精餾仿真課程在中職教學中的應用研究

汪玉琴

[摘? ? ? ? ? ?要]? 從化工仿真出發，介紹化工單元精餾仿真操作在中職教學中的作用，結合“教學內容，合理安排”“角色扮演，適應崗位”和“因材施教，全面提高”三個教學維度，闡述中職精餾仿真實訓課程有效教學的實施方法。

[關? ? 鍵? ?詞]? 化工仿真;精餾仿真;有效教學

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）46-0188-02

化工仿真實訓是用計算機模擬化工生產的實訓項目，主要用于化工生產裝置操作人員的開車、停車、故障處理等過程的操作方法和操作技能的培訓[1]。通過化工仿真軟件，學生可在逼真的環境中，深度理解化工工藝知識以及熟練掌握操作技能。

我校化工單元操作課程的主要內容是化工原理單元操作，它是以傳遞過程原理和研究方法為主線，研究各個化工生產過程的基本規律、過程操作、設計典型設備及調節原理等[2]。如果學生只是單純聽老師講理論知識，而沒有進行實際操作，很難理解其真正的工作原理，因此，在化工單元操作課程教學中加入一些化工仿真實訓操作就非常有必要了。

一、精餾仿真在中職教學中的重要性

虛擬仿真是利用計算機組建一個系統平臺，模仿另一個真實環境并在虛擬軟件系統中進行操作和運行，從而更好地達到教學活動的沉浸性和交互性[3]。目前，我校已完成的化工虛擬仿真軟件有CO2壓縮機、精餾塔、固定床反應器、管式加熱爐等單元，其目的是使學生通過化工仿真實訓，提高學習主動性，增強自主學習能力。同時，還可以嘗試利用虛擬場景來生動、形象地展示實訓裝置、實驗現象及結果，實現對實訓數據的信息化處理，以提高學生對化工單元操作課程學習的積極性和高效性。由于化工生產操作過程復雜，工藝條件嚴格并伴有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、腐蝕等眾多不安全因素，化工仿真可模擬真實的化工環境，為學生提供安全、經濟的學習環境，并且仿真學習可在短時間內提高學生的操作水平，因此，它是化工企業和職業教育所認同的先進的、高效的現代化培訓手段。對化工生產過程中最重要的傳質單元操作——精餾塔，在該仿真實訓中，學生操作精餾塔的開車、停車過程， 可加深對工藝知識的理解，掌握精餾塔開車、停車的基本操作，熟悉關鍵參數的調控方法[4]。通過模擬精餾塔操作過程中不當操作如淹塔、漏液等故障產生的嚴重后果，可以滿足學生的求知欲望，同時，增強其安全責任感[5]。這些內容的模擬，是對實訓室真實實訓的補充，將理論與實踐結合并應用所學專業知識分析、解決化工實訓中出現的問題，提高學生的實操能力，培養勇于探索的創新精神，增強按規程操作的安全責任意識和良好的工作習慣。這些為中職生今后進入企業奠定了基礎。

二、精餾仿真在中職教學中存在的問題

化工仿真對實訓教學在一定程度上有輔助作用，但缺乏對仿真實訓的全面詮釋。仿真實訓課程的建立本應按照“虛實結合、相互補充、能實不虛”的原則，實現真實實訓不具備或難以完成的教學功能。雖然通過精餾單元仿真培訓能夠提高學生在逼真的環境中操作技能，但如何展開教學才能完成教學目標，實現虛實結合，經課堂教學研究，精餾仿真課程的教學從以下三個方面實施，會獲得較好的教學成效。

三、精餾仿真在中職教學中如何提高教學效果

（一）教學內容，合理安排

優化教學過程的一個重要環節是教學內容的合理安排，其合理性在一定程度上決定著一堂高效課堂教學的實現，包括確定教學內容的廣度及深度，明確教學的重點和難點，精確教學順序，重視知識分層化與系統化等[6]。在學習本門課程前，我校中職三年級學生已經學過流體流動、離心泵、精餾等化工單元操作，具備相關的專業理論知識。所以，在這里只需要教關鍵參數的控制原理和方法、講解重難點和演示規范操作。

我校精餾仿真實訓課程一般上一整周（即26學時），該實訓課包括精餾的開車、停車及15種故障的處理。其中精餾的開車操作步驟多、要求高、工藝參數控制難度大，一般安排10學時;正常停車一般安排6學時;典型故障雖然有15種，但是故障進料壓力突然增大和熱蒸汽壓力過高異曲同工，只練習一種即可;故障冷凝水中斷、停蒸汽和停電一旦發生，處理方法都是緊急停車，與正常停車相似;故障再沸器嚴重結垢與回流泵故障，處理方法都是啟用備用裝置;故障回流控制閥、原料液進料調節閥和塔釜調節閥閥卡，都是閥卡故障的處理方法：啟用旁路;再沸器積水與回流罐液位高，處理方法都是降液位等，根據工藝流程或者處理方法，通過思維導圖總結這15種故障，則分配10學時足已。學生在練習精餾仿真前，我校已安排真實精餾塔的實訓課，模仿工廠的精餾塔，只是小型化，學生對精餾裝置、工藝流程及原理已基本了解、掌握，在此基礎上再進行仿真練習，效果會更加顯著。

（二）角色扮演，適應崗位

學習興趣的激發其實質是調動學生學習的主動性，啟發學生思維，激起學生的積極性與自主性，使外部教育產生一種內化作用，提高教學實效性[6]。為了使學生的學習熱情被激發，我們采取的激發策略是角色扮演。

角色扮演可以培養學生的職業素質、規范操作行為，學生通過扮演對人物角色的認識和表現做出處理，從而達到操作技能水平的提高和良好職業素質的養成，最終完成教學目標。精餾仿真的開停車具體實施過程：兩位學生一組，分別扮演精餾DCS控制的主操和副操，兩位學生競爭上崗。競爭上崗是讓兩位學生各自操作仿真，成績高者即為本次的主操，主操將會在仿真課程的平時成績中加1分。這樣，通過競爭上崗，學生會集中精力規范操作、研究操作技巧，利于養成良好的職業習慣。對于精餾仿真的故障處理，實施策略是成立“班組”，10人一組。每個“班組”成員，兩兩搭檔，一位扮演外操，另一位扮演內操。外操的學生負責觀察現象，并快速判斷故障原因;內操的學生根據外操的匯報及自己的觀察，及時作出故障處理。比拼結束后，班組長到教師工作站抄錄本組分數，統分，評出“最佳班組”及“最佳搭檔”。最佳者會在本課程的平時成績中加1分。這樣，通過故障處理比拼，在時間緊迫中更好地體會化工企業中出現問題要眼疾手快、頭腦清晰，同時培養團隊合作能力，感悟安全責任與集體榮譽。

（三）因材施教，全面提高

因材施教是根據學生的身心情況、知識程度、能力現狀，從實際出發，采取不同的途徑和方法進行教學。我校精餾仿真實訓一般在三年級第一學期開設，學期快結束時再進行化工總控工（四級）考核，故針對中職三年級學生的身心特點，制訂科學而具體的教學目標。教學目標的制訂，就如投籃，籃筐不能太高，先確保每位學生都能投進，爭取全部拿到化工總控工（四級）證，然后根據學生情況設定籃筐高度。因此，教學目標的制訂要兼顧好、中、差三個層次，因學生而異。針對理論知識掌握牢固、動手能力強、自主學習能力強的學生，要求必須掌握精餾的開停車及15種故障處理的操作，還可以課外延伸一些略帶挑戰的練習;針對自主學習能力弱、不愛提問的學生，教師要多關注，每節課檢查、指導他們練習，要求他們必須熟練操作精餾塔的開停車操作，不要求會處理15種故障。同時，可以讓班級仿真操作很棒的學生帶一位仿真操作欠佳的學生，把自己的練習心得告知并指導操作欠佳的學生。這樣操作能力很強的學生能感到成就感，很愿意這樣實現自己的價值。

學生在學習的過程中要充分調動自主學習的積極性，如精餾裝置工藝流程、精餾原理、精餾塔的控制方法等，這些內容在化工單元操作課程中已經學過，現只需把這些理論知識應用到仿真實訓中，因此學生在教學過程中可以通過查閱資料，運用自身的知識儲備，來解決仿真實訓操作中遇到的問題，提高學生發現問題、思考問題及解決問題的能力。教師在制訂教學目標時，需考慮教學內容不能降到基礎知識的底線以下，確保每位學生都能通過化工總控工（四級）的考核，合理處理好教學內容分層與統一的關系，才能真正意義上發揮因材施教的教學效果。

四、小結

化工仿真實訓課程為中職學生走向就業崗位提供了一條捷徑，學生在仿真實訓室中能體驗到化工生產單元與過程控制技術。在學習過程中只要依據理論聯系實際這個原則，通過“教學內容，合理安排”“角色扮演，適應崗位”和“因材施教，全面提高”的教學模式，就會取得較好的學習效果。總之，仿真實訓教學是理論教學不可替代的一門課程，教師需要不斷探索和完善教學模式，盡自己最大的能力去培養動手操作能力強、綜合素質高的未來技能型人才。

參考文獻：

[1]李伏虎，武成利，張曄，等.淺談化工仿真實訓課程[J].中國化工貿易，2018（34）：239.

[2]王明明，游軍杰，劉曄，等.化工仿真在《化工原理》教學中的應用[J].山東化工，2019（24）：202.

[3]劉敏，羅婕，戴玉春.仿真技術在《化工原理》教學中創新應用與實踐[J].河北化工，2010（23）：71-73.

[4]林艷紅，袁曉玲，張桐江，等.虛擬仿真技術在精餾實驗教學中的作用[J].廣州化工，2016（17）：206-207.

[5]朱玲.信息化教學在《化工仿真操作實訓》課程中的應用：以精餾故障的診斷與分析為例[J].才智，2019（30）：213.

[6]周艷青.精餾單元仿真實訓課程有效教學研究[J].課程教育研究，2014（16）：246.

編輯 鄭曉燕