高职化工仿真实训教学实践与研究

高职化工仿真实训教学实践与研究

张淑新

淄博职业学院

高职院校是为国家培养技能型人才的基地。目前，许多高职院校的化工技术类专业通过购置成型的化工仿真软件、与企业及仿真公司合作联合开发基于区域典型化工产品生产的仿真软件等形式，建立了自己的仿真实训基地，仿真实训已经成为化工技术类专业学生进行职业技能训练的重要手段。如何依托仿真实训基地，发挥仿真软件的优势，克服虚拟仿真的不足，改革仿真实训教学方法，实施高效仿真教学，培养具有熟练职业技能的化工技术类专业人才，成为我们的研究课题。针对化工仿真教学特点，我们采取如下教学策略，提高了化工仿真教学质量。

一、以仿真软件为载体，实施理实一体化教学

当前，高职课程改革正在如火如荼的进行，基于工作过程系统化的课程体系被普遍认同，理实一体化正逐步取代理论教学和实践教学二元分离的传统教学形式，成为主流教学模式。在该教学模式下，知识和技能可以通过教师的讲解、示范和学生的模拟、实际操作等方式获取。“学中做”、“做中学”，充分体现了理论与实践一体化的思想。但化工行业高温、高压、易燃、易爆以及装置大型化、生产过程连续化和过程控制自动化的生产特点，使得学生在生产现场只能看，不能动。例如，在《化工生产技术》课程中，教师只能在黑板上开工厂。“做”的环节无法完成，职业能力的训练和提升无从谈起。

而依托化工仿真软件，可以将理论讲解和实践训练有机融合在一起，实现理实一体化教学。如乙醛氧化制醋酸生产工艺的教学，教师在课堂上讲解反应原理、工艺条件、工艺流程、工艺参数的调节、控制原理和方法，学生获得的仅仅是陈述性知识，如果不给学生提供应用这些知识的机会和场所，这些知识的效能将大打折扣，在提高学生综合职业能力方面所起的作用将微乎其微。仿真培训基地为学生提供了能够应用上述知识进行实际操作的准生产环境。利用乙醛氧化制醋酸生产工艺仿真软件，学生按照操作规程，进行冷态开/停车操作，学习控制反应温度、调节物料配比等操作，分析并排除操作过程中出现的典型事故。在运行装置及设备、控制工艺指标的具体操作中，辅以教师的现场指导，应用进而理解知识，学习并且具备能力。实现了“学中做”和“做中学”。相当于将存放在大脑中关于原理、方法的知识“文件夹”，转化成了安装在大脑系统中的“运行程序”，成为学生职业能力的一个组成部分，成为在未来工作岗位上用得上的技能。

二、虚拟仿真和实际操作结合，提高学生技能水平

化工仿真操作训练对提高学生职业技能虽然有明显的效果，但其局限性也是显而易见的，教学中应与实习、实操相结合，弥补虚拟软件的不足。经过多年探索和实践，我们认为按照如下程序进行教学，虚实结合，软硬兼施，可以取得最佳效果。

1.首先进行认识实习。对于从未见过真实化工过程的学生而言，必须在专业学习及仿真教学前先进行短期的现场认识实习。通过现场实习，认识各种化工单元设备及其结构特点和空间几何形状，了解工艺过程的组成和控制系统的组成，明确管道走向、阀门大小和位置等，感受化工生产环境，使学生建立起一个完整真实的化工过程的概念。

2.掌握方法和原理知识。统览化工技术类国家职业标准，如化工总控工、结晶工、蒸馏工等，其中对操作技能的要求通常描述为：能根据仪表显示或中控分析结果，通过DCS控制系统调节工艺参数或各项操作。只有具备相关的理论知识，才能对仪表数据和中控结果进行分析、判断，并根据所得结论进行正确的工艺操作。因此，仿真实训教学的前提条件之一是，使学生具备基本的工艺理论知识和工艺控制方法知识。

3.实施仿真实训。当学生通过认识实习，初步了解了化工过程，又通过老师讲解，学习了相关原理和方法，他们跃跃欲试，想自己动手操作，感受未来的职业活动。这正是我们切入仿真实训教学的良好时机。 在“仿控制室”内，操作信息通过网络传给工艺仿真软件，软件完成实际生产过程中物理变化和化学变化的模拟运算，一些主要的工艺指标（仿生产信息）经网络系统反馈到“仿控制室”。学生的任务就是观察、分析反馈回来的信息，判断系统运行状况，决定并实施下一步的操作。

4.化工单元实际操作训练。仿真实训毕竟是在虚拟的生产现场进行的操作训练，与真实的生产装置现场有一定差距。学生只能领会一般的过程和方法，无法体会亲自动手的触觉、手感及真实现场所具有的氛围。尤其是可以推倒重来的“游戏式”操作，可以随时“冻结”系统进行充分思考，缺乏实际生产操作中的紧迫与慎重，因此，仿真实训后应在校内实训基地进行实物化工单元模拟操作，使学生从虚拟的二维平面走进真实的三维立体空间，感受真实的阀门开度的调节、塔釜液位的控制、仪表读数的变化，体验故障出现时的手忙脚乱和紧张恐慌，锻炼实际操作需要的胆量和信心，学习设备和装置的维护保养。这是培养学生职业技能不可缺少的关键环节。

三、 深入企业生产，提升教师实践水平

仿真实训指导教师队伍的建设是仿真实训教学顺利进行的有力保障。只有具有生产一线实践经验、操作技能和相关职业资格的教师在化工生产环境中，才能培养出化工生产一线的高素质、高技能应用性人才。在仿真软件营造的虚拟生产现场和虚拟控制室中，指导教师成为影响学生操作训练水平的重要因素。

首先，指导教师应熟悉每个仿真软件操作原理，能够熟练地操作每个仿真软件。在仿真实训过程中，每一个学生的操作都不相同，产生的问题和困难也是各种各样，指导教师只有先行训练充分，才能对学生及时加以指导并帮助解决问题。其次，教师应熟悉实际生产过程中主要生产设备的结构和运行特点、主要工艺参数的控制方法和主要仪表的控制原理，具有丰富的实践操作经验和较高的工艺理论水平，能够洞悉虚拟和实际之间的差别。当学生独出心裁，提出各种优化操作方案时，要求指导教师能够甄别哪些是可行性的操作，哪些是软件允许而实际生产却必须杜绝的错误操作，拓展学生的思路。

教师必须深入企业，亲自 “下水”，在生产岗位上进行较长时间的实践锻炼，才有可能达到上述要求。

四、通过真实规程，解决虚拟和真实之间的差别

化工仿真实训是学生间接接触实际的一种有效手段，但其操作的模拟性和程序化与现场操作的灵活性、不可预见性还有相当的距离。仍以仿真实训乙醛氧化制醋酸为例，开车操作中一开始即向氧化塔注酸进行酸洗，而工厂实际开车前却要求机电、仪表、计算机、化验分析须具备开工条件，值班人员在岗；须检查是否备有足够的开工用原料和催化剂；须N₂吹扫、置换气密等。针对这个问题，我们根据“化工总控工”国家职业标准，参考真实操作规程，编写了符合生产实际的教材《化工仿真实训》，弥补了仿真软件的不足。

当前，在化工技术类专业的教学实践中，仿真实训已经成为最重要的实训手段之一。仿真软件的应用范围也从化学工艺类课程，扩展到了仪器分析、环境保护和安全生产等课程。只有深入探讨仿真实训教学规律，优化教学策略，才能不断提高仿真实训教学效率，实现高技能化工人才的培养目标。