利用模拟仿真有效提高中职化工教学课堂效果

王 新

（江苏省新沂中等专业学校，江苏新沂 221400）

随着现代科技的快速发展，模拟仿真引发了社会各界的关注，在中职教育教学领域也成为炙手可热的讨论课题。将仿真模拟引入到教学环节中，可以调动起视觉、运动、思维等多重感官功能，提升学生的学习效果和专业技能。在中职化工教学课堂中，通过模拟化工实验的仿真操作技术，有助于提升学生的实验操作技能，使学生获取更多的化工知识，实现学习实践和理论知识的有机融合，有效降低教学成本，提升教学效果[1]。

1 中职化工教学课堂的现状

1.1 教育理念落后

教育理念作为中职教育的主体，是教育可以推行的原动力。随着现代教育的飞速发展，课堂教学设施也迎合了时代的发展动向，呈现出信息化、多元化的发展趋势，学生的课堂参与度更高。

但是国内的中职院校发展参差不齐，没有同现代教育接轨，很多中职院校教学硬件设施不足，难以跟上高度发展的教学要求。尤其是针对中职化工学科而言，教材中大量的理论知识需要借助实验来完成，只有建立在深度实验基础之上的化工教学，才可以呈现出直观的教学效果，释放出完美的教学体验模式。由于许多中职院校无法获得国家的财政资源以及政府对中职教育的不重视等一系列因素，致使中职学校的硬件设备不能跟上现代教育水平，化工专业的教师在专业教学中只能讲授理论知识，无法在理论结合实践的状况下开启教学。由此可见尽管现代中职教育迎来了前所未有的辉煌发展态势，但是在我国尤其是经济欠发达地区，依然存在着教育观念发展滞后的现状。

1.2 专业教材陈旧

专业教材是中职学生参与学习活动的土壤。随着现代教育的发展，各大院校的教材也紧跟着课程改革步伐，进行了不断地更新和完善。但是中职教材中，教材内容多数都没有得到及时的更新，无法迎合现代中职教育改革的发展方向，诸多的实验方法无法满足现代化工生产应用。尽管教材的编写时间在不断更新升级，但是内容依旧无法创新，陈旧粗劣，不能满足当下中职教育的实际需求。对于中职化工专业的学生而言，他们的学科基础能力不足，而多数中职化工专业课程内容非常复杂抽象，因此学生不能有效完成学习任务，无法及时跟上教学进度。专业理论知识太过于抽象，忽视了实验操作的应用，因此导致了学生的学习兴趣偏低，学习效果大打折扣。

1.3 政府支持力度不够

政府的支持是中职学校不断发展和创新的先决要素，但是在实际的工作中，政府对于中职院校的支持仅停留在书面和政策上，并未落实到具体的实践中，缺乏系统和完整性的政府扶持体系。政府机构中没有一个专门服务于中职教育的机构，缺乏前沿的科研能力。在中职院校化工专业的教学中，需要引进世界一流的教学实验器材，以及引入先进的现代信息技术教学手段，同时教学设备更新换代、消耗磨损、维护维修等工作的开启，都需要政府给予财政支援，而中职院校自身没有能力承担现代化教学设备引入的巨额支出。尤其是很多经济欠发达地区，针对中职教育的财政投入不足，制约了中职化工专业教育的发展。

1.4 教师专业素养不足

随着现代中职教育改革的大力推行，传统的教育观念与师资知识储备已经不能迎合现代中职化工专业的教学需求。中职教师专业理论知识偏低，没有经过严格的上岗培训流程，缺乏教学经验，没有教师认证资格证书。同时有些新引入的专业课程缺乏配套的相关专业的教师，只能考虑外聘教师。有些教师尽管理论知识过硬，拥有高学历，但是教学实践能力匮乏。这种现状增加了中职化工专业任课教师的工作强度，难以保证教学效率。

2 模拟仿真在中职化工教学课堂的作用

模拟仿真的功能在于可以逼真地模仿研究对象。仿真可以分为两种类型，即计算机仿真与物理仿真，计算机仿真的功能在于可以在第一时间进行软件升级，对于新型的工艺进行模拟，并具有重复演示与使用的功能；物理仿真具有强大的形象直接的功能，弊端是因为容易遭受到破坏因此难以重复使用。模拟仿真在中职化工教学课堂中的应用，可以使学生在虚拟环境中产生身临其境的学习效果，调动起学生的学习热情，满足学生的求知欲望。现代仿真科技在教学中的应用，无论是科研领域，还是教学领域，都是一个巨大的技术突破与创新[2]。

2.1 推动教学理论与实践的结合

2.1.1 提升动手操作能力

为了提升学生的动手实践能力，要将化工理论知识与实践相结合，使学生在反复练习的基础上，提升化工操作技能，进而提升学习效率。

2.1.2 设置障碍解决问题

借助于模拟仿真有助于学生自行设置故障，模拟紧急情况，可以使他们在分析故障的过程中突破学习难关，提升对复杂情况的决策能力，这种优势是传统化工教学无法比拟的。

2.1.3 提升实验的安全性

模拟仿真使化工教学的实验更加安全、经济、便捷，计算机模拟仿真可以避免危险状况的发生，节省教学成本，使教学模式更加趋于丰富性。

2.2 实现交互学习效果

仿真操作迥异于电化教学，模拟仿真在中职化工教学实施的过程中，学生可以与操作客体产生交互作用，从而提升学生的学习能动性。通过构建仿真技术，学生可以投身于实验操作中，借助于现代技术营造虚拟的环境，提升实验的感性与理性认知。仿真软件的分析功能可以综合分析实验操作中的各种因素，因此可以避免仿真技术失真的情况。

3 利用模拟仿真提高中职化工教学课堂效果的实践路径

3.1 制定科学的育人目标

国内的中职院校肩负着完成教育部提出的重要教育任务，以提供专业的产学结合为教育目标，完成学生的就业任务为教育导向，为社会输送大批高素质的技能型人才。所以多数中职院校对于化工人才的培养应具备明确的目标。但是，中职院校化工教学开展的过程中，受制于传统教育理念的影响，在化工领域的人才培养过程中，培训目标定位的差异性制约了理论和实践教育体系的构建，不符合中职院校培养专业技能人才的初衷。

除此之外，进入中职院校的学生普遍学习成绩不高，基础知识薄弱，因此若是制定过高的教学目标，将不能达到预期的学习目标。所以中职院校要立足于中职学生的学习能力，制定出适宜的化工专业育人目标。要以培养未来社会需要的化工技术人才为目标，开启基层化工基础教育工作。中职院校要迎合教育改革的育人需求，形成旗帜鲜明的人才培养模式[3]。

3.2 开发与专业课程相结合的化工模拟仿真教学资源

动态模拟仿真技术的开发较为复杂，是建立在控制论、相似原理、信息技术基础之上的一项技术标准。化工模拟仿真技术是对过程系统的数字仿真，应用模拟仿真技术与计算机建模，可以构建起一个虚拟的操作环境，界面和操作场景同当下的化工生产实时控制非常雷同，可以在网络技术中再现化工生产的各个环节，比如管路、输送、分离等程序，可以对生产环节中的温度、压力、液位、组分等数据的生成及其变化形态进行模拟。

优良的模拟仿真系统具有交互性特质，可以模拟真实的现场工作流程，形象地将枯燥的管道、阀门、分析仪器等化工仪器设备在课堂上再现，给予学生逼真的化工生产环境，使学生参与化工学习的兴趣更加浓郁，有助于他们轻松获取知识。化工生产涉及的工作原理复杂，工作流程长，对于生产控制的协调性提出了更高的要求。

在设备仿真与流程仿真的内容设计中，要迎合现代化工的专业特色，由专业教师和企业在合作的过程中开发出实习三维虚拟仿真软件、三维动画、煤制甲醇车间认识实习、煤气化流程、煤液化流程三维虚拟仿真软件等。并以炼焦煤气深度净化工艺的工业设备为原型，对其进行适当的缩小和简化，开发出一套先进的可视化实训设备，打造出完善的化工“仿真+实训”工程实践教学体系。

3.3 加强虚拟仿真实验与实训的结合

在中职化工教学中，虚拟仿真软件可以开启有效的仿真实验，营造一个真实的环境氛围，使学生在虚拟仿真实验与实训结合的过程中学习，设定出一个课程计划。这仅是针对实验室真实场景所开启的真实模拟，但是在具体的实践历程中往往会遇到各种突发状况，所以，虚拟仿真实验要在仿真实训中开展，只有这样才可以真正意义上释放出虚拟仿真技术的卓越功能。

3.3.1 建设校外培训基地

为了建设一流的校外培训基地，中职学校要做好培训工作，加强同培训化工厂的深度合作，并使学生在实训作业中亲临培训工作现场，在实验操作的历程中获取有效的实验数据。

3.3.2 引入先进技术

教材内容需要不断升级换代，化工教学技术也需要获得持续的完善。同时政府要通过政策鼓励、财政拨款等形式，加大虚拟仿真与虚拟实验技术的投入，不断引入国内外的先进教学经验，结合中职化工教学的实际状况来创新和完善教学模式，使学生可以深入认识化工行业的一些专业知识和技能，为未来的职业发展奠定坚实的基础。

3.4 提升教师模拟仿真及实训实践教学水平

教师是中职化学实践教学的执行者，模拟仿真技术与工程实训相结合的实践教学模式对于教师的专业教学水准提出了更高的要求。中职化工专业教师和实验室相关人员需要不断提升实践技能，迎合现代中职教育改革的发展方向，构建起系统专业的学院、系、实验中心的三方机构协同参与的仿真实验教学团队。中职化工专业的教师通过参与培训和实践，可以不断提升化工理论水平和科研水准，掌握丰富的一线生产技能，积累宝贵的生产经验。最终促使教师在仿真教学和工程实训中可以对学生的专业学习进行有效的指导。中职学校要做好青年教师的培训工作，建立仿真技术研讨和工程实训经验交流平台。通过加入企业单位生产行列中，与软件开发人员相互交流合作的模式，丰富教师的专业理论知识和实践经验。亲自组织教师团队深入化工企业生产一线开启实践交流，有助于提升教师的专业技能以及化工综合素质，为软件开发和实训指导提供科学的技术支持。迄今为止，仿真技术不仅在实习中得到了应用，化工专业课教师还将仿真软件应用于教学活动和考试中，推动了中职化工教育改革的进程。依托仿真模拟软件，加设了仿真操作环节，在化工专业的考核中，增加仿真操作和现场问答等领域的考核内容，对于测定学生化工学习中综合测评能力作出了贡献。

3.5 化工模拟仿真与顶岗实习相结合

因为化工专业的特殊性，因此在校内完成真实的操作任务是一项非常复杂的工程，顶岗实习可以行之有效地解决这一问题[4]。

3.5.1 加强深入合作交流

中职院校要制定出与时俱进的教育目标，改革人才培养模式，推动开放、自由、灵活、动态化的人才培养模式的发展，将化工教育教学同生产实践、技术推广、社会服务、创新创业进行深度融合，在此基础上培养中职学生的就业能力、实践能力、创新思维，加强与化工企业、行业、科研与技术推广单位的深度交流合作，立足于社会化工企业对职业人才与岗位的知识、技能、素质的需求，设定出一套完善的迎合现代市场的人才培养方案，设计出先进的以应用技能为主线、实践教学比例较大的顶岗实习计划，最终通过建立宣传机制，推出“订单式”“模块式”的育人方案，探索出市场岗位需要的、以实践技能为本位的顶岗实习模式。

3.5.2 设计顶岗实习活动

立足于中职化工人才培养教育背景，化工专业学生在完成专业知识学习的任务中，要对其开启实践为主的教学。因此中职院校要派送学生在毕业前夕开展顶岗实习，如可以借助单元实验装置的实践操作，来有效弥补模拟仿真软件无实物操作方面的不足。在学生进入企业实习前，开展针对性的产品生产模拟仿真软件操作培训，并使学生亲自前往实习场地参与实践，让学生在参与实地实习活动中，了解模拟仿真软件画面中生产设备与真实设备布设结构上的差异，使学生对设备以及控制配件产生空间认知，系统地了解生产设备，为学生顺利通过生产实习的考验作出积极的探究。就教学环节中存在的问题，要引导学生先开展实体实验，再开展模拟实验，达到巩固模拟实验的目标，再组织学生参与实体实验开启专项的实践，借助于不断的探索与实践，使学生提升职业技能，顺利完成顶岗实习工作。

4 结束语

模拟仿真作为中职院校的一种新型的教学技能，具有传统教学模式无法比拟的优越性，它包括化学反应中诸多重要内容，有助于提升中职化工教学课堂效果。借助系统的模拟仿真实验，有助于中职学生快速掌握相宜的工艺流程，完成设备操作技能，在确保操作安全性能的状况下开启实验操作历程，由此提高中职化工教学课堂效果，为培养社会需要的未来中职化工人才作出积极的探索。