地方院校化工仿真實驗教學的思考與嘗試*

王良廣，馬 娟，杜 藝，程勁松

(安順學院化學化工學院，貴州 安順 561000)

“地方性，應用型”已成為地方本科院校人才培養的目標，實驗實踐教學成為了培養應用型人才的主抓手。在加強實踐教學上各地方高校采用了不同的方式，硬件設施良好、辦學資源充足的地方高校將加強校企聯合辦學和建設實習基地作為培養應用型人才的主抓方向；對于辦學資源相對薄弱的一些地方院校，則把強化校內實驗教學條件作為培養應用型人才的有效途徑。傳統實驗教學方式需要的儀器設備多、場地大、投資費用高，并且在教學過程中還存在著實驗重復次數多，教師的獲得感和學生培訓效果差等問題[1-4]。虛擬仿真實驗教學具有經費投入低、實驗場地需求小、實驗設施套數充足、安全性高、教學過程靈活性高等優點而受到青睞[5-7]。近幾年內，國家級的、省部級的虛擬仿真實驗中心或平臺遍地開花，而數量眾多的地方院校也不甘落后，紛紛建立起了各自的虛擬仿真實驗平臺。化工虛擬仿真實驗教學模式被地方高校廣泛采用，該教學模式雖然解決了傳統化工實驗教學中的一些問題，但是仍存在一些問題，如實驗教材不健全、傳統的成績評價模式不能激發學生學習的積極性，這些問題影響了應用型人才培養的效果。并且近年來國家出臺了關于取消在校大學生清考的規定，緊跟著一些高校對在校的問題大學生進行了集中清理。可以看出，當前國家對大學生的培養質量要求越來越高，并且社會對應用型人才的要求也越來越嚴格。針對如何才能夠培養專業能力扎實、全面，符合社會需求的應用型人才，作者在化工仿真實驗實驗課程教學方面進行了一些思考和試探。

1 化工仿真實驗教材

地方高校使用的化工仿真實驗軟件均是從相關企業購買，因而教師和學生使用的化工仿真實驗指導資料也是由相應企業提供，這些來自企業的化工仿真實驗指導資料與教學教材在知識體系和知識結構框架方面有著本質的差別，影響教學效果。目前能夠滿足化工仿真實驗教學的教材少之又少，并且這些教材在實驗項目設置上與各地方高校所開設的化工仿真實驗項目的切合度低，不能滿足地方高校的需求。為解決學生對化工仿真實驗學習資料的需求，一些地方高校將企業提供的化工仿真操作手冊進行簡單的修改后作為學生的學習資料，但是這些修改后的資料在知識體系和內容上仍存在較大的問題，在一定程度上影響了學生的學習效果。因而構建一本適合本校學生的教材或者講義，是提升化工仿真實驗教學效果和質量的保障。作者從以下幾個方面著手，編制出了適用于本校化工專業學生的化工仿真實驗講義。

明確本校化工專業學生的知識點需求。通過對本院近4年畢業的化工專業學生的就業去向和就業渠道調研，掌握了多數化工專業畢業學生從事的化工行業及類型，綜合分析這些化工行業主要涵蓋的化工單元，進而將這些化工單元操作作為我們的化工仿真講義的重要實驗項目。

明確化工單元的關鍵操作。結合化工仿真實驗企業提供的操作手冊，明確哪些是這些化工單元在操作中的關鍵步驟或者關鍵控制參數，哪些是常規型的操作或者輔助型操作，將關鍵步驟和關鍵工藝參數進行明確和強調，能夠讓學生在預習中加以重視。

明確單元操作的規范性。針對選入實驗教材的項目，要求相關教師到企業調研，與從事該設備或者該工段操作的師傅交流學習，并且進行現場實際操作，確認項目所制定的仿真實驗操作是否正確。在該過程中，可以邀請學生共同參與，并誠懇的聽取學生的意見和建議，共同制定出在形式上符合教學過程、在內涵上切合生產實際、在使用中符合學生的思維方式的化工仿真實驗項目。

構建培養能力型的實驗體系。對選入化工仿真實驗教學的項目進行研究分類，要求每一類要專注學生某一方面能力的培養，這樣避免了學生能力培養的重復性和片面性。我們編寫的化工仿真實驗講義中，把實驗項目分成了能力鍛煉型、能力提升型和能力考查型實驗項目。能力鍛煉型實驗項目主要是培養學生的基本操作能力和規范學生操作的正確性，該實驗項目是根據化工仿真實驗的總體要求來確定實驗項目，也是我們在教學中最重視、要求最嚴格的。能力提升型實驗項目，在復雜程度上要比能力鍛煉型實驗項目高一些，這些實驗項目通常是綜合了2～4個簡單的單元操作，主要目的是鍛煉學生的規范性操作，以及對多個單元操作系統性的鍛煉。該類的實驗項目一般會多設置一些，學生可以根據自己的特點進行選擇，但總的實驗學時要達到要求。能力考查型的實驗項目，側重考察學生的實踐應用能力，該類實驗項目是一個完整的化工生產流程，要求學生能夠獨立完成冷態開車、停車以及常見的故障排查，并且冷態開車后保證生產工藝參數在合理的范圍內波動。該類實驗也是設立多個實驗項目，學生選擇其中一個完成即可，同時該類實驗作為考試實驗。

2 化工仿真實驗操作

在化工仿真實驗操作中，作者采用以“學生為中心，教師為輔助”的教學過程，目的在于培養和鍛煉學生分析解決問題的能力。如在液位控制仿真實驗中，要求學生根據預習和操作提示獨立完成向儲液灌內輸液，并保持液位穩定在50%的開車操作。在學生的操作過程中，我們發現存在的主要問題如下：未完全開啟自動化控制閥的前后截止閥；離心泵的啟動不正確；當儲液灌的液位到50%時不知道如何去控制液位穩定；自動化閥門忘記或不能及時投自動化控制。針對學生在操作過程中出現的問題，教師在講解中詳細分析并多次強調，讓學生有針對性的學習和掌握。學生在理解為什么要提前開啟自動化閥門的前后截止閥、泵的啟動順序和如何控制液位穩定等要點后，開始練習并熟悉冷態開車的操作，直到學生能夠在規定的時間內獨立完成冷態開車并保持工藝點參數穩定。

針對化工單元仿真實驗的操作要點，作者將化工仿真操作歸納為4字要點，即：準、泵、控、投。準是指準備工作，也就是在開車前要把自動化控制閥的前后截止閥全部打開；泵是指泵的正確啟動方式，啟動泵時要通過物料流向搞清楚哪個是泵的入口閥，哪個是出口閥；控是指工藝參數控制點，當參數接近工藝點時，要進入微調控制，不能偏離工藝參數規定值過大；投就是根據控制要求將自動化閥門投自動化控制或者串級控制等，每個工藝點到達了規定值要及時投自動化控制。通過對化工仿真實驗操作要點的分解和學生在操作練習中對4字要點的理解和把握，學生的分析動手能力得到快速的提升。

3 化工仿真實驗成績評價

培養應用型人才，提升學生的實踐能力，關鍵是加強學生的實踐訓練。傳統的實踐評價方式存在以下問題：評價機制不健全，評價方式過于簡單，主觀性因素和情感因素影響嚴重成績評定。只有對不合理的評價機制進行本質性的變革，才能提升學生對實驗課本身的興趣和積極主動性。

完善化工仿真實驗成績評價指標。根據我院化工專業學生的實際情況和化工仿真實驗課程培養目標的需求，我們將每個實驗的成績分為實驗預習(10%)、自主操作(30%)、實驗過程(40%)和實驗總結(20%)四個環節。實驗預習主要檢查學生是對否提前預習了實驗，預習中是否明確了實驗的原理和仿真操作的關鍵點以及關鍵工藝參數等內容。自主操作主要考查學生通過預習，能否獨立完成這個化工仿真的冷態開車，對于其中的關鍵工藝參數是否知道如何控制。通過學生們的自主操作，可以進一步了解學生們的預習效果，強化學生對化工操作的規范化意識和安全意識。對于學生在操作中出現的問題，需要實驗指導教師進行一一指導，這樣既可以針對每個學生出現的具體問題進行針對性的指導，也可以讓學生對出現的問題加深印象和理解。實驗過程成績就是學生對化工仿真實驗進行了多次操作練習后，對其操作規范性、熟練程度和流程運行中關鍵工藝參數穩定情況的評價。為了進一步強化學生的工程意識和對化工流程的認知，要求學生撰寫實驗總結。實驗總結主要是要求學生手繪每個化工仿真實驗的工藝流程圖，明確哪些是關鍵設備，哪些是輔助設備，標注所有的自動化的閥門、手動閥門等，并掌握該實驗的關鍵工藝參數以及維持該參數穩定的關鍵是什么。

強化師資的專業素質。師資的專業能力和職業素質決定了學生的培養質量和職業操守。因此建立專業知識扎實、工程實踐能力強、職業素質過硬的化工仿真實驗教師隊伍對實驗教學評價體系的建設起到了保障作用。專業知識和工程實踐能力的培訓可以通過組織教師集中學習、參加培訓和深入企業鍛煉等方式實現。而對于教師職業素質的培養，除了組織教師學習外，還建立簡單有效的學生申訴制度，針對一些對成績不滿意的學生，組織相關的教師對該學生的成績進行重新評價，如果該老師在學生成績的評價中確實存在問題，則會根據問題的嚴重程度對該教師進行相應的處罰。這樣既可以規范教師的行為，又可以調動學生學習的積極性和主動性。

4 結 語

依據 “地方型，應用型”人才目標的培養，作者對化工仿真實驗課程的進行了一些改革嘗試。在教學教材方面，在化工生產調研和實踐的基礎上，對化工仿真指導手冊進行了詳修改和完善，編制出了與企業生產實際結合度高的、適合本院學生的內部教材。在對實驗項目認真分析的基礎上，制定出了能力培養型、能力提升型和能力考查型實驗體系，三類實驗緊密相扣、循序漸進，為學生應用能力的培養奠定了基礎。通過對學生成績評價體系的完善，制定出了應用能力考察全面、針對性強、既能能夠提升教師的專業能力和職業素養，又能調動學生學習積極性的教學評價體系。