徐曉多

(吉林工業(yè)職業(yè)技術學院 化工與材料技術學院，吉林 吉林 132013)

高職院?！痘卧僮骷夹g》(化工原理)課程是化工技術專業(yè)群的職業(yè)核心課程，課程以“三傳”為主線，研究化工生產(chǎn)中各單元操作的基本原理、設備及過程操作參數(shù)的調(diào)節(jié)及控制等。

傳統(tǒng)《化工單元操作技術》課程教學以理論教學為主，輔助開展部分驗證性實驗[1-2]，學生的動手能力，對實際生產(chǎn)中的事故的分析問題及解決問題的能力提高有限，隨著高校教學改革的深入，《化工單元操作技術》課程實驗實訓的效果凸顯[1-2]，高職院?！痘卧僮骷夹g》中相關的實操項目、仿真項目也逐步開設，學生的動手能力得到一定提高，但仍存在著理論與實踐脫節(jié)、實踐項目選擇不當、操作機械等問題。2019年，國務院印發(fā)《國家職業(yè)教育改革實施方案》(職教20條)，“到2020年，職業(yè)院校實踐性教學課時原則上占總課時的一半以上”，同時要求，適應“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”發(fā)展要求，運用現(xiàn)代信息技術改進教學方式方法”。因此，在教學層面，如何做到工學結合，充分利用實踐教學優(yōu)勢，選擇與生產(chǎn)過程對接的實訓項目、整合實操項目、虛擬仿真項目優(yōu)勢，提高課程人才培養(yǎng)質(zhì)量，著眼于學生的終身可持續(xù)發(fā)展是亟待解決的問題。本文分析了實際裝置與虛擬仿真的優(yōu)點，針對于不同的教學任務如何充分利用優(yōu)勢互補，形成理-虛-實一體化的教學模式，并以課程模塊3物料分離單元操作與控制項目2工業(yè)酒精提純?nèi)蝿?精餾塔穩(wěn)定運行及控制為例，闡述該模式的具體實施過程，通過實踐探索采用這種模式能有效的提高學生的知識與技能水平，促進學生素質(zhì)的全面提高。

1 實操教學與仿真教學的比較

真實的化工單元操作過程存在著一定的風險性，涉及高溫、高壓的操作環(huán)境、操作過程需嚴格按操作標準執(zhí)行，微小的失誤不及時處理將會引起較大的事故。因此實訓項目的選取受實驗耗材、設備購置、環(huán)保等諸多因素制約。

1.1 虛擬仿真

化工仿真是通過數(shù)學模型的方法建造一個與真實系統(tǒng)相似的操作控制系統(tǒng)，模擬真實的生產(chǎn)裝置，再現(xiàn)真實生產(chǎn)過程的實時動態(tài)特性，可通過計算機自主操控的軟件系統(tǒng)。

本課程采用的是北京東方仿真集團開發(fā)的3D仿真軟件。采用虛擬仿真教學，操作系統(tǒng)接近于真實生產(chǎn)，教學過程安全性高，可重復性高，學生上手容易，對項目操作過程熟練度不足的部分可反復針對訓練，可隨時暫停講解理論內(nèi)容；然而長期模擬真實生產(chǎn)過程，對參數(shù)敏感度下降，易產(chǎn)生麻痹心理，學生往往單打獨斗，對協(xié)作能力培養(yǎng)不足。

1.2 實操教學

本課程采用的是與秦皇島博赫有限公司聯(lián)合開發(fā)的流體輸送、傳熱、精餾、吸收等單元操作裝置。采用真實的實操裝置，模擬生產(chǎn)真實情境，2～3名同學小組協(xié)作完成項目操作，實操裝置使學生對單元操作設備及過程能有直觀的感性認識，有真實的體驗感，學生互動性強，尤其鍛煉現(xiàn)場的突發(fā)的情況鍛煉突發(fā)事故的處理能力，責任擔當?shù)人刭|(zhì)。

受教學安全等要求限制，設備規(guī)模及DCS操作系統(tǒng)與實際生產(chǎn)有一定差距，某些危險性較高的事故無法再現(xiàn)，實踐操作時間長、風險性高的項目操作過程中理論滲透難度大。

2 教學模式

理虛實一體化教學是指利用網(wǎng)絡教學平臺、仿真教學軟件、實操實訓裝置將理論教學、虛擬仿真與實踐教學相結合。依據(jù)項目及任務特點，任務實施過程中：

(1)學生利用課程網(wǎng)絡平臺，完成任務預習。

(2)授課過程中：①風險性低的任務先進入實操環(huán)境，實際操作熟悉操作標準，滲透理論知識，然后通過仿真實操，提升DCS系統(tǒng)操作技能，深化理論；②風險性中、操作時間長的任務先以仿真模擬項目為載體，熟悉操作標準，掌握DCS操作，滲透理論知識，然后通過現(xiàn)場實操，體驗真實工作環(huán)境，提升技能，深化理論；③風險高的任務通過仿真系統(tǒng)，完成理論與技能操作學習。課程模塊3項目2實踐載體應用情況如表1。

表1 模塊3項目2教學任務及載體設計

(3)最終通過考核檢測學習效果，課后利用網(wǎng)絡平臺進行任務拓展。

3 應用案例

學生在模塊3項目2任務1-3學習過程中，知識方面掌握了精餾的設備、原理、進料熱狀況等內(nèi)容，技能方面掌握了精餾塔的開車操作基本步驟及溫度、壓力控制方法，在此基礎上進行任務4精餾塔穩(wěn)定運行與控制，下面以此任務4為例，說明教學實施過程中理虛實一體化教學模式的具體應用。

3.1 教學目標

知識目標：(1)掌握回流比的確定、影響及選擇；(2)掌握全塔物料衡算方程的應用；

能力目標：(1)能根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求調(diào)整回流比，保證產(chǎn)品的質(zhì)量與精餾塔穩(wěn)定運行；(2)能根據(jù)生產(chǎn)任務確定產(chǎn)品產(chǎn)量，保證精餾塔穩(wěn)定運行。

素質(zhì)目標：(1)培養(yǎng)學生具有良好的安全意識；(2)培養(yǎng)學生具有良好的質(zhì)量意識；(3)培養(yǎng)學生具有法治意識，理解自由的相對性；(4)培養(yǎng)學生具有人與自然平衡意識；(5)培養(yǎng)學生具有較強的組織管理、溝通協(xié)調(diào)、團隊合作及獨立工作能力；(6)培養(yǎng)學生具有健康的心理，能夠承受較強的工作負荷及工作、生活中的各種壓力。

3.2 教學實施過程

(1)課前：學生登錄課程網(wǎng)絡平臺，預習任務內(nèi)容，完成任務點與相關測試。

(2)課中：任務4精餾塔穩(wěn)定運行與控制教學實施過程中，依托虛實結合的實訓裝置，對接真實生產(chǎn)過程，開展教學，按照安全生產(chǎn)、產(chǎn)品產(chǎn)量的確定、產(chǎn)品質(zhì)量的主要影響因素序化教學環(huán)節(jié)與內(nèi)容。

表2 模塊3項目2任務4 教學實施過程

(3)課后：

完成相關內(nèi)容測試，鞏固深化理論知識。

(4)效果分析

模塊3項目2任務4精餾塔的穩(wěn)定運行與控制的理-虛-實一體化教學模式的實施過程中，首先，學生以仿真軟件操作為載體認識到什么是回流比與物料衡算，依據(jù)系統(tǒng)給定參數(shù)能進行回流比與產(chǎn)品流量的調(diào)節(jié)，引申到如何確定回流比與產(chǎn)品產(chǎn)量，然后以實操裝置為載體，依據(jù)給定的生產(chǎn)任務，確定實際裝置的回流比與產(chǎn)品產(chǎn)量，進行實際裝置操作，測定產(chǎn)品濃度，適當調(diào)整回流比。任務實施過程中，對物料衡算與回流比的知識由知道到會運用，回流量和產(chǎn)量的調(diào)節(jié)從保證安全生產(chǎn)的前提下，在虛擬仿真中會調(diào)節(jié)且到實操裝置會調(diào)節(jié)再到根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量變化會調(diào)節(jié)，對知識的理解及設備的操作技能一步步提升，安全、質(zhì)量、協(xié)作、人與自然平衡意識，承壓能力，法治、自由核心價值觀意識全面提到提升。

4 結語

化工單元操作技術課程采用理-虛-實一體化教學模式，以教學過程對接生產(chǎn)過程，按照教學項目或任務的風險性、操作時長等，合理安排授課載體，依托仿真軟件+實操裝置，理-虛-實結合，虛擬仿真與是操作裝置優(yōu)勢互補，學生能夠在任務實施過程中理論知識、操作技能遞進式深化，學習興趣提升，綜合素質(zhì)得到明顯提高。