化工仿真在化工专业教学中的作用

侯焕福

德州职业技术学院 山东德州 253034

高等职业院校作为培养实践型和技能型人才的基地，其主要责任在于为企业培养具有较高实践能力的人才，而实践能力的提高必须以坚实的硬件设施作为基础。对于化工类专业来说，教学设施包括各种化工单元设备及化工仿真软件。

由于大多数院校化工设备较少，或者设备简陋，跟现代企业生产要求相差甚远，对教学造成一定影响，无法达到理想的教学效果。因此，学校在学生完成课程后，一般会组织学生到企业去实习。但是在企业实习期间，由于化工生产行业的特殊性，比如生产条件复杂，生产过程中常常伴有高温、高压、有毒、易燃、易爆、腐蚀等不安全因素，所以学生很少有机会亲自动手操作，只能以观摩为主，最终对化工生产只能有一个感性认识。而化工仿真的出现，解决了学生无法实际动手操作的问题。通过仿真操作，可以让学生在电脑上实现对化工生产装置的冷态开车、正常运行、故障处理等模拟操作，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，实现理论与实践相结合，提高教学质量，提升学生的专业技能，为就业打下良好的基础。

1 化工仿真的含义

化工仿真就是描述过程系统动态特性的数学模型，在计算机上能再现化工生产过程系统的实时特性，以达到在该仿真系统上进行操作的目的。通过化工仿真操作，可以使学生在一个非常逼真的环境中获得对工艺知识的深度理解和对实际操作技能的熟练掌握。

2 化工仿真在化工专业教学中的应用

化工仿真教学是一种新型的教学方式，仿真教学实训室既是学生的教室，同时也是化工企业生产环节中的中控室。一方面，教师可以在讲授化工仿真操作的同时讲授理论知识，在学生操作化工仿真软件的过程中再现真实生产过程的实时动态特性，体验化工生产现实操作环境，进而取得较好的操作技能训练效果；另一方面，学生通过实训验证理论，进一步理解理论知识，有助于学生综合能力的提高。

2.1 化工仿真教学可以增强化工单元操作技术课程的教学效果

化工单元操作技术是化工类专业非常重要的一门专业基础课程，起着验证理论，结合生产实际培养学生动手能力和创新能力的重要作用[1]。该课程所涉及的知识与实际生产结合紧密，实训过程具有明显的工程特点，其面对的是复杂的实际问题和工程问题，所涉及的变量较多，设备种类形式各异，操作工作量大，每名学生只能完成部分操作，而且实训过程中介质在管道或塔内流动时很难观察到实验现象或故障情况，学生完成实训后一知半解，收获不大。

这些问题通过化工仿真技术就能得到很好的解决。首先，化工仿真实训操作简便，工艺流程形象逼真。在实训过程中，整个工艺流程出现在屏幕上，一目了然，学生可纵观全局，也可查看局部，这样能较好地把握实训过程，掌握各种设备管道生产现状，及时调节各参数，这些设备数据将随操作发生真实的变化。这种既形象又逼真的教学，可以提高学生的学习兴趣，加深对知识的理解。其次，化工仿真实训可实现自动数据处理和结果分析，可以大大节约处理数据的时间。最后，化工单元操作技术仿真实训可有效避免实训事故的发生。化工单元操作技术仿真实训的这些特点，能够克服在实际实训操作中面临的种种问题，优化实训教学过程，增强教学效果。

2.2 化工仿真教学为化工生产实训打下坚实的基础

化工生产实训是化工专业学生的实践性教学环节，它有助于学生把课本上所学的理论知识用于实际生产，可培养学生分析问题、解决问题及实践操作的能力。由于化工生产实训是学生在企业中进行的，但化工企业的现实条件一般不让学生动手，学生只能观摩学习，使得学生的相应能力得不到训练提高。而通过计算机模拟化工生产实训，使得学生有身临其境的感性认识，有助于实践操作能力的提高。学生通过仿真实训达到既能对实际生产流程有更深入的认识，又能亲自动手进行反复操作，更具体、更全面地了解生产工艺流程，熟练各种设备操作，提高学生接受知识的效率，增强整体的教学效果。

2.3 化工仿真在其他课程教学中的应用

化工专业的课程还包括化工基础、化工仪表及自动化、化工专业实验等课程。这些课程一般在理论教学结束后均需要开设实验教学，其实验的特点是涉及的课程门类较多，实验内容也多，而完成这些实验所需要的设备的价值较高，多数院校由于经费的原因，实验的开出率较低。仅仅依靠教师照本宣科的讲解，学生死记硬背众多的复杂的工艺流程，是达不到教学要求的。化工仿真课程的引入，能够激发学生的学习兴趣，学生可以通过对化工仿真软件的操作，达到实验教学的目的。同时学生通过化工仿真软件的模拟操作，可以熟悉整个实验过程，以及各个仪表的功能，掌握各种自动控制系统方案，并通过改变各个参数寻求最佳的控制方案及最优的实验结果。这样锻炼了学生的应变能力、分析问题和解决问题的能力以及全局的工程意识。

2.4 化工仿真教学可以提高学生综合能力

由于理论教学内容枯燥，很难引起学生的学习兴趣，使得理论教学效果很不理想。通过化工仿真课程的学习，学生能够直观地认识设备，了解设备的构造及工作原理，掌握设备的用途及设备使用条件等。在理论教学中，学生对于这些知识在短时间内很难掌握，而通过化工仿真课的学习培养了学生认识新事物的能力，从而增强了教学效果。另一方面在上化工仿真课程时，每名学生一台电脑，教师能够实时监控到每个学生的进展，每名学生都必须按照要求进行操作，直到成功完成整个操作步骤，获得满分为止。这就要求学生不断地思考、探索每个步骤的含义，学会完成所有的操作步骤，从而提高每位学生的实践操作能力，加深理论知识的理解，培养学生独立思考和独立完成任务的能力。最后，通过学生的独立操作，熟练掌握整个生产过程的工艺设备及工艺条件，培养学生的认知力、观察力、意志力和竞争力，提高自信心，所以说化工仿真教学可以提高学生综合能力[2]。

3 结论

通过化工仿真实训，学生的理论知识与实践操作能力均得到较大提高，具体表现为：1）通过学习仿真软件的操作，全面认识化工生产过程，巩固和加深对化工基本原理的理解，并得到一定的充实和提高；2）通过操作仿真软件各个仿真单元的事故处理，了解事故产生的原因和造成的后果，掌握排除事故的方法，提高独立思考和独立工作的能力，进而提高安全意识；3）通过操作仿真软件各个仿真单元，熟悉典型化工单元的开车、停车步骤及设备操作控制方法，从而提高学生的实践操作水平，培养学生分析和解决化工工程问题的综合能力。

化工仿真技术在教学中的应用，对提高教育技术水平，改善实验实训环境，优化教学过程，培养具有创新意识和创新能力的人才，提高学生操作技能水平，产生深远的影响[3]。作为一种新型的教学方法，使学生接受知识的效率明显提高，具有广泛的应用前景。

[1]周锡堂,郑秋霞.化工原理实验教学中的几个问题[J].化工高等教育,2007(5):45-47.

[2]史丽萍.在化工仿真实习教学中培养学生的能力[J].中国化工贸易,2011(8):146.

[3]吴赛苏.化工仿真实训教学在应用技术人才培养中的开展与作用[J].广东化工,2008(4):113-115.