浅谈化工仿真教学在化工技术人才培养中作用

崔晓峰　孔学军　杜荣斌等

摘要：本文简单介绍了化工仿真软件及其在模拟基本化工装置和典型化工工艺中的应用；分析了化工仿真教学在培养化工技术人才中的作用和意义；充分肯定了化工仿真在提高教学效果和化工人才能力培养中的积极作用。

关键词：化工仿真; 化学工程; 人才培养

0引言

众所周知，现代化工是一个连续化、大生产、技术密集、高危险的行业，很多传统的人工现场操作被集散控制系统（DCS）所取代。具有扎实的化工工艺理论以及相关生产知识的高素质技能型人才越来越紧缺，培养适应现代化的高素质应用性人才成为一个紧迫的问题。所以，对化工教学课程内容进行优化，使得化工知识由书本转向实际运用，对高素质化工技术人才的培养有非常重要的意义。[1] 化工仿真技术正是这样一种通过计算机将化工生产操作控制环境呈现于学生面前，构建化工理论学习与化工实际生产间桥梁的新型教学法。

1化工仿真教学法简介

化工仿真技术是以实际生产过程为基础，依据生产装置的结构和系统规律，运用数学模型，将化工生产设备和工艺流程在计算机上再现的一种技术。是一门以场景模拟、计算机仿真的形式，来完成具有一定综合性质的实训项目，培养学生综合能力的课程。教学过程全部使用仿真实训软件，重点着眼于化工单元操作过程的训练。[2]学生可在仿真的化工装置上进行操作，软件的运行完全模拟真实化工设备的运行规律，通过操作软件，强化学生对理论学习和实践操作能力的锻炼。

2化工仿真在教学中的应用

2.1化工仿真在模拟基本化工装置中的应用

对于一个化工技术人才，基本化工装置的构造，工作原理和简单操作是必须要求掌握的，但在传统教学中，对这些知识的讲授只能做一些书面的讲解和配合少数的实验，学生对知识的掌握很难达到应用的要求。为此我校引进的化工单元仿真教学软件涵盖了CO2压缩机、常规离心泵、催化剂萃取塔、罐区单元、锅炉、换热器、加热炉、间歇反应釜单元、固定床单元、流化床反应器、透平离心压缩机、吸收解吸单元、精馏塔、液位控制、真空系统等十五个单元，包涵化工生产中所应用到基本化工装置。通过仿真技术逼真模拟各个基本化工装置的开车、停车和事故处理等操作过程，学生在生动友好的人机界面操作中，既掌握了化工课程所授的基本知识，又学会了基本化工装置的操作，真正满足了化工技术人才的培养。

2.2化工仿真在模拟典型化工工艺中的应用

典型化工工艺的工作原理、工艺流程、和操作过程是化工技术人才必备的基础知识。但在传统教学中，除了对工作原理在掌握外，只能要求学生背诵工艺流程，学习过程苦涩无味。我校引入的仿真系统中涵盖了常减压蒸馏、催化裂化-反再系统、丙烯酸甲酯仿、均苯四甲酸二酐工艺，四个典型化工工艺流程。结合了化工仿真技术，整个工艺流程可简化为一个图文声像并茂的 DCS 控制画面呈现在学生的面前，学生可以按照操作步骤进行操作，理解和熟悉工艺流程，同时可通过设置和调节工作参数来分析各工作单元对整个工艺的影响，在加深对设备装置及整个工艺的理解的同时也激发了学生学习兴趣，有效提高课堂教学效率和教学质量，并强化了学生的工程意识。为培养一个合格的化工技术人才奠定了良好的基础[3]。

3化工仿真教学在培养学生能力中作用

3.1搭建理论学习与实践操作的桥梁

一个合格的化工技术人才应该是既有扎实的化工理论基础，又能操作和控制基本的化工设备。传统教学法较注重理论知识的讲授，而实践环节的训练只能通过几个简单实验和几天走马观花式的实训。化工仿真技术恰好可以弥补这样和空缺。学生在操作仿真软件的同时，增强了对理论课程的认识和理解。在掌握理论知识的基础上，通过操作仿真软件，增强对化工生产的认识，学习化工装置的操作技能，进一步增强自己对理论的理解，以理论解决实际问题，从而搭建一座理论学习与实践操作的桥梁[1]。

3.2强化理论课程的理解和夯实化工生产实训的基础

化工类专业课程所涉及的知识都是与实际生产结合紧密的，课程中所涉及的变量较多，公式繁杂，设备种类形式各异，若学生们还以中学时代的学习方式来进行简单理论上的学习，很难达到理想的效果。结合了化工仿真技术，可以将学生引入化工生产环境之中，这种生动活泼的的教学方式，可以提高学生的学习兴趣，强化对理论知识的理解[4]。

化工仿真软件中包含了很多典型的化工工艺和逼真的化工场景，学生科在其上进行模拟实训，使学生对真实的化工生产有一个身临其境的感性认识，并且能够在其上进行实际操作，从而增强学生的实践操作能力。经过模拟实训之后，再将学生带入企业中进行化工生产实训，就是使得走马观花式的实训变的“有血有肉”，真正发挥实训的意义[5]。

4结论

DCS化工仿真技术可以形象直观地展现化工生产装置的工作原理、工艺流程以及生产过程操作。将其引入化工教学中可使学生在操作软件的同时强化对理论课程的理解，在理论学习与实践操作之间搭建了一种重要的桥梁。此外，还可通过仿真软件的操作为化工实训奠定良好的基础。化工仿真教学在提高教学效果的同时也提高了学生综合能力的培养，为培养优秀的化工技术人才提供了良好的平台。

参考文献：

[1]左卫元.浅谈化工仿真实验在化工教学中的作用[J].广州化工,2013,41(07):222-223.

[2]李素君,徐铁军,王晓丽.基于“卓越计划”的应用型人才培养模式改革[J].化工高等教育,2014(02):5-8.

[3]朱巧凤,慕 苗.浅谈化工仿真软件在化学工艺专业教学中的应用[J].山东化工,2013,42(10):190-191.

[4]侯焕福.化工仿真在化工专业教学中的作用[J].中国教育技术装备,2012(24):121-123.

[5]刘淑霞.化工仿真技术在教学及实训中的应用[J].2012(29):53-54.endprint