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摘要：在化工单元和化工工艺课教学中，一直被操作实践问题所困扰。所以如何提高化工教学的实践性、真实性是提高化工教学质量的关键。化工仿真技术模拟生产过程，形象直观，采用化工仿真系统开展实践训练，成本低廉，操作简单易用。它的应用对于突破教学难点，具有极其重要的意义。化工仿真系统的可重复性、可扩展性以及可视化与化工教学结合，为解决化工教学中的纯理论性提供了良好途径，对于提升操作实践能力，提供了不可多得的实践性工具，也让实验课的效果和价值发挥的更大。
关键词：仿真技术；实验教学；工程意识；形象直观
本文引用格式：焦桂柱.谈仿真技术在化工教学中的应用[J].教育现代化，2019，6（28）：107-108.
伴随着科学技术的发展，教育教学手段与各种技术的关系越来越密切。在化工课教学中，仿真技术在学生能力的培养和综合素质的提高方面有其独特的作用，是普通课堂教学无法替代的。在化工工艺和化工原理课程教学中，学生首次接触到仿真平台，让学生形成初步的“工程”理念，通过进行工程知识熏陶，培养学生的综合能力，让他们不仅能在电脑上工作，更高重要的是具有实际工厂的工作能力。因此，仿真技术对化工课程的学习和应用，对提高学生的工程实践能力和综合能力，在培养学生创新能力中起着举足轻重的作用[1]。
一 充分发挥仿真技术的优势
仿真分为两类，一是实物（即实验设备）设备仿真，即类似于实际生产装置。二是软件仿真，即在电脑上通过软件操作流程或单元设备。但是不论哪一类，教学都是以仿真技术为基础、用实时运行的动态数学模型代替真实装置进行教学的一种崭新的教学理念。逼真地显现出真实生产过程（或装置）的实时动态特性。突出了如下几方面优势：
第一，面的掌握。课堂教学中让学生观看仿真动态模拟，联系反应原理，思考流程工序和单元操作过程,并用框架表示，同时注明主要设备名称。这一过程不是一次性能完成的，它是在学生不断理解，不断思考中完成抽象概括的，需要仿真动态的反复播放，以及教师在联系相关知识点基础上的不断启发。
第二，点的深入。分解整体，由浅入深，循序渐进地掌握每一步工序。学生在进行了“面”的掌握之后，再进一步结合原理及其已经建立起来的认识，对学生进行深入提问。目的是让学生理解每一步工序的理论依据。在这一过程中，有教师的讲解，有学生的讨论和回答，也有其它仿真模拟或演示作启发，从而使学生对每一个知识点的掌握更深入、更牢固。如：讲到循环气体的处理问题时，首先提出为什么要循环使用及注意事项，然后，看仿真模拟实例：气体从哪里出，到哪里去，以及如何处理等。这一过程完成后，提问学生：还有哪些生产是这样进行的。学生思考几分钟后，再次播放仿真模拟实例，与思考结果相对照。
第三，设备的再认识。同一原理方法下的设备多种多样，如何选择，包含着很大的学问，作为工艺流程课，应当站在一门综合课的角度上，考虑它的使用方法及类型。既不能细讲，又不能过粗。为解决这一矛盾，可以通过播放仿真模拟实例，让学生自己去用视觉感知，再与教师的简单讲解相结合。这样，既增加了学生学习的知识密度，又增加了学生大脑思维的活动密度，从而将课堂效率的提高落到了实处。
第四，仿真软件的开放性为教学提供个性服务。该软件比较自由地模拟各种真实情况。在仿真软件中可以自由地设置各种参数、模拟条件，就可以自如地模拟真实生产中的各种情况。比如进料流量大小对精馏中的塔顶压强，灵敏板温度，塔釜液位等影响的情况，可以通过数据同步变化，学生观察的一清二楚，会深有体会地感受到流量变化。
第五，学生的实际操作技能得到提高。仿真实验，能可以保证每个学生都能自己动手做实验，观察实验现象，验证公式、原理定理，提高了学生实际动手能力。
第六，仿真训练开辟了实践教学新渠道。仿真训练对学生了解化工过程的工艺和控制系统的动态特性、提高对工艺过程的运行和控制能力，具有特殊效果。这种运行、调整和控制能力集中反映了学生运用理论知识解决实际问题的水平。仿真实验可以开拓学生的创新思维，激励学生动手去做，拓展学生的思维空间。所以，仿真训练是运用高科技手段强化学生掌握知识和理论联系实际的新型教学方法。以二元精馏仿真为例，采用的大型乙烯装置中的脱丁烷塔，将来脱丙烷塔釜的烃类混合物（主要有C4,C5等，根据其相对挥发度的不同，在精馏塔内分离为塔顶C4馏分等。仿真实验具有真实的工业背景，工艺流程、设备结构和控方案都来源于实际，数学模型采用现场数据反复校核。学生在做完实际精馏实验(规模小、体系与生产现场相差较大）的基础上做仿真实验的精馏，无论对原理的掌握、流程整体的把握，还是对工程观念的培养都有很大的帮助[2]。
二 仿真软件内容的丰富性为教学提供了极大的便利条件
化工单元仿真系统是建立在化工设备、化工工艺、自动化仪表等学科基础上的综合性技术。对于操作员、仪表工程师和工艺工程师来说，功能性是不同的。对于中职学生来说，主要是开车、停车、正常运行的操作技巧以及处理紧急事故的能力训练。可以将操作人员的理论和实践进行结合。该平台为学生提供了充分动手的机会，在电脑上利用仿真软件反复进行开车、停车训练，此时，学生变成学习的主体。学生可以根据自己的具体情况有选择地学习，使学生在仿真实验过程中能够发挥学习主动性，实验效果突出。中职生用的这套化工单元操作仿真软件主要内容为精选化工单元操作与典型的工业生产装置，如离心泵、换热器、压缩、吸收、精馏、间歇反应、连续反应、加热炉及石油化工中的催化裂化装置、常减压装置、合成氨中的转化装置等，采用计算机进行仿真操作的方式。在实验的过程中，使学生对装置的工艺流程，正常工况的工艺参数范围，控制系统的原理，阀门及操作点的作用以及开车规程等更加详细的了解，并掌握典型化工生产过程的开车、停车、运行和排除事故的能力。
精馏单元操作和吸收单元操作在化学工业中占有重要的地位。这两部分理论较抽象，只在课堂上向学生传授相应的理论知识，学生觉得难以理解；由于没有实物参照，教师在教授这部分内容时也感到有些被动。因此学生在学习这两部分内容的同时，进行相应的实践课就显得尤为必要。
三 关注仿真技术的应用环节
学习要遵循实践规律，不能急于求成。基础理论知识学习环节必不可少，在此基础上给学生讲授化工仿真操作方法，并结合常见的典型化工单元操作。首先是认识操作过程，然后是根据步骤提示一步一步地练习操作过程，最后开车、停车、故障处理等综合训练。由于各练习环节具有挑战性，学生对这门课比较喜欢，在时间和内容上都给予学生最大的满足。鼓励学生把仿真实验和实际实验结合起来，这样就更增强了学生对仿真实验的兴趣，提高了教学效果。
充分调动每个学生的积极性，实践性到位。仿真实验过程中，学生的动手能力不同，每人在各自计算机上独立操作，采取的实验参数、实验方案不同，老师可以在计算机房的主机上，可以随时了解和把握子机上的实验情况，及时给予指导，实时检测和管理，提高了实验教学效果。充分运用仿真软件直观性。在操作训练教学中，运用引导性语言调动学生去思考单元操作的过程和原理。
四 结论
仿真技术引入到化工专业课的课程教学中，通过仿真技术拉近了课程教学中理论与实践的距离，在二者之间搭建起一个相互密切联系的平台，使学生在边学边用、用中学的过程中，感受自己的劳动成果，激发高昂的学习热情，去克服学习中遇到了各种困难，完成学习任务。仿真技术所具有的形象生动和可操作性，为教学过程中探求情境的设置，工艺流程、设备结构的认知，操作技能的训练，工程思维的培养提供了丰富的媒体素材支持。为化工原理课程教学手段的改进，教学质量的提升提供了有力保障[5]。
教育教学是一个多角度多侧面的事情，仿真技术的应用，无疑为化工教学手段的改进和教学质量的提高提供了有力保障。相信仿真技术在探索专业教学的应用中会越来越受到大家的关注。
参考文献
[1]杨涛，享国朝．《化工原理》教学中合理使用多媒体技术探讨[J]．九江学院学报，2005(2)：90—92．
[2]吕仁亮，段晓玲，陈苏芳，王为国．化工原理教学方法探讨[J].科技创新导报,2013(31)：145-146．
[3]倪献智．彰显化工原理课程内容特点强化学生工程能力的培养[J]．中国大学教学，2011(12)：45-48．
[4]刘敏，罗婕，戴玉春．仿真技术在《化工原理》教学中创新应用与实践[J]．河北化工，2010，33(9)：71-73．
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