技工院校化工仿真实训一体化教学改革探索

苑永伟

(山东工程技师学院 材料系，山东 聊城 252000)

技工院校化工仿真实训一体化教学改革探索

苑永伟

(山东工程技师学院 材料系，山东 聊城 252000)

针对化工行业普遍存在高温高压、易燃易爆等特点，学生进企业实习缺乏动手操作；学校化工实训装置数量少，无法满足每位学生充分动手操作，而化工仿真实训正好可以弥补企业实习与学校化工实训的不足，提高实践教学效果。本文改变传统的教学方法，实施“教、学、做、思、评”一体化，在做中教、做中学、做中思、做中评，以“做”为主的教学模式，提高化工仿真实训的教学效率，实现了培养适应企业发展的高技能化工人才的目标。

技工院校；化工仿真实训；“教、学、做、思、评”；一体化

1 引言

随着现代化工生产技术的飞速发展，生产装置大型化、生产过程连续化和自动化程度越来越高，生产工艺过程复杂，工艺条件要求严格，常伴有高温、高压、易燃及原料、产品强烈的腐蚀性等不安全因素[1]。而且，学校实训装置一般较少，无法满足每位学生充分动手操作。化工仿真系统能够模拟真实的生产装置，再现真生产过程的实时动态特性，通过模拟工厂开车、停车、正常运行和各种事故处理，使学生不出校门就可以了解实际生产流程，在逼真的操作环境中进行操作技能训练， 达到了既能对生产实际有一个很好的认识，又能亲自动手进行反复操作，更全面、具体和深入地了解不同的生产单元， 提高学生专业技能的目的[2]。仿真培训系统无需投料、无危险性、节省培训费用、培训效率高[3]。该仿真系统涵盖了流体输送、传热、萃取、多效蒸发、精馏、吸收-解吸和干燥等化工单元操作，以及固定床反应器、流化床反应器和间歇反应釜等化工单元反应。

然而如何通过教学，有效利用仿真软件，提高学生的分析判断能力、理论知识的应用能力和动手操作能力，则是值得探讨的问题。结合近几年的校企合作以及教学经验，本文拟介绍一体化教学在化工单元仿真实训教学中的应用实践。

2 化工仿真实训教学模式的设计

2.1 化工单元仿真实训与化工单元实训相结合

化工单元实训是进行化工单元实际操作训练， 是在校内实训室中进行流体输送、精馏塔、吸收-解吸塔等化工单元装置的实训项目。 由于实训装置套数有限， 很难达到每位学生都能动手。 如果将化工仿真与单元操作实训穿插进行，不但人人可以有亲自动手操作的机会，而且先仿真，后实践，再仿真、再实践，将大大提高操作的熟练程度、对工艺参数的控制能力和处理突发事故的应变能力。

2.2 实施“理论-实践-仿真”一体化的教学模式

集“教、学、做、思、评”为一体--教师在做中教，学生在做中学，教师引导学生做中思，仿真系统给学生做中评。这种一体化教学模式改变了传统的理论教学和实践教学相分离的教学形式，突出了教学内容和教学方法的应用性、综合性、实践性[4]，它集理论知识传授、化工设备现场观摩、化工单元实训、化工仿真实训为一体，集学生思考、教师指导和小组合作为一体，促进了学生对知识、技能的理解，避免了操作的盲目性，提高了学生对实训的兴趣和动手能力，在掌握职业技能的同时获得专业知识，构建自己的经验和知识体系。

3 化工仿真实训的教学过程

本文结合精馏塔单元仿真介绍化工仿真实训的教学过程。

3.1 精馏塔脱丁烷仿真实训--教师做中教，学生做中学

结合仿真实训界面，教师详细讲解精馏塔脱丁烷工艺流程，各单元装置或设备在流程中的作用，各种工艺参数的调节方法，正常工况的工艺参数范围，阀门、仪表基础知识及复杂控制系统工作原理。教师边操作，边讲解；学生边操作，边理解。该环节，设置两个学时，达到学生熟悉精馏工作原理和精馏工艺流程的教学目标。

3.2 乙醇精馏操作实训--教师做中教

然而，仿真实训毕竟是虚拟的，无法使学生直观的认识精馏装置。在通过上机仿真操作，学生对精馏工作原理和工艺流程有一定了解后，教师带领学生去化工实训室进行乙醇精馏操作实训。由于实训装置有限，不能满足每位同学动手操作；并且乙醇精馏是间歇操作，而仿真系统中精馏脱丁烷是连续操作，二者稍有差异。在该环节，教师进行演示教学。首先介绍实训装置，由原料罐、预热器、再沸器、精馏塔、冷凝器、产品罐、换热器和釜液罐等组成；然后结合乙醇精馏实训装置，进一步熟悉精馏塔结构以及精馏的工作原理；接着顺着实训装置流程走，熟悉工艺流程；最后，由教师演示乙醇精馏的开车和停车，在演示过程中，提示学生操作注意事项。该环节，设置四个学时，达到学生直观认识精馏装置及其工作原理，了解实际操作过程中对工艺参数的控制方法等教学目标。

3.3 精馏脱丁烷仿真实训--学生做中思、做中评

由于学生对精馏实训装置、工作原理以及工作流程有了直观的了解，但缺乏实际动手操作，仿真实训可以做到人人动手人人参与，把课堂还给学生，以学生为主体，充分发挥学生的主观能动性。

3.3.1 布置工作任务

教师布置工作任务：进行精馏塔脱丁烷工艺的冷态开车、正常停车及故障处理。

3.3.2 学生完成工作任务

3.3.2.1 做评结合法

每个学生带着工作任务独立在计算机上按照操作质量评分步骤进行精馏塔脱丁烷工艺的冷态开车、正常停车以及故障处理操作练习。学生操作过程，也是仿真系统评分过程。学生通过“操作-测评-反馈-思考-再操作”，这种周而复始而又循序渐进的练习模式，能加速提升对工艺流程的熟悉、对各工艺参数的控制能力和处理故障的能力。另外，教师通过教师站监测每个学生的练习动态，及时做出指导。

3.3.2.2 分层教学法

由于学生的情况不同，该阶段采用分层教学法，不具体设置每个项目的练习时间。对理论知识掌握较好，动手能力较强的学生可以充分调动他们的主观能动性，在学习中教师只起着辅助、答疑、解惑的作用。对那些基础较差，动手能力较弱的学生就需要老师手把手进行教学，一遍遍仔细讲解和反复演示帮助他们理解和掌握所学内容。

3.3.2.3 任务驱动教学法

在本环节教师只是组织者和促进者，尽量让学生通过自己学习、摸索、总结，来掌握精馏塔脱丁烷的工艺流程，精馏塔脱丁烷工艺的开、停车操作步骤。在学生练习过程中，教师联系企业生产实际，提出各种问题，进行任务驱动式教学，促进学生积极思考。将学生置于发现问题、思考问题、解决问题的动态过程中学习，比如最初建立回流时，灵敏板温度为什么会下降？仿真实训中精馏脱丁烷装置为何没有预热器和冷却换热器？塔顶压力是如何控制的？引导学生进行主动思考，优化了教学过程，从而提高了课程质量和效率。让学生做到学有所思，思有所获；对工艺流程知其然，知其所以然。

3.3.2.4 案例教学法

在教学过程中，结合企业安全生产规章制度和操作规程，以及化工企业典型事故案例，强调安全生产的必要性。教师通过教师机设置故障进行教学案例分析，引导学生多方位思考，组织学生讨论分析出现的问题，提出正确的解决方案。可丰富学生安全生产知识，提升学生安全生产意识，增强学生的安全责任感、预防事故、控制职业危害和应急处理的能力。

仿真实训的过程融汇了化工单元操作、化工仪表自动化控制、单元反应、工艺等多方面的知识，培养了学生解决化学工程和工艺问题的综合能力。通过处理事故，分析事故产生的原因和可能造成的后果，掌握事故的处理方法，提高独立分析和工作的能力，进而提高安全意识。通过判断装置工艺参数的变化趋势，在参数偏离正常范围之前及时进行微调，提高了学生对复杂化工过程动态运行的分析和决策能力。

该环节设置十二个学时，达到熟练开车、停车以及对各种故障处理的教学目标。

3.4 乙醇精馏操作实训--学生小组合作

通过以上三个环节的教学，学生对精馏过程已经非常熟悉，但依旧缺乏对真实设备的实际操作。参照化工总控工技能大赛，把学生每三人分一组，两套实训装置同时进行乙醇精馏操作实训，教师进行指导。学生在化工实训过程中，感受到团队合作的重要性，只有相互沟通，协同合作，才能顺利完成工作任务，这也是化工企业员工必备的职业素质。 该环节设置六个学时，完成提高学生实际动手能力和培养学生团队协作意识的的教学目标。

3.5 实训考核--多元化

考核分为理论考核(占20%)、精馏塔脱丁烷仿真考核(占50%)和乙醇精馏操作考核(占30%)两部分。全面、科学地考察学生对理论知识的掌握和应用、专业操作技能的掌握、对动态过程的分析和决策能力、应急处理能力、安全生产的意识、团队协作精神等多元能力。理论考核是教师根据学生的操作情况有选择的进行组题，考察学生对专业知识的掌握程度。精馏塔脱丁烷仿真考核是用仿真软件提供的平台进行考核，并与化工总控工职业资格鉴定相结合，以闭卷形式，要求学生够独立完成，严格控制操作的规范性，按操作步骤、操作质量、操作趋势等多项内容细化评分标准，考察学生利用计算机DCS控制系统(集散控制系统)控制生产过程的能力。乙醇精馏操作考核以小组形式，三人分一组，参照化工总控工技能大赛的评分标准进行考核，考察学生实际操作动手能力以及团队协作能力。

4 结语

在化工仿真实训教学中，采用“教、学、做、思、评”一体化教学模式，即“做中教、做中学、做中思、做中评”，引导学生进行“操作-测评-反馈-思考-再操作”的练习模式，及时给出反馈。与“教学做”一体化教学模式相比更突出学生的主体地位，更强调学生的自主学习能力和动手操作能力的培养训练，教学中重点突出以学生“做”与“思”为主的教学环节，培养学生独立动手、思考问题和解决问题的能力，小组合作提升了学生的团队意识，使学生的综合职业能力得到大幅度提高。

[1] 周文昌．煤化工仿真实训[M]．北京：化学工业出版社，2013．

[2] 姜春扬，张裕萍．高职化工仿真实训教学的探讨[J]．科技资讯，2008(36)：157．

[3] 吴彩金，周苏敏．化工仿真实习教学方法探讨[J]．科技信息，2009(31)：151．

[4] 程忠玲，刘 涛．《化工仿真实训》教学模式的改革与实践[J]．承德石油高等专科学校学报，2013(1)：36-38．

(本文文献格式：苑永伟.技工院校化工仿真实训一体化教学改革探索[J].山东化工，2016，45(14)：118-119，121.)

Exploration on Integrated Teaching of Chemical Simulation Training in Technical Colleges

YuanYongwei

(Shandong Engineering Technician College , Liaocheng 252000,China )

For the high temperature and high pressure , inflammable and explosive characteristics in chemical industry , the students lack in hands-on during enterprise practice . Meanwhile, chemical training devices are unable to meet the demand of fully manual operation for each student . And chemical simulation training can just make up the shortages in both of them . The traditional teaching methods was changed into integrated teaching in this paper , which integrated "teaching , learning , thinking and evaluation " with doing by students . This teaching method improved the efficiency of chemical simulation training , and cultivated highly skilled professionals in chemical engineering .

technical colleges;chemical simulation training;"teaching,learning,doing,thinking,evaluation";integrated teaching

2016-05-11

苑永伟(1988—)，女，山东聊城人，山东工程技师学院，获硕士学位，主要从事技工教育。

G712

A

1008-021X(2016)14-0118-02