化工仿真教学在“聚氯乙烯生产技术”课程中的应用

苏小莉，马春玉，蔡天聪

（1.济源职业技术学院冶金化工系，河南济源459000；2.河南王屋纳米科技有限责任公司，河南济源459000）

化工仿真教学利用现代计算机建模与仿真技术，对生产过程系统进行数字仿真，建立虚拟的操作环境，营造类似于工厂控制室的教学环境，训练学生分析问题、解决问题和故障处理的能力。因此，化工仿真教学能满足常规的课堂理论教学与下厂实习实践教学之间有机衔接的需要，是实践教学环节中一种先进的教学手段[1-4]。

目前，化工仿真教学已在国内许多高等院校及企业培训中得到广泛应用。济源职业技术学院冶金化工系以锻炼提高学生实践动手能力、提高工程意识、实现综合性人才的培养为目标，在化工仿真教学方面做了很多有意义的探索[5-7]。本文在总结课程组多年教学经验的基础上，就仿真教学在“聚氯乙烯生产技术”课程中的应用做了探讨，希望为其他高校在实施仿真教学过程中提供借鉴作用。

1 “聚氯乙烯生产技术”课程安排及传统教学缺点

1.1 “聚氯乙烯生产技术”课程安排

“聚氯乙烯生产技术”是高职院校应用化工技术专业的专业核心课程之一，是一门实践性很强的课程。通过本课程的学习，学生掌握聚氯乙烯生产中的基本概念、原料和中间产物的性质、生产原理、主要工艺流程、主要设备、操作控制和故障处理、物料衡算和经济核算等，培养学生具有一定的聚氯乙烯生产的基础知识和基本操作能力，为将来从事聚氯乙烯的生产和管理奠定基础。

本课程在第四学期开设，为了更好地适应高职教学的特点，本课程组人员深入济源市方升化学有限公司、河南联创化工有限公司等企业调研，归纳整合出聚氯乙烯生产岗位的核心能力，重组课程内容，构建出四个教学项目、十个教学内容，系统介绍乙炔、氯化氢、氯乙烯和聚氯乙烯等生产工艺过程，侧重岗位技能的培养，将传统的理论教学与化工仿真教学有机融合，突出学生实践能力和职业素养的培养（见表1）。

表1 “聚氯乙烯生产技术”课程的教学内容

1.2 “聚氯乙烯生产技术”传统教学的缺点

高职学生在中学阶段普遍没有养成良好的自学、专研的习惯，存在基础差、底子薄、抽象思维较差等弱点。因此，在讲授“聚氯乙烯生产技术”的基础理论时，传统教学存在如下缺点：

（1）理论教学基本上以“教师传递—学生接受”为特征，这种注入式的教学在有限的时间内展示出传递信息量大、课堂秩序好的特点，但仍是以教师为中心，没有充分调动学生的积极主动性，导致学生理解能力差，动手能力弱，综合职业素养低。

（2）学生的沟通能力、解决问题能力、团队协作能力、创新能力都未能在此阶段得到有效锻炼。

（3）传统教学模式偏重理论学习，教学与生产实际脱节严重，学生不能把学校所学的知识应用到实际工作中。

2 “聚氯乙烯生产技术”化工仿真软件介绍及其在课程中的应用特点

“聚氯乙烯生产技术”使用的仿真软件是由北京东方仿真有限公司开发，包括化工单元仿真软件（如间歇反应釜单元仿真、吸收与解吸单元仿真、精馏塔单元仿真等）和聚氯乙烯工艺仿真软件，集原理、流程、设备、系统操作、故障处理和智能评价于一体，极大地改善了实践教学条件，并以仿真软件为载体，明确教学任务、引领项目、驱动任务，实现“教、学、做、考”一体的教学过程，充分调动学生学习的主动性和积极性，克服纯理论教学的枯燥、乏味、抽象的弊端，极大提高了课堂效率。“聚氯乙烯生产技术”仿真教学的突出优点在于以下两个方面。

2.1 以点带面，注重仿真教学与理论知识的衔接

利用现有的仿真教学资源，对教学内容进行重整，再针对具体的学习任务，将理论与实践有机融合在一起（见表2），将相关的理论知识融入到仿真教学中，实现“教、学、做、考”一体，极大限度地突出理论知识在仿真实践中的应用，使学生在学习过程中能切实体验到理论指导实践的重要性，激发学生学习的积极性和热情。

表2 化工仿真软件与教学任务的衔接对应关系

2.2 突出学习自主性，注重学生分析问题和解决问题能力的培养

在教学实施过程中，借助与生产装置控制室相似的仿真DCS控制界面，教师引导学生通过小组分工、团队协作，制定出相关工艺过程的操作规程，进而对生产工艺指标进行控制，对工艺过程中常见的故障进行分析、处理，真正融入到生产实践过程中，用工程化的思维考虑问题，从而培养学生良好的职业素养。下面以项目4任务——氯乙烯的悬浮聚合工序仿真操作的学习为例，介绍学生自主学习的过程。

本任务的学习目标是：①会识读氯乙烯悬浮聚合工序的工艺流程图；②掌握聚合釜、料浆泵等主要设备操作方法；③能够较好地调节和控制进料量、温度、压力等工艺参数；④通过小组合作制定聚合工序的开车操作规程，培养学生团队协作、相互交流与沟通能力；⑤将化工安全生产、环保节能等职业素养贯穿教学的始终。课堂教学过程中，教师通过聚合釜爆炸的事故案例分析聚合工序的潜在危险，提高学生安全意识，进而引出学生制定操作规程的工作任务；下发学生工作任务单，明确书写要点；在聚合釜的界面上教师讲解氯乙烯悬浮聚合的过程，并随机抽查学生掌握的情况；教师通过分享提前录制的短小视频，带领学生学习进料量、温度、压力等工艺指标的控制方法，手把手教会学生处理操作中的难点；教师巡视指导小组学生完成聚合工序开车操作规程，小组汇报，教师点评，小组互评，完成教学重点和教学考核。整个教学过程以仿真软件为载体，教学过程环环相扣，完全以学生为主体，教师为主导，极大调动了学生学习的主动性，促进了学生对理论知识的理解，增强其分析问题、解决问题的能力，同时，锻炼了小组成员间的团队协作能力，教学效果良好。

3 仿真课程考评体系

仿真课程的考核是对仿真教学效果的信息反馈，同时也成为学生学习的导向，因此考核方式不能仅仅用一纸试卷的传统教学评价方式。经过多年的实践经验总结，“聚氯乙烯生产技术”仿真课程的考核分为考教不分离式教师评价、职业资格技能鉴定考核评价、顶岗实习期间企业对学生的评价三个部分，是学生在理论、动手、创新方面的集成评价。

3.1 考教不分离式教师评价

“聚氯乙烯生产技术”仿真课程的考核要兼顾理论过程的考核和知识应用评价，既反映生产原理、生产操作、生产中异常情况分析及处理等理论考试的试卷评分，又要注重生产现场考评、平时提问发言等平时成绩考核。对于对工艺技术等有合理化改进措施的同学，应予以适当加分，鼓励学生学以致用，培养创新意识。

3.2 职业资格技能鉴定考核评价

“聚氯乙烯生产技术”仿真课程的职业资格技能鉴定主要是由教师抽取国家职业资格鉴定试题库中的试题进行理论、实际操作考核，考核合格者可获得国家劳动保障部门和技能鉴定中心颁发的职业资格证书。

3.3 顶岗实习期间企业对学生的评价

济源职业技术学院与济源市方升化学有限公司、河南联创化工有限公司等多家聚氯乙烯生产企业建立了校企合作关系，在企业中建立有多处校外实训基地，冶金化工系学生的顶岗实习均在这些生产企业进行。顶岗实习结束后，相关企业对学生在遵守各项规章制度、团体合作、动手操作等方面进行综合评分。

这样的三级考核方式解决了传统教学重理论、轻实践的评价缺陷，较好地反映了学生的理论学习成绩、实际动手操作能力、综合职业能力的综合素质。企业对这种评价方式得出的结论认可度较高，进一步为学生学习指明了方向，达到了考核的目的。

4 结论

通过分析传统“聚氯乙烯生产技术”讲授的缺点，引入仿真教学及其考核方式。实践证明，借助化工仿真软件，一方面使学生能够将聚氯乙烯生产过程中的理论知识与生产实际有机融合，更好地理解和认识聚氯乙烯生产的各个工艺过程，提高学习效率；另一方面，为学生即将进行的聚氯乙烯生产企业相关岗位的工学结合和顶岗实习奠定基础，最终实现学校与企业的无缝对接，提高企业对学生的满意度，为学生创造较好的就业机会。