利用模擬仿真有效提高中職化工教學(xué)課堂效果

王 新

（江蘇省新沂中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇新沂 221400）

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，模擬仿真引發(fā)了社會(huì)各界的關(guān)注，在中職教育教學(xué)領(lǐng)域也成為炙手可熱的討論課題。將仿真模擬引入到教學(xué)環(huán)節(jié)中，可以調(diào)動(dòng)起視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、思維等多重感官功能，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和專(zhuān)業(yè)技能。在中職化工教學(xué)課堂中，通過(guò)模擬化工實(shí)驗(yàn)的仿真操作技術(shù)，有助于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，使學(xué)生獲取更多的化工知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)實(shí)踐和理論知識(shí)的有機(jī)融合，有效降低教學(xué)成本，提升教學(xué)效果[1]。

1 中職化工教學(xué)課堂的現(xiàn)狀

1.1 教育理念落后

教育理念作為中職教育的主體，是教育可以推行的原動(dòng)力。隨著現(xiàn)代教育的飛速發(fā)展，課堂教學(xué)設(shè)施也迎合了時(shí)代的發(fā)展動(dòng)向，呈現(xiàn)出信息化、多元化的發(fā)展趨勢(shì)，學(xué)生的課堂參與度更高。

但是國(guó)內(nèi)的中職院校發(fā)展參差不齊，沒(méi)有同現(xiàn)代教育接軌，很多中職院校教學(xué)硬件設(shè)施不足，難以跟上高度發(fā)展的教學(xué)要求。尤其是針對(duì)中職化工學(xué)科而言，教材中大量的理論知識(shí)需要借助實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，只有建立在深度實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的化工教學(xué)，才可以呈現(xiàn)出直觀(guān)的教學(xué)效果，釋放出完美的教學(xué)體驗(yàn)?zāi)Ｊ?。由于許多中職院校無(wú)法獲得國(guó)家的財(cái)政資源以及政府對(duì)中職教育的不重視等一系列因素，致使中職學(xué)校的硬件設(shè)備不能跟上現(xiàn)代教育水平，化工專(zhuān)業(yè)的教師在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中只能講授理論知識(shí)，無(wú)法在理論結(jié)合實(shí)踐的狀況下開(kāi)啟教學(xué)。由此可見(jiàn)盡管現(xiàn)代中職教育迎來(lái)了前所未有的輝煌發(fā)展態(tài)勢(shì)，但是在我國(guó)尤其是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，依然存在著教育觀(guān)念發(fā)展滯后的現(xiàn)狀。

1.2 專(zhuān)業(yè)教材陳舊

專(zhuān)業(yè)教材是中職學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的土壤。隨著現(xiàn)代教育的發(fā)展，各大院校的教材也緊跟著課程改革步伐，進(jìn)行了不斷地更新和完善。但是中職教材中，教材內(nèi)容多數(shù)都沒(méi)有得到及時(shí)的更新，無(wú)法迎合現(xiàn)代中職教育改革的發(fā)展方向，諸多的實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化工生產(chǎn)應(yīng)用。盡管教材的編寫(xiě)時(shí)間在不斷更新升級(jí)，但是內(nèi)容依舊無(wú)法創(chuàng)新，陳舊粗劣，不能滿(mǎn)足當(dāng)下中職教育的實(shí)際需求。對(duì)于中職化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，他們的學(xué)科基礎(chǔ)能力不足，而多數(shù)中職化工專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容非常復(fù)雜抽象，因此學(xué)生不能有效完成學(xué)習(xí)任務(wù)，無(wú)法及時(shí)跟上教學(xué)進(jìn)度。專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)太過(guò)于抽象，忽視了實(shí)驗(yàn)操作的應(yīng)用，因此導(dǎo)致了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣偏低，學(xué)習(xí)效果大打折扣。

1.3 政府支持力度不夠

政府的支持是中職學(xué)校不斷發(fā)展和創(chuàng)新的先決要素，但是在實(shí)際的工作中，政府對(duì)于中職院校的支持僅停留在書(shū)面和政策上，并未落實(shí)到具體的實(shí)踐中，缺乏系統(tǒng)和完整性的政府扶持體系。政府機(jī)構(gòu)中沒(méi)有一個(gè)專(zhuān)門(mén)服務(wù)于中職教育的機(jī)構(gòu)，缺乏前沿的科研能力。在中職院?；?zhuān)業(yè)的教學(xué)中，需要引進(jìn)世界一流的教學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，以及引入先進(jìn)的現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)手段，同時(shí)教學(xué)設(shè)備更新?lián)Q代、消耗磨損、維護(hù)維修等工作的開(kāi)啟，都需要政府給予財(cái)政支援，而中職院校自身沒(méi)有能力承擔(dān)現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備引入的巨額支出。尤其是很多經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，針對(duì)中職教育的財(cái)政投入不足，制約了中職化工專(zhuān)業(yè)教育的發(fā)展。

1.4 教師專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)不足

隨著現(xiàn)代中職教育改革的大力推行，傳統(tǒng)的教育觀(guān)念與師資知識(shí)儲(chǔ)備已經(jīng)不能迎合現(xiàn)代中職化工專(zhuān)業(yè)的教學(xué)需求。中職教師專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)偏低，沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的上崗培訓(xùn)流程，缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有教師認(rèn)證資格證書(shū)。同時(shí)有些新引入的專(zhuān)業(yè)課程缺乏配套的相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師，只能考慮外聘教師。有些教師盡管理論知識(shí)過(guò)硬，擁有高學(xué)歷，但是教學(xué)實(shí)踐能力匱乏。這種現(xiàn)狀增加了中職化工專(zhuān)業(yè)任課教師的工作強(qiáng)度，難以保證教學(xué)效率。

2 模擬仿真在中職化工教學(xué)課堂的作用

模擬仿真的功能在于可以逼真地模仿研究對(duì)象。仿真可以分為兩種類(lèi)型，即計(jì)算機(jī)仿真與物理仿真，計(jì)算機(jī)仿真的功能在于可以在第一時(shí)間進(jìn)行軟件升級(jí)，對(duì)于新型的工藝進(jìn)行模擬，并具有重復(fù)演示與使用的功能；物理仿真具有強(qiáng)大的形象直接的功能，弊端是因?yàn)槿菀自馐艿狡茐囊虼穗y以重復(fù)使用。模擬仿真在中職化工教學(xué)課堂中的應(yīng)用，可以使學(xué)生在虛擬環(huán)境中產(chǎn)生身臨其境的學(xué)習(xí)效果，調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，滿(mǎn)足學(xué)生的求知欲望。現(xiàn)代仿真科技在教學(xué)中的應(yīng)用，無(wú)論是科研領(lǐng)域，還是教學(xué)領(lǐng)域，都是一個(gè)巨大的技術(shù)突破與創(chuàng)新[2]。

2.1 推動(dòng)教學(xué)理論與實(shí)踐的結(jié)合

2.1.1 提升動(dòng)手操作能力

為了提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，要將化工理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生在反復(fù)練習(xí)的基礎(chǔ)上，提升化工操作技能，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)效率。

2.1.2 設(shè)置障礙解決問(wèn)題

借助于模擬仿真有助于學(xué)生自行設(shè)置故障，模擬緊急情況，可以使他們?cè)诜治龉收系倪^(guò)程中突破學(xué)習(xí)難關(guān)，提升對(duì)復(fù)雜情況的決策能力，這種優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)化工教學(xué)無(wú)法比擬的。

2.1.3 提升實(shí)驗(yàn)的安全性

模擬仿真使化工教學(xué)的實(shí)驗(yàn)更加安全、經(jīng)濟(jì)、便捷，計(jì)算機(jī)模擬仿真可以避免危險(xiǎn)狀況的發(fā)生，節(jié)省教學(xué)成本，使教學(xué)模式更加趨于豐富性。

2.2 實(shí)現(xiàn)交互學(xué)習(xí)效果

仿真操作迥異于電化教學(xué)，模擬仿真在中職化工教學(xué)實(shí)施的過(guò)程中，學(xué)生可以與操作客體產(chǎn)生交互作用，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性。通過(guò)構(gòu)建仿真技術(shù)，學(xué)生可以投身于實(shí)驗(yàn)操作中，借助于現(xiàn)代技術(shù)營(yíng)造虛擬的環(huán)境，提升實(shí)驗(yàn)的感性與理性認(rèn)知。仿真軟件的分析功能可以綜合分析實(shí)驗(yàn)操作中的各種因素，因此可以避免仿真技術(shù)失真的情況。

3 利用模擬仿真提高中職化工教學(xué)課堂效果的實(shí)踐路徑

3.1 制定科學(xué)的育人目標(biāo)

國(guó)內(nèi)的中職院校肩負(fù)著完成教育部提出的重要教育任務(wù)，以提供專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)學(xué)結(jié)合為教育目標(biāo)，完成學(xué)生的就業(yè)任務(wù)為教育導(dǎo)向，為社會(huì)輸送大批高素質(zhì)的技能型人才。所以多數(shù)中職院校對(duì)于化工人才的培養(yǎng)應(yīng)具備明確的目標(biāo)。但是，中職院?；そ虒W(xué)開(kāi)展的過(guò)程中，受制于傳統(tǒng)教育理念的影響，在化工領(lǐng)域的人才培養(yǎng)過(guò)程中，培訓(xùn)目標(biāo)定位的差異性制約了理論和實(shí)踐教育體系的構(gòu)建，不符合中職院校培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技能人才的初衷。

除此之外，進(jìn)入中職院校的學(xué)生普遍學(xué)習(xí)成績(jī)不高，基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，因此若是制定過(guò)高的教學(xué)目標(biāo)，將不能達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。所以中職院校要立足于中職學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，制定出適宜的化工專(zhuān)業(yè)育人目標(biāo)。要以培養(yǎng)未來(lái)社會(huì)需要的化工技術(shù)人才為目標(biāo)，開(kāi)啟基層化工基礎(chǔ)教育工作。中職院校要迎合教育改革的育人需求，形成旗幟鮮明的人才培養(yǎng)模式[3]。

3.2 開(kāi)發(fā)與專(zhuān)業(yè)課程相結(jié)合的化工模擬仿真教學(xué)資源

動(dòng)態(tài)模擬仿真技術(shù)的開(kāi)發(fā)較為復(fù)雜，是建立在控制論、相似原理、信息技術(shù)基礎(chǔ)之上的一項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?；つM仿真技術(shù)是對(duì)過(guò)程系統(tǒng)的數(shù)字仿真，應(yīng)用模擬仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)建模，可以構(gòu)建起一個(gè)虛擬的操作環(huán)境，界面和操作場(chǎng)景同當(dāng)下的化工生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制非常雷同，可以在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中再現(xiàn)化工生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，比如管路、輸送、分離等程序，可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的溫度、壓力、液位、組分等數(shù)據(jù)的生成及其變化形態(tài)進(jìn)行模擬。

優(yōu)良的模擬仿真系統(tǒng)具有交互性特質(zhì)，可以模擬真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)工作流程，形象地將枯燥的管道、閥門(mén)、分析儀器等化工儀器設(shè)備在課堂上再現(xiàn)，給予學(xué)生逼真的化工生產(chǎn)環(huán)境，使學(xué)生參與化工學(xué)習(xí)的興趣更加濃郁，有助于他們輕松獲取知識(shí)?；どa(chǎn)涉及的工作原理復(fù)雜，工作流程長(zhǎng)，對(duì)于生產(chǎn)控制的協(xié)調(diào)性提出了更高的要求。

在設(shè)備仿真與流程仿真的內(nèi)容設(shè)計(jì)中，要迎合現(xiàn)代化工的專(zhuān)業(yè)特色，由專(zhuān)業(yè)教師和企業(yè)在合作的過(guò)程中開(kāi)發(fā)出實(shí)習(xí)三維虛擬仿真軟件、三維動(dòng)畫(huà)、煤制甲醇車(chē)間認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、煤氣化流程、煤液化流程三維虛擬仿真軟件等。并以煉焦煤氣深度凈化工藝的工業(yè)設(shè)備為原型，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)目s小和簡(jiǎn)化，開(kāi)發(fā)出一套先進(jìn)的可視化實(shí)訓(xùn)設(shè)備，打造出完善的化工“仿真+實(shí)訓(xùn)”工程實(shí)踐教學(xué)體系。

3.3 加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)的結(jié)合

在中職化工教學(xué)中，虛擬仿真軟件可以開(kāi)啟有效的仿真實(shí)驗(yàn)，營(yíng)造一個(gè)真實(shí)的環(huán)境氛圍，使學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)結(jié)合的過(guò)程中學(xué)習(xí)，設(shè)定出一個(gè)課程計(jì)劃。這僅是針對(duì)實(shí)驗(yàn)室真實(shí)場(chǎng)景所開(kāi)啟的真實(shí)模擬，但是在具體的實(shí)踐歷程中往往會(huì)遇到各種突發(fā)狀況，所以，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)要在仿真實(shí)訓(xùn)中開(kāi)展，只有這樣才可以真正意義上釋放出虛擬仿真技術(shù)的卓越功能。

3.3.1 建設(shè)校外培訓(xùn)基地

為了建設(shè)一流的校外培訓(xùn)基地，中職學(xué)校要做好培訓(xùn)工作，加強(qiáng)同培訓(xùn)化工廠(chǎng)的深度合作，并使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)作業(yè)中親臨培訓(xùn)工作現(xiàn)場(chǎng)，在實(shí)驗(yàn)操作的歷程中獲取有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.3.2 引入先進(jìn)技術(shù)

教材內(nèi)容需要不斷升級(jí)換代，化工教學(xué)技術(shù)也需要獲得持續(xù)的完善。同時(shí)政府要通過(guò)政策鼓勵(lì)、財(cái)政撥款等形式，加大虛擬仿真與虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的投入，不斷引入國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合中職化工教學(xué)的實(shí)際狀況來(lái)創(chuàng)新和完善教學(xué)模式，使學(xué)生可以深入認(rèn)識(shí)化工行業(yè)的一些專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，為未來(lái)的職業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4 提升教師模擬仿真及實(shí)訓(xùn)實(shí)踐教學(xué)水平

教師是中職化學(xué)實(shí)踐教學(xué)的執(zhí)行者，模擬仿真技術(shù)與工程實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式對(duì)于教師的專(zhuān)業(yè)教學(xué)水準(zhǔn)提出了更高的要求。中職化工專(zhuān)業(yè)教師和實(shí)驗(yàn)室相關(guān)人員需要不斷提升實(shí)踐技能，迎合現(xiàn)代中職教育改革的發(fā)展方向，構(gòu)建起系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)院、系、實(shí)驗(yàn)中心的三方機(jī)構(gòu)協(xié)同參與的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。中職化工專(zhuān)業(yè)的教師通過(guò)參與培訓(xùn)和實(shí)踐，可以不斷提升化工理論水平和科研水準(zhǔn)，掌握豐富的一線(xiàn)生產(chǎn)技能，積累寶貴的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。最終促使教師在仿真教學(xué)和工程實(shí)訓(xùn)中可以對(duì)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)進(jìn)行有效的指導(dǎo)。中職學(xué)校要做好青年教師的培訓(xùn)工作，建立仿真技術(shù)研討和工程實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)交流平臺(tái)。通過(guò)加入企業(yè)單位生產(chǎn)行列中，與軟件開(kāi)發(fā)人員相互交流合作的模式，豐富教師的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。親自組織教師團(tuán)隊(duì)深入化工企業(yè)生產(chǎn)一線(xiàn)開(kāi)啟實(shí)踐交流，有助于提升教師的專(zhuān)業(yè)技能以及化工綜合素質(zhì)，為軟件開(kāi)發(fā)和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)提供科學(xué)的技術(shù)支持。迄今為止，仿真技術(shù)不僅在實(shí)習(xí)中得到了應(yīng)用，化工專(zhuān)業(yè)課教師還將仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)活動(dòng)和考試中，推動(dòng)了中職化工教育改革的進(jìn)程。依托仿真模擬軟件，加設(shè)了仿真操作環(huán)節(jié)，在化工專(zhuān)業(yè)的考核中，增加仿真操作和現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)答等領(lǐng)域的考核內(nèi)容，對(duì)于測(cè)定學(xué)生化工學(xué)習(xí)中綜合測(cè)評(píng)能力作出了貢獻(xiàn)。

3.5 化工模擬仿真與頂崗實(shí)習(xí)相結(jié)合

因?yàn)榛?zhuān)業(yè)的特殊性，因此在校內(nèi)完成真實(shí)的操作任務(wù)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，頂崗實(shí)習(xí)可以行之有效地解決這一問(wèn)題[4]。

3.5.1 加強(qiáng)深入合作交流

中職院校要制定出與時(shí)俱進(jìn)的教育目標(biāo)，改革人才培養(yǎng)模式，推動(dòng)開(kāi)放、自由、靈活、動(dòng)態(tài)化的人才培養(yǎng)模式的發(fā)展，將化工教育教學(xué)同生產(chǎn)實(shí)踐、技術(shù)推廣、社會(huì)服務(wù)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)進(jìn)行深度融合，在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)中職學(xué)生的就業(yè)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維，加強(qiáng)與化工企業(yè)、行業(yè)、科研與技術(shù)推廣單位的深度交流合作，立足于社會(huì)化工企業(yè)對(duì)職業(yè)人才與崗位的知識(shí)、技能、素質(zhì)的需求，設(shè)定出一套完善的迎合現(xiàn)代市場(chǎng)的人才培養(yǎng)方案，設(shè)計(jì)出先進(jìn)的以應(yīng)用技能為主線(xiàn)、實(shí)踐教學(xué)比例較大的頂崗實(shí)習(xí)計(jì)劃，最終通過(guò)建立宣傳機(jī)制，推出“訂單式”“模塊式”的育人方案，探索出市場(chǎng)崗位需要的、以實(shí)踐技能為本位的頂崗實(shí)習(xí)模式。

3.5.2 設(shè)計(jì)頂崗實(shí)習(xí)活動(dòng)

立足于中職化工人才培養(yǎng)教育背景，化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生在完成專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的任務(wù)中，要對(duì)其開(kāi)啟實(shí)踐為主的教學(xué)。因此中職院校要派送學(xué)生在畢業(yè)前夕開(kāi)展頂崗實(shí)習(xí)，如可以借助單元實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)踐操作，來(lái)有效彌補(bǔ)模擬仿真軟件無(wú)實(shí)物操作方面的不足。在學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)前，開(kāi)展針對(duì)性的產(chǎn)品生產(chǎn)模擬仿真軟件操作培訓(xùn)，并使學(xué)生親自前往實(shí)習(xí)場(chǎng)地參與實(shí)踐，讓學(xué)生在參與實(shí)地實(shí)習(xí)活動(dòng)中，了解模擬仿真軟件畫(huà)面中生產(chǎn)設(shè)備與真實(shí)設(shè)備布設(shè)結(jié)構(gòu)上的差異，使學(xué)生對(duì)設(shè)備以及控制配件產(chǎn)生空間認(rèn)知，系統(tǒng)地了解生產(chǎn)設(shè)備，為學(xué)生順利通過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的考驗(yàn)作出積極的探究。就教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題，要引導(dǎo)學(xué)生先開(kāi)展實(shí)體實(shí)驗(yàn)，再開(kāi)展模擬實(shí)驗(yàn)，達(dá)到鞏固模擬實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，再組織學(xué)生參與實(shí)體實(shí)驗(yàn)開(kāi)啟專(zhuān)項(xiàng)的實(shí)踐，借助于不斷的探索與實(shí)踐，使學(xué)生提升職業(yè)技能，順利完成頂崗實(shí)習(xí)工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

模擬仿真作為中職院校的一種新型的教學(xué)技能，具有傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法比擬的優(yōu)越性，它包括化學(xué)反應(yīng)中諸多重要內(nèi)容，有助于提升中職化工教學(xué)課堂效果。借助系統(tǒng)的模擬仿真實(shí)驗(yàn)，有助于中職學(xué)生快速掌握相宜的工藝流程，完成設(shè)備操作技能，在確保操作安全性能的狀況下開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)操作歷程，由此提高中職化工教學(xué)課堂效果，為培養(yǎng)社會(huì)需要的未來(lái)中職化工人才作出積極的探索。