仿真技術(shù)在化工生產(chǎn)技術(shù)教學(xué)改革中的應(yīng)用研究

葛軍營，劉艷蕊，竇建芝

(濰坊工程職業(yè)學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)與食品藥品學(xué)院，山東 青州 262500)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，教育信息化和信息化教學(xué)越來越受到國家的高度重視，在教育教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用?；し抡婕夹g(shù)作為一種信息化教學(xué)手段，借助計(jì)算機(jī)在仿真軟件上模擬實(shí)際的化工生產(chǎn)操作與控制系統(tǒng)環(huán)境，再現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)狀況與特征，在學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提高方面有其獨(dú)特的作用,是普通課堂教學(xué)無法替代的[1]。化工生產(chǎn)技術(shù)課程是應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)的核心課程，課程實(shí)際操作內(nèi)容涉及大型生產(chǎn)工藝，學(xué)校不可能在校內(nèi)建設(shè)真正的生產(chǎn)場地供學(xué)生實(shí)習(xí)操作，為本課程的實(shí)踐教學(xué)帶來了困難。本文探索實(shí)踐了將化工仿真技術(shù)應(yīng)用到化工生產(chǎn)技術(shù)課程教學(xué)中，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，解決本課程實(shí)踐教學(xué)難以開展的難題，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、有效性，提高了教育教學(xué)質(zhì)量。

1 仿真技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用

選取本校2017級(jí)應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)學(xué)生作為研究對(duì)象，對(duì)其化工生產(chǎn)技術(shù)課程實(shí)施仿真教學(xué)。為達(dá)到好的教學(xué)效果，我們選取乙醛氧化制乙酸、丙烯酸甲酯生產(chǎn)技術(shù)兩個(gè)典型的化工產(chǎn)品仿真項(xiàng)目，并改變傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)方式，在具體的教學(xué)中，利用化工仿真軟件實(shí)施化工仿真教學(xué)的過程如下(以乙醛氧化制乙酸為例)：

1.1 明確仿真任務(wù)

根據(jù)乙醛氧化制乙酸仿真項(xiàng)目的課程標(biāo)準(zhǔn)和課程整體設(shè)計(jì)開展教學(xué)，該仿真項(xiàng)目包含兩個(gè)仿真任務(wù)，即氧化工段和精制工段，學(xué)生通過練習(xí)達(dá)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(biāo)。

1.2 學(xué)生分組熟悉工藝原理、流程和步驟

為增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、溝通意識(shí)和自我學(xué)習(xí)能力，將全班30個(gè)同學(xué)分為5個(gè)小組，并在小組間引入競爭機(jī)制。教師首先講解乙醛氧化制乙酸仿真項(xiàng)目的工藝原理、工藝流程和操作步驟，然后讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論，對(duì)照仿真界面進(jìn)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(xué)習(xí)的過程中，小組中的成員可以互相幫助解決問題。

1.3 學(xué)生仿真練習(xí)

學(xué)生進(jìn)入仿真實(shí)訓(xùn)室后，首先熟悉仿真操作界面，熟悉每一個(gè)開關(guān)、按鈕的位置和仿真操作步驟，然后按照仿真步驟進(jìn)入仿真練習(xí)環(huán)節(jié)。按照分組情況，每位同學(xué)固定一臺(tái)電腦，按照布置的仿真任務(wù)進(jìn)行仿真練習(xí)。在仿真練習(xí)的過程中，學(xué)生遇到問題首先在小組內(nèi)進(jìn)行討論，討論后仍不能解決的問題向指導(dǎo)教師請(qǐng)教。

1.4 小組交流討論、教師答疑指導(dǎo)

每個(gè)仿真任務(wù)練習(xí)8節(jié)課以后，在仿真實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行小組交流、討論活動(dòng)。以小組為單位，每一小組選派一名組員做代表，對(duì)整個(gè)仿真流程做簡要敘述，并提出仿真練習(xí)過程中出現(xiàn)的問題以及解決方案進(jìn)行討論。教師參與小組交流討論活動(dòng)的整個(gè)過程，并對(duì)小組討論、交流形成的結(jié)論進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)于學(xué)生不能解決的問題進(jìn)行答疑指導(dǎo)。通過小組討論交流活動(dòng)，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力、分析和解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1.5 學(xué)生二輪仿真練習(xí)

通過小組交流、教師指導(dǎo)，學(xué)生在仿真過程中遇到的問題得到有效解決，加深了學(xué)生對(duì)仿真任務(wù)及目標(biāo)的理解，在此基礎(chǔ)上，再一次進(jìn)行系統(tǒng)、深入的化工仿真練習(xí)，真正做到熟練操作仿真軟件，完成仿真任務(wù)。

1.6 總結(jié)、成績?cè)u(píng)定

當(dāng)任務(wù)完成后，進(jìn)入總結(jié)、評(píng)價(jià)階段。先由小組進(jìn)行總結(jié)，最后由教師對(duì)整個(gè)訓(xùn)練過程進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng)。

在二輪仿真練習(xí)之后，學(xué)生能夠熟練完成仿真任務(wù)，進(jìn)入考核測評(píng)階段。所有的學(xué)生進(jìn)入仿真系統(tǒng)的測評(píng)系統(tǒng)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成仿真任務(wù)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生仿真結(jié)果給出評(píng)定分。同時(shí)，教師根據(jù)學(xué)生在操作過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、操作規(guī)范性、整個(gè)流程的總體控制等方面的表現(xiàn)給每位學(xué)生進(jìn)行評(píng)訂打分。最后，按照公式“總分=仿真系統(tǒng)評(píng)分×0.6+教師評(píng)分×0.4”計(jì)算出每個(gè)學(xué)生的總成績。通過分析學(xué)生的仿真成績，總結(jié)仿真實(shí)訓(xùn)效果。

2 仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用成效

通過比較化工仿真技術(shù)應(yīng)用于化工生產(chǎn)技術(shù)課程前后，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度、學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、實(shí)踐教學(xué)的可操作性等方面，化工仿真技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中所取得的成效主要有以下幾個(gè)方面：

2.1 解決了本課程實(shí)踐教學(xué)難以開展的問題

化工生產(chǎn)技術(shù)課程中的實(shí)踐操作部分都是大型生產(chǎn)工藝，學(xué)校不可能在校內(nèi)建設(shè)真正的生產(chǎn)場地供學(xué)生實(shí)習(xí)操作，化工仿真軟件具有直觀性、可操作性和安全性的特點(diǎn)，使學(xué)生不進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場就能了解化工生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)和操作過程，完成生產(chǎn)過程中各個(gè)崗位的實(shí)際操作的訓(xùn)練。仿真軟件中可設(shè)定各種生產(chǎn)中可能發(fā)生的各類故障，可以讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到發(fā)生事故時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象并掌握處理故障的方法，真正鍛煉了學(xué)生判斷故障、排除故障、解決問題和處理問題的能力。學(xué)生在化工仿真操作過程中，就像置身于真實(shí)的職業(yè)環(huán)境中工作，最大限度的解決了本課程實(shí)踐部分教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)的難題。

2.2 節(jié)約了實(shí)踐教學(xué)的投入成本

化工仿真軟件可根據(jù)化工生產(chǎn)實(shí)際的變化和教學(xué)的需要，用較少的費(fèi)用或免費(fèi)即可要求軟件公司對(duì)化工仿真軟件中內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)更新和升級(jí)，真正能做到與專業(yè)技術(shù)實(shí)際的發(fā)展同步?；し抡孳浖目芍貜?fù)性使學(xué)生在仿真系統(tǒng)上可反復(fù)進(jìn)行化工生產(chǎn)過程的開車、停車、正常運(yùn)轉(zhuǎn)、事故判斷和處理的訓(xùn)練，以增強(qiáng)自身對(duì)知識(shí)的理解，提高自身的實(shí)踐操作技能，而這在企業(yè)的真實(shí)生產(chǎn)中是不可能實(shí)現(xiàn)的，為實(shí)踐教學(xué)節(jié)約了成本。

2.3 提高了教育教學(xué)質(zhì)量

化工仿真軟件具有較好的交互功能，學(xué)生可以自己親自動(dòng)手操作，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性有了較大的提高，學(xué)生的理論與技能訓(xùn)練得到了有效的結(jié)合，在掌握專業(yè)知識(shí)和技能操作的同時(shí)，學(xué)生的綜合職業(yè)能力也得到了鍛煉，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性以及學(xué)習(xí)成績都有了明顯提高。通過分組實(shí)訓(xùn),學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也得到了訓(xùn)練，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教育教學(xué)質(zhì)量。

3 化工仿真教學(xué)的影響因素及改進(jìn)措施

3.1 教師對(duì)化工仿真教學(xué)的影響

在化工仿真教學(xué)活動(dòng)中，對(duì)教師的要求比傳統(tǒng)教學(xué)要高的多。首先，教師需要更新教學(xué)理念[2]，引入了化工仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)模式和方法發(fā)生了很大的變化，教師要以學(xué)生為主體，熟練掌握任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，在教學(xué)的過程中既要培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力也要重視學(xué)生的方法能力、社會(huì)能力以及職業(yè)態(tài)度的培養(yǎng)。其次，化工仿真教學(xué)需要教師非常熟悉化工企業(yè)的生產(chǎn)過程，同時(shí)還要了解化工仿真與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的不同之處。因此，教師除了掌握扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)外，還要努力提升自己的實(shí)踐技能。

3.2 學(xué)生對(duì)化工仿真教學(xué)的影響

在化工仿真教學(xué)過程中，學(xué)生的主動(dòng)性、參與性和積極性對(duì)教學(xué)的影響非常大，因此，在教學(xué)過程中，教師要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，由易到難，由簡單到復(fù)雜，逐步地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.3 教材對(duì)化工仿真教學(xué)的影響

目前，學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)時(shí)，使用的教材仍然是傳統(tǒng)教材，傳統(tǒng)教材主要是為教師的教而設(shè)計(jì)的，而不是為學(xué)生的學(xué)設(shè)計(jì)的。在教學(xué)的過程中我們對(duì)使用的教材進(jìn)行了初步整改，編制成校本教材，方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)，但校本教材還存在一些不足之處。因此，必須加強(qiáng)教材的建設(shè)工作。

3.4 仿真軟件對(duì)化工仿真教學(xué)的影響

目前應(yīng)用于化工仿真教學(xué)的仿真軟件還比較少，功能比較單一，開發(fā)功能多樣化[3]且與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合緊密的仿真軟件，豐富仿真內(nèi)容，對(duì)于提高仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值具有重要的作用。

4 結(jié)論與啟示

將化工仿真技術(shù)引入化工生產(chǎn)技術(shù)課程教學(xué)后，較好的解決了實(shí)踐教學(xué)難以開展的問題，并使枯燥乏味的知識(shí)變得輕松有趣。學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)的增多，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績、實(shí)際動(dòng)手操作能力、綜合職業(yè)能力和企業(yè)對(duì)學(xué)生的認(rèn)可度等方面均有了較為顯著的改善。