化工仿真在化工專業(yè)教學(xué)中的作用

侯煥福

德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東德州 253034

高等職業(yè)院校作為培養(yǎng)實踐型和技能型人才的基地，其主要責任在于為企業(yè)培養(yǎng)具有較高實踐能力的人才，而實踐能力的提高必須以堅實的硬件設(shè)施作為基礎(chǔ)。對于化工類專業(yè)來說，教學(xué)設(shè)施包括各種化工單元設(shè)備及化工仿真軟件。

由于大多數(shù)院?；ぴO(shè)備較少，或者設(shè)備簡陋，跟現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)要求相差甚遠，對教學(xué)造成一定影響，無法達到理想的教學(xué)效果。因此，學(xué)校在學(xué)生完成課程后，一般會組織學(xué)生到企業(yè)去實習(xí)。但是在企業(yè)實習(xí)期間，由于化工生產(chǎn)行業(yè)的特殊性，比如生產(chǎn)條件復(fù)雜，生產(chǎn)過程中常常伴有高溫、高壓、有毒、易燃、易爆、腐蝕等不安全因素，所以學(xué)生很少有機會親自動手操作，只能以觀摩為主，最終對化工生產(chǎn)只能有一個感性認識。而化工仿真的出現(xiàn)，解決了學(xué)生無法實際動手操作的問題。通過仿真操作，可以讓學(xué)生在電腦上實現(xiàn)對化工生產(chǎn)裝置的冷態(tài)開車、正常運行、故障處理等模擬操作，使學(xué)生不進工廠就能實際了解化工生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)和操作過程，實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的專業(yè)技能，為就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

1 化工仿真的含義

化工仿真就是描述過程系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，在計算機上能再現(xiàn)化工生產(chǎn)過程系統(tǒng)的實時特性，以達到在該仿真系統(tǒng)上進行操作的目的。通過化工仿真操作，可以使學(xué)生在一個非常逼真的環(huán)境中獲得對工藝知識的深度理解和對實際操作技能的熟練掌握。

2 化工仿真在化工專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

化工仿真教學(xué)是一種新型的教學(xué)方式，仿真教學(xué)實訓(xùn)室既是學(xué)生的教室，同時也是化工企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的中控室。一方面，教師可以在講授化工仿真操作的同時講授理論知識，在學(xué)生操作化工仿真軟件的過程中再現(xiàn)真實生產(chǎn)過程的實時動態(tài)特性，體驗化工生產(chǎn)現(xiàn)實操作環(huán)境，進而取得較好的操作技能訓(xùn)練效果；另一方面，學(xué)生通過實訓(xùn)驗證理論，進一步理解理論知識，有助于學(xué)生綜合能力的提高。

2.1 化工仿真教學(xué)可以增強化工單元操作技術(shù)課程的教學(xué)效果

化工單元操作技術(shù)是化工類專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，起著驗證理論，結(jié)合生產(chǎn)實際培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的重要作用[1]。該課程所涉及的知識與實際生產(chǎn)結(jié)合緊密，實訓(xùn)過程具有明顯的工程特點，其面對的是復(fù)雜的實際問題和工程問題，所涉及的變量較多，設(shè)備種類形式各異，操作工作量大，每名學(xué)生只能完成部分操作，而且實訓(xùn)過程中介質(zhì)在管道或塔內(nèi)流動時很難觀察到實驗現(xiàn)象或故障情況，學(xué)生完成實訓(xùn)后一知半解，收獲不大。

這些問題通過化工仿真技術(shù)就能得到很好的解決。首先，化工仿真實訓(xùn)操作簡便，工藝流程形象逼真。在實訓(xùn)過程中，整個工藝流程出現(xiàn)在屏幕上，一目了然，學(xué)生可縱觀全局，也可查看局部，這樣能較好地把握實訓(xùn)過程，掌握各種設(shè)備管道生產(chǎn)現(xiàn)狀，及時調(diào)節(jié)各參數(shù)，這些設(shè)備數(shù)據(jù)將隨操作發(fā)生真實的變化。這種既形象又逼真的教學(xué)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對知識的理解。其次，化工仿真實訓(xùn)可實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析，可以大大節(jié)約處理數(shù)據(jù)的時間。最后，化工單元操作技術(shù)仿真實訓(xùn)可有效避免實訓(xùn)事故的發(fā)生?；卧僮骷夹g(shù)仿真實訓(xùn)的這些特點，能夠克服在實際實訓(xùn)操作中面臨的種種問題，優(yōu)化實訓(xùn)教學(xué)過程，增強教學(xué)效果。

2.2 化工仿真教學(xué)為化工生產(chǎn)實訓(xùn)打下堅實的基礎(chǔ)

化工生產(chǎn)實訓(xùn)是化工專業(yè)學(xué)生的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它有助于學(xué)生把課本上所學(xué)的理論知識用于實際生產(chǎn)，可培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題及實踐操作的能力。由于化工生產(chǎn)實訓(xùn)是學(xué)生在企業(yè)中進行的，但化工企業(yè)的現(xiàn)實條件一般不讓學(xué)生動手，學(xué)生只能觀摩學(xué)習(xí)，使得學(xué)生的相應(yīng)能力得不到訓(xùn)練提高。而通過計算機模擬化工生產(chǎn)實訓(xùn)，使得學(xué)生有身臨其境的感性認識，有助于實踐操作能力的提高。學(xué)生通過仿真實訓(xùn)達到既能對實際生產(chǎn)流程有更深入的認識，又能親自動手進行反復(fù)操作，更具體、更全面地了解生產(chǎn)工藝流程，熟練各種設(shè)備操作，提高學(xué)生接受知識的效率，增強整體的教學(xué)效果。

2.3 化工仿真在其他課程教學(xué)中的應(yīng)用

化工專業(yè)的課程還包括化工基礎(chǔ)、化工儀表及自動化、化工專業(yè)實驗等課程。這些課程一般在理論教學(xué)結(jié)束后均需要開設(shè)實驗教學(xué)，其實驗的特點是涉及的課程門類較多，實驗內(nèi)容也多，而完成這些實驗所需要的設(shè)備的價值較高，多數(shù)院校由于經(jīng)費的原因，實驗的開出率較低。僅僅依靠教師照本宣科的講解，學(xué)生死記硬背眾多的復(fù)雜的工藝流程，是達不到教學(xué)要求的。化工仿真課程的引入，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生可以通過對化工仿真軟件的操作，達到實驗教學(xué)的目的。同時學(xué)生通過化工仿真軟件的模擬操作，可以熟悉整個實驗過程，以及各個儀表的功能，掌握各種自動控制系統(tǒng)方案，并通過改變各個參數(shù)尋求最佳的控制方案及最優(yōu)的實驗結(jié)果。這樣鍛煉了學(xué)生的應(yīng)變能力、分析問題和解決問題的能力以及全局的工程意識。

2.4 化工仿真教學(xué)可以提高學(xué)生綜合能力

由于理論教學(xué)內(nèi)容枯燥，很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得理論教學(xué)效果很不理想。通過化工仿真課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠直觀地認識設(shè)備，了解設(shè)備的構(gòu)造及工作原理，掌握設(shè)備的用途及設(shè)備使用條件等。在理論教學(xué)中，學(xué)生對于這些知識在短時間內(nèi)很難掌握，而通過化工仿真課的學(xué)習(xí)培養(yǎng)了學(xué)生認識新事物的能力，從而增強了教學(xué)效果。另一方面在上化工仿真課程時，每名學(xué)生一臺電腦，教師能夠?qū)崟r監(jiān)控到每個學(xué)生的進展，每名學(xué)生都必須按照要求進行操作，直到成功完成整個操作步驟，獲得滿分為止。這就要求學(xué)生不斷地思考、探索每個步驟的含義，學(xué)會完成所有的操作步驟，從而提高每位學(xué)生的實踐操作能力，加深理論知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和獨立完成任務(wù)的能力。最后，通過學(xué)生的獨立操作，熟練掌握整個生產(chǎn)過程的工藝設(shè)備及工藝條件，培養(yǎng)學(xué)生的認知力、觀察力、意志力和競爭力，提高自信心，所以說化工仿真教學(xué)可以提高學(xué)生綜合能力[2]。

3 結(jié)論

通過化工仿真實訓(xùn)，學(xué)生的理論知識與實踐操作能力均得到較大提高，具體表現(xiàn)為：1）通過學(xué)習(xí)仿真軟件的操作，全面認識化工生產(chǎn)過程，鞏固和加深對化工基本原理的理解，并得到一定的充實和提高；2）通過操作仿真軟件各個仿真單元的事故處理，了解事故產(chǎn)生的原因和造成的后果，掌握排除事故的方法，提高獨立思考和獨立工作的能力，進而提高安全意識；3）通過操作仿真軟件各個仿真單元，熟悉典型化工單元的開車、停車步驟及設(shè)備操作控制方法，從而提高學(xué)生的實踐操作水平，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決化工工程問題的綜合能力。

化工仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，對提高教育技術(shù)水平，改善實驗實訓(xùn)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)過程，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才，提高學(xué)生操作技能水平，產(chǎn)生深遠的影響[3]。作為一種新型的教學(xué)方法，使學(xué)生接受知識的效率明顯提高，具有廣泛的應(yīng)用前景。

[1]周錫堂,鄭秋霞.化工原理實驗教學(xué)中的幾個問題[J].化工高等教育,2007(5):45-47.

[2]史麗萍.在化工仿真實習(xí)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的能力[J].中國化工貿(mào)易,2011(8):146.

[3]吳賽蘇.化工仿真實訓(xùn)教學(xué)在應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)中的開展與作用[J].廣東化工,2008(4):113-115.