同時還要了解化工仿真與企業實際生產的不同之處。因此，教師除了掌握扎實的專業理論知識外，還要努力提升自己的實踐技能。

3.2 學生對化工仿真教學的影響

在化工仿真教學過程中，學生的主動性、參與性和積極性對教學的影響非常大，因此，在教學過程中，教師要根據學生的特點，由易到難，由簡單到復雜，逐步地調動學生的學習積極性。

3.3 教材對化工仿真教學的影響

目前，學生在本課程學習時，使用的教材仍然是傳統教材，傳統教材主要是為教師的教而設計的，而不是為學生的學設計的。在教學的過程中我們對使用的教材進行了初步整改，編制成校本教材，方便了學生的學習，但校本教材還存在一些不足之處。因此，必須加強教材的建設工作。

3.4 仿真軟件對化工仿真教學的影響

目前應用于化工仿真教學的仿真軟件還比較少，功能比較單一，開發功能多樣化[3]且與實際生產結合緊密的仿真軟件，豐富仿真內容，對于提高仿真技術在教學中的應用價值具有重要的作用。

4 結論與啟示

將化工仿真技術引入化工生產技術課程教學后，較好的解決了實踐教學難以開展的問題，并使枯燥乏味的知識變得輕松有趣。學生動手機會的增多，激發了學生的學習興趣，促進了學習的主動性，學生的學習成績、實際動手操作能力、綜合職業能力和企業對學生的認可度等方面均有了較為顯著的改善。