化工仿真技术在技校化工工艺课程中的应用研究

文/蒋纪秋

摘要：化工是云南的支柱产业之一，随着云南化工工艺的快速发展，化工企业对化工技能型人才的数量和品质的要求在不断提高，传统教学下的“化工工艺”已无法满足当今化工企业对工艺技能人才的需求。当前，化工仿真技术发展迅速，可以改变传统化工工艺教学中理论与实践脱节的问题，在提高学生化工工艺操作技能的同时，能较好地培养学生的职业综合能力和职业素养。

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关键词 ：化工仿真技术　化工工艺　应用　建议

化工是云南省的支柱产业之一，每年需要大量的化工工艺类技能型人才。作为中等职业教育重要组成部分的技工院校承担着为云南化工企业培养技能型人才的重任。在化工工艺课程的教学中，基本上仍采用传统的教学模式。在当前的云南技工学校化工工艺课程的教学中主要存在着以下三个方面的不足。

第一，学生所学与岗位实际需求脱节。云南省的化工主要是无机化工，都是大型的生产工艺，学校不可能在校内建设具体的生产场地供学生实习。

第二，学生的学习兴趣不高。传统的理论教学不能激发学生的学习兴趣，造成学生学习动力的严重不足。

第三，学生的综合职业能力不能得到有效的锻炼。传统的教学方法的本质仍是以教师为中心，学生的职业沟通能力、团队协作能力、解决问题能力、创新能力等综合能力都未能得到有效的培养和锻炼。

因此，我们将“化工仿真技术”引入到化工工艺课程的教学中，采取行动导向教学法，可以有效地突出教学中学生的主体地位，促进学生学习的主动性、有效性，解决课程教学理论与实践脱节的问题，真正能够促进学生的实践动手能力和综合职业素养的提高。

一、化工仿真技术

化工仿真技术是一种新型的实用的微机应用技术，借助微机在仿真软件上模拟实际的化工生产操作与控制系统环境，再现化工生产进程的实时状况与特征。通过模拟工厂生产实际，使学员能了解并进行生产的正常开车、正常停车、正常运行、紧急停车和事故处理等过程，并能设计各种事故现象并进行处理，从而为学生创建了情境化的学习环境，使学生身临其境地实际操作，增强了学生的实际操作能力。

二、技工院校化工仿真的内涵

技工学校采用的化工仿真技术包括化工仿真软件的模拟和化工仿真工厂的实际操作两个部分。

化工仿真软件的模拟属于过程系统仿真，它要求能在仿真机上再现该过程系统的实时特性，以达到在仿真系统上进行化工工艺流程模拟和设备操作模拟的目的。过程系统仿真由三个主要部分组成：过程系统、数学模型和仿真机。例如化工仿真中“合成氨仿真系统”就是过程系统仿真。

化工仿真工厂建立在学校内部，具有真实的企业生产情境，化工工艺专业的学生可在校内进行工艺类实训操作。

三、化工仿真技术在化工工艺课程教学中的实践研究

化工工艺课程是化工工艺专业的核心课程，是集理论和实际操作于一体的课程，其涵盖了化工原理、化工电器与仪表等学科的知识，要求学生既要掌握化工生产的理论知识，又要具备较强的化工生产实际操作技能。云南技师学院从1990年开设化工工艺专业，专业的培养计划是根据云南化工企业的实际进行制订的，包含磷工艺和合成氨工艺，与企业结合的较为紧密。化工仿真技术在化工工艺课程教学中的应用主要包含以下几个过程。

1.化工工艺课程标准的修订

根据国家教育部颁布的化工工艺课程的教学大纲，结合云南生产的实际，学院在修订化工工艺课程标准的具体过程如下：第一，企业调研。在企业的调研分两步进行。第一步，通过网络收集和走访云南化工行业协会、云南煤化工集团有限公司、云天化集团等行业及企业，充分了解了云南化工企业分布情况、近期的用人需求及发展规划。最终在企业专家的建议下，确定学院化工工艺课程的教学内容仍以“磷工艺和合成氨工艺”为主。第二步，由学院组织教师对云南天安化工有限公司、云南富瑞化工有限公司、中轻依兰有限公司等10家企业进行调研。第二，课程整合。根据学院化工类实训条件进行课程整合，将原来的化工仿真操作课程纳入化工工艺课程，不再作为单独的一门课程开设。第三，修订课程标准。根据企业的需求和学院实训条件，进行“化工工艺课程标准”的修订工作。第四，课标的评审。由企业专家和学院教学专家组成的专家组对修订的“化工工艺课程标准”进行评审。第五，课标的完善。根据专家评审的意见和建议，由校内教师进一步对“化工工艺课程标准”的课程标准进行修订和完善，最终定稿，并付诸实施。

2.化工工艺课程教学整体设计

根据新修订的化工工艺课程标准中的要求理论教学、化工仿真教学和化工仿真实践教学的比例为2∶5∶3，在课程的设计上要充分考虑这三部分如何匹配的问题。学院的化工工艺课程中以云南的磷工艺和合成氨工艺为主，在教学设计的过程中，将磷工艺中的黄磷生产、磷酸生产和合成氨生产作为三个大的项目，再将每一个项目分解为多个任务，每一个任务均采取理论+仿真训练的教学方式，在学习的过程中采用过程考核。最后用四周的时间，在学院化工仿真工厂中进行精馏实践操作，采取行动导向教学法来进行。

3.化工仿真技术应用于课程的实施过程

（1）化工仿真软件在教学中的应用。为达到好的训练效果，根据“建构主义学习理论”和“人本主义学习理论”，我们将改变过去教师讲授为主的教学方式，以学生为主体，引入学生自己构建知识的教学方式。在具体的教学中，利用化工仿真软件进行化工仿真训练的实施过程，如下图所示。

在应用化工仿真软件进行化工仿真实训的过程中应注意以下几个方面的问题：第一，教师要认真做好每一项任务的教学设计。在教学设计的过程中要充分体现出“学生为主体，教师为主导”的理念。第二，教师在仿真实训的过程中，要体现出学生为主体的学习过程。在仿真训练的过程中，要让学生勇于去尝试，要让实训过程成为以学生为主体的学习过程，进一步的调动学生的学习积极性。第三，要随时强调化工仿真实训和真实生产操作间的不同。

（2）化工仿真工厂在课程中的应用。学院建设的化工仿真工厂是精馏操作。精馏在化工领域应用非常广泛。具体的操作过程是：第一，根据化工工艺课程标准，利用学院的化工仿真工厂，教师认真进行“精馏”实训教学的设计，明确实训任务。第二，进行安全教育。第三，分组，明确岗位。采取小组教学和角色扮演法进行，根据实训条件，将学生8人分为1组，各组自行选出1名组长，其他7人为组员，采用小组共同学习。第四，分组实施。在实施的过程中，教师充当的角色不再是传统教学中的授业解惑，而是学习的引导者、合作者，学生在整个学习过程中是主体，是自主的学习。各组的学生在明确项目任务后按照行动导向的“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”闭合环开展工作。

四、需要改进的地方

化工仿真技术应用于化工工艺课程教学的研究，取得了一定的成果，但同样也存在着一定的不足，需要在今后的研究操作过程中加以改进。

1.加强化工工艺仿真软件的开发

由于化工产业是云南的支柱产业，化工工艺较多，学院所购置的软件仅为其中的两个。因此，学院所采用的化工仿真软件为北京东方化工仿真有限公司开发的。在下一步建设的过程中，学院应加强与仿真软件开发公司和云南的化工企业的联系，建立起三方共同开发仿真软件的机制，更好地解决化工仿真软件的实用性问题。

2.加强师资队伍建设

化工仿真教学对教师要求非常高。主要体现在以下两个方面：第一，教师必须具备化工生产企业的实践知识和操作技能。第二，要采用理实一体的教学，教师就必须改变传统的教学方式，积极掌握项目教学法、行动导向教学法、任务驱动法等新的教学方法。

学院要创造条件来加强师资队伍的建设工作。第一，更新教师的教学理念，提高教师的职业教育理论水平；第二，加强教师的培训，提高教师的教学能力；第三，加大教师企业锻炼的力度。

3.加快教材建设

当前，国家人力资源和社会保障部已经制定出了《一体化课程开发技术规程（试行）》。学校可以按照其中的规定开展教材建设工作，通过校企合作，以项目和任务为载体，将传统的教材形式改变成工作页的形式，通过典型工作任务的提取，编制出真正紧密结合企业生产实际、理念先进、结构合理、内容新颖的一体化教材。

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（作者单位：云南技师学院）