仿真技术在高校化工教学中的应用

９２　科学管理　

浅议化工仿真技术在化工专业实践教学中的作用　

李廷真　赖庆轲　黄美英　

（重庆三峡学院化学与环境工程学院，重庆４０４１　００）　

摘　要：介绍了化工仿真技术在４￣：ｒ－原理、化工工艺学、仪器分析及化工生产实习等化工专业实践教学环节中应用的效果及　

作用，指出了实践教学环节中化工仿真技术的使用应注意的问题，证明了在化工专业实践教学过程中引入化工仿真技术可以　

有效地解决常规实践教学无法解决的问题，能显著提高学生实践动手能力。　

关键词：化工仿真技术；实践教学；化工专业　

Ｄ０Ｉ：１０．３９６９／ｊ．ｊ　ｓｓｎ．１６７１—６３９６．２０１３．０７．０４５　

随着计算机软、硬件的快速发展和科学技术的进步，化　

工仿真技术在化工专业教学中发挥着愈来愈重要的作用。作　

为一种教学手段，化工仿真技术既可带给学生真实的化工生　产环境，调动学生的学习积极性，又优化了化工类实验与实　

践性环节的教学过程，有助于对学生综合能力以及化工实际　

操作技能的培养。　１　化工仿真的概念　

化工仿真就是化工生产过程的数学仿真，它以化工生产　

过程基本规律为依据，利用数学建立模型方法，在计算机上　

再现该化工生产过程的一种应用技术。化工中所研究的各种　

单元操作，如离心泵的使用，换热、蒸发、吸收等过程，以　

及生产工艺过程都可以通过化工仿真软件真实地再现其生　产过程，使化工生产人员在一个非常逼真的环境中获得对工　

艺知识的彻底理解和对实际操作技能的熟练掌握。　２　化工仿真技术在化工专业实践教学中的应用　

在实践教学中化工仿真技术可以针对真实的化工生产　

和实验装置及流程建立数学模型，借助于仿真机再现真实的　

化工生产及实验过程，给学生提供一个真实的化工生产和实　

际操作的环境，有利于学生实践能力的培养。　

２．１化工仿真技术在化工原理实验课中的作用　高校在开设化工原理实验课时通常采用传统的分组实　

验模式，但由于受到场地和实验装置以及课时和师资的限　

制，很难实现学生个人独立完成实验的目的，致使学生在做　

实验实ｉＪ　２００６．１Ｏ　

仿真实训系统在石化专业教学中的运用　

为适应生产技术的发展。克服生产　一线不能快速、安全地进行工人培训的　弊端，２０世纪初。西方发达国家开始采用　ＤＣＳ仿真系统对工人进行培训．由于其　安全性以及对生产装置的高度模拟．取　得很好的效果。逐渐被世界范围承认并　推广。１９８５年我国引入六套仿真培训系　统．１９８７年国内成功开发了第一套通用　石化仿真系统。近年又有多家具备开发　软件能力的公司致力于仿真培训系统的　刘小隽　（辽宁石化职业技术学院辽宁锦州１２１００１）　

摘要：以学院石化专业仿真　实训系统的使用为例，阐述仿真　实训系统在专业教学中的运用及　几个突出特点．并提出仿真实训　教学的误区和教学建议。　关键词：石油化工；仿真实训　系统；专业教学　

开发和研究，其系统广泛运用于生产和教学。石化ＤＣＳ仿真系　统是以实际的石油化工生产过程为依据。结合计算机模拟仿真　技术开发的适合石油化工生产企业培训、石油化工专业及相关　专业教学和培训的软件系统。为石油化工生产企业的职工培训　和石化院校学生实训提供了便利的条件。　我院仿真实训系统的利用情况　作为高等职业技术学院。如何培养出懂技术、会管理的生产　一线的高级技能型人才是高职教育提出的目标。更是我院始终　坚持和不断努力的方向。随着社会发展。新老石化企业都面ｌ临着　技术、设备更新和改进．以人为本的经营　理念以及激烈的市场竞争对生产过程的　“安、稳、长、满、优”要求越来越高。对石化　企业的技术工人而言．通过较长时间了　解、学习和参与正常生产．可以获得一定　的实践经验．而对生产过程的事故处理及　其他应急处理能力往往在非正常生产如　停工时才能获得。目前。多数石化企业正　常检修周期一般由原来的一年延长到两　年以上。通过非正常生产获得技能的机会　相对减少。对任何企业来讲，时间就是金钱。时间就是效益。原来　那种完全靠时间磨炼出工人的操作技能的做法显然不适合现代　生产的要求。而在生产一线要求技术工人短时间内迅速独立担　当某一岗位的操作任务也不太现实。高职教育要求毕业生无上　岗适应期，也就是说，毕业生在迅速适应工作环境后能顶岗，能　独立操作。使学生获得各种操作经验．实现真正的上岗无适应　期．除了采取各种认识实习、生产实习、毕业实习、综合实训手段　来提高学生的实践技能水平外。无疑。ＤＣＳ仿真是重要手段。　我院适应发展建设需要。充分认识到提高学生技能水平的　持学生大胆试验。例如学生进行硫酸四　氨合铜（Ⅱ）热分解实验．实验现象中产　物比预习时预料的要多。产物是什么？怎　样产生的？可以鼓励学生探讨．课内做不　完允许利用课余时间再做．实验室提供　方便。允许学生不交预定的实验报告．只　收其专题作业报告《硫酸四氨合铜（Ⅱ）　热分解》。学生为了完成专题作业报告．　查阅了许多资料。并开展讨论．这种做法　既增强了学生学习兴趣．更有助于提高　学生的独立实验工作能力。这样，要求教　师应该创造各种条件。开发学生的创造　能力和潜能，使每个学生都有机会充分　展示并发展自己的才能。　在辅导学生实验过程中．强调学生　重视实验小结。丰富实验知识．可以有效　发展实验能力。例如。学生在做二氧化锰　催化过氧化氢分解实验时。需要检查气　体，教师可以启发学生总结出几个操作　要点而使实验现象明显。学生以后做二　氧化锰和浓硫酸的受热反应．过氧化钠　的水解反应，硝酸盐的热解反应．其产物　的检查效果都比较好。又如分析化学实　验中引导学生归纳促使沉淀析出的几种　常用方法，学生再做这类实验时均获得　比较明显的现象。这说明学生独立实验　工作能力提高了，也让学生感受到实验　既是科学又是艺术。　实施素质教育的开放性　就某门课程而言，素质教育的开放　性，即把它作为敞开体系．使它与环境经　常有物质、能量或信息的交换。素质教育　的开放性要求实验教学不再局限于课内　和课本．尽量拓宽原有教学空间．挖掘新　的教学渠道，寻找多种信息来源。开展创　作科技活动等。素质教育的开放性与主　体性、发展性一样应贯穿在整个实验教　学过程中。采取设计性实验教学．不仅可　以贯彻素质教育的主体性、发展性．更是　实施素质教育开放性的主要举措．是培　养学生独立实验工作能力的有效方法。　每学年可安排２至３个综合型设计实　验。五年制高职化工专业第三、四学年下　学期可安排学生进行较大型设计性实　验——课程设计实验。　设计性实验．即教师拟出实验题目．　学生自拟实验方案．独立操作．完成全部　实验，写出实验报告。设计性实验无现成　的实验材料．学生必须查阅较多资料．弄　清实验原理并完成有关计算。制定实验路　线和确定实验步骤．提出实验所需的仪　器、材料、药品以及装配仪器等　这种实验　具有开放性特征。也称为开放性　实验。为　此，在平时就应该适当安排有关“设计性　实验”的内容对学生进行训练．开展局部　的、初级的、思考性的课内设计性实验教　学。可以在布置预习时以思考题的形式要　求学生结合该次实验的有关内容进行某　个小专题设计．还可以在实验过程中要求　学生设计小实验来验证某种产物等等。这　些小设计应具有多样性．涉及实验知识面　要广．与期末安排的设计性实验最好要有　联系。例如，某个实验装置的改：鞋，物质的　分离、提纯和回收。物质的鉴定等等。期末　时学生才能有一定的实验设计能力，进行　综合型设计性实验才有基础。　学生的设计性实验应有一定的理论　深度，但难度不宜过大。实验设计方案是　学生经过努力（如查阅参考资料、同学问　讨论等）后设计出来的。而且可以获得较　好的实验结果。设计性实验的本身也应　该具有开放性．最好具有多种可供学生　选择的实验路线．涉及实验知识面比较　广泛（如实验原理、试验方法、本学期所　学的多种基本操作等）；要求学生根据自　己以往的经验、已有的知识和查阅的信　息进行选择、组合、构思、创意设计。这些　设计实验应具有实验价值．在形式上具　有多样性。而且能引起学生的学习兴趣。　学生设计实验的过程也应该具有开放　性．不仅开放实验室让学生熟悉所用的　器材药品．而且根据题目的难度和学生　所拟方案的深度。允许先期完成方案设　计的学生到实验室进行某阶段的小分量　实验．允许设计上有错误的学生修改方　案。甚至重新设计。学生在完成实验以　后．无论成败与否应写出小论文形式的　实验报告或普通形式的实验报告。可见，　设计性实验信息容量大、学习空间广、教　学形式活、知识内容丰富。是化学实验教　学中实施素质教育的强力手段。是对学　生独立实验工作能力的综合训练。　素质教育要求唤起全体学生的主体　意识．发展学生主动精神．促进学生全面　发展。我们在五年制高职化工专业化学实　验教学中（包括整个课程的各个环节），贯　彻素质教育的主体性、发展性、开放性．培　养学生独立实验能力．还需在推进素质教　育的全员性和全面性等方面进行努力。

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__________________________________________________ 虚拟现实技术在化学实验教学的应用

运用虚拟现实技术在化学教学中开展教学工作，不但有助于优化当前的化学课堂，使课堂的教学容量得到极大扩展，而且还可以模拟现实生活中的真实场景，将所要教学的内容以更直观、形象的方式呈现。尤其是对实验这一部分内容的教学与实践，有利于凸显重点、突破固有难点，而且还可以可视化某些抽象性知识，同时提升学生对化学学科的学习兴趣，降低实验风险，树立学生的绿色发展意识，而且突破各种限制，增强学生的学习效果等，从而更好地促进教学。

：虚拟现实技术;化学实验教学;应用

虚拟现实（VirtualReality，简称VR），它于1989年由美国学者加隆雷尼尔(JaronLanier)提出。这一技术是利用计算机的多媒体信息处理系统模拟真实的三维空间而创建出的虚拟世界，描述现实世界的各种物质和事物演变的动态过程。随着多媒体和网络技术的飞速发展，当前学生学习的方式多样，不再局限于课堂学习，学生可在课后选择自主学习，虚拟现实技术的引进为其创造了机会。在虚拟情境中，学生能够以各种方式与虚拟对象产生交互并在短期内获得反馈结果，从而感知到预期的各种信息并从中获得科学知识和技能，这样就从传统的以教促学转变为以学促__________________________________________________

__________________________________________________ 学的方式。在化学实验部分中相当一部分知识是不可观察或不容易观察的，例如核外电子的运动状态、化学平衡中反应达到平衡时反应物和生成物的状态等。另外一部分试剂和实验都有较大的危险性，例如强酸、强碱，用氢气还原氧化铁和氧化铜，钠与水反应等。鉴于化学这一学科的上述特点，这才使得作为处于前沿的虚拟现实技术走进中学化学，尤其是与实验教学部分结合有了充分必要性和实践性。但具体的呈现形式或者操作方式怎么选择，就必须要充分考虑这一技术的特殊性,以最恰当的方式来呈现使效果最大化。

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浅谈化工仿真实训在教学实践中的应用

作者：唐晓松

来源：《中国科教创新导刊》2013年第02期

摘要:为了适应社会对高素质人才的需要,如何加强培养学生的动手能力、理论联系实际的能力成为中职学校迫切解决的问题。化工仿真实训真正解决了这一问题。本文重点阐述化工仿真实训的内容、优点及实践意义。

关键词:化工仿真 DCS仿真系统 教学实践

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)01(b)-0074-01

仿真是对代替真实物体或系统的模型进行实验和研究的一门应用技术科学,仿真技术的工业应用大约始于60年代,并于80年代中期随着计算机技术的快速发展和广泛普及取得很大进展。目前,学生在生产现场不能亲自操作,只能通过观察来感观认识,所以学校里实行在校外下厂实习,在校内进行化工仿真实训,这一教学方法使教学效果得到明显提升,利用仿真实习技术,可以解决“只准看,不准动”的难题,让学生通过自己动手,来提高分析问题、解决问题的能力。仿真实训技术是以化工仿真培训系统是过程系统仿真应用的一个重要分支,主要用于化工生产装置操作人员的操作方法和操作技能培训,是一种为绝大多数化工企业和职教部门认同的,先进的,高效的现代化培训手段。如何实施是从事培训的教师值得深入考虑的问题。根据我在仿真实训系统教学中的体会,下面谈点粗浅认识和看法。

1 化工仿真实训的内容

化工仿真实训能够让学们最大限度的发挥想象力和创造力,让学生们亲自动手实践,通过理论知识的学习,再借助化工仿真实训的高效和无公害的特点,让学生们亲自设计和实验开车方案,从而找出最好的控制和解决方法,同时得出一套新的方案,指出现有工艺中存的不足,并通过自己的实践进行论证等等。化工仿真实训能够充分反映学生们的理论知的运用和解决问题的能力,在电脑上通过DCS仿真软件,能够比较真实的模拟现场的操作。其操作结果亦和真正的操作过程是一样的。它主要包括六方面的内容。