精餾仿真課程在中職教學中的應(yīng)用研究

汪玉琴

[摘? ? ? ? ? ?要]? 從化工仿真出發(fā)，介紹化工單元精餾仿真操作在中職教學中的作用，結(jié)合“教學內(nèi)容，合理安排”“角色扮演，適應(yīng)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(xùn)課程有效教學的實施方法。

[關(guān)? ? 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(xùn)是用計算機模擬化工生產(chǎn)的實訓(xùn)項目，主要用于化工生產(chǎn)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(xùn)[1]。通過化工仿真軟件，學生可在逼真的環(huán)境中，深度理解化工工藝知識以及熟練掌握操作技能。

我?；卧僮髡n程的主要內(nèi)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(chǎn)過程的基本規(guī)律、過程操作、設(shè)計典型設(shè)備及調(diào)節(jié)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(xùn)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(tǒng)平臺，模仿另一個真實環(huán)境并在虛擬軟件系統(tǒng)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(yīng)器、管式加熱爐等單元，其目的是使學生通過化工仿真實訓(xùn)，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(xùn)裝置、實驗現(xiàn)象及結(jié)果，實現(xiàn)對實訓(xùn)數(shù)據(jù)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(chǎn)操作過程復(fù)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(huán)境，為學生提供安全、經(jīng)濟的學習環(huán)境，并且仿真學習可在短時間內(nèi)提高學生的操作水平，因此，它是化工企業(yè)和職業(yè)教育所認同的先進的、高效的現(xiàn)代化培訓(xùn)手段。對化工生產(chǎn)過程中最重要的傳質(zhì)單元操作——精餾塔，在該仿真實訓(xùn)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(guān)鍵參數(shù)的調(diào)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(chǎn)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(nèi)容的模擬，是對實訓(xùn)室真實實訓(xùn)的補充，將理論與實踐結(jié)合并應(yīng)用所學專業(yè)知識分析、解決化工實訓(xùn)中出現(xiàn)的問題，提高學生的實操能力，培養(yǎng)勇于探索的創(chuàng)新精神，增強按規(guī)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(yè)奠定了基礎(chǔ)。

二、精餾仿真在中職教學中存在的問題

化工仿真對實訓(xùn)教學在一定程度上有輔助作用，但缺乏對仿真實訓(xùn)的全面詮釋。仿真實訓(xùn)課程的建立本應(yīng)按照“虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛”的原則，實現(xiàn)真實實訓(xùn)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(xùn)能夠提高學生在逼真的環(huán)境中操作技能，但如何展開教學才能完成教學目標，實現(xiàn)虛實結(jié)合，經(jīng)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(nèi)容，合理安排

優(yōu)化教學過程的一個重要環(huán)節(jié)是教學內(nèi)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(xiàn)，包括確定教學內(nèi)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(tǒng)化等[6]。在學習本門課程前，我校中職三年級學生已經(jīng)學過流體流動、離心泵、精餾等化工單元操作，具備相關(guān)的專業(yè)理論知識。所以，在這里只需要教關(guān)鍵參數(shù)的控制原理和方法、講解重難點和演示規(guī)范操作。

我校精餾仿真實訓(xùn)課程一般上一整周（即26學時），該實訓(xùn)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(shù)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(fā)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(jié)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(diào)節(jié)閥和塔釜調(diào)節(jié)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(jù)工藝流程或者處理方法，通過思維導(dǎo)圖總結(jié)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(xùn)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(chǔ)上再進行仿真練習，效果會更加顯著。

（二）角色扮演，適應(yīng)崗位

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

角色扮演可以培養(yǎng)學生的職業(yè)素質(zhì)、規(guī)范操作行為，學生通過扮演對人物角色的認識和表現(xiàn)做出處理，從而達到操作技能水平的提高和良好職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)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(guī)范操作、研究操作技巧，利于養(yǎng)成良好的職業(yè)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(nèi)操。外操的學生負責觀察現(xiàn)象，并快速判斷故障原因;內(nèi)操的學生根據(jù)外操的匯報及自己的觀察，及時作出故障處理。比拼結(jié)束后，班組長到教師工作站抄錄本組分數(shù)，統(tǒng)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(yè)中出現(xiàn)問題要眼疾手快、頭腦清晰，同時培養(yǎng)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(jù)學生的身心情況、知識程度、能力現(xiàn)狀，從實際出發(fā)，采取不同的途徑和方法進行教學。我校精餾仿真實訓(xùn)一般在三年級第一學期開設(shè)，學期快結(jié)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(jù)學生情況設(shè)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?qū)W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(zhàn)的練習;針對自主學習能力弱、不愛提問的學生，教師要多關(guān)注，每節(jié)課檢查、指導(dǎo)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(dǎo)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(xiàn)自己的價值。

學生在學習的過程中要充分調(diào)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(nèi)容在化工單元操作課程中已經(jīng)學過，現(xiàn)只需把這些理論知識應(yīng)用到仿真實訓(xùn)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(xùn)操作中遇到的問題，提高學生發(fā)現(xiàn)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(nèi)容不能降到基礎(chǔ)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(nèi)容分層與統(tǒng)一的關(guān)系，才能真正意義上發(fā)揮因材施教的教學效果。

四、小結(jié)

化工仿真實訓(xùn)課程為中職學生走向就業(yè)崗位提供了一條捷徑，學生在仿真實訓(xùn)室中能體驗到化工生產(chǎn)單元與過程控制技術(shù)。在學習過程中只要依據(jù)理論聯(lián)系實際這個原則，通過“教學內(nèi)容，合理安排”“角色扮演，適應(yīng)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?？傊?，仿真實訓(xùn)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(yǎng)動手操作能力強、綜合素質(zhì)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(xùn)課程[J].中國化工貿(mào)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(yīng)用[J].山東化工，2019（24）：202.

[3]劉敏，羅婕，戴玉春.仿真技術(shù)在《化工原理》教學中創(chuàng)新應(yīng)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(shù)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(xùn)》課程中的應(yīng)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(xùn)課程有效教學研究[J].課程教育研究，2014（16）：246.

編輯 鄭曉燕