高職化工仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐與研究

高職化工仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐與研究高職院校是為國(guó)家培養(yǎng)技能型人才的基地。目前，許多高職院校的化工技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)通過(guò)購(gòu)置成型的化工仿真軟件、與企業(yè)及仿真公司合作聯(lián)合開(kāi)發(fā)基于區(qū)域典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)的仿真軟件等形式，建立了自己的仿真實(shí)訓(xùn)基地，仿真實(shí)訓(xùn)已經(jīng)成為化工技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)技能訓(xùn)練的重要手段。如何依托仿真實(shí)訓(xùn)基地，發(fā)揮仿真軟件的優(yōu)勢(shì)，克服虛擬仿真的不足，改革仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法，實(shí)施高效仿真教學(xué)，培養(yǎng)具有熟練職業(yè)技能的化工技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才，成為我們的研究課題。針對(duì)化工仿真教學(xué)特點(diǎn)，我們采取如下教學(xué)策略，提高了化工仿真教學(xué)質(zhì)量。一、以仿真軟件為載體，實(shí)施理實(shí)一體化教學(xué)當(dāng)前，高職課程改革正在如火如荼的進(jìn)行，基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的課程體系被普遍認(rèn)同，理實(shí)一體化正逐步取代理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)二元分離的傳統(tǒng)教學(xué)形式，成為主流教學(xué)模式。在該教學(xué)模式下，知識(shí)和技能可以通過(guò)教師的講解、示范和學(xué)生的模擬、實(shí)際操作等方式獲取。“學(xué)中做”、“做中學(xué)”，充分體現(xiàn)了理論與實(shí)踐一體化的思想。但化工行業(yè)高溫、高壓、易燃、易爆以及裝置大型化、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化和過(guò)程控制自動(dòng)化的生產(chǎn)特點(diǎn)，使得學(xué)生在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)只能看，不能動(dòng)。例如，在《化工生產(chǎn)技術(shù)》課程中，教師只能在黑板上開(kāi)工廠?！白觥钡沫h(huán)節(jié)無(wú)法完成，職業(yè)能力的訓(xùn)練和提升無(wú)從談起。而依托化工仿真軟件，可以將理論講解和實(shí)踐訓(xùn)練有機(jī)融合在一起，實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)。如乙醛氧化制醋酸生產(chǎn)工藝的教學(xué)，教師在課堂上講解反應(yīng)原理、工藝條件、工藝流程、工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)、控制原理和方法，學(xué)生獲得的僅僅是陳述性知識(shí)，如果不給學(xué)生提供應(yīng)用這些知識(shí)的機(jī)會(huì)和場(chǎng)所，這些知識(shí)的效能將大打折扣，在提高學(xué)生綜合職業(yè)能力方面所起的作用將微乎其微。仿真培訓(xùn)基地為學(xué)生提供了能夠應(yīng)用上述知識(shí)進(jìn)行實(shí)際操作的準(zhǔn)生產(chǎn)環(huán)境。利用乙醛氧化制醋酸生產(chǎn)工藝仿真軟件，學(xué)生按照操作規(guī)程，進(jìn)行冷態(tài)開(kāi)/停車(chē)操作，學(xué)習(xí)控制反應(yīng)溫度、調(diào)節(jié)物料配比等操作，分析并排除操作過(guò)程中出現(xiàn)的典型事故。在運(yùn)行裝置及設(shè)備、控制工藝指標(biāo)的具體操作中，輔以教師的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，應(yīng)用進(jìn)而理解知識(shí)，學(xué)習(xí)并且具備能力。實(shí)現(xiàn)了“學(xué)中做”和“做中學(xué)”。相當(dāng)于將存放在大腦中關(guān)于原理、方法的知識(shí)“文件夾”，轉(zhuǎn)化成了安裝在大腦系統(tǒng)中的“運(yùn)行程序”，成為學(xué)生職業(yè)能力的一個(gè)組成部分，成為在未來(lái)工作崗位上用得上的技能。二、虛擬仿真和實(shí)際操作結(jié)合，提高學(xué)生技能水平化工仿真操作訓(xùn)練對(duì)提高學(xué)生職業(yè)技能雖然有明顯的效果，但其局限性也是顯而易見(jiàn)的，教學(xué)中應(yīng)與實(shí)習(xí)、實(shí)操相結(jié)合，彌補(bǔ)虛擬軟件的不足。經(jīng)過(guò)多年探索和實(shí)踐，我們認(rèn)為按照如下程序進(jìn)行教學(xué)，虛實(shí)結(jié)合，軟硬兼施，可以取得最佳效果。1.首先進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。對(duì)于從未見(jiàn)過(guò)真實(shí)化工過(guò)程的學(xué)生而言，必須在專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)及仿真教學(xué)前先進(jìn)行短期的現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，認(rèn)識(shí)各種化工單元設(shè)備及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和空間幾何形狀，了解工藝過(guò)程的組成和控制系統(tǒng)的組成，明確管道走向、閥門(mén)大小和位置等，感受化工生產(chǎn)環(huán)境，使學(xué)生建立起一個(gè)完整真實(shí)的化工過(guò)程的概念。2.掌握方法和原理知識(shí)。統(tǒng)覽化工技術(shù)類(lèi)國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如化工總控工、結(jié)晶工、蒸餾工等，其中對(duì)操作技能的要求通常描述為：能根據(jù)儀表顯示或中控分析結(jié)果，通過(guò)DCS控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)或各項(xiàng)操作。只有具備相關(guān)的理論知識(shí)，才能對(duì)儀表數(shù)據(jù)和中控結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，并根據(jù)所得結(jié)論進(jìn)行正確的工藝操作。因此，仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的前提條件之一是，使學(xué)生具備基本的工藝?yán)碚撝R(shí)和工藝控制方法知識(shí)。3.實(shí)施仿真實(shí)訓(xùn)。當(dāng)學(xué)生通過(guò)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，初步了解了化工過(guò)程，又通過(guò)老師講解，學(xué)習(xí)了相關(guān)原理和方法，他們躍躍欲試，想自己動(dòng)手操作，感受未來(lái)的職業(yè)活動(dòng)。這正是我們切入仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的良好時(shí)機(jī)。在“仿控制室”內(nèi)，操作信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳給工藝仿真軟件，軟件完成實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中物理變化和化學(xué)變化的模擬運(yùn)算，一些主要的工藝指標(biāo)（仿生產(chǎn)信息）經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)反饋到“仿控制室”。學(xué)生的任務(wù)就是觀察、分析反饋回來(lái)的信息，判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀況，決定并實(shí)施下一步的操作。4.化工單元實(shí)際操作訓(xùn)練。仿真實(shí)訓(xùn)畢竟是在虛擬的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的操作訓(xùn)練，與真實(shí)的生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)有一定差距。學(xué)生只能領(lǐng)會(huì)一般的過(guò)程和方法，無(wú)法體會(huì)親自動(dòng)手的觸覺(jué)、手感及真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)所具有的氛圍。尤其是可以推倒重來(lái)的“游戲式”操作，可以隨時(shí)“凍結(jié)”系統(tǒng)進(jìn)行充分思考，缺乏實(shí)際生產(chǎn)操作中的緊迫與慎重，因此，仿真實(shí)訓(xùn)后應(yīng)在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行實(shí)物化工單元模擬操作，使學(xué)生從虛擬的二維平面走進(jìn)真實(shí)的三維立體空間，感受真實(shí)的閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié)、塔釜液位的控制、儀表讀數(shù)的變化，體驗(yàn)故障出現(xiàn)時(shí)的手忙腳亂和緊張恐慌，鍛煉實(shí)際操作需要的膽量和信心，學(xué)習(xí)設(shè)備和裝置的維護(hù)保養(yǎng)。這是培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。三、深入企業(yè)生產(chǎn)，提升教師實(shí)踐水平仿真實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍的建設(shè)是仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)順利進(jìn)行的有力保障。只有具有生產(chǎn)一線實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、操作技能和相關(guān)職業(yè)資格的教師在化工生產(chǎn)環(huán)境中，才能培養(yǎng)出化工生產(chǎn)一線的高素質(zhì)、高技能應(yīng)用性人才。在仿真軟件營(yíng)造的虛擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和虛擬控制室中，指導(dǎo)教師成為影響學(xué)生操作訓(xùn)練水平的重要因素。首先，指導(dǎo)教師應(yīng)熟悉每個(gè)仿真軟件操作原理，能夠熟練地操作每個(gè)仿真軟件。在仿真實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，每一個(gè)學(xué)生的操作都不相同，產(chǎn)生的問(wèn)題和困難也是各種各樣，指導(dǎo)教師只有先行訓(xùn)練充分，才能對(duì)學(xué)生及時(shí)加以指導(dǎo)并幫助解決問(wèn)題。其次，教師應(yīng)熟悉實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中主要生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)、主要工藝參數(shù)的控制方法和主要儀表的控制原理，具有豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)和較高的工藝?yán)碚撍?，能夠洞悉虛擬和實(shí)際之間的差別。當(dāng)學(xué)生獨(dú)出心裁，提出各種優(yōu)化操作方案時(shí)，要求指導(dǎo)教師能夠甄別哪些是可行性的操作，哪些是軟件允許而實(shí)際生產(chǎn)卻必須杜絕的錯(cuò)誤操作，拓展學(xué)生的思路。教師必須深入企業(yè)，親自“下水”，在生產(chǎn)崗位上進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐鍛煉，才有可能達(dá)到上述要求。四、通過(guò)真實(shí)規(guī)程，解決虛擬和真實(shí)之間的差別化工仿真實(shí)訓(xùn)是學(xué)生間接接觸實(shí)際的一種有效手段，但其操作的模擬性和程序化與現(xiàn)場(chǎng)操作的靈活性、不可預(yù)見(jiàn)性還有相當(dāng)?shù)木嚯x。仍以仿真實(shí)訓(xùn)乙醛氧化制醋酸為例，開(kāi)車(chē)操作中一開(kāi)始即向氧化塔注酸進(jìn)行酸洗，而工廠實(shí)際開(kāi)車(chē)前卻要求機(jī)電、儀表、計(jì)算機(jī)、化驗(yàn)分析須具備開(kāi)工條件，值班人員在崗；須檢查是否備有足夠的開(kāi)工用原料和催化劑；須N2吹掃、置換氣密等。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們根據(jù)“化工總控工”國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，參考真實(shí)操作規(guī)程，編寫(xiě)了符合生產(chǎn)實(shí)際的教材《化工仿真實(shí)訓(xùn)》，彌補(bǔ)