化工仿真技術在技校化工工藝課程中的應用研究

蔣紀秋

摘 要：化工是云南的支柱產業之一，隨著云南化工工藝的快速發展，化工企業對化工技能型人才的數量和品質的要求在不斷提高，傳統教學下的“化工工藝”已無法滿足當今化工企業對工藝技能人才的需求。當前，化工仿真技術發展迅速，可以改變傳統化工工藝教學中理論與實踐脫節的問題，在提高學生化工工藝操作技能的同時，能較好地培養學生的職業綜合能力和職業素養。

關鍵詞：化工仿真技術 化工工藝 應用 建議

化工是云南省的支柱產業之一，每年需要大量的化工工藝類技能型人才。作為中等職業教育重要組成部分的技工院校承擔著為云南化工企業培養技能型人才的重任。在化工工藝課程的教學中，基本上仍采用傳統的教學模式。在當前的云南技工學校化工工藝課程的教學中主要存在著以下三個方面的不足。

第一，學生所學與崗位實際需求脫節。云南省的化工主要是無機化工，都是大型的生產工藝，學校不可能在校內建設具體的生產場地供學生實習。

第二，學生的學習興趣不高。傳統的理論教學不能激發學生的學習興趣，造成學生學習動力的嚴重不足。

第三，學生的綜合職業能力不能得到有效的鍛煉。傳統的教學方法的本質仍是以教師為中心，學生的職業溝通能力、團隊協作能力、解決問題能力、創新能力等綜合能力都未能得到有效的培養和鍛煉。

因此，我們將“化工仿真技術”引入到化工工藝課程的教學中，采取行動導向教學法，可以有效地突出教學中學生的主體地位，促進學生學習的主動性、有效性，解決課程教學理論與實踐脫節的問題，真正能夠促進學生的實踐動手能力和綜合職業素養的提高。

一、化工仿真技術

化工仿真技術是一種新型的實用的微機應用技術，借助微機在仿真軟件上模擬實際的化工生產操作與控制系統環境，再現化工生產進程的實時狀況與特征。通過模擬工廠生產實際，使學員能了解并進行生產的正常開車、正常停車、正常運行、緊急停車和事故處理等過程，并能設計各種事故現象并進行處理，從而為學生創建了情境化的學習環境，使學生身臨其境地實際操作，增強了學生的實際操作能力。

二、技工院校化工仿真的內涵

技工學校采用的化工仿真技術包括化工仿真軟件的模擬和化工仿真工廠的實際操作兩個部分。

化工仿真軟件的模擬屬于過程系統仿真，它要求能在仿真機上再現該過程系統的實時特性，以達到在仿真系統上進行化工工藝流程模擬和設備操作模擬的目的。過程系統仿真由三個主要部分組成：過程系統、數學模型和仿真機。例如化工仿真中“合成氨仿真系統”就是過程系統仿真。

化工仿真工廠建立在學校內部，具有真實的企業生產情境，化工工藝專業的學生可在校內進行工藝類實訓操作。

三、化工仿真技術在化工工藝課程教學中的實踐研究

化工工藝課程是化工工藝專業的核心課程，是集理論和實際操作于一體的課程，其涵蓋了化工原理、化工電器與儀表等學科的知識，要求學生既要掌握化工生產的理論知識，又要具備較強的化工生產實際操作技能。云南技師學院從1990年開設化工工藝專業，專業的培養計劃是根據云南化工企業的實際進行制訂的，包含磷工藝和合成氨工藝，與企業結合的較為緊密。化工仿真技術在化工工藝課程教學中的應用主要包含以下幾個過程。

1.化工工藝課程標準的修訂

根據國家教育部頒布的化工工藝課程的教學大綱，結合云南生產的實際，學院在修訂化工工藝課程標準的具體過程如下：第一，企業調研。在企業的調研分兩步進行。第一步，通過網絡收集和走訪云南化工行業協會、云南煤化工集團有限公司、云天化集團等行業及企業，充分了解了云南化工企業分布情況、近期的用人需求及發展規劃。最終在企業專家的建議下，確定學院化工工藝課程的教學內容仍以“磷工藝和合成氨工藝”為主。第二步，由學院組織教師對云南天安化工有限公司、云南富瑞化工有限公司、中輕依蘭有限公司等10家企業進行調研。第二，課程整合。根據學院化工類實訓條件進行課程整合，將原來的化工仿真操作課程納入化工工藝課程，不再作為單獨的一門課程開設。第三，修訂課程標準。根據企業的需求和學院實訓條件，進行“化工工藝課程標準”的修訂工作。第四，課標的評審。由企業專家和學院教學專家組成的專家組對修訂的“化工工藝課程標準”進行評審。第五，課標的完善。根據專家評審的意見和建議，由校內教師進一步對“化工工藝課程標準”的課程標準進行修訂和完善，最終定稿，并付諸實施。

2.化工工藝課程教學整體設計

根據新修訂的化工工藝課程標準中的要求理論教學、化工仿真教學和化工仿真實踐教學的比例為2∶5∶3，在課程的設計上要充分考慮這三部分如何匹配的問題。學院的化工工藝課程中以云南的磷工藝和合成氨工藝為主，在教學設計的過程中，將磷工藝中的黃磷生產、磷酸生產和合成氨生產作為三個大的項目，再將每一個項目分解為多個任務，每一個任務均采取理論+仿真訓練的教學方式，在學習的過程中采用過程考核。最后用四周的時間，在學院化工仿真工廠中進行精餾實踐操作，采取行動導向教學法來進行。

3.化工仿真技術應用于課程的實施過程

（1）化工仿真軟件在教學中的應用。為達到好的訓練效果，根據“建構主義學習理論”和“人本主義學習理論”，我們將改變過去教師講授為主的教學方式，以學生為主體，引入學生自己構建知識的教學方式。在具體的教學中，利用化工仿真軟件進行化工仿真訓練的實施過程，如下圖所示。

在應用化工仿真軟件進行化工仿真實訓的過程中應注意以下幾個方面的問題：第一，教師要認真做好每一項任務的教學設計。在教學設計的過程中要充分體現出“學生為主體，教師為主導”的理念。第二，教師在仿真實訓的過程中，要體現出學生為主體的學習過程。在仿真訓練的過程中，要讓學生勇于去嘗試，要讓實訓過程成為以學生為主體的學習過程，進一步的調動學生的學習積極性。第三，要隨時強調化工仿真實訓和真實生產操作間的不同。

（2）化工仿真工廠在課程中的應用。學院建設的化工仿真工廠是精餾操作。精餾在化工領域應用非常廣泛。具體的操作過程是：第一，根據化工工藝課程標準，利用學院的化工仿真工廠，教師認真進行“精餾”實訓教學的設計，明確實訓任務。第二，進行安全教育。第三，分組，明確崗位。采取小組教學和角色扮演法進行，根據實訓條件，將學生8人分為1組，各組自行選出1名組長，其他7人為組員，采用小組共同學習。第四，分組實施。在實施的過程中，教師充當的角色不再是傳統教學中的授業解惑，而是學習的引導者、合作者，學生在整個學習過程中是主體，是自主的學習。各組的學生在明確項目任務后按照行動導向的“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”閉合環開展工作。

四、需要改進的地方

化工仿真技術應用于化工工藝課程教學的研究，取得了一定的成果，但同樣也存在著一定的不足，需要在今后的研究操作過程中加以改進。

1.加強化工工藝仿真軟件的開發

由于化工產業是云南的支柱產業，化工工藝較多，學院所購置的軟件僅為其中的兩個。因此，學院所采用的化工仿真軟件為北京東方化工仿真有限公司開發的。在下一步建設的過程中，學院應加強與仿真軟件開發公司和云南的化工企業的聯系，建立起三方共同開發仿真軟件的機制，更好地解決化工仿真軟件的實用性問題。

2.加強師資隊伍建設

化工仿真教學對教師要求非常高。主要體現在以下兩個方面：第一，教師必須具備化工生產企業的實踐知識和操作技能。第二，要采用理實一體的教學，教師就必須改變傳統的教學方式，積極掌握項目教學法、行動導向教學法、任務驅動法等新的教學方法。

學院要創造條件來加強師資隊伍的建設工作。第一，更新教師的教學理念，提高教師的職業教育理論水平；第二，加強教師的培訓，提高教師的教學能力；第三，加大教師企業鍛煉的力度。

3.加快教材建設

當前，國家人力資源和社會保障部已經制定出了《一體化課程開發技術規程（試行）》。學校可以按照其中的規定開展教材建設工作，通過校企合作，以項目和任務為載體，將傳統的教材形式改變成工作頁的形式，通過典型工作任務的提取，編制出真正緊密結合企業生產實際、理念先進、結構合理、內容新穎的一體化教材。

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（作者單位：云南技師學院）