計算機仿真技術在高職化工教學中的實踐分析研究

瞿 林

（鐵門關職業技術學院 新疆鐵門關 841000）

社會發展趨勢和經濟的迅猛發展，使化工業的重要地位日益顯著，在化工行業的生產方面和行業教育方面都受到了國家的高度重視。高職院校在進行化工專業的實踐教學時，一般不會讓學生在工廠一線進行實訓，所以大部分學生并不了解化工行業生產一線的具體狀況。而計算機虛擬仿真技術有效克服了化工專業實踐教學中的困境，教師可以利用計算機虛擬仿真技術形成真實的化工生產場景，使學生能夠明確化工生產過程中的相關設備、工作流程以及車間環境等，從而強化學生的實踐能力和解決問題的能力。

一、計算機仿真技術概述

計算機仿真技術就是通過模型呈現事物發展的過程，通過計算機技術，能夠對模型系統整體結構、具體性能、運行過程進行模擬。計算機仿真技術能夠實現較為精確且真實的模擬，相關信息數據也更加精準，可以為實踐活動提供有效指導。現階段，計算機仿真技術主要分為以下幾種類型：

第一，智能仿真技術。這項技術是以原有的系統為基礎，加入了前沿的計算機知識和人類思維模式，從而實現了仿真技術的智能化發展，推動了仿真技術的廣泛應用。

第二，面向對象的仿真技術。這項技術是當前計算機仿真技術中較為前沿的新興技術之一，各個計算機系統之間能夠互相影響，深入研發系統的各種性能，從而形成更加簡易化的模型結構。

第三，分布交互的仿真技術。這項技術是利用各種類型的仿真器，從而形成切合實際的合成環境，通過位于各方位仿真器之間的連接，從而能夠形成事物發展過程的模擬。

二、計算機仿真技術在高職化工教學中的應用價值分析

化學行業本身具有一定的危險系數，所以高職化工教學往往很難進行有效的實踐活動。將計算機仿真技術與化工教學相融合，能夠幫助學生的實際動手能力和操作水平得到提升，獲得更加顯著的課堂教學效果。本文對計算機仿真技術在高職化工教學中的應用價值進行分析，主要包括以下幾點。

（一）解決教學存在的問題，強化學生的實踐訓練

高職化工專業需要為社會輸出具有高水平技能的實踐型人才，化工專業的教師在開展教學活動時，需要重視教學實踐活動，從而使學生具備相應的實踐動手和操作能力。不過根據目前的高職化工教學的實際狀況，大部分學校并沒有配備相應的化學實驗設施，學生難以將所學理論知識應用在實踐操作中，這也是高職化工專業教學過程中存在的主要問題。但是計算機仿真技術可以有效解決這一問題，通過網絡平臺和計算機，能夠為學生構建真實的化工生產場景，學生利用模擬系統進行實踐訓練，從而實現理論與實踐相結合的高效教學模式。[1]

（二）危險性較低，保障學生人身安全

眾所周知，化學生產行業的危險系數較高，大部分高職學生仍然沒有充分了解相關理論知識，操作流程和生產技能也沒有熟練掌握，因此在操作過程中，極易因為人為失誤而造成嚴重安全事故。利用計算機仿真技術，學生不需要進入一線化工生產環境、不需要實際操作化工設備，在虛擬環境當中就可以進行實踐操作，這極大地降低了化工實踐教學的危險系數，也為學生的人身安全提供了保障。不僅如此，學生也能夠以更加輕松的狀態進行實踐活動，能夠激發學生的創新思維和創造能力，推動了教學質量的提升。

（三）發揮實驗教學的實效價值，推動學生綜合能力的提高

高職化工專業教學是在引導學生形成完整理論知識體系的基礎上，進一步提高學生的實踐水平和動手操作能力。過往的教學模式中，大多數學生只是被動地接受理論知識，并沒有參與到化工實驗教學環節當中，對學生實踐能力的發展造成阻礙。但通過計算機仿真技術的應用，學生能夠在課堂教學中發揮主體作用，及時發現個人學習過程中存在的缺陷和不足，掌握化工生產的實際流程和注意事項，發展成具備高水平操作技能的人才。

三、計算機仿真技術與高職化工教學的有機結合

（一）計算機仿真技術與高職化工教學各個環節的結合應用

現階段的計算機仿真技術在高職化工教學中實現了普及，主要應用在以下三個環節當中。

1.在專業教學課程中的應用

當前高職化工專業的課程體系當中，核心課程內容為有機化學、化工生產設備、化工操作流程等。在過往高職化工專業的課堂教學中，大多數教師往往通過多媒體等工具開展教學，為學生詳細講解理論知識內容。一部分教師也會利用學校配備的相關設施開展教學活動，不過大多數實驗設施并不完善，而且與化工生產的實際狀況有較大不同，所以學生并不能明確化工設備的實際性能，在進入工作崗位后難以適應。但利用計算機仿真技術，可以幫助教師將化工生產的相關設備以虛擬的形式展示出來，強化學生的課堂體驗感和真實感，幫助學生掌握不同類型化工設施的性能以及應用方式。[2]

2.在實踐環節中的應用

要想學生得到充分的實踐訓練，就需要形成相應的化工實踐場所，從而為學生提供實踐訓練的環境。不過，大多數化工實踐場地需要占用較大面積，同時也需要配備前沿的生產設備，耗費較多資金，后續的設備保養和維修也十分繁雜。從具體的化工生產情況可以發現，大多數實訓場地無法得到充分利用，只有少部分同學能夠參加到實踐環節中。而且有些高職院校由于教育資金不足，所以實訓場地并不能發揮預期效果。這也會對教學質量和教學效果產生不利影響。通過計算機仿真技術的充分運用，可以為學生形成與實際狀況相似的模擬場景，同時，學生在仿真情境中可以明確化工生產的具體操作流程，自己動手操作。這可以確保每一個學生都可以加入化工實踐環節當中，即便是沒有操作經驗的學生，也能夠根據系統中規定的操作流程完成實踐。不僅如此，在學生完成實踐操作之后，系統也能夠根據學生的操作情況進行客觀公正的評分，學生也能夠在系統中查看存在的失誤以及失誤的原因。這可以幫助學生在進行實踐訓練的過程中，提升個人實踐應用能力，鞏固復習專業理論知識。[3]

3.在化工技能競賽中的應用

高職化工專業的學生需要定期參加化工技能競賽，這種類型的競賽主要是對學生的職業技能進行展示和點評，評判標準則是根據化工領域的最新職業要求。比賽能夠篩選出化工領域的優秀技能型人才，為企業選擇最優秀的人才提供依據。競賽主要涵蓋了對學生基本理論體系和動手操作能力的考查。

（二）計算機仿真技術與高職化工教學有機結合存在的不足和缺陷

1.教學體系不合理

現階段的高職化工教學大多數都是在理論知識教學結束之后，統一進行實訓教學環節。但是這種教學體系會導致學生在進行實驗環節的時候，已經遺忘了部分理論專業知識內容，所以教師還需要在進行實訓環節的過程當中，重新鞏固過往所學的專業知識內容，從而實現實訓環節的實效價值；不僅如此，如果統一進行實訓課程，學生需要在很長一段時間內進行電腦操作，這會嚴重打擊學生的學習熱情和興趣，甚至會產生對實訓課程的厭倦和抵觸情緒，對實訓操作的質量產生不利影響。[4]

2.計算機軟件程序設計簡易

大多數高職化工實訓環節的軟件程序都存在較多缺陷和不足。教師對化工生產的設備、操作流程、生產技術等都進行了簡易化處置，這導致課堂實訓與企業一線生產存在偏差，這會造成學生在后續就業過程當中難以適應企業的工作流程和操作系統。與此同時，教師在開展計算機仿真訓練的過程中，沒有全面具體地講解操作流程和設備運行原理，所以學生在進行操作的時候，只是根據系統提示的步驟開展訓練，并不理解其中所蘊含的理論內容。

3.實訓操作氛圍欠缺

通過利用計算機仿真技術，學生只需要通過電腦就可以實現實踐訓練，但是這不會對學生造成壓力，過于松懈的狀態并不利于學生的能力提升。學生并不能夠明確在化工生產操作過程中面臨的危險，也不明確人為操作失誤帶來的嚴重后果。

4.實訓操作失誤難以更正

學生需要根據計算機系統中的相關流程進行操作，才可以實現良好的效果。不過，大多數高職學生的操作水平和動手能力都存在不足，所以在進行實驗操作時會有失誤的情況，而系統會直接判定學生為錯誤操作，學生無法進行失誤更正，需要重新進行操作才能繼續。

四、基于計算機仿真技術的高職化工教學的優化對策

（一）發揮交互性的價值，鞏固并深化學生對理論知識的理解

學生在進行化工實訓環節時，必須要有相應的完整理論知識體系作為基礎，而枯燥乏味的理論知識會影響學生學習的積極性和主動性，即便教師在開展實訓環節之前進行詳細講解，學生也很難深入理解所有知識點。因此，教師需要充分發揮計算機虛擬仿真技術的交互性優勢，幫助學生深入理解基礎理論知識。虛擬仿真技術的交互性就是學生在電腦上輸入相關指令之后，系統通過一系列處理產生相應的結果，學生在這個過程中能夠掌握化工生產流程、生產設備以及相關生產技術，進一步幫助學生鞏固理論知識和操作原理。[5]

以化學生產過程中所使用的反應器和蒸餾塔等為例，利用計算機虛擬仿真技術，可以構造完整的生產設備體系，學生不僅能夠親手進行設備的操作，也能夠詳細了解和觀察設備的各個零件部分，還可以利用軟件進行設備的二次組裝。學生在進行設備操作和拆分的過程當中，能夠明確設備的具體性能，各個設備的內部結構也能夠充分掌握，進一步使學生具備較強的實踐應用能力。學生可以借助VR 眼鏡觀察化工企業一線生產環境的相關視頻，從而明確化工生產的具體生產技術和原理內容。學生在觀看過程中存在疑難困惑，也可以通過系統當中自帶的知識講解功能，明確生產流程和理論原理的具體內容。

（二）合理構建化工實訓課程體系

在傳統的高職化工專業教學模式當中，大多數教師引導學生背誦理論知識內容，實訓環節也只是按照規范流程進行閥門的開關訓練。但現階段，高職化工專業的教學需要讓學生明確生產流程背后的理論原理，在推動學生實際動手能力提升的基礎上，使學生具備隨機應變能力和解決問題的能力。因此，高職院校需要構建更加合理的實訓課程體系，突破過往統一集訓的局限性，按照課時和課堂內容劃分，實訓課程將實訓環節與課堂理論教學相結合，在培養學生實際應用能力的基礎上，進一步加深對理論內容的理解，從而實現學生個人能力的提升。

（三）仿真實訓與企業實習充分結合

雖然利用虛擬仿真技術也可以培養學生的實踐應用能力，不過仍然與化工企業的一線生產環境有一定區別，所以必須要進行仿真實踐與企業實際相結合的實訓環節。高職院校可以與企業之間形成人才輸送關系，在各個假期將學生輸送到化工企業當中開展實地訓練，在實際生產過程中得到理論和能力的應用。不僅如此，學生在進入企業實習之前，要重視仿真模擬訓練環節，從而確保學生能力能夠符合崗位的實際需求。

（四）提升師資團隊的素養

要輸出高水平的技能型人才，具備專業素養和工作技能的師資團隊是必不可少的。高職化工專業的教師要在具備完善的理論知識體系和工作技能的基礎上，定期深入企業生產一線進行實踐，明確當前企業生產過程當中所運用的各類生產設備，掌握前沿的生產技術和生產工藝，從而在進行教學的過程當中，著重對企業生產所需的技能進行訓練，使仿真實訓環節符合企業的生產實際，為后續學生進入就業崗位奠定堅實基礎。

結語

通過計算機仿真技術與高職化工專業教學的充分結合，能夠為學生構建更加貼合實際的學習情境，從而幫助學生在開展實踐活動的過程中，鞏固復習理論內容，并且進一步提升學生實踐應用能力，為學生提供更加樂觀的就業前景。不過，在當前的計算機仿真實訓環節中存在較多缺陷和不足，并且對化工人才的培養產生不利影響。所以要制定相應的策略，進一步提升化工專業教學質量。