＊張連霞

（山東省東營市河口區(qū)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 山東 257200）

淺談化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件的應(yīng)用

＊張連霞

（山東省東營市河口區(qū)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 山東 257200）

化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件的應(yīng)用，為《化工單元過程及操作》課程的講授提供了更多的實(shí)訓(xùn)模擬場(chǎng)景。同時(shí)，化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件的教學(xué)又是以《化工單元過程及操作》的理論知識(shí)為基礎(chǔ)。兩者相輔相成，相互促進(jìn)教學(xué)。在以單元實(shí)習(xí)仿真軟件為工具的教學(xué)過程中，要客觀地應(yīng)用軟件，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，注意其與實(shí)際操作的區(qū)別。文章還闡述了化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件在高等職業(yè)教育中的作用，突出介紹了仿真軟件訓(xùn)練在實(shí)際教學(xué)中的意義和重大作用，有效解決了學(xué)生實(shí)習(xí)困難，不能實(shí)際動(dòng)手操作的難題，推動(dòng)了職業(yè)教育的教學(xué)手段和方法，改進(jìn)了學(xué)生的培養(yǎng)模式，提高了學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)。

化工單元；仿真軟件；必然性；局限性

《化工單元過程及操作》是中職化學(xué)工藝專業(yè)的必修課，這門課程包含了化工生產(chǎn)過程的物理操作，具有規(guī)律性，但也伴有抽象性及理論性極強(qiáng)的特點(diǎn)。對(duì)于理論性極強(qiáng)的專業(yè)課，學(xué)生學(xué)習(xí)起來難度較大。而在中職階段，開展《化工單元過程及操作》這門課程又帶有一定的局限性，如何使這門課程能最大限度地發(fā)揮其作用，也成了教師們的研究課題。

1.化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件應(yīng)用的必然性

化工生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是原料來源豐富，生產(chǎn)路線多，技術(shù)含量高，但同時(shí)經(jīng)常涉及有毒、有害、易燃、易爆等物料，需要高溫、高壓、低溫、低壓等條件。化工生產(chǎn)的這種特殊性，使學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)易受到硬件條件的限制，而化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件利用計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)的化工操作控制環(huán)境，使學(xué)生在安全、經(jīng)濟(jì)、逼真的操作環(huán)境下，進(jìn)行操作技能的訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)化工單元操作過程的要求、安全知識(shí)有一個(gè)概括的了解，并掌握基本的操作技能及事故處理方案，初步形成化工生產(chǎn)操作人員應(yīng)具有的基本職業(yè)素養(yǎng)。在這個(gè)過程中，可以避免資源的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)初學(xué)者來說這是最安全有效的學(xué)習(xí)途徑。

2.化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件在課堂中的應(yīng)用

(1)掌握基礎(chǔ)知識(shí)，開展任務(wù)學(xué)習(xí)

單元操作過程的進(jìn)行，不是憑空而論，是以理論基礎(chǔ)為支柱。只有以足夠的理論基礎(chǔ)作支撐，才能順利完成仿真任務(wù)。所以，基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊是必須的。在應(yīng)用化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件之前，教師對(duì)于每一個(gè)單元操作過程的工作原理及其他理論要點(diǎn)，必須分析明了并檢查學(xué)生掌握情況。對(duì)重難點(diǎn)反復(fù)討論，各個(gè)擊破，力求做到面面俱到。例如，對(duì)于離心泵單元的實(shí)訓(xùn)，我是在《流體輸送》章節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)完成之后開展的。在教學(xué)中，借助于化工模型及Flash動(dòng)畫，學(xué)生對(duì)于離心泵的結(jié)構(gòu)、工作原理都已經(jīng)很好的掌握，對(duì)于離心泵的工作過程也有了初步的了解。特別強(qiáng)調(diào)離心泵的操作，如何防止氣縛、汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，以小測(cè)驗(yàn)形式鞏固學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的掌握。在這個(gè)基礎(chǔ)上，再分析單元仿真軟件，難度會(huì)有所降低。每一個(gè)單元操作的進(jìn)行，以任務(wù)形式分發(fā)，鍛煉學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力。結(jié)合工廠生產(chǎn)實(shí)際，創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境，讓學(xué)生有緊迫感，同時(shí)有認(rèn)同感：這個(gè)工作需要我們來完成。于是，大家齊動(dòng)腦想辦法，集思廣益，小組討論，達(dá)到目的。

(2)分析工藝流程，明確控制方案

學(xué)生在任務(wù)分析的基礎(chǔ)上，可以畫出簡(jiǎn)單的工藝流程圖，包括主要設(shè)備、閥門及輸送管線。能分清任務(wù)目的，這樣可以找準(zhǔn)方向，明確目標(biāo)。教師在此基礎(chǔ)上，分析參數(shù)的控制，添加儀表項(xiàng)目，完善工藝流程圖。然后，以“正常運(yùn)行”培訓(xùn)項(xiàng)目為例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)圖，進(jìn)一步指出主要設(shè)備、閥門及流體流向，強(qiáng)化記憶；結(jié)合DCS圖，指出主要參數(shù)的控制點(diǎn)。從整體上，把握本單元工藝流程的正常工況。這個(gè)過程必須細(xì)化，不能急于求成，對(duì)每一個(gè)參數(shù)的控制一定要準(zhǔn)確，這就要求學(xué)生首先必須記清參數(shù)值。以離心泵單元為例，給出生產(chǎn)任務(wù)：某化工廠檢修完成準(zhǔn)備開車，在原料輸送工段有一任務(wù)，將40℃帶壓5atm（表壓）的液體以恒定流量20000kg/h輸送到生產(chǎn)工段。學(xué)生初看到生產(chǎn)任務(wù)，明白這是一個(gè)流體輸送的任務(wù)，結(jié)合任務(wù)描述，就可以清楚地把生產(chǎn)設(shè)備畫出來，接著完善了輸送管線，進(jìn)一步細(xì)化了操作閥門。有儀表知識(shí)做基礎(chǔ)，我補(bǔ)充了主要的控制儀表。完成工藝流程圖后，學(xué)生在自己繪制的圖例上分析操作，有一種滿足感，這也極大地激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性普遍得到了提高。學(xué)生有自己操作的求知欲，教師只需適當(dāng)點(diǎn)撥即可。學(xué)生開始踴躍嘗試仿真軟件的應(yīng)用，找到主要設(shè)備：罐、泵，明確流體流向，分析控制方案，發(fā)現(xiàn)問題：壓力如何控制。我及時(shí)指出，壓力采用分程控制，并講解分程控制的過程，使學(xué)生初步掌握復(fù)雜控制方案。參數(shù)控制方案主要有三種：串級(jí)控制、分程控制、比值控制，對(duì)每一種控制方案都有講解，這樣學(xué)生遇到類似參數(shù)控制方案會(huì)有印象，才會(huì)有繼續(xù)學(xué)習(xí)的愿望，才會(huì)發(fā)覺控制方案采用的必然性。

(3)啟動(dòng)仿真軟件，動(dòng)手操作體會(huì)

在明確工作原理、工藝流程的基礎(chǔ)上，單元操作過程的進(jìn)行也就順理成章。仿真軟件有兩個(gè)進(jìn)程：DCS集散控制系統(tǒng)、操作質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)。其中，DCS集散控制系統(tǒng)是進(jìn)行工藝操作的界面，操作質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)是工藝操作指導(dǎo)和診斷評(píng)定界面。在講解完操作規(guī)程之后，我建議學(xué)生以DCS集散控制系統(tǒng)為主，以操作質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)為輔進(jìn)行練習(xí)。每個(gè)單元操作都包括：開車、停車、正常運(yùn)行及事故處理四大部分。通過“正常運(yùn)行”培訓(xùn)項(xiàng)目，掌握各個(gè)參數(shù)的正常值范圍，為“開車”提供參考。在“開車”培訓(xùn)項(xiàng)目中，重點(diǎn)注意有先后順序的操作步驟。根據(jù)教師講解，學(xué)生完成培訓(xùn)項(xiàng)目后，結(jié)合操作質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)，觀察發(fā)現(xiàn)普通步驟基本無扣分項(xiàng)，扣分發(fā)生在質(zhì)量步驟部分。這是因?yàn)樵趨?shù)控制過程中，需要一定的技巧性。所以，操作過程中，我要求每個(gè)學(xué)生記下自己各個(gè)調(diào)節(jié)器的開度，然后小組討論，便于共同尋找合適開度達(dá)到正常工藝參數(shù)。同時(shí)，也要抓住前后設(shè)備之間的關(guān)系，明確前后工段之間的配合。另外，在“事故設(shè)置”培訓(xùn)項(xiàng)目中，我要求學(xué)生不要急于處理事故，而是應(yīng)該先觀察事故發(fā)生時(shí)參數(shù)的改變。這樣，當(dāng)出現(xiàn)隨機(jī)事故時(shí)，學(xué)生才可以很好地根據(jù)參數(shù)變化分析可能原因，做出判斷并進(jìn)行處理。課后，要求學(xué)生寫好總結(jié)，通過自己的實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)問題并解決，完成實(shí)踐任務(wù)。

(4)啟動(dòng)教師站，評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)訓(xùn)情況

平常仿真軟件的練習(xí)，以“單機(jī)練習(xí)”形式進(jìn)行。這樣，教師并不能很好地掌握每個(gè)學(xué)生的實(shí)際情況。所以，在每一個(gè)單元操作完成之后，以“局域網(wǎng)模式”進(jìn)行測(cè)試也是必須的。針對(duì)每一個(gè)單元操作，我都添加了試卷：包括工藝題、思考題兩大部分，組織學(xué)生測(cè)驗(yàn)。其中，工藝題包括開車、停車、隨機(jī)事故三部分；思考題主要涉及本單元的基礎(chǔ)知識(shí)。工藝題中隨機(jī)事故的處理是個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生只有熟練掌握參數(shù)變化原因，才能處理問題。思考題的運(yùn)用，可以反饋學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，查缺補(bǔ)漏，更進(jìn)一步鞏固了學(xué)生的理論學(xué)習(xí)。教師站的使用，可以檢測(cè)學(xué)生對(duì)本單元操作的掌握情況，具有直觀性、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。每個(gè)學(xué)生的成績一目了然，在哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了扣分，打印學(xué)生成績單，同時(shí)注明出錯(cuò)處集中在什么地方，要求學(xué)生強(qiáng)化練習(xí)。還可以組內(nèi)評(píng)比，每組選出一個(gè)同學(xué)對(duì)學(xué)過的單元操作仿真做總結(jié)，這也是對(duì)每一個(gè)單元操作過程的升華。

3.化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件的局限性

分析化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件應(yīng)用的必然性及優(yōu)勢(shì)，并不是說對(duì)于化學(xué)工藝專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，此軟件沒有局限性。我認(rèn)為化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件的應(yīng)用主要存在以下幾點(diǎn)問題：

(1)仿真軟件的使用不能代替實(shí)訓(xùn)裝置

電腦顯示器所能展示的生產(chǎn)畫面，與實(shí)訓(xùn)裝置相比，比例差異大。不能看到設(shè)備外觀，不能動(dòng)手操作閥門。所以，在實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)，必須有一個(gè)重新學(xué)習(xí)的過程。

(2)仿真軟件的可再現(xiàn)性會(huì)造成學(xué)生操作的隨意性

在仿真軟件界面中，若操作失誤，會(huì)出現(xiàn)“×”標(biāo)志，學(xué)生可能會(huì)習(xí)慣性地啟用“重做當(dāng)前任務(wù)”，但這在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是絕對(duì)不可能的。一旦出現(xiàn)操作失誤，輕則影響生產(chǎn)指標(biāo)，重則會(huì)造成事故，后果不堪設(shè)想。所以，在應(yīng)用軟件過程中，必須對(duì)學(xué)生言明，化工生產(chǎn)容不得一點(diǎn)含糊。

(3)仿真軟件參數(shù)的可控性會(huì)造成學(xué)生操作的盲目性

在操作過程中，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)這種情況：為了達(dá)到正常運(yùn)行參數(shù)得一個(gè)高分，不斷改變閥門開度來調(diào)整參數(shù)值。操作過程中盲目追求高分，不分析實(shí)際生產(chǎn)的需要。這對(duì)于正常生產(chǎn)來說，又是不被允許的。所以，在應(yīng)用軟件過程中，也必須培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

綜上所述，化工單元實(shí)習(xí)仿真軟件是一個(gè)學(xué)習(xí)工具，它不是萬能的。教師應(yīng)客觀地看待它，學(xué)生要理性地應(yīng)用它。做到充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，摒棄其局限性。教師應(yīng)該開拓思維，多途徑尋求專業(yè)課突破的方法；學(xué)生應(yīng)該充分利用學(xué)?，F(xiàn)有資源，培養(yǎng)自身技能，為將來成長為一個(gè)合格的化工行業(yè)工作者而努力。

[1]李越．中職化工仿真實(shí)習(xí)教學(xué)的探討[J]．時(shí)代教育(教育教學(xué)),2011．02．

[2]柳海蘭．化工仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展[J]．廣東化工,2010．11．

[3]潘欣．高等職業(yè)教育中化工仿真教學(xué)的應(yīng)用與實(shí)踐[J]．中文信息,2013．11．

[4]常蔓麗．3D化工仿真在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用[J]．中國化工貿(mào)易, 2015．35．

[5]吳重光．過程系統(tǒng)高效仿真軟件平臺(tái)[J]．北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001．4．

[6]趙曉陽．電路仿真軟件在高職《電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]．才智,2015．7．

[7]袁夢(mèng),劉萍,唐友亮．利用仿真軟件提高數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)效果[J]．牡丹江教育學(xué)院學(xué)報(bào),2011．01．

[8]吳重光,納永,良夏迎春,張衛(wèi)華．過程與控制計(jì)算機(jī)仿真實(shí)習(xí)軟件及應(yīng)用[J]．系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2009．21．

張連霞（1983～），女，山東省東營市河口區(qū)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，研究方向：中職化學(xué)工藝專業(yè)教學(xué)。

(責(zé)任編輯宋小蒙）

Discussion on the application of chemical unit practice simulation software

Zhang Lianxia
（Dongying city estuary vocational secondary specialized school ,Shandong, 257200）

The application of chemical unit practice simulation software provides a more practical training simulation scenario for the course of chemical unit process and operation. At the same time, the teaching of chemical unit practice simulation software is based on the theoretical knowledge of chemical unit process and operation. Both complement each other and promote teaching. In the teaching process with the unit practice simulation software as the tool, the software should be applied to the objective, and give full play to its advantages, and pay attention to the difference between it and the actual operation. The article also expounds the chemical unit internship simulation software in the role of higher vocational education, give prominence to thetraining.simulation software is introduced in the teaching of practical significance and the significant role, effectively solved the difficult students, not the actual hands-on problem, promote the teaching means and methods of the vocational education, improve the students' training mode, improve the professional quality of students.

Chemical unit；simulation software；inevitability；limitations

O

A