计算机仿真技术在高职化工教学中的实践分析研究

瞿 林

（铁门关职业技术学院 新疆铁门关 841000）

社会发展趋势和经济的迅猛发展，使化工业的重要地位日益显著，在化工行业的生产方面和行业教育方面都受到了国家的高度重视。高职院校在进行化工专业的实践教学时，一般不会让学生在工厂一线进行实训，所以大部分学生并不了解化工行业生产一线的具体状况。而计算机虚拟仿真技术有效克服了化工专业实践教学中的困境，教师可以利用计算机虚拟仿真技术形成真实的化工生产场景，使学生能够明确化工生产过程中的相关设备、工作流程以及车间环境等，从而强化学生的实践能力和解决问题的能力。

一、计算机仿真技术概述

计算机仿真技术就是通过模型呈现事物发展的过程，通过计算机技术，能够对模型系统整体结构、具体性能、运行过程进行模拟。计算机仿真技术能够实现较为精确且真实的模拟，相关信息数据也更加精准，可以为实践活动提供有效指导。现阶段，计算机仿真技术主要分为以下几种类型：

第一，智能仿真技术。这项技术是以原有的系统为基础，加入了前沿的计算机知识和人类思维模式，从而实现了仿真技术的智能化发展，推动了仿真技术的广泛应用。

第二，面向对象的仿真技术。这项技术是当前计算机仿真技术中较为前沿的新兴技术之一，各个计算机系统之间能够互相影响，深入研发系统的各种性能，从而形成更加简易化的模型结构。

第三，分布交互的仿真技术。这项技术是利用各种类型的仿真器，从而形成切合实际的合成环境，通过位于各方位仿真器之间的连接，从而能够形成事物发展过程的模拟。

二、计算机仿真技术在高职化工教学中的应用价值分析

化学行业本身具有一定的危险系数，所以高职化工教学往往很难进行有效的实践活动。将计算机仿真技术与化工教学相融合，能够帮助学生的实际动手能力和操作水平得到提升，获得更加显著的课堂教学效果。本文对计算机仿真技术在高职化工教学中的应用价值进行分析，主要包括以下几点。

（一）解决教学存在的问题，强化学生的实践训练

高职化工专业需要为社会输出具有高水平技能的实践型人才，化工专业的教师在开展教学活动时，需要重视教学实践活动，从而使学生具备相应的实践动手和操作能力。不过根据目前的高职化工教学的实际状况，大部分学校并没有配备相应的化学实验设施，学生难以将所学理论知识应用在实践操作中，这也是高职化工专业教学过程中存在的主要问题。但是计算机仿真技术可以有效解决这一问题，通过网络平台和计算机，能够为学生构建真实的化工生产场景，学生利用模拟系统进行实践训练，从而实现理论与实践相结合的高效教学模式。[1]

（二）危险性较低，保障学生人身安全

众所周知，化学生产行业的危险系数较高，大部分高职学生仍然没有充分了解相关理论知识，操作流程和生产技能也没有熟练掌握，因此在操作过程中，极易因为人为失误而造成严重安全事故。利用计算机仿真技术，学生不需要进入一线化工生产环境、不需要实际操作化工设备，在虚拟环境当中就可以进行实践操作，这极大地降低了化工实践教学的危险系数，也为学生的人身安全提供了保障。不仅如此，学生也能够以更加轻松的状态进行实践活动，能够激发学生的创新思维和创造能力，推动了教学质量的提升。

（三）发挥实验教学的实效价值，推动学生综合能力的提高

高职化工专业教学是在引导学生形成完整理论知识体系的基础上，进一步提高学生的实践水平和动手操作能力。过往的教学模式中，大多数学生只是被动地接受理论知识，并没有参与到化工实验教学环节当中，对学生实践能力的发展造成阻碍。但通过计算机仿真技术的应用，学生能够在课堂教学中发挥主体作用，及时发现个人学习过程中存在的缺陷和不足，掌握化工生产的实际流程和注意事项，发展成具备高水平操作技能的人才。

三、计算机仿真技术与高职化工教学的有机结合

（一）计算机仿真技术与高职化工教学各个环节的结合应用

现阶段的计算机仿真技术在高职化工教学中实现了普及，主要应用在以下三个环节当中。

1.在专业教学课程中的应用

当前高职化工专业的课程体系当中，核心课程内容为有机化学、化工生产设备、化工操作流程等。在过往高职化工专业的课堂教学中，大多数教师往往通过多媒体等工具开展教学，为学生详细讲解理论知识内容。一部分教师也会利用学校配备的相关设施开展教学活动，不过大多数实验设施并不完善，而且与化工生产的实际状况有较大不同，所以学生并不能明确化工设备的实际性能，在进入工作岗位后难以适应。但利用计算机仿真技术，可以帮助教师将化工生产的相关设备以虚拟的形式展示出来，强化学生的课堂体验感和真实感，帮助学生掌握不同类型化工设施的性能以及应用方式。[2]

2.在实践环节中的应用

要想学生得到充分的实践训练，就需要形成相应的化工实践场所，从而为学生提供实践训练的环境。不过，大多数化工实践场地需要占用较大面积，同时也需要配备前沿的生产设备，耗费较多资金，后续的设备保养和维修也十分繁杂。从具体的化工生产情况可以发现，大多数实训场地无法得到充分利用，只有少部分同学能够参加到实践环节中。而且有些高职院校由于教育资金不足，所以实训场地并不能发挥预期效果。这也会对教学质量和教学效果产生不利影响。通过计算机仿真技术的充分运用，可以为学生形成与实际状况相似的模拟场景，同时，学生在仿真情境中可以明确化工生产的具体操作流程，自己动手操作。这可以确保每一个学生都可以加入化工实践环节当中，即便是没有操作经验的学生，也能够根据系统中规定的操作流程完成实践。不仅如此，在学生完成实践操作之后，系统也能够根据学生的操作情况进行客观公正的评分，学生也能够在系统中查看存在的失误以及失误的原因。这可以帮助学生在进行实践训练的过程中，提升个人实践应用能力，巩固复习专业理论知识。[3]

3.在化工技能竞赛中的应用

高职化工专业的学生需要定期参加化工技能竞赛，这种类型的竞赛主要是对学生的职业技能进行展示和点评，评判标准则是根据化工领域的最新职业要求。比赛能够筛选出化工领域的优秀技能型人才，为企业选择最优秀的人才提供依据。竞赛主要涵盖了对学生基本理论体系和动手操作能力的考查。

（二）计算机仿真技术与高职化工教学有机结合存在的不足和缺陷

1.教学体系不合理

现阶段的高职化工教学大多数都是在理论知识教学结束之后，统一进行实训教学环节。但是这种教学体系会导致学生在进行实验环节的时候，已经遗忘了部分理论专业知识内容，所以教师还需要在进行实训环节的过程当中，重新巩固过往所学的专业知识内容，从而实现实训环节的实效价值；不仅如此，如果统一进行实训课程，学生需要在很长一段时间内进行电脑操作，这会严重打击学生的学习热情和兴趣，甚至会产生对实训课程的厌倦和抵触情绪，对实训操作的质量产生不利影响。[4]

2.计算机软件程序设计简易

大多数高职化工实训环节的软件程序都存在较多缺陷和不足。教师对化工生产的设备、操作流程、生产技术等都进行了简易化处置，这导致课堂实训与企业一线生产存在偏差，这会造成学生在后续就业过程当中难以适应企业的工作流程和操作系统。与此同时，教师在开展计算机仿真训练的过程中，没有全面具体地讲解操作流程和设备运行原理，所以学生在进行操作的时候，只是根据系统提示的步骤开展训练，并不理解其中所蕴含的理论内容。

3.实训操作氛围欠缺

通过利用计算机仿真技术，学生只需要通过电脑就可以实现实践训练，但是这不会对学生造成压力，过于松懈的状态并不利于学生的能力提升。学生并不能够明确在化工生产操作过程中面临的危险，也不明确人为操作失误带来的严重后果。

4.实训操作失误难以更正

学生需要根据计算机系统中的相关流程进行操作，才可以实现良好的效果。不过，大多数高职学生的操作水平和动手能力都存在不足，所以在进行实验操作时会有失误的情况，而系统会直接判定学生为错误操作，学生无法进行失误更正，需要重新进行操作才能继续。

四、基于计算机仿真技术的高职化工教学的优化对策

（一）发挥交互性的价值，巩固并深化学生对理论知识的理解

学生在进行化工实训环节时，必须要有相应的完整理论知识体系作为基础，而枯燥乏味的理论知识会影响学生学习的积极性和主动性，即便教师在开展实训环节之前进行详细讲解，学生也很难深入理解所有知识点。因此，教师需要充分发挥计算机虚拟仿真技术的交互性优势，帮助学生深入理解基础理论知识。虚拟仿真技术的交互性就是学生在电脑上输入相关指令之后，系统通过一系列处理产生相应的结果，学生在这个过程中能够掌握化工生产流程、生产设备以及相关生产技术，进一步帮助学生巩固理论知识和操作原理。[5]

以化学生产过程中所使用的反应器和蒸馏塔等为例，利用计算机虚拟仿真技术，可以构造完整的生产设备体系，学生不仅能够亲手进行设备的操作，也能够详细了解和观察设备的各个零件部分，还可以利用软件进行设备的二次组装。学生在进行设备操作和拆分的过程当中，能够明确设备的具体性能，各个设备的内部结构也能够充分掌握，进一步使学生具备较强的实践应用能力。学生可以借助VR 眼镜观察化工企业一线生产环境的相关视频，从而明确化工生产的具体生产技术和原理内容。学生在观看过程中存在疑难困惑，也可以通过系统当中自带的知识讲解功能，明确生产流程和理论原理的具体内容。

（二）合理构建化工实训课程体系

在传统的高职化工专业教学模式当中，大多数教师引导学生背诵理论知识内容，实训环节也只是按照规范流程进行阀门的开关训练。但现阶段，高职化工专业的教学需要让学生明确生产流程背后的理论原理，在推动学生实际动手能力提升的基础上，使学生具备随机应变能力和解决问题的能力。因此，高职院校需要构建更加合理的实训课程体系，突破过往统一集训的局限性，按照课时和课堂内容划分，实训课程将实训环节与课堂理论教学相结合，在培养学生实际应用能力的基础上，进一步加深对理论内容的理解，从而实现学生个人能力的提升。

（三）仿真实训与企业实习充分结合

虽然利用虚拟仿真技术也可以培养学生的实践应用能力，不过仍然与化工企业的一线生产环境有一定区别，所以必须要进行仿真实践与企业实际相结合的实训环节。高职院校可以与企业之间形成人才输送关系，在各个假期将学生输送到化工企业当中开展实地训练，在实际生产过程中得到理论和能力的应用。不仅如此，学生在进入企业实习之前，要重视仿真模拟训练环节，从而确保学生能力能够符合岗位的实际需求。

（四）提升师资团队的素养

要输出高水平的技能型人才，具备专业素养和工作技能的师资团队是必不可少的。高职化工专业的教师要在具备完善的理论知识体系和工作技能的基础上，定期深入企业生产一线进行实践，明确当前企业生产过程当中所运用的各类生产设备，掌握前沿的生产技术和生产工艺，从而在进行教学的过程当中，着重对企业生产所需的技能进行训练，使仿真实训环节符合企业的生产实际，为后续学生进入就业岗位奠定坚实基础。

结语

通过计算机仿真技术与高职化工专业教学的充分结合，能够为学生构建更加贴合实际的学习情境，从而帮助学生在开展实践活动的过程中，巩固复习理论内容，并且进一步提升学生实践应用能力，为学生提供更加乐观的就业前景。不过，在当前的计算机仿真实训环节中存在较多缺陷和不足，并且对化工人才的培养产生不利影响。所以要制定相应的策略，进一步提升化工专业教学质量。