淺談化工仿真教學在化工技術(shù)人才培養(yǎng)中作用

崔曉峰　孔學軍　杜榮斌等

摘要：本文簡單介紹了化工仿真軟件及其在模擬基本化工裝置和典型化工工藝中的應(yīng)用；分析了化工仿真教學在培養(yǎng)化工技術(shù)人才中的作用和意義；充分肯定了化工仿真在提高教學效果和化工人才能力培養(yǎng)中的積極作用。

關(guān)鍵詞：化工仿真; 化學工程; 人才培養(yǎng)

0引言

眾所周知，現(xiàn)代化工是一個連續(xù)化、大生產(chǎn)、技術(shù)密集、高危險的行業(yè)，很多傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場操作被集散控制系統(tǒng)（DCS）所取代。具有扎實的化工工藝理論以及相關(guān)生產(chǎn)知識的高素質(zhì)技能型人才越來越緊缺，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化的高素質(zhì)應(yīng)用性人才成為一個緊迫的問題。所以，對化工教學課程內(nèi)容進行優(yōu)化，使得化工知識由書本轉(zhuǎn)向?qū)嶋H運用，對高素質(zhì)化工技術(shù)人才的培養(yǎng)有非常重要的意義。[1] 化工仿真技術(shù)正是這樣一種通過計算機將化工生產(chǎn)操作控制環(huán)境呈現(xiàn)于學生面前，構(gòu)建化工理論學習與化工實際生產(chǎn)間橋梁的新型教學法。

1化工仿真教學法簡介

化工仿真技術(shù)是以實際生產(chǎn)過程為基礎(chǔ)，依據(jù)生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)規(guī)律，運用數(shù)學模型，將化工生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程在計算機上再現(xiàn)的一種技術(shù)。是一門以場景模擬、計算機仿真的形式，來完成具有一定綜合性質(zhì)的實訓項目，培養(yǎng)學生綜合能力的課程。教學過程全部使用仿真實訓軟件，重點著眼于化工單元操作過程的訓練。[2]學生可在仿真的化工裝置上進行操作，軟件的運行完全模擬真實化工設(shè)備的運行規(guī)律，通過操作軟件，強化學生對理論學習和實踐操作能力的鍛煉。

2化工仿真在教學中的應(yīng)用

2.1化工仿真在模擬基本化工裝置中的應(yīng)用

對于一個化工技術(shù)人才，基本化工裝置的構(gòu)造，工作原理和簡單操作是必須要求掌握的，但在傳統(tǒng)教學中，對這些知識的講授只能做一些書面的講解和配合少數(shù)的實驗，學生對知識的掌握很難達到應(yīng)用的要求。為此我校引進的化工單元仿真教學軟件涵蓋了CO2壓縮機、常規(guī)離心泵、催化劑萃取塔、罐區(qū)單元、鍋爐、換熱器、加熱爐、間歇反應(yīng)釜單元、固定床單元、流化床反應(yīng)器、透平離心壓縮機、吸收解吸單元、精餾塔、液位控制、真空系統(tǒng)等十五個單元，包涵化工生產(chǎn)中所應(yīng)用到基本化工裝置。通過仿真技術(shù)逼真模擬各個基本化工裝置的開車、停車和事故處理等操作過程，學生在生動友好的人機界面操作中，既掌握了化工課程所授的基本知識，又學會了基本化工裝置的操作，真正滿足了化工技術(shù)人才的培養(yǎng)。

2.2化工仿真在模擬典型化工工藝中的應(yīng)用

典型化工工藝的工作原理、工藝流程、和操作過程是化工技術(shù)人才必備的基礎(chǔ)知識。但在傳統(tǒng)教學中，除了對工作原理在掌握外，只能要求學生背誦工藝流程，學習過程苦澀無味。我校引入的仿真系統(tǒng)中涵蓋了常減壓蒸餾、催化裂化-反再系統(tǒng)、丙烯酸甲酯仿、均苯四甲酸二酐工藝，四個典型化工工藝流程。結(jié)合了化工仿真技術(shù)，整個工藝流程可簡化為一個圖文聲像并茂的 DCS 控制畫面呈現(xiàn)在學生的面前，學生可以按照操作步驟進行操作，理解和熟悉工藝流程，同時可通過設(shè)置和調(diào)節(jié)工作參數(shù)來分析各工作單元對整個工藝的影響，在加深對設(shè)備裝置及整個工藝的理解的同時也激發(fā)了學生學習興趣，有效提高課堂教學效率和教學質(zhì)量，并強化了學生的工程意識。為培養(yǎng)一個合格的化工技術(shù)人才奠定了良好的基礎(chǔ)[3]。

3化工仿真教學在培養(yǎng)學生能力中作用

3.1搭建理論學習與實踐操作的橋梁

一個合格的化工技術(shù)人才應(yīng)該是既有扎實的化工理論基礎(chǔ)，又能操作和控制基本的化工設(shè)備。傳統(tǒng)教學法較注重理論知識的講授，而實踐環(huán)節(jié)的訓練只能通過幾個簡單實驗和幾天走馬觀花式的實訓?；し抡婕夹g(shù)恰好可以彌補這樣和空缺。學生在操作仿真軟件的同時，增強了對理論課程的認識和理解。在掌握理論知識的基礎(chǔ)上，通過操作仿真軟件，增強對化工生產(chǎn)的認識，學習化工裝置的操作技能，進一步增強自己對理論的理解，以理論解決實際問題，從而搭建一座理論學習與實踐操作的橋梁[1]。

3.2強化理論課程的理解和夯實化工生產(chǎn)實訓的基礎(chǔ)

化工類專業(yè)課程所涉及的知識都是與實際生產(chǎn)結(jié)合緊密的，課程中所涉及的變量較多，公式繁雜，設(shè)備種類形式各異，若學生們還以中學時代的學習方式來進行簡單理論上的學習，很難達到理想的效果。結(jié)合了化工仿真技術(shù)，可以將學生引入化工生產(chǎn)環(huán)境之中，這種生動活潑的的教學方式，可以提高學生的學習興趣，強化對理論知識的理解[4]。

化工仿真軟件中包含了很多典型的化工工藝和逼真的化工場景，學生科在其上進行模擬實訓，使學生對真實的化工生產(chǎn)有一個身臨其境的感性認識，并且能夠在其上進行實際操作，從而增強學生的實踐操作能力。經(jīng)過模擬實訓之后，再將學生帶入企業(yè)中進行化工生產(chǎn)實訓，就是使得走馬觀花式的實訓變的“有血有肉”，真正發(fā)揮實訓的意義[5]。

4結(jié)論

DCS化工仿真技術(shù)可以形象直觀地展現(xiàn)化工生產(chǎn)裝置的工作原理、工藝流程以及生產(chǎn)過程操作。將其引入化工教學中可使學生在操作軟件的同時強化對理論課程的理解，在理論學習與實踐操作之間搭建了一種重要的橋梁。此外，還可通過仿真軟件的操作為化工實訓奠定良好的基礎(chǔ)?；し抡娼虒W在提高教學效果的同時也提高了學生綜合能力的培養(yǎng)，為培養(yǎng)優(yōu)秀的化工技術(shù)人才提供了良好的平臺。

參考文獻：

[1]左衛(wèi)元.淺談化工仿真實驗在化工教學中的作用[J].廣州化工,2013,41(07):222-223.

[2]李素君,徐鐵軍,王曉麗.基于“卓越計劃”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革[J].化工高等教育,2014(02):5-8.

[3]朱巧鳳,慕 苗.淺談化工仿真軟件在化學工藝專業(yè)教學中的應(yīng)用[J].山東化工,2013,42(10):190-191.

[4]侯煥福.化工仿真在化工專業(yè)教學中的作用[J].中國教育技術(shù)裝備,2012(24):121-123.

[5]劉淑霞.化工仿真技術(shù)在教學及實訓中的應(yīng)用[J].2012(29):53-54.endprint