化工仿真與實際操作結(jié)合的實訓(xùn)教學(xué)模式探討

王進(jìn)

中等職業(yè)教育是我國教育體系的重要組成部分，其目的是要培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的實踐能力強(qiáng)和具有職業(yè)素質(zhì)的技能型人才。為此，在中職教育中實踐教學(xué)顯得尤其重要。如何結(jié)合實際情況建設(shè)實訓(xùn)基地、搭建實訓(xùn)平臺，是擺在專業(yè)建設(shè)面前至關(guān)重要的問題。

一、化工專業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)現(xiàn)狀

因?qū)I(yè)的特殊性，化工專業(yè)校內(nèi)生產(chǎn)性實訓(xùn)基地的建設(shè)面臨著重重困難，原因主要有：化工生產(chǎn)條件比較苛刻；所涉及的物料常是有毒、有害、易燃、易爆的；化工生產(chǎn)裝置比較復(fù)雜，體型較龐大，占場地，且對場地的條件要求較多，建設(shè)費用較高；化工生產(chǎn)中環(huán)保問題較為突出，必須有解決“三廢”的技術(shù)、方法、措施和資金等；化工生產(chǎn)操作中危險性較高，有些化學(xué)反應(yīng)存在著不確定因素，有些生產(chǎn)工藝條件異常苛刻。所以，如何建設(shè)校內(nèi)生產(chǎn)性實訓(xùn)基地這一問題，困擾著眾多化工類院校。即便建成了一定規(guī)模的化工專業(yè)實訓(xùn)基地，一般也存在著下列問題：同樣型號的設(shè)備不會有多臺，“粥少僧多”，難以滿足大量學(xué)生實踐教學(xué)的需要，以致學(xué)生實訓(xùn)有效時間不足；化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)一般在封閉的不透明的管道中或在塔器中運行，學(xué)生無法觀察介質(zhì)的變化，造成學(xué)生對化工生產(chǎn)過程的原理只能一知半解；教學(xué)時，在復(fù)雜儀器設(shè)備面前教師的示范操作很難讓每個學(xué)生看清，每個學(xué)生的操作又很難讓教師顧及，教學(xué)效果不理想且存在著安全隱患。

二、仿真操作的優(yōu)缺點

化工仿真技術(shù)是指以計算機(jī)為工具，用實時運行的動態(tài)數(shù)學(xué)模型代替實際設(shè)備、實際工廠，用鍵盤、鼠標(biāo)模仿實際操作，集計算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、自動控制技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、化工專業(yè)技術(shù)于一體的一門技術(shù)。仿真技術(shù)的發(fā)展為高職實踐教學(xué)提供了廣闊的空間。

仿真訓(xùn)練的主要優(yōu)點有：（1）利用學(xué)生愛玩電腦的特點，在電腦上進(jìn)行模擬訓(xùn)練，在電腦上實現(xiàn)人機(jī)對話，所以，仿真訓(xùn)練具有得天獨厚的優(yōu)勢。（2）仿真軟件移植性強(qiáng)、擴(kuò)展性好，易進(jìn)行升級和完善。仿真軟件中內(nèi)容可及時更新，能做到與專業(yè)技術(shù)實際發(fā)展同步。（3）仿真軟件中具有工況凍結(jié)、參數(shù)設(shè)定、時標(biāo)設(shè)定、成績評定、趨勢記錄、報警記錄、儲存加載等技術(shù)，這樣，便于教師采取靈活的教學(xué)方法和不同的測評方式訓(xùn)練和考核學(xué)生。這是在實操中難于做到的。（4）仿真軟件中可設(shè)定各種故障、極限運行狀態(tài)等，以鍛煉學(xué)生處理復(fù)雜問題的能力和識別事故、排除事故、解決事故的能力。這也是在實操中難于做到的。（5）利用軟件技術(shù)可反復(fù)進(jìn)行開車、停車訓(xùn)練，可觀察和解讀生產(chǎn)過程中發(fā)生的一些變化，能強(qiáng)化知識的理解和彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，能形象生動展現(xiàn)實驗原理、工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)等。（6）在計算機(jī)上進(jìn)行化工生產(chǎn)虛擬操作安全性強(qiáng)，不會造成人身危害、設(shè)備破壞、環(huán)境污染等，不用擔(dān)心學(xué)生操作失誤所造成的影響；仿真軟件又能真實模仿生產(chǎn)操作，而且還可模擬生產(chǎn)事故進(jìn)行反面教育。（7）可節(jié)省開支，如節(jié)省設(shè)備運行費、物料能量消耗費、學(xué)生下廠經(jīng)費等；運行成本低廉，實訓(xùn)時間易于控制，設(shè)備易于維修，內(nèi)容易于擴(kuò)充等。

但是，“仿真”畢竟是仿真，其所起的作用有限，本身也存在著一些局限性：缺乏現(xiàn)場感，無法產(chǎn)生真實的臨境感受；模型精度不高，仿真技術(shù)有待進(jìn)一步提高；訓(xùn)練時，學(xué)生機(jī)械地點擊或敲擊，有“玩游戲”之嫌。仿真操作不能完全代替實操。

三、搭建仿真與實操相輔相承的化工實訓(xùn)平臺

從以上分析可知，“實操”很重要但實施有困難，“仿真”有很多優(yōu)勢但存在局限。為此，“實操”與“仿真”有機(jī)結(jié)合，這才是方向。下面介紹在化工專業(yè)中如何搭建仿真與實操有機(jī)結(jié)合的實訓(xùn)平臺。化工專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容情況采用不同的實踐教學(xué)模式，有的先仿真、然后實操、再仿真，有的先參觀、然后仿真、再實操。在仿真中理解，在實操中鞏固，在反復(fù)訓(xùn)練中升華。通過仿真訓(xùn)練與真實操練有機(jī)結(jié)合，既充分發(fā)揮了“仿真”的優(yōu)勢，又克服了化工專業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)的困難；通過仿真訓(xùn)練與真實操練有機(jī)結(jié)合，既為學(xué)院節(jié)省了辦學(xué)成本，又明顯提升了學(xué)生職業(yè)能力訓(xùn)練的有效性。

化工設(shè)備單元訓(xùn)練模塊：采用“仿真+實操+仿真”三段式這一模塊具體內(nèi)容主要有：離心泵單元、液位控制系統(tǒng)、管式加熱爐單元、換熱器單元、間歇反應(yīng)釜單元、固定床反應(yīng)器單元、流化床反應(yīng)器單元等七個方面，總共實訓(xùn)時間為4周。這一模塊以熟悉常見的化工生產(chǎn)設(shè)備為主，要求學(xué)生掌握這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、性能以及使用等；而這些設(shè)備種類多、用途廣，在化工生產(chǎn)裝置中與其他設(shè)備構(gòu)成有機(jī)整體，以實現(xiàn)生產(chǎn)目的。

大型化工流程訓(xùn)練模塊：采用“參觀+仿真+實操”三段式這一模塊屬于專業(yè)綜合性實習(xí)，難度大、要求高，時間為8周。針對這一部分，除少數(shù)學(xué)校在校內(nèi)建有大型化工生產(chǎn)訓(xùn)練裝置外，多數(shù)學(xué)校只能充分發(fā)揮校外實習(xí)基地的作用和校內(nèi)仿真的功能。

通過探索和實踐，我們在化工專業(yè)的實踐教學(xué)中有效地、有機(jī)地將“實操”與“仿真”結(jié)合，針對具體情況構(gòu)建了兩種“三段式”訓(xùn)練模式，為化工專業(yè)搭建了非常好的實訓(xùn)平臺。我們既重視“仿真”，又強(qiáng)調(diào)“實操”，并處理好“仿真”與“實操”之間的關(guān)系，實施效果明顯。

（責(zé)任編校：賓定波）