虚拟仿真技术在化工专业实践教学中的应用

摘要：时代在不断进步，经济在不断地增长，促使国家对人才需求量在不断地扩大，在安全稳定的环境中如何培养高素质优秀人才，是当前国家教育相关部门值得深思的问题。化工专业中诸多实践活动若直接开展难度相对较大，因而需要学生通过其他方式进行活动。但当前却存在学生实践机会较少、学习过程的安全性无法得到保障等问题，这无疑推动了虚拟仿真技术的出现，能够使学生通过电脑进行实践学习。基于此，本文详细介绍虚拟仿真技术在化工专业实践教学中的应用。

关键词：虚拟仿真技术;化工专业实践;应用

引言

经济促使教育得到快速发展，教师在传递学生理论知识的同时，也需要注重学生实践能力的培养。而化工专业中虚拟仿真技术的应用，在一定程度上推动了实践教学质量和效率的提升。不仅能够促使学生掌握和理解理论知识，同时也可以帮助学生提高实际操作能力。所以，在实际化工专业实践教学过程中，教师需要充分发挥虚拟仿真技术的作用，促使学生能够将所学知识运用在实践中，进而推动学生的全面发展。

1化工专业实践教学中虚拟仿真技术应用的重要性

化工专业实践教学的开展在一定程度上能够促使学生实际操作能力的提升，因而开展这项课程十分重要。实践教学的开展虽然能够促使学生动手操作能力的提升，但也存在着一定的弊端。在化工专业实践教学中工艺实验十分重要，主要包含化工工艺中的阀门、泵等操作内容，同时也需要通过各种工艺的联系促使学生能力的提升。在当前阶段，化工专业实践教学主要是通过小型设备，例如精馏操作量一般为一千毫升。大型化工反应装备应要投入大量的资金支持，同时也需要拥有一定的安全措施，实践化工工艺之间有着一定的差异性，导致学生对化工工艺参数、管路设备等方面认识存在一定的局限性。除此之外，化工工艺一般包含高温高压以及易燃易爆的操作，这些操作无法在室内进行。而化工专业实践教学对化工专业人才培养个有着十分重要的意义。而虚拟仿真技术的应用，能够使教师将一些较为经典的案例融入在教学中，在一定程度上能够提高学生的动手操作能力，更好地接触大型工艺，进而促使化工专业实践教学效率和质量的提升。

2化工专业實践教学存在的问题

2.1仿真操作游戏化，安全操作意识淡薄

虚拟仿真技术是以信息技术为前提，录入数据信息、移动鼠标以及VR眼镜的使用，学生就可以完成学习目标。教师为了激发学生学习兴趣，极易容易将教学放在如何高质量完成学习目标中，致使学生操作不规范且不重视操作过程，而出现各种错误，若出现实际生产过程中，那么将会造成无法避免的后果。在化工专业实践教学过程中，若不规范仿真界面操作流程，很容易致使学生养成不良的行为习惯，进而为学生今后走进企业岗位带来不利的影响。因此，教师应要根据学生实际情况，合理开展仿真实训，促使学生化工安全生产责任心以及良好行为的形成，否则将会适得其反。

2.2仿真实训与下厂实践相差较多，一些操作简单

从化工原理实验模拟来看，一些实验会使用到一些大型设备和数量众多的管道、阀门等，为了使学生更好的进行操作，在仿真实训中，但设备和管线间的格局与实际情况有着很大的区别。学生不仅无法结合实际情况掌握管线的排布，同时阀门开度只需要动手录入一个%即可，这样简单的操作，会导致学生将仿真实训与实际操作无法联系在一起。总之，仿真实训开展的实际作用是能够促使学生更好地了解工艺原理，但学生无法学习到实际的操作相关注意事项、操作原理。除此之外，仿真实训中的仿真模型会影响学生对工艺参数变化的理解，进而无法更好地处理实际生产中出现的问题[1]。

2.3教材内容相对简单

当前经济的愈发昌盛，使越来越多的人开始意识到环保工作的重要性，新技术、新理念逐渐应运而生，无疑对环保、和谐生产提出了一定的要求，进而促使化工行业得到迅猛发展。但根据实际情况来看，在当前阶段化工专业的教材中对企业工艺设备的介绍相对较少，导致学生理论知识无法与实际相联系，进而使学生丧失了学习的积极性，无法主动参与到实践教学中，从而影响教师教学质量和教学进度，也无法促使学生实践能力的提升。因此，教师需要将教学的重点转移到关注教材内容如何完善和创新中。

2.4实验设备数量无法满足教学需求

由于学校学生众多，生源地丰富多彩，化工专业实践教学过程中存在较为严重的设备老旧落后，无法满足学生实际学习需求的问题。同时，由于学生人数众多，设备数量少、设备年代久远，无法及时更新等问题，也严重影响着化工专业实践教学质量以及效率的提升。另外，也存在着严重的实验场地不足的问题，导致学生实践机会少之又少。

2.5资金能力有限，实验无法顺利开展

随着当前阶段化学实验仪器、药品等价格的不断上调，若资金能力有限，那么将无法支撑实验的顺利开展。由于化工专业实验时间长，需要拥有大量的仪器和药品作为实践的支撑，而这些无疑对增添学校的经济负担。学校为了保障实践教学的顺利开展，会缩减一些实验类型，减少一些实验项目[2]。

2.6社会对毕业生实践能力认可有待提升

正是由于上述问题的存在，导致学生在实际企业实践中，能力存在一些的不足，使学生在进入企业岗位时需要很长一段时间的适应期，实践能力以及管理能力等方面呈现的不足，导致社会和企业对毕业生实践能力认可度相对较低。

3化工专业实践教学中虚拟仿真技术的应用

3.1工厂实习相结合

为了能够促使学生在化工专业实践教学中，学生自身实践能力的有效提升，教师需要将仿真训练与实习结合在一起，让学生能够通过仿真操作，对实际设备运行、工作流程等有初步的了解，之后进行工厂实习，进而促使学生将所学知识运用在实际生产中，使学生能够掌握理论知识的同时，能够提高自身实践能力。除此之外，学生在进行仿真训练过程中，安全意识很容易降低，无法拥有良好的安全责任意识。所以，教师需要在化工专业实践教学过程中，注重学生掌握实际生产操作的同时，也需要与工厂实习实际情况相融合，促使学生树立良好的安全意识。

3.2合理应用虚拟仿真技术，提高实践效果

教师在化工专业实践教学中虚拟仿真技术的应用，能够大大激发学生学习兴趣，使学生能够主动参与其中，最大化发挥虚拟仿真技术的作用，促使化工专业实践教学质量的提高。因此，教师需要根据实际情况，灵活应用虚拟仿真技术，使学生能够认识虚拟仿真技术。除此之外，教师自身也需要拥有新的教学观念和想法，进而能够通过虚拟仿真技术促使学生对化工实际生产有详细的了解，减少工作流于表面问题的出现，不能够通过成绩高低判断学生。教师可以利用随堂练习的方式，与实践教学相结合，考察学生知识的掌握程度，从而教师能够更加具有针对性的开展实践教学[3]。

3.3与“互联网+”技术结合，促使教学效率提升

化工专业实践教学中虚拟仿真技术的应用，是需要以信息技术为前提依据。在当前诸多学校在开展虚拟仿真化工实践活动时，仍旧是在微机室进行实验操作，学生缺少外出锻炼的计划。因此，教师应要与时俱进，加快“互联网+虚拟仿真化工”的研究力度，充分利用“互联网+”技术推进虚拟仿真技术在化工专业实践教学中的应用，进而形成全面、高效率、方便快捷的实践平台，使学生能够通过该平台学习到更多的知识以及实践经验，同时也有利于教师及时了解学生的实际情况，进而推动学生的全面发展，最大化发挥虚拟仿真技术的作用，促使实践教学效率的提升。

3.4根据实际情况，丰富实践教学内容

为了保障虚拟仿真技术能够有效应用在化工专业实践教学中，教师应要根据实际情况对教学方案进行适当的调整，促使学生实践经验和能力的提升。教师可以首先带领学生进行基础实验操作，然后待学生熟悉后进行深层次的专业基础实验操作，之后教师将基础实验与专业实验相结合，使学生进行综合实践训练，待学生拥有丰富操作经验以及能力之后，教师可以组织学生进行企业实习。通过这样由浅入深，循序渐进的方式，学生不仅能够拥有扎实的基础知识以及良好的专业能力，同时也有助于学生从单一的基础操作向综合性化工生产操作的过渡，使学生在虚拟仿真技术支持下真实感受现场实习情况，让理论与实际有效结合在一起，实现教学与生产的共同进步，促使学生形成完善的知识体系结构，能够系统化的学习化工专业相关知识。

在当前阶段学校人才培养方案中越来越关注实践教学，培养应用实践人才。所以，教师可以利用虚拟仿真技术细化化工专业课程，使学生在虚拟的实践中掌握化工行业发展方向以及工艺操作核心内容。当前阶段，学校能力的提升，陆续增设了诸多实践操作设备，在一定程度上满足了学生的实践操作需求[4]。比如，学生在学习天然气加工时，原先由于缺少专业设备无法完成实际操作，而现阶段政府部门建立了石油、天然气化工专业实验室，为学生提供了更多的方便，进而促使学生更好地理解天然气加工实际过程以及相关知识。

3.5利用虚拟仿真技术，促使实践效果提高

众所周知，化工生产流程涉及内容广泛，需要使用的设备种类较多，操作难度相对较大，学生在工厂实习中无法通过亲自操作工艺设备，导致生产感受不足，理论与实际相脱离。为了有效解决该问题，教师可以利用虚拟仿真技术，为学生搭建仿真中心，根据教学大纲要求，合理安排实践周，让学生以计算机操作一些经典的化工实践方案，比如炼油常减压蒸馏、催化裂化流程等。学生通过仿真训练，逐渐熟悉和掌握化工集散控制系统，熟知装置开停车操作，有能力应对常见的事故。教师通过虚拟仿真技术开展化工专业实践教学，使这些实践操作与实际生产相接近，进而能够起到还原真是生产场景的作用，使学生能够详细了解生产情况，为今后走向工作岗位夯实基础。

3.6建立仿真生产线，提高学生实践能力

教师利用虚拟仿真技术为学生建立仿真生产线，虽然能够在线还原诸多操作流程以及设备控制，但却无法进行真实的实物操作。虽然单元仿真设备是实物操作设备满足一部分实践需求，但却无法形成一个完善的化工系统。实际上，化工企业生产不只是单一的依靠操控室就可以完成，而是需要现场配合操作各类设备[5]。比如，在进行丙烯酸甲酯工艺时，教师可以利用虚拟仿真技术建立仿真生产线，能够使学生清楚的看到有机合成工业各环节的操作过程。其中仿真装置包含生产区、工业控制、仿真系统等内容，能够有效实现化工集散控制系统自动化控制，现场设备操作，各种情况模拟以及故障分析，虚拟巡检等。学生在这样的实践中，能够更好的认识化工生产，带给学生身临其境的感受，熟知实际操作。这样的综合性虚拟仿真实践训练效果远远高于企业实习效果，同时这样的开放性学习，也能够激发学生学习兴趣，可以根据专业灵活选择实验课程。这样的实践教学虽然有着实际操作和工况参数显示，但系统确是利用水和空气代替真实生产材料，能够在一定程度上节约成本费用，环保废物排放为零。

3.7建立化工模拟计算中心，解决化工生产问题

教师不仅可以在化工专业实践教学中采取虚拟仿真技术，同时也可以也应用在化工生产技术服务中。比如，教师可以在石油天然气化工研究中建立化工模拟计算中心，利用计算机系统以及流程模拟软件等，帮助学生解决计算机在化工专业中存在的问题。同时以这些技术作为支撑，定期组织学生开展化工设计竞赛，比如工艺流程的绘制等活动。另外，教师还可以采取虚拟仿真技术，对油田助剂分子结构设计进行优化，模拟化工流程等，促使学生学习到更多的知识，推动学生的全面发展[6]。

结束语

总而言之，教师在化工专业实践教学中充分应用虚拟仿真技术有着十分重要的现实意义，能够为化工专业实践教学提供新的教学方法和思路。因此，教师可以在专业实践教学、实训过程中融入虚拟仿真技術，最大化激发学生学习积极性，促使学生学习效率的提升，从而能够使学生将理论与实践有机结合。另外，虚拟仿真技术的合理应用，在一定程度上还可以促使学生学习能力得以提升，拥有处理突发事件的能力以及操作化工生产的能力，对培养学生创新能力也产生着一定的影响。总之，化工专业实践教学中虚拟仿真技术的应用能够促使教学质量和效率的提升，进而推动学生全面发展。

参考文献：

[1]聂丽蓉，卢明夏，李宗齐.虚拟仿真技术在化工与制药类专业实践教学中的应用[J].现代盐化工，2021，48（06）：120-121.DOI：10.19465/j.cnki.2095-97别与10.2021.06.052.

[2]张先明，李艳萍，王云飞，王建敏，李宇，王思琼，王跃梅.虚拟仿真技术在化工专业实践教学中的应用研究[J].教育现代化，2020，7（41）：21-23.DOI：10.16541/j.cnki.2095-8420.2020.41.006.

[3]刘海龙，赵扬，何璐红.基于物联网+虚拟仿真技术的新型化工实践教学模式的构建与探索[J].河南化工，2020，37（02）：66-68.DOI：10.14173/j.cnki.hnhg.2020.02.022.

[4]吴刚强，郎中敏，赫文秀，于戈文，周晨亮.仿真技术在化工专业实践教学环节的应用[J].化学工程与装备，2018（05）：331-332.DOI：10.19566/j.cnki.cn35-1285/tq.2018.05.118.

[5]邱奎，熊伟.虚拟仿真在化工专业实践教学中的应用[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2014（12）：164-166.DOI：10.19406/j.cnki.cqkjxyxbskb.2014.12.049.

[6]李廷真，赖庆轲，黄美英.浅议化工仿真技术在化工专业实践教学中的作用[J].中国西部科技，2013，12（07）：92-93.

作者简介：燕传勇（1985.10-），男，汉，江苏省徐州市人，徐州工业职业技术学院，副教授，主要研究方向为化工生产工艺。