孫 平，李學坤，李蓓蓓，周躍花，石 奇

(西安文理學院 化學工程學院，陜西 西安 710065)

化學工程與工藝專業(yè)是化工類專業(yè)中的重要專業(yè)之一，工程教育的目標決定了化學工程與工藝教育中實踐教學的重要性。由于化工操作流程復雜、危險性大，使得在化工企業(yè)現(xiàn)場實習中學生能夠親自操作的內容較少，而使得仿真操作在化工實踐操作訓練中的重要性被廣大院校所重視。目前，國內院校化工類專業(yè)普遍采用仿真操作教學來彌補企業(yè)實習的不足之處[1]。但如何提高化工仿真操作訓練的有效性和化工實踐能力的綜合訓練是一個值得探討的問題[2-3]。

1 化工仿真操作實訓中遇到的問題

1.1 訓練不夠全面

仿真操作依靠的是由專業(yè)仿真軟件公司制作的集成化軟件進行操作訓練。這里主要進行的是學生的操作技能訓練，學生可以獲得類似化工廠的操作體驗。學生首先進行訓練，然后進行系統(tǒng)考核，這是目前大多數(shù)院校采取的方式。但這種方式過程單一，學生雖然可能學會了操作，但對操控的原理并不一定掌握。另外，學生在訓練時也沒有對控制策略進行認真思考。因此，需要在操作訓練基礎上，進一步在控制原理方面進行訓練。

1.2 考核方式單一，不夠全面

考核的主要目的在于了解學生對操控知識、工藝知識的掌握程度，但軟件所提供的考核方式相對比較單一。對于學生在日常訓練中的過程并沒有進行考核，對學生在能否做到在企業(yè)“上班”的實戰(zhàn)化考核也難以進行，如果每次點名，會造成指導教師工作量過大，因此，難以執(zhí)行。因此，在考核的全面性方面應當進行總結、擴展[4]。

2 化工仿真操作的擴展訓練與綜合考核實踐

2.1 化工仿真操作的擴展訓練

筆者所在專業(yè)在多年化工仿真操作教學的基礎上，逐步形成了較為全面的化工仿真操作的擴展訓練。主要采取以下方式進行。

2.1.1 工藝模塊訓練與考核

通過軟件所提供的訓練模塊，進行全面訓練，主要采用課堂講授結合學生訓練和巡回指導方式進行。而后，安排學生自主學習時間，學生進行自主訓練，并完成模塊考核。具體實施方式如下：第一、模塊訓練最初由指導教師講解工藝流程和控制方案，對操控中可能出現(xiàn)的問題進行講解。在此可采用提問等方式了解學生的掌握程度。同時，對其它課程中所學的知識與仿真訓練相結合，使學生進一步理解基礎課程的作用。第二、學生進行操作訓練。在此期間，指導教師巡回指導，解決學生在操控中遇到的問題。這部分內容一般安排4課時進行。第三、在完成課堂訓練之后，安排2課時的自主學習，學生在此期間進行自主訓練，訓練結束后，自行登錄完成考核2課時。

2.1.2 擴展訓練

對于化工本科學生來講，化工設計是學生能力培訓的主線，其中自控制設計是化工設計的必要環(huán)節(jié)，但學生在此方面大多不夠善長，另外，PID圖識圖、繪圖是化工設計和化工操控的基本要素之一。DCS畫面是在PID圖基礎上的簡化版。為了能夠使學生能夠將仿真操作中的DCS界面與現(xiàn)場界面有機整合，我們?yōu)閷W生布置了利用DCS界面和現(xiàn)場界面信息繪制PID圖。這樣不僅可以使學生能夠進一步理解DCS界面和現(xiàn)場界面的關系，而且對工藝和控制會有更深的理解。同時可以訓練學生的制圖規(guī)范性和熟練度，經過大量的PID圖繪制，學生的CAD制圖能力和PID圖的規(guī)范性均得到了極大的提交，在畢業(yè)論文環(huán)節(jié)中的體現(xiàn)優(yōu)為明顯。為了進一步提高學生制圖的規(guī)范性，指導教師在第二次課時，將作業(yè)收齊，并盡可能現(xiàn)場批閱，對每個學生制圖中的問題進行一對一講解，并甄別復制的作業(yè)，從而促使每個學生獨立完成作業(yè)。學生就能夠逐步提高制圖能力和自控制設計能力。在后期，多數(shù)學生能夠繪制規(guī)范的PID圖。

2.2 綜合考核體系的建立

在能力訓練和擴展訓練過程中，形成了模塊考核成績和作業(yè)成績，這已經大大豐富的考核方式。但在實踐中發(fā)現(xiàn)，部分學生在課堂練習時，并沒有認真進行訓練，而是在繪圖，更有甚者直接曠課。因此，課堂練習環(huán)節(jié)還需要進一步的考核。我們在教學實踐經驗基礎之上，利用系統(tǒng)對學生的遲到、早退進行考核。但運行時發(fā)現(xiàn)，雖然遲到、早退問題得到了改善，但新的問題隨之出現(xiàn)。在課堂上寫作業(yè)，做其它事情的問題并沒有得到解決。最后，我們采用了訓練成績加權計算方式。具體方法是，以所有學生的訓練成績?yōu)榛A，將最高分設置為100分，其它成績按比例加權。這樣，學生馬上面臨平時成績不達標的問題。課堂秩序得到極大改善?；蛟S有人認為提高學生學習興趣，讓學生主動學習。但我們的實踐表明，自主學習只是一個美好的愿望。大多數(shù)學生特別是二本院校的學生在中學期間主要是依靠學校和家長的監(jiān)督下才考上大學。自主學習意愿和能力均不夠。簡單來講，自律是對學生的自我約束能力的要求很高，他律更適用于絕大多應用院校本科生，也是最為有效的方式。因此，在沒有更好的提高學生自律性的前提下，積極地采用他律成了必然選擇。

通過以上各方面的考核，形成了考勤、課堂表現(xiàn)、模塊考核、作業(yè)四個維度的全方位考核體系。不僅使學生通過化工仿真操作課程提高化工操控能力，也對繪圖工具的使用和PID圖的繪制得到了極大的提升?？傇u成績的獲得更加豐富，對學生的評價也更加全面。

3 考核評價計分小程序的制作

由于學生人數(shù)多，采用全面考核后需要對大量的數(shù)據進行整理，繪總，這無形中極大的提高了指導教師的工作量，為了提高工作效率，減少手工輸入錯誤。筆者利用電子表格制作了一個全面的計分和評分工具。具體方法如下：

3.1 平時成績列表的建立

首先在表格中輸入學生名單，形成基礎表格。在此基礎上，增加作業(yè)列表、考勤列表、課堂表現(xiàn)列表、模塊考核列表和總評成績列表。各列表所對應的列數(shù)根據實際輸入次數(shù)確定。然后，新建一個包含考勤列表、課堂表現(xiàn)列表、模塊考核列表的新表格。

3.2 單次課程評價列表的建立與函數(shù)引用

在新建中的包含學生姓名、考勤列表、課堂表現(xiàn)列表、模塊考核列表的工作表中分別進行考勤列表、課堂表現(xiàn)列表、模塊考核列表的輸入或換算。

3.2.1 考勤成績的統(tǒng)計

考勤列表包含到課監(jiān)測值、考勤成績和上課簽到3個列表(見表1)。利用仿真軟件教師站系統(tǒng)，在學生到課后登錄系統(tǒng)，保存成績。在保存的成績表中復制全部學生姓名，直接粘貼到上課簽到列中。由于簽到順序是混亂的，即使加上學號，采用人工排也存在遲到等問題也會有很大的工作量，筆者在“到課監(jiān)測”列利用MIN函數(shù)和ROW函數(shù)查找“上課簽到”學生姓名所在行，返回該行行號，若學生未到勤，返回值將是0。具體函數(shù)形式為：“MIN(IF($D$1:$D$144=A1,ROW($D$1:$D$144)))”(錄入后要按組合鍵“Ctrl + Shift + Enter”才能應用函數(shù))，在此，“$D$1:$D$144”為學生姓名所為列的絕對位置。然后“考勤成績”列中利用IF函數(shù)判斷 “到課監(jiān)測”值是否>0，若>0，則為到課，返回100，反之未到課，返回0。具體函數(shù)為：“=IF(B1>0,100,0)”。

表1 考勤列表

3.2.2 課堂表現(xiàn)成績統(tǒng)計

課堂表現(xiàn)由于軟件系統(tǒng)會隨著學生做的模塊的變化而變化，成績分值并非是滿分100，而是任意值。因此，計算時，要進行加權處理。在此我們采用最高成績定為100分，其它成績加權百成。具體函數(shù)為：“=D4/MAX($D$1:$D$144)*100”。加權后需要將成績登記到課堂表現(xiàn)成績列表中。由于計算成績順序與學生成績冊不一致，或有學生請假等情況，如果人工排序，會有很多操作問題。在此采用函數(shù)查找然后返回值的方式很好地解決了這種問題。首先在“所在行”列中查找學生成績所在行：“=MIN(IF($C$1:$C$144=A1,ROW($C$4:$C$144)))”，然后使用了IF與INDEX函數(shù)的復合，因為單獨的INDEX函數(shù)在單元格為空時返回值非0，因此，加入IF函數(shù)進行判斷，很好地解決了這些問題。具體如下：=IF(F1>0,INDEX($E$1:$E$144,F1,1,1),0). 一行建設好后，只需要將下面的行復制上一行，函數(shù)會自動填充到下面的行中。模塊建好后，只需將考核平臺中學生姓名列和學生成績列復制到對應的姓名(注意在此應該用C列)和平臺初始成績列中，學生成績將自動填入到課堂表現(xiàn)成績(B)列中。

表2 課堂表現(xiàn)列表

3.2.3 考核成績統(tǒng)計

考核成績的統(tǒng)計方法與課堂表現(xiàn)的統(tǒng)計方法一樣。如果考核設置了最高分為100，則在加權成績欄可取消，統(tǒng)計直接從平臺成績統(tǒng)計即可。

3.2.4 平行次課程評價列表的生成

將建好的單次課程評價列表直接利用生成副本的方式形成后續(xù)平行次課程的工作表(注意：在此最好采用工作表的默認命名，不要改名，改名后在最后平時成績表填寫是會比較麻煩，在平時成績表公式填充完畢后再重命名不會影響成績的輸入)。

3.3 平時成績列表的生成與填寫

3.3.1 單個學生作業(yè)成績統(tǒng)計

表3 作業(yè)成績列表

作業(yè)成績統(tǒng)計如果是百分制，則直接輸入到成績單中。如果學校要求采用5分制或其它分制，則需要將這些分制統(tǒng)一轉換為百分制，下面以ABCD等級分制說明分值轉換方法。首先在平時成績表中根據作業(yè)次數(shù)設置相應列的平時成績登記表格。

在列中按對應的學生作業(yè)輸入成績，然后在表格后空白位置增加加權作業(yè)成績列。如圖所示。加權作業(yè)成績與作業(yè)等級成績欄一一對應。然后利用IF函數(shù)進行轉換具體函數(shù)為：“=IF(D3=“A+”,100,IF(D3=“A”,95,IF(D3=“A-”,90,IF(D3=“B+”,85,IF(D3=“B”,80,IF(D3=“B-”,75,IF(D3=“C+”,70,IF(D3=“C”,65, IF(D3=“C”,65,)))))))))”。由于MSOffice版本不同，2003版可以在函數(shù)嵌套到C+后再繼續(xù)嵌套會返回錯誤。

3.3.2 單個學生考勤成績的輸入

在平時成績表中按次序，在對應的第一個單元格中輸入“=”命令，然后單擊第一次單次課程評價列表所在的工作表，在該工作表中單擊對應學生的考勤成績所對應的單元格，回車后，該成績會自動填寫到平時成績表中。然后在excell命令輸入欄中單獨選擇所有命令，復制命令文本，按鍵盤“esc”鍵取消，然后將命令文本將粘貼到后面平行次數(shù)的考勤列表所對應的單元格中，然后在每個平行成績單元格中將工作表序號改寫成相應的次序， 只需要改單引號中的數(shù)字(如'sheet2'中的2改為3等)。這樣就完成了一位同學的考勤成績在平時成績表中的輸入。

3.3.3 單個學生其它成績的輸入

其它成績的輸入方法與4.3.1中考勤成績的輸入方法一樣，只需注意各成績所對應的行、列和工作表即可。

3.3.4 其它學生成績的輸入

第一個學生成績輸入完成后，復制第一個學生成績所在行，然后粘貼到其它學生成績所在行即可。注意，手工輸入的作業(yè)成績要復制轉換后的成績，這樣其它學生的成績也會直接轉換完成。

圖1 完整平時成績表樣例

4 結論

仿真操作可以極大地提高學生的操控能力，但過程單一，訓練效果有一定的限制。將仿真操作訓練與DCS識圖、PID圖的繪制相結合，能夠使學生的動手、設計思維得到更好的訓練。復合式的訓練需要完善的評價體系，評價體系的合理化和簡單化能夠大大提高學生訓練的強度和效果。利用字表軟件制作的成績錄入與統(tǒng)計小程可以大幅降低成績統(tǒng)計與錄入的工作量，節(jié)省教師的時間和精力，也能夠準確完善地完成學生的成績統(tǒng)計，使學生對自己的成績無異議。