利用模擬仿真有效提高中職化工教學課堂效果

王 新

（江蘇省新沂中等專業學校，江蘇新沂 221400）

隨著現代科技的快速發展，模擬仿真引發了社會各界的關注，在中職教育教學領域也成為炙手可熱的討論課題。將仿真模擬引入到教學環節中，可以調動起視覺、運動、思維等多重感官功能，提升學生的學習效果和專業技能。在中職化工教學課堂中，通過模擬化工實驗的仿真操作技術，有助于提升學生的實驗操作技能，使學生獲取更多的化工知識，實現學習實踐和理論知識的有機融合，有效降低教學成本，提升教學效果[1]。

1 中職化工教學課堂的現狀

1.1 教育理念落后

教育理念作為中職教育的主體，是教育可以推行的原動力。隨著現代教育的飛速發展，課堂教學設施也迎合了時代的發展動向，呈現出信息化、多元化的發展趨勢，學生的課堂參與度更高。

但是國內的中職院校發展參差不齊，沒有同現代教育接軌，很多中職院校教學硬件設施不足，難以跟上高度發展的教學要求。尤其是針對中職化工學科而言，教材中大量的理論知識需要借助實驗來完成，只有建立在深度實驗基礎之上的化工教學，才可以呈現出直觀的教學效果，釋放出完美的教學體驗模式。由于許多中職院校無法獲得國家的財政資源以及政府對中職教育的不重視等一系列因素，致使中職學校的硬件設備不能跟上現代教育水平，化工專業的教師在專業教學中只能講授理論知識，無法在理論結合實踐的狀況下開啟教學。由此可見盡管現代中職教育迎來了前所未有的輝煌發展態勢，但是在我國尤其是經濟欠發達地區，依然存在著教育觀念發展滯后的現狀。

1.2 專業教材陳舊

專業教材是中職學生參與學習活動的土壤。隨著現代教育的發展，各大院校的教材也緊跟著課程改革步伐，進行了不斷地更新和完善。但是中職教材中，教材內容多數都沒有得到及時的更新，無法迎合現代中職教育改革的發展方向，諸多的實驗方法無法滿足現代化工生產應用。盡管教材的編寫時間在不斷更新升級，但是內容依舊無法創新，陳舊粗劣，不能滿足當下中職教育的實際需求。對于中職化工專業的學生而言，他們的學科基礎能力不足，而多數中職化工專業課程內容非常復雜抽象，因此學生不能有效完成學習任務，無法及時跟上教學進度。專業理論知識太過于抽象，忽視了實驗操作的應用，因此導致了學生的學習興趣偏低，學習效果大打折扣。

1.3 政府支持力度不夠

政府的支持是中職學校不斷發展和創新的先決要素，但是在實際的工作中，政府對于中職院校的支持僅停留在書面和政策上，并未落實到具體的實踐中，缺乏系統和完整性的政府扶持體系。政府機構中沒有一個專門服務于中職教育的機構，缺乏前沿的科研能力。在中職院校化工專業的教學中，需要引進世界一流的教學實驗器材，以及引入先進的現代信息技術教學手段，同時教學設備更新換代、消耗磨損、維護維修等工作的開啟，都需要政府給予財政支援，而中職院校自身沒有能力承擔現代化教學設備引入的巨額支出。尤其是很多經濟欠發達地區，針對中職教育的財政投入不足，制約了中職化工專業教育的發展。

1.4 教師專業素養不足

隨著現代中職教育改革的大力推行，傳統的教育觀念與師資知識儲備已經不能迎合現代中職化工專業的教學需求。中職教師專業理論知識偏低，沒有經過嚴格的上崗培訓流程，缺乏教學經驗，沒有教師認證資格證書。同時有些新引入的專業課程缺乏配套的相關專業的教師，只能考慮外聘教師。有些教師盡管理論知識過硬，擁有高學歷，但是教學實踐能力匱乏。這種現狀增加了中職化工專業任課教師的工作強度，難以保證教學效率。

2 模擬仿真在中職化工教學課堂的作用

模擬仿真的功能在于可以逼真地模仿研究對象。仿真可以分為兩種類型，即計算機仿真與物理仿真，計算機仿真的功能在于可以在第一時間進行軟件升級，對于新型的工藝進行模擬，并具有重復演示與使用的功能；物理仿真具有強大的形象直接的功能，弊端是因為容易遭受到破壞因此難以重復使用。模擬仿真在中職化工教學課堂中的應用，可以使學生在虛擬環境中產生身臨其境的學習效果，調動起學生的學習熱情，滿足學生的求知欲望。現代仿真科技在教學中的應用，無論是科研領域，還是教學領域，都是一個巨大的技術突破與創新[2]。

2.1 推動教學理論與實踐的結合

2.1.1 提升動手操作能力

為了提升學生的動手實踐能力，要將化工理論知識與實踐相結合，使學生在反復練習的基礎上，提升化工操作技能，進而提升學習效率。

2.1.2 設置障礙解決問題

借助于模擬仿真有助于學生自行設置故障，模擬緊急情況，可以使他們在分析故障的過程中突破學習難關，提升對復雜情況的決策能力，這種優勢是傳統化工教學無法比擬的。

2.1.3 提升實驗的安全性

模擬仿真使化工教學的實驗更加安全、經濟、便捷，計算機模擬仿真可以避免危險狀況的發生，節省教學成本，使教學模式更加趨于豐富性。

2.2 實現交互學習效果

仿真操作迥異于電化教學，模擬仿真在中職化工教學實施的過程中，學生可以與操作客體產生交互作用，從而提升學生的學習能動性。通過構建仿真技術，學生可以投身于實驗操作中，借助于現代技術營造虛擬的環境，提升實驗的感性與理性認知。仿真軟件的分析功能可以綜合分析實驗操作中的各種因素，因此可以避免仿真技術失真的情況。

3 利用模擬仿真提高中職化工教學課堂效果的實踐路徑

3.1 制定科學的育人目標

國內的中職院校肩負著完成教育部提出的重要教育任務，以提供專業的產學結合為教育目標，完成學生的就業任務為教育導向，為社會輸送大批高素質的技能型人才。所以多數中職院校對于化工人才的培養應具備明確的目標。但是，中職院校化工教學開展的過程中，受制于傳統教育理念的影響，在化工領域的人才培養過程中，培訓目標定位的差異性制約了理論和實踐教育體系的構建，不符合中職院校培養專業技能人才的初衷。

除此之外，進入中職院校的學生普遍學習成績不高，基礎知識薄弱，因此若是制定過高的教學目標，將不能達到預期的學習目標。所以中職院校要立足于中職學生的學習能力，制定出適宜的化工專業育人目標。要以培養未來社會需要的化工技術人才為目標，開啟基層化工基礎教育工作。中職院校要迎合教育改革的育人需求，形成旗幟鮮明的人才培養模式[3]。

3.2 開發與專業課程相結合的化工模擬仿真教學資源

動態模擬仿真技術的開發較為復雜，是建立在控制論、相似原理、信息技術基礎之上的一項技術標準。化工模擬仿真技術是對過程系統的數字仿真，應用模擬仿真技術與計算機建模，可以構建起一個虛擬的操作環境，界面和操作場景同當下的化工生產實時控制非常雷同，可以在網絡技術中再現化工生產的各個環節，比如管路、輸送、分離等程序，可以對生產環節中的溫度、壓力、液位、組分等數據的生成及其變化形態進行模擬。

優良的模擬仿真系統具有交互性特質，可以模擬真實的現場工作流程，形象地將枯燥的管道、閥門、分析儀器等化工儀器設備在課堂上再現，給予學生逼真的化工生產環境，使學生參與化工學習的興趣更加濃郁，有助于他們輕松獲取知識。化工生產涉及的工作原理復雜，工作流程長，對于生產控制的協調性提出了更高的要求。

在設備仿真與流程仿真的內容設計中，要迎合現代化工的專業特色，由專業教師和企業在合作的過程中開發出實習三維虛擬仿真軟件、三維動畫、煤制甲醇車間認識實習、煤氣化流程、煤液化流程三維虛擬仿真軟件等。并以煉焦煤氣深度凈化工藝的工業設備為原型，對其進行適當的縮小和簡化，開發出一套先進的可視化實訓設備，打造出完善的化工“仿真+實訓”工程實踐教學體系。

3.3 加強虛擬仿真實驗與實訓的結合

在中職化工教學中，虛擬仿真軟件可以開啟有效的仿真實驗，營造一個真實的環境氛圍，使學生在虛擬仿真實驗與實訓結合的過程中學習，設定出一個課程計劃。這僅是針對實驗室真實場景所開啟的真實模擬，但是在具體的實踐歷程中往往會遇到各種突發狀況，所以，虛擬仿真實驗要在仿真實訓中開展，只有這樣才可以真正意義上釋放出虛擬仿真技術的卓越功能。

3.3.1 建設校外培訓基地

為了建設一流的校外培訓基地，中職學校要做好培訓工作，加強同培訓化工廠的深度合作，并使學生在實訓作業中親臨培訓工作現場，在實驗操作的歷程中獲取有效的實驗數據。

3.3.2 引入先進技術

教材內容需要不斷升級換代，化工教學技術也需要獲得持續的完善。同時政府要通過政策鼓勵、財政撥款等形式，加大虛擬仿真與虛擬實驗技術的投入，不斷引入國內外的先進教學經驗，結合中職化工教學的實際狀況來創新和完善教學模式，使學生可以深入認識化工行業的一些專業知識和技能，為未來的職業發展奠定堅實的基礎。

3.4 提升教師模擬仿真及實訓實踐教學水平

教師是中職化學實踐教學的執行者，模擬仿真技術與工程實訓相結合的實踐教學模式對于教師的專業教學水準提出了更高的要求。中職化工專業教師和實驗室相關人員需要不斷提升實踐技能，迎合現代中職教育改革的發展方向，構建起系統專業的學院、系、實驗中心的三方機構協同參與的仿真實驗教學團隊。中職化工專業的教師通過參與培訓和實踐，可以不斷提升化工理論水平和科研水準，掌握豐富的一線生產技能，積累寶貴的生產經驗。最終促使教師在仿真教學和工程實訓中可以對學生的專業學習進行有效的指導。中職學校要做好青年教師的培訓工作，建立仿真技術研討和工程實訓經驗交流平臺。通過加入企業單位生產行列中，與軟件開發人員相互交流合作的模式，豐富教師的專業理論知識和實踐經驗。親自組織教師團隊深入化工企業生產一線開啟實踐交流，有助于提升教師的專業技能以及化工綜合素質，為軟件開發和實訓指導提供科學的技術支持。迄今為止，仿真技術不僅在實習中得到了應用，化工專業課教師還將仿真軟件應用于教學活動和考試中，推動了中職化工教育改革的進程。依托仿真模擬軟件，加設了仿真操作環節，在化工專業的考核中，增加仿真操作和現場問答等領域的考核內容，對于測定學生化工學習中綜合測評能力作出了貢獻。

3.5 化工模擬仿真與頂崗實習相結合

因為化工專業的特殊性，因此在校內完成真實的操作任務是一項非常復雜的工程，頂崗實習可以行之有效地解決這一問題[4]。

3.5.1 加強深入合作交流

中職院校要制定出與時俱進的教育目標，改革人才培養模式，推動開放、自由、靈活、動態化的人才培養模式的發展，將化工教育教學同生產實踐、技術推廣、社會服務、創新創業進行深度融合，在此基礎上培養中職學生的就業能力、實踐能力、創新思維，加強與化工企業、行業、科研與技術推廣單位的深度交流合作，立足于社會化工企業對職業人才與崗位的知識、技能、素質的需求，設定出一套完善的迎合現代市場的人才培養方案，設計出先進的以應用技能為主線、實踐教學比例較大的頂崗實習計劃，最終通過建立宣傳機制，推出“訂單式”“模塊式”的育人方案，探索出市場崗位需要的、以實踐技能為本位的頂崗實習模式。

3.5.2 設計頂崗實習活動

立足于中職化工人才培養教育背景，化工專業學生在完成專業知識學習的任務中，要對其開啟實踐為主的教學。因此中職院校要派送學生在畢業前夕開展頂崗實習，如可以借助單元實驗裝置的實踐操作，來有效彌補模擬仿真軟件無實物操作方面的不足。在學生進入企業實習前，開展針對性的產品生產模擬仿真軟件操作培訓，并使學生親自前往實習場地參與實踐，讓學生在參與實地實習活動中，了解模擬仿真軟件畫面中生產設備與真實設備布設結構上的差異，使學生對設備以及控制配件產生空間認知，系統地了解生產設備，為學生順利通過生產實習的考驗作出積極的探究。就教學環節中存在的問題，要引導學生先開展實體實驗，再開展模擬實驗，達到鞏固模擬實驗的目標，再組織學生參與實體實驗開啟專項的實踐，借助于不斷的探索與實踐，使學生提升職業技能，順利完成頂崗實習工作。

4 結束語

模擬仿真作為中職院校的一種新型的教學技能，具有傳統教學模式無法比擬的優越性，它包括化學反應中諸多重要內容，有助于提升中職化工教學課堂效果。借助系統的模擬仿真實驗，有助于中職學生快速掌握相宜的工藝流程，完成設備操作技能，在確保操作安全性能的狀況下開啟實驗操作歷程，由此提高中職化工教學課堂效果，為培養社會需要的未來中職化工人才作出積極的探索。