高级工程师论文高级工程师职称论文化工仿真教学在工艺类课程中的应用

高级工程师论文高级工程师职称论文：化工仿真教学在工艺类课程中的应用摘要：本文针对化工专业的学生在学习工艺类课程时，既不能到工厂实习又不能亲自动手操作，理论学习与实践操作严重脱离的问题，将化工仿真教学引入到课程中，通过模拟工厂实际生产操作，较好的解决了学生学习时脱离实际、不能动手操作的问题。实践证明将该操作系统应用在工艺类课程的教学中，学生动手能力和综合素质有了较大提高，为走向工作岗位打下了良好的基础。关键词：化工仿真教学；工艺课程；动手能力；应用化工生产的高温、高压、易燃、易爆、毒性大等特点，使化工专业的学生在学习工艺类课程时，到真实的职业环境中学习受到限制，使理论学习与实践操作严重脱离，职业技能和职业综合素质得不到很好的培养。而我们要培养的学生应该是具有较强实践动手能力的，那么能力的培养如何实现呢？引入化工仿真模拟操作，不失为一个解决问题的好方法。1化工仿真教学的优点1.1化工仿真系统概述化工仿真是通过数学模型的方法建造一个与真实系统相似的操作控制系统，模拟真实的生产装置，再现真实生产过程的实时动态特性，可通过计算机自主操控的软件系统。在化工仿真操作中，可以实现对装置的冷态开车、正常运行、故障的处理和正常停车等操作，真实的再现生产过程，以使学生不进工厂就能实际了解化工生产装置的生产和操作过程，完成对生产装置实际操作的训练，以实现学习理论与实践的统一，从而提高教学质量。1.2化工仿真教学与传统教学的比较工艺课程的主要内容是讲授典型化工产品的生产过程，其中包括生产的原理、工艺影响因素的分析、工艺流程的组织与实施以及相关的安全与环保等知识。传统的教学过程中，在课堂上教师主要通过采用实物演示、模型演示、挂图、录像等多种教学方法来加强教学的直观性、形象性、生动性，试图做到理论教学与实践的紧密结合，提高课堂教学效率和教学质量。然而这些方法与手段都存在很大的不足，实物及模型演示方法虽然有直观、生动、真实的特点，但种类、数量有限，不能满足教学需求。挂图和录像的方法虽然省去了一些因写板书、画图而大量占用的教学时间，使单位时间内的教学容量增加，但是挂图和录像片一经制作完成，它们就具有固定性、特定性、封闭性的特征，教师只能按预先设计的方式教，学生按固定方式学。在上述情况下，学生仍普遍感到教学内容抽象、枯燥、不好学、难理解，以至于有相当多的学生在课程结束后，回顾所学，感到收效甚微。化工仿真教学系统与理论教学相结合，利用其提供的直观、清晰、完整、动态的仿真界面，学生可在边听、边看、甚至边动手操作中学习。在模拟的化工环境中，师生借助计算机自然地、高效地与仿真系统中的工艺流程、设备、分析工具等进行实时交互作用，相互影响，使教师、学生感觉到自己置身于一种特殊的教与学的环境之中，从而产生亲临真实企业环境的感受和体验。1.3化工仿真教学的优点在化工仿真教学中，教师和学生可以通过仿真软件实现对装置的冷态开车、正常运行、故障的处理和正常停车等操作，真实的再现生产过程，以使学生不进工厂就能实际了解化工生产装置的生产和操作过程，完成对生产装置实际操作的训练，以实现学习理论与实践的统一。化工仿真在教学中凸显出来的优点有：1.3.1化工仿真教学的一个最大优点就是贴近真实生产操作系统的界面很强的交互性、重复性，在仿真系统上可反复进行开车、停车训练、事故训练，学生成为了学习的主体，学生可以根据自己的能力有选择性地学习，灵活地掌握学习进度，使得个性化教学成为可能；通过反复的训练操作，提高学生的实践技能，而这是在真实生产中不可能实现的。1.3.2在仿真操作过程中，学生置身于职业环境中，促使学生主动思考，同时操作的过程中，也是学生遵守职业纪律和操作规范，提高质量意识和环保意识等职业道德和职业素质的形成过程。1.3.3利用仿真软件进行模拟操作，对于学生的成绩评定也有完善的考核标准，可以通过授权方式，屏蔽操作指导，使学生独立完成操作，还可以增加考核的随机性，培养学生的解决问题能力和应变能力。1.3.4学生在仿真系统上操作训练不会发生人身危险、设备损坏、环境污染等经济损失和安全事故。2化工仿真教学的实施2.1化工仿真教学的必要性职业教育以培养学生的创新精神和实践能力为重点，培养具有综合素质和职业能力，在生产、技术等一线的高技能应用型专门人才。“理论实践一体化”教学方法，以实践技能教学为主线，重视理论联系实际的教学原则，是提高学生综合职业能力，提高学生专业技能水平的有效的教学方法。在工艺类课程中，要想实现这一教学方法，达到培养学生能力的目的，化工仿真教学是非常必要的。化工仿真模拟操作的目标就是：培养学生的职业素质和训练学生的职业技能。2.2化工仿真教学的实施过程在工艺类课程的教学过程中，针对学生学习时普遍感到教学内容抽象、枯燥、不好学、难理解的问题，在化工仿真模拟训练的内容上选择典型装置，如乙醛氧化制醋酸装置进行训练。装置以DCS操作为主。每个工段都分为冷态开车、正常停车、正常运行和事故处理四个部分。在每个部分都要严格按照操作规程，充分结合所学，让理论与实践相结合，在每一个阶段的操作中都要仔细认真地进行操作，避免事故的发生。具体教学实施过程如图1-1所示。按照上述以学生为主体教师为主导的实施过程，教师要做好事前、事中和事后的督导工作，尽量多让学生独立操作、独立思考，充分利用学生的好奇心，拓宽知识面。对于学生操作中的问题，教师不急于去帮助解决，先让小组学生讨论分析，训练学生的沟通、交流、表达、分析问题、解决问题的能力，教师可以做一些提示，对于一些重大差错进行专题辨析，引导学生和教师一起去解决问题。这样学生很快就能对产品生产过程进行操作控制。同时在课堂教学过程中，为了训练学生的应急能力，可以在装置操作过程中人为地制造各种生产事故，学生自行采取适当的措施，解决生产中会随时出现的故障，并且还可以在课堂教学中根据课堂实际情况和教学需要，实时调整教学内容和教学进度，实现了实时交互式的教与学。如探讨乙醛氧化生产醋酸过程中工艺参数的控制时，在老师的引导下，学生在仿真系统中亲自动手操作，通过不断调节各参数，观察生产的实践情况和随之发生的变化，很快理解了工艺参数的控制方法和在生产中工艺参数的重要性，改变了传统方式中老师讲学生听和记录的方法，体现了以学生为主体的学习过程。再如，在讲述生产设备结构特征时，学生打开仿真素材库，就可以看到典型化工设备如换热器、反应器、精馏塔等的立体图形和解剖画面，学生很快就掌握了设备的结构及工作原理。这样的课堂学习过程，学生不再感觉教学内容抽象、枯燥、不好学、难理解，真正提高了实践动手能力。3化工仿真教学的效果通过在工艺类课程教学中采用化工仿真的教学实践，学生能够掌握各装置的操作步骤，具备了独立使用该软件的能力，不仅掌握了熟练的操作技术，而且学生在化工仿真操作训练中，充分发挥了积极性和创造性，培养了学生独立思考，灵活运用所学基本理论知识分析问题和解决问题的能力，使学生的综合职业素质和自学能力得到了大幅度的提高，达到了教学的目的。为今后走上工作岗位，适应国民经济发展对现代技术人才的需求，打下了良好基础。化工仿真DCS操作系统通过模拟工厂实际生产操作，较好的解决了学生实践脱离实际、工厂实习不能动手等问题，使学生综合技能得以系统训练和培养，使教学与时代发展相同步。仿真系统使课堂教学情境化，增强了教学的直观性、形象性、生动性和时效性，激发了学生的学习兴趣，实现了课堂理论教学与实践的紧密结合，提高了课堂教学效率和教学质量。课程结束时，在“学生测评问卷”调查环节中也得到了学生的充分认可。学生对教学过程的评价：有创新精神，讲授的内容理论与实际联系紧密，实用性强，学习时兴趣浓厚，比以前轻松多了，使我们由原来突击期末考试变成了注重过程考核，没有人可以蒙混过关，这也使我们学到了技能。希望以后有更多这样的学习机会，不断提高自己的职业能力，为自己的就业奠定良好的基础。4化工仿真教学中注意的问题4.1仿真操作与现场操作的区别化工仿真操作是模拟真实的生产装置，再现真实生产过程的一种教学方法。其操作的模拟性和程序化与现场操作的灵活性和不可预见性还有距离。化工仿真操作中的参数控制调节反复训练，与实际生产中的参数严格准确控制相违背。这些问题在学生训练过程中一定做出正确的指导和说明，以使学生适应实际的工厂现场操作。4.2仿真成绩与实际技能的区别在仿真考核过程中，很多学生出现操作不稳定时，教师主控台的成绩显示迅速下降，这时学生如果不作出处理马上交卷，成绩也会很理想。但在现场实际操作过程中，操作人员必须通过观察、分析、及时了解生产信息，判断生产运行状况，做到心中有数。所以在教学过程中，一定注重学生的实际技能训练，保证在实际生产过程中具有分析问题和解决问题的能力。参考文献[1]石聪文，姚发业，杜淼，梁玮，化工仿真实训系统在高职教学中的应用探索，山东教育学院学报，2008，3:81-83[2]王玉强，仿真在化工职业教育中的应用，辽宁教育行政学院学报，2006，23（4），49-50[3]孟宪锋，仿真技术在化工专业实践教学中的应用，中国现代教育装备，2007，11:128-129[4]王富花，沈发治，张占军，浅谈仿真实训在化工专业教学中的作用，化学工程与装备，2008，10:183-185