仿真在化工职业教育中的应用

杨小敏

摘 要：随着计算机技术的发展，计算机仿真技术成为了现实，该技术不仅为化学实验提供了一种新的研究手段，也为化工教学提供了一种新的教学模式。在化工职业教学的过程中引入计算机仿真技术，不仅能提高老师对学生的理论教学效果，更能实现理论与实际的结合，全面的增强了学生的动手能力，大大提高了教学质量。本文就仿真技术在化工职业教育中的应用提出些许看法，以供老师们作为参考。

关键词：仿真；化工教育；应用

1 工仿真技术的意义与现状

化工仿真系统指的是运动计算机技术模拟化工生产的过程和装置，并对其进行分散系统控制。其工作原理是利用计算机强大的运算能力，建立化工生产的动态数学模型，再现其真实的变化过程。分散控制系统即Distributed Control System，它是一种利用微型计算机或微处理技术来实现对生产过程的集中管理和分散控制的系统。

国外已经将化工仿真系统广泛投入到实际的生产应用之中，许多新的生产工艺和设备制造方法都由仿真技术进行模拟，以便对该工艺与设备投入实际生产的可行性进行分析论证，许多化工生产人员在上岗之前也必须经过仿真培训来提高其实际操作能力。受其影响，我国许多大型企业也逐渐开始将计算机仿真技术引入到平时的生产和对员工的培训过程中。

现代工业的发展正变得越来越大型化和复杂化，其连续化、集成化和自动化的特点使其对工人素质的要求越来越高。在如今这个要求工业生产更高产、更优质、能源消耗更低、污染更低、生产过程更加安全的前提下，传统的“师傅带徒弟”的员工培训方法已经远远不能满足生产进步的要求了，我们需要的是一种更科学、更全面、更有效的培训与教学方式，于是计算机仿真技术因运而生。计算机仿真技术就是利用计算机来模拟实际中的生产过程，它不需要投入原料、零风险、不会产生多余的时间浪费，大大提升了学生和员工的实际操作能力，在提高培训质量的同时缩短了培训时间、降低了培训费用，对我国化工职业教育的发展具有重要的意义。

2 仿真技术的优越性

2.1 实用性强

化工仿真技术可以通过模拟一个与实际情况近乎相同的环境，来让使用者更直观、更生动的感受产品制作的工艺流程，更仔细的观察仪器设备的内在结构和操作方法，具有短时间内使学生细致了解化工生产过程中，单元操作的方法和技巧的特点。

化工生产常常伴随着许多危险，加之其设备昂贵、试验投入的经费较高，学生往往很难获得实践操作的训练机会。计算机化工仿真技术则完美的解决了这个问题。学生可以利用仿真系统反复的进行操作训练，这大大增加了学生对设备和工艺流程的熟练程度，当遇到问题和故障时，学生也能冷静应对、妥善处理，强化了学生对理论知识的理解能力和实际操作的能力。

再者，在涉及到化工设备讲解的课堂上，传统的看图纸、听老师讲解的教学方法很难让学生对设备产生一个完整而全面的认识，老师也不可能找一台机器细致的拆分给学生看，这就导致理论知识脱离了实践应用。而化工仿真系统却能通过计算机的模拟，呈现出一个完整而细致的设备结构图，学生在计算机上练习设备操作流程的时候如果出现错误，仿真系统也会做出相应的提示，通过总结错误的产生原因，就能达到让学生更深刻的理解理论知识的目的。

2.2 互动性强

传统的化工教学往往是单向的，学生只能单方面的对机械进行操作，机械设备并不能给学生们提供一个反馈。但化工仿真系统不同，它实现了让学生与实训对象的互动，设备会根据学生的操作产生不同的提示效果，这在增强学生理论联系实际的能力的同时，也使得学生们充分发挥了其主观能动性，这是在真实试验中难以实现的。

2.3 效率高

化工生产是一个缓慢的过程，有的化工原料需要一段极长的时间来产生化学反应、变化，这就使得在实际的训练过程中，学生们往往要花费大量的时间去观察、等待其变化结果，因此老师也没办法顾及到每个学生所遇到的问题，而且这个变化过程是不可逆的，如果学生遗漏了一些重要的变化过程，只能通过二次试验重新观察，导致教学效率极其低下。化工仿真技术恰好解决了这个问题。在化工仿真系统中，学生只要操作或原料配制正确，计算机就能以最短的时间将整个化学变化的过程展现在学生们的面前，学生还可以根据实际需要暂停或加速这个变化过程，大大提高了试验的质量和效率。

2.4 安全性高

正如前文所说，化工试验往往伴随着极高的安全风险，高温、高压、易燃、易爆、腐蚀、有毒是化工生产的标志性特点。这就导致在实际训练中，为了保证学生的安全，而不得不忽略一些重要环节，使得学生不能完整的去认识化学变化的全过程。而化工仿真模式不仅能模拟整个的实际变化情况以便学生观察，更是毫无安全隐患，这是实践中根本不可能达到的效果。

3 提高化工仿真技术的建议

3.1 深入发展仿真教学软件

化工仿真技术的优越性已在上文进行了详细的论述，其优点是显而易见的，但我们不能就此止步不前。一方面，计算机都是在理想情况下进行数据模拟的，在实际操作中难免会出现一些特殊问题，这就需要我们在实际的工作实践中加强观测力度，及时的为仿真系统导入新的数据以确保其准确性；另一方面，现行的仿真教学软件只是一个初级的模拟程序，随着社会的发展和科学技术的更新换代，我们要不断更新模拟程序，为学生提供一个更准确，更真实的仿真系统。

3.2 提高仿真教学的时间

各大高校和企业应为学生和员工提供更多的仿真教学机会，这不仅能帮助学生加深对理论知识的认识、提高实践动手能力，更能通过不断的实际应用归纳总结仿真技术中存在的缺点，以便日后建立更完善的仿真教学系统。

4 结束语

化工仿真技术为化工专业的学生和在职员工提供了一个将理论与实际相结合的学习平台，弥补了实践教学中教学手段和特殊条件的限制。为各大高等院校引入化工仿真技术可以大大提高教学的效率，增强学生的实际动手能力，保证了我国化工职业教育的健康发展。

参考文献

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