計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在高職化工教學(xué)中的實(shí)踐分析研究

瞿 林

（鐵門關(guān)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆鐵門關(guān) 841000）

社會(huì)發(fā)展趨勢和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，使化工業(yè)的重要地位日益顯著，在化工行業(yè)的生產(chǎn)方面和行業(yè)教育方面都受到了國家的高度重視。高職院校在進(jìn)行化工專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)時(shí)，一般不會(huì)讓學(xué)生在工廠一線進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，所以大部分學(xué)生并不了解化工行業(yè)生產(chǎn)一線的具體狀況。而計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)有效克服了化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的困境，教師可以利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)形成真實(shí)的化工生產(chǎn)場景，使學(xué)生能夠明確化工生產(chǎn)過程中的相關(guān)設(shè)備、工作流程以及車間環(huán)境等，從而強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力。

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是通過模型呈現(xiàn)事物發(fā)展的過程，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)δＰ拖到y(tǒng)整體結(jié)構(gòu)、具體性能、運(yùn)行過程進(jìn)行模擬。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較為精確且真實(shí)的模擬，相關(guān)信息數(shù)據(jù)也更加精準(zhǔn)，可以為實(shí)踐活動(dòng)提供有效指導(dǎo)?，F(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要分為以下幾種類型：

第一，智能仿真技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是以原有的系統(tǒng)為基礎(chǔ)，加入了前沿的計(jì)算機(jī)知識(shí)和人類思維模式，從而實(shí)現(xiàn)了仿真技術(shù)的智能化發(fā)展，推動(dòng)了仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

第二，面向?qū)ο蟮姆抡婕夹g(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中較為前沿的新興技術(shù)之一，各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間能夠互相影響，深入研發(fā)系統(tǒng)的各種性能，從而形成更加簡易化的模型結(jié)構(gòu)。

第三，分布交互的仿真技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是利用各種類型的仿真器，從而形成切合實(shí)際的合成環(huán)境，通過位于各方位仿真器之間的連接，從而能夠形成事物發(fā)展過程的模擬。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在高職化工教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值分析

化學(xué)行業(yè)本身具有一定的危險(xiǎn)系數(shù)，所以高職化工教學(xué)往往很難進(jìn)行有效的實(shí)踐活動(dòng)。將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與化工教學(xué)相融合，能夠幫助學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和操作水平得到提升，獲得更加顯著的課堂教學(xué)效果。本文對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在高職化工教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行分析，主要包括以下幾點(diǎn)。

（一）解決教學(xué)存在的問題，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練

高職化工專業(yè)需要為社會(huì)輸出具有高水平技能的實(shí)踐型人才，化工專業(yè)的教師在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，需要重視教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，從而使學(xué)生具備相應(yīng)的實(shí)踐動(dòng)手和操作能力。不過根據(jù)目前的高職化工教學(xué)的實(shí)際狀況，大部分學(xué)校并沒有配備相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施，學(xué)生難以將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用在實(shí)踐操作中，這也是高職化工專業(yè)教學(xué)過程中存在的主要問題。但是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以有效解決這一問題，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和計(jì)算機(jī)，能夠?yàn)閷W(xué)生構(gòu)建真實(shí)的化工生產(chǎn)場景，學(xué)生利用模擬系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的高效教學(xué)模式。[1]

（二）危險(xiǎn)性較低，保障學(xué)生人身安全

眾所周知，化學(xué)生產(chǎn)行業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)較高，大部分高職學(xué)生仍然沒有充分了解相關(guān)理論知識(shí)，操作流程和生產(chǎn)技能也沒有熟練掌握，因此在操作過程中，極易因?yàn)槿藶槭д`而造成嚴(yán)重安全事故。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，學(xué)生不需要進(jìn)入一線化工生產(chǎn)環(huán)境、不需要實(shí)際操作化工設(shè)備，在虛擬環(huán)境當(dāng)中就可以進(jìn)行實(shí)踐操作，這極大地降低了化工實(shí)踐教學(xué)的危險(xiǎn)系數(shù)，也為學(xué)生的人身安全提供了保障。不僅如此，學(xué)生也能夠以更加輕松的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，推動(dòng)了教學(xué)質(zhì)量的提升。

（三）發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效價(jià)值，推動(dòng)學(xué)生綜合能力的提高

高職化工專業(yè)教學(xué)是在引導(dǎo)學(xué)生形成完整理論知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐水平和動(dòng)手操作能力。過往的教學(xué)模式中，大多數(shù)學(xué)生只是被動(dòng)地接受理論知識(shí)，并沒有參與到化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的發(fā)展造成阻礙。但通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生能夠在課堂教學(xué)中發(fā)揮主體作用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)人學(xué)習(xí)過程中存在的缺陷和不足，掌握化工生產(chǎn)的實(shí)際流程和注意事項(xiàng)，發(fā)展成具備高水平操作技能的人才。

三、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與高職化工教學(xué)的有機(jī)結(jié)合

（一）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與高職化工教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的結(jié)合應(yīng)用

現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在高職化工教學(xué)中實(shí)現(xiàn)了普及，主要應(yīng)用在以下三個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中。

1.在專業(yè)教學(xué)課程中的應(yīng)用

當(dāng)前高職化工專業(yè)的課程體系當(dāng)中，核心課程內(nèi)容為有機(jī)化學(xué)、化工生產(chǎn)設(shè)備、化工操作流程等。在過往高職化工專業(yè)的課堂教學(xué)中，大多數(shù)教師往往通過多媒體等工具開展教學(xué)，為學(xué)生詳細(xì)講解理論知識(shí)內(nèi)容。一部分教師也會(huì)利用學(xué)校配備的相關(guān)設(shè)施開展教學(xué)活動(dòng)，不過大多數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)施并不完善，而且與化工生產(chǎn)的實(shí)際狀況有較大不同，所以學(xué)生并不能明確化工設(shè)備的實(shí)際性能，在進(jìn)入工作崗位后難以適應(yīng)。但利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以幫助教師將化工生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備以虛擬的形式展示出來，強(qiáng)化學(xué)生的課堂體驗(yàn)感和真實(shí)感，幫助學(xué)生掌握不同類型化工設(shè)施的性能以及應(yīng)用方式。[2]

2.在實(shí)踐環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

要想學(xué)生得到充分的實(shí)踐訓(xùn)練，就需要形成相應(yīng)的化工實(shí)踐場所，從而為學(xué)生提供實(shí)踐訓(xùn)練的環(huán)境。不過，大多數(shù)化工實(shí)踐場地需要占用較大面積，同時(shí)也需要配備前沿的生產(chǎn)設(shè)備，耗費(fèi)較多資金，后續(xù)的設(shè)備保養(yǎng)和維修也十分繁雜。從具體的化工生產(chǎn)情況可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)實(shí)訓(xùn)場地?zé)o法得到充分利用，只有少部分同學(xué)能夠參加到實(shí)踐環(huán)節(jié)中。而且有些高職院校由于教育資金不足，所以實(shí)訓(xùn)場地并不能發(fā)揮預(yù)期效果。這也會(huì)對(duì)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果產(chǎn)生不利影響。通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的充分運(yùn)用，可以為學(xué)生形成與實(shí)際狀況相似的模擬場景，同時(shí)，學(xué)生在仿真情境中可以明確化工生產(chǎn)的具體操作流程，自己動(dòng)手操作。這可以確保每一個(gè)學(xué)生都可以加入化工實(shí)踐環(huán)節(jié)當(dāng)中，即便是沒有操作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，也能夠根據(jù)系統(tǒng)中規(guī)定的操作流程完成實(shí)踐。不僅如此，在學(xué)生完成實(shí)踐操作之后，系統(tǒng)也能夠根據(jù)學(xué)生的操作情況進(jìn)行客觀公正的評(píng)分，學(xué)生也能夠在系統(tǒng)中查看存在的失誤以及失誤的原因。這可以幫助學(xué)生在進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練的過程中，提升個(gè)人實(shí)踐應(yīng)用能力，鞏固復(fù)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)。[3]

3.在化工技能競賽中的應(yīng)用

高職化工專業(yè)的學(xué)生需要定期參加化工技能競賽，這種類型的競賽主要是對(duì)學(xué)生的職業(yè)技能進(jìn)行展示和點(diǎn)評(píng)，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)則是根據(jù)化工領(lǐng)域的最新職業(yè)要求。比賽能夠篩選出化工領(lǐng)域的優(yōu)秀技能型人才，為企業(yè)選擇最優(yōu)秀的人才提供依據(jù)。競賽主要涵蓋了對(duì)學(xué)生基本理論體系和動(dòng)手操作能力的考查。

（二）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與高職化工教學(xué)有機(jī)結(jié)合存在的不足和缺陷

1.教學(xué)體系不合理

現(xiàn)階段的高職化工教學(xué)大多數(shù)都是在理論知識(shí)教學(xué)結(jié)束之后，統(tǒng)一進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)。但是這種教學(xué)體系會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的時(shí)候，已經(jīng)遺忘了部分理論專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，所以教師還需要在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的過程當(dāng)中，重新鞏固過往所學(xué)的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的實(shí)效價(jià)值；不僅如此，如果統(tǒng)一進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課程，學(xué)生需要在很長一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行電腦操作，這會(huì)嚴(yán)重打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，甚至?xí)a(chǎn)生對(duì)實(shí)訓(xùn)課程的厭倦和抵觸情緒，對(duì)實(shí)訓(xùn)操作的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。[4]

2.計(jì)算機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)簡易

大多數(shù)高職化工實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的軟件程序都存在較多缺陷和不足。教師對(duì)化工生產(chǎn)的設(shè)備、操作流程、生產(chǎn)技術(shù)等都進(jìn)行了簡易化處置，這導(dǎo)致課堂實(shí)訓(xùn)與企業(yè)一線生產(chǎn)存在偏差，這會(huì)造成學(xué)生在后續(xù)就業(yè)過程當(dāng)中難以適應(yīng)企業(yè)的工作流程和操作系統(tǒng)。與此同時(shí)，教師在開展計(jì)算機(jī)仿真訓(xùn)練的過程中，沒有全面具體地講解操作流程和設(shè)備運(yùn)行原理，所以學(xué)生在進(jìn)行操作的時(shí)候，只是根據(jù)系統(tǒng)提示的步驟開展訓(xùn)練，并不理解其中所蘊(yùn)含的理論內(nèi)容。

3.實(shí)訓(xùn)操作氛圍欠缺

通過利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，學(xué)生只需要通過電腦就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)踐訓(xùn)練，但是這不會(huì)對(duì)學(xué)生造成壓力，過于松懈的狀態(tài)并不利于學(xué)生的能力提升。學(xué)生并不能夠明確在化工生產(chǎn)操作過程中面臨的危險(xiǎn)，也不明確人為操作失誤帶來的嚴(yán)重后果。

4.實(shí)訓(xùn)操作失誤難以更正

學(xué)生需要根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的相關(guān)流程進(jìn)行操作，才可以實(shí)現(xiàn)良好的效果。不過，大多數(shù)高職學(xué)生的操作水平和動(dòng)手能力都存在不足，所以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)會(huì)有失誤的情況，而系統(tǒng)會(huì)直接判定學(xué)生為錯(cuò)誤操作，學(xué)生無法進(jìn)行失誤更正，需要重新進(jìn)行操作才能繼續(xù)。

四、基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的高職化工教學(xué)的優(yōu)化對(duì)策

（一）發(fā)揮交互性的價(jià)值，鞏固并深化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解

學(xué)生在進(jìn)行化工實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)時(shí)，必須要有相應(yīng)的完整理論知識(shí)體系作為基礎(chǔ)，而枯燥乏味的理論知識(shí)會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，即便教師在開展實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)之前進(jìn)行詳細(xì)講解，學(xué)生也很難深入理解所有知識(shí)點(diǎn)。因此，教師需要充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的交互性優(yōu)勢，幫助學(xué)生深入理解基礎(chǔ)理論知識(shí)。虛擬仿真技術(shù)的交互性就是學(xué)生在電腦上輸入相關(guān)指令之后，系統(tǒng)通過一系列處理產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)果，學(xué)生在這個(gè)過程中能夠掌握化工生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設(shè)備以及相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)一步幫助學(xué)生鞏固理論知識(shí)和操作原理。[5]

以化學(xué)生產(chǎn)過程中所使用的反應(yīng)器和蒸餾塔等為例，利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)，可以構(gòu)造完整的生產(chǎn)設(shè)備體系，學(xué)生不僅能夠親手進(jìn)行設(shè)備的操作，也能夠詳細(xì)了解和觀察設(shè)備的各個(gè)零件部分，還可以利用軟件進(jìn)行設(shè)備的二次組裝。學(xué)生在進(jìn)行設(shè)備操作和拆分的過程當(dāng)中，能夠明確設(shè)備的具體性能，各個(gè)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也能夠充分掌握，進(jìn)一步使學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用能力。學(xué)生可以借助VR 眼鏡觀察化工企業(yè)一線生產(chǎn)環(huán)境的相關(guān)視頻，從而明確化工生產(chǎn)的具體生產(chǎn)技術(shù)和原理內(nèi)容。學(xué)生在觀看過程中存在疑難困惑，也可以通過系統(tǒng)當(dāng)中自帶的知識(shí)講解功能，明確生產(chǎn)流程和理論原理的具體內(nèi)容。

（二）合理構(gòu)建化工實(shí)訓(xùn)課程體系

在傳統(tǒng)的高職化工專業(yè)教學(xué)模式當(dāng)中，大多數(shù)教師引導(dǎo)學(xué)生背誦理論知識(shí)內(nèi)容，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)也只是按照規(guī)范流程進(jìn)行閥門的開關(guān)訓(xùn)練。但現(xiàn)階段，高職化工專業(yè)的教學(xué)需要讓學(xué)生明確生產(chǎn)流程背后的理論原理，在推動(dòng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力提升的基礎(chǔ)上，使學(xué)生具備隨機(jī)應(yīng)變能力和解決問題的能力。因此，高職院校需要構(gòu)建更加合理的實(shí)訓(xùn)課程體系，突破過往統(tǒng)一集訓(xùn)的局限性，按照課時(shí)和課堂內(nèi)容劃分，實(shí)訓(xùn)課程將實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)與課堂理論教學(xué)相結(jié)合，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加深對(duì)理論內(nèi)容的理解，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)人能力的提升。

（三）仿真實(shí)訓(xùn)與企業(yè)實(shí)習(xí)充分結(jié)合

雖然利用虛擬仿真技術(shù)也可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，不過仍然與化工企業(yè)的一線生產(chǎn)環(huán)境有一定區(qū)別，所以必須要進(jìn)行仿真實(shí)踐與企業(yè)實(shí)際相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。高職院校可以與企業(yè)之間形成人才輸送關(guān)系，在各個(gè)假期將學(xué)生輸送到化工企業(yè)當(dāng)中開展實(shí)地訓(xùn)練，在實(shí)際生產(chǎn)過程中得到理論和能力的應(yīng)用。不僅如此，學(xué)生在進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)之前，要重視仿真模擬訓(xùn)練環(huán)節(jié)，從而確保學(xué)生能力能夠符合崗位的實(shí)際需求。

（四）提升師資團(tuán)隊(duì)的素養(yǎng)

要輸出高水平的技能型人才，具備專業(yè)素養(yǎng)和工作技能的師資團(tuán)隊(duì)是必不可少的。高職化工專業(yè)的教師要在具備完善的理論知識(shí)體系和工作技能的基礎(chǔ)上，定期深入企業(yè)生產(chǎn)一線進(jìn)行實(shí)踐，明確當(dāng)前企業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中所運(yùn)用的各類生產(chǎn)設(shè)備，掌握前沿的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝，從而在進(jìn)行教學(xué)的過程當(dāng)中，著重對(duì)企業(yè)生產(chǎn)所需的技能進(jìn)行訓(xùn)練，使仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)符合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，為后續(xù)學(xué)生進(jìn)入就業(yè)崗位奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

結(jié)語

通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與高職化工專業(yè)教學(xué)的充分結(jié)合，能夠?yàn)閷W(xué)生構(gòu)建更加貼合實(shí)際的學(xué)習(xí)情境，從而幫助學(xué)生在開展實(shí)踐活動(dòng)的過程中，鞏固復(fù)習(xí)理論內(nèi)容，并且進(jìn)一步提升學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，為學(xué)生提供更加樂觀的就業(yè)前景。不過，在當(dāng)前的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中存在較多缺陷和不足，并且對(duì)化工人才的培養(yǎng)產(chǎn)生不利影響。所以要制定相應(yīng)的策略，進(jìn)一步提升化工專業(yè)教學(xué)質(zhì)量。