中职实训中化工仿真教学的应用

张素娟

（北方工业学校理科教研室，辽宁盘锦124021）

摘要：中职学校实训教学能够有效提高中职学生的实践能力、专业技能以及综合素质，因此，加强中职实训教学意义重大。本文就中职实训中化工仿真教学的应用情况进行探讨，旨在真实模拟实际生产操作情况，解决学生脱离实际以及不能动手操作等问题。

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关键词 ：中职学校；化工仿真教学；实训教学；专业技能

中图分类号：G718.3 文献标识码：A 文章编号：1671-1580(2014)10-0087-02

中职实训教学对于培养和提高学生的专业技能和综合素质都具有重要意义。化工仿真教学在中职实训中的应用也具有较大的课题研究价值。由于化工工业生产经常涉及有毒、有害、易燃、易爆等物料，常需要高温、高压、低温、低压等条件，因此，化工专业的学生在学习化工工艺与化工原理课程时，到化工厂实践学习受到限制。为了培养学生的动手能力，将化工仿真模拟操作与实训操作装置相结合，让学生进行实践学习，不失为有效的解决方法。目前，学校建有实训操作装置13套（流体输送一套、传热四套、精馏四套、吸收一套、萃取一套、干燥一套、反应釜一套），化工仿真实训机房4个（化工工艺仿真与化工原理仿真各两个），能够较好地满足化工专业学生的实践学习需求。

一、仿真教学软件的特点

化工原理实习仿真系统（即CES）包括化工基本设备单元和典型单元操作，该CES系统是针对目前各类院校学生实习困难的问题开发的仿真教学软件，其主要特点是：

（一）注重实效性。仿真教学软件是在真实工业背景基础上设计的，其中的仿真工艺流程、主要设备结构构成、自控方案等均与实际生产情况相一致。化工实习仿真系统包括如下实验：离心泵特性曲线测定、流量计的认识和校核、流体阻力系数测定、传热（水蒸汽）实验、传热（空气蒸汽）实验、精馏（乙醇水）实验、精馏（乙醇丙醇）实验、吸收（氨水）实验、丙酮吸收实验、干燥实验、板框过滤实验等。

（二）教学适用性。CES的教学功能适用性很强，软件中包括实验指导、实验操作、数据处理、教学课件、素材演示五大功能菜单，具体功能如下：

1．实验指导菜单。主要指实验讲义内容等，如实验的基本原理、设备情况、一些计算公式和相关注意事项等。

2．实验操作菜单。主要负责指导操作功能，与Windows程序里的帮助文件功能大体相同，能够使用F1键调出使用。

3．数据处理菜单。主要通过数据处理窗口实现，具体负责数据的录入、计算，绘制曲线以及公式回归等。

4．教学课件菜单。主要指与实验有关的教学课件内容，教师也可通过开放式设计自行制作设计。

5．素材演示菜单。主要展示各类真实设备图像以及录像等。

（三）适用面广。化工原理实习仿真系统CES精选的单元操作内容都是化工工业中较为常见的内容，包括离心泵、精馏塔、压缩机、换热器、间歇反应釜、吸收解吸、液位控制系统、加热炉、锅炉、固定床反应器、流化床反应器、萃取、真空系统、罐区等，适用于化工相关的各类专业行业。

二、中职实训教学中化工仿真软件的应用

化工仿真教学即模拟教学，主要指通过建立数学模型来完成与现实系统趋于一致的操作控制系统，从而更真实地体现生产装置状况，实时动态地模拟真实的生产过程，并能够利用计算机实现自动控制操控功能。中职实训教学中化工仿真的特点是：

（一）仿真教学比传统教学效率高

仿真教学教育方法科学，将传统的灌输式教学转为研讨式、启发式、案例式教学。利用仿真教学能够正确处理师生关系，提高学生的学习积极性，引导学生自觉学习、深入思考、主动探索，有效地促使其融会贯通地掌握知识，提升认知水平和发展实践能力。学生在仿真环境里能够更好地调动思维，有效地提高学习效率。

（二）仿真教学具有很强的真实性与先进性

化工原理实习仿真系统CES模拟石油化工生产装置实际生产操作的整个工作流程，能够真实地体现出生产装置冷态开车、稳定运行、故障处理以及正常停车等实际操作情况，真实全面地再现生产工艺流程，让学生通过该系统了解、掌握化工生产装置实际的生产操作情况，训练其实际工作能力，将理论学习与实践操作有机结合，有效提升化工教学质量。此外，化工原理实习仿真系统CES可以在线升级，保证了仿真教学内容里的设备、工艺与企业里使用的最新设备、工艺相近，避免了课本教材与实际不符或落后于当前技术水平的缺点。

（三）仿真教学可以提高学生学习的自主性

化工原理实习仿真系统CES生动形象，操作便捷，能够培养学生理论与实践相结合的能力，可以让学生通过理论知识学习、实践设计操作、实验组装等多种途径掌握专业技能。基于仿真系统的交互性以及重复性等特点，学生可以充分利用该系统反复进行冷态开车、稳定运行、故障处理以及正常停车等训练操作，真正体现以学生为本的思想，让学生结合自身实际，有选择地进行学习，有效把握学习进度，达到个性化教学的要求和效果，并可通过反复训练操作有效提高实践专业技能。此外，还能够有效提高学生的学习自主性，全面降低教师的教学负担。由于在传统教学中教师需要面对诸多学生个体，很难对全体学生进行全过程的跟踪掌握，因此，通过仿真系统的交互性能够实现对全体学生跟踪的目的。

（四）仿真教学能增强学生的自信心与成就感

通过仿真训练能够让学生真正了解自身的状况，更好地学习专业理论知识，并将理论知识更好地应用于实践当中去，实现理论学习与实践操作的有机结合。这与传统教学只重视理论学习而不进行实践操作形成了鲜明对比。通过仿真系统可以实现模拟操作功能，对于评定学生成绩、制定考核标准也具有重要作用。教师可以授权屏蔽操作指导，锻炼学生的独立操作能力，完成随机考核，从而提高学生发现问题和解决问题的能力。CES系统功能菜单包括一些系统的设置以及一些实验功能，其中的“思考题”功能能够通过标准化试题测试和实验操作情况对学生进行评分。此外，教师也可利用开放式设计自行编写思考题考核学生。相对于作业本、试卷评分，此评分系统的评分更容易被学生接受，可以提高学生的自信心和成就感。

（五）仿真教学具有较高的安全性

由于仿真教学进行的操作并非是真实的现场操作，学生使用仿真系统进行操作训练时，并无人身危险，也不会损坏设备和造成环境污染等。学生通过仿真系统却能够真实地观察、了解和掌握平时书本和教学里无法发现的问题，例如离心泵不灌泵直接开车的气缚现象，离心泵在打开出口阀情况下开车烧泵现象等等。计算机仿真教学既可以让学生感受现实环境里可能出现的错误操作以及安全事故问题，又能够加强实践性教学内容，帮助学生树立安全生产意识，提高学生发现问题和解决问题的能力。

仿真教学能够通过模拟实际操作，提高学生在生产过程中的实际动手操作能力，使其更好地掌握专业知识，培养实践技能，提高综合素质。具体而言，通过化工原理实习仿真系统CES教学可实现如下效果：一是能够熟悉常见化工设备，掌握典型单元操作技能；二是能够有效提升复杂化工过程的动态运行分析及其决策能力，通过实验可以实现开车和运行方案的最优化；三是能够有效提升识别以及事故排除能力；四是能够科学严格地考核和评价学生，让学生通过训练提高操作技能和理论与实际相结合的水平。

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参考文献]

[1]曾晓峰，杨勤，聂卫国，仿真教学模式探讨[A]第五届全国仿真器学术会论文集[C].2004

[2]荆涛，郑永杰，田景芝，仿真技术在高校化工教学中的应用[J]高师理科学刊，2006(4)

[3]荆涛，赵光，田景芝，DCS仿真系统在教学中的应用[J]齐齐哈尔大学学报，2002(2)

[4]姚鹏，化工设计课程教学的改革及探索[J]化工之友，2006(7)

[5]毛磊，童仕唐，梁文懂，颜家保，俞丹青，崔正威，董志军，化学工程专业仿真实践教学的探讨[J]高等理科教育，2006(4)