時春輝，盧亞玲，穆金城，趙儉波

(塔里木大學化學化工學院，新疆 阿拉爾 843300)

目前隨著信息化社會的不斷發(fā)展，在如今社會中對計算機的使用越來越普及，計算機軟件的實用性教學在高校的教學計劃中被多次提及，《化工設計基礎》作為我院唯一的實踐模擬軟件課程更是被學校重點關注，它是以aspen plus軟件為基本，廣泛的將各專業(yè)學科知識加以利用的化工核心課程，目的是使學生形成完備的設計觀和大局觀[1]。學生通過本課程的學習和查閱文獻不僅掌握了最新的化工技術和節(jié)能技術，而且對技術的應用領域和應用條件有了更清晰的認識，本課程的學習不再是將知識講解后便束縛在課本上，而是將知識放到可以利用的角度去學習研究，所以通過本課程的學習，學生學習能力的提升、溝通交流能力的提高是可以預見的[2]。

《化工設計基礎》已成為化工等專業(yè)重要的課程之一，筆者作為本課程的主講人，通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學模式已不能滿足日新月異的社會發(fā)展需求，學生的培養(yǎng)工作更不能照本宣科似的持續(xù)進行下去，必須將課本知識與實踐有機的結合起來，將學生培養(yǎng)成為基礎知識扎實，具有獨立思考和解決問題能力的實踐性人才，如此才可更好的適應社會的發(fā)展趨勢，提高學生的就業(yè)率并在最大程度上獲得社會對高校培養(yǎng)學生工作的認可度。

1 《化工設計基礎》教學現(xiàn)狀及問題

1.1 教學模式單一，課程認知偏差

作為塔里木大學化學工程與工藝專業(yè)以及化學工程與工業(yè)生物工程專業(yè)學生的專業(yè)基礎課程《化工設計基礎》旨在培養(yǎng)學生的基本化工設計技能，讓他們在具有相關專業(yè)知識的前提下，以期可以達到企業(yè)發(fā)展的要求，適應當今科技進步和社會發(fā)展的需要[3]?！痘ぴO計基礎》是一門理論與實踐并進的學科，但是在多年的教學實踐后被學生定義為純理論學科，最終形成了大學普遍性的如圖1的“金字塔式”教學，以考試作為金字塔的頂端，唯考試論的教育模式將知識固化，形成教師教學與學生練習均為應付考試的惡性循環(huán)模式，這種模式對于此學科是無法完成培養(yǎng)設計人員的重任，更是嚴重偏離了本學科培養(yǎng)學生的初衷，這種模式已經(jīng)無法達到培養(yǎng)優(yōu)質能力與知識并重人才的要求。

圖1 目前高等教育的“金字塔式”教學

1.2 學習興趣缺失，考核方式陳舊

樹立學生對本課程的興趣是學生學習本課程的基礎條件，也是學生學習本課程的源動力。通過上課情況發(fā)現(xiàn)學生學習的熱情普遍不高，對于上課始終處于應付階段，對此，筆者對本課程授課的五個班級共182人進行匿名調(diào)查得出，學生認為上課在于不掛科即可，知識多晦澀難懂的，對知識的應用僅限于課本與做題考試，缺乏對知識應用成功后的成就感，所以對于深入的學習不感興趣，上課便產(chǎn)生枯燥乏味的情況[4]。對此，出現(xiàn)如此情況多是由于對學生的知識掌握程度的考核方式老舊導致的，考核方式不創(chuàng)新，應試教育心理根深蒂固，對于學生知識的理解情況僅靠一份試卷決定是否過關，對于本課程更是僅僅需要一份課程報告作為課程的考核方式，這就造成了學生學習的激情不高，如此的考核方式使得學生僅僅會在紙張上重現(xiàn)知識，這對于接受高等教育即將面臨就業(yè)的學生來說時遠遠不夠的[5]，考核方式的選取一定程度上影響了甚至決定了課程能否達到應有的教育效果的目的，陳舊落后的考核方式必須被取代，創(chuàng)新的、順應課程本身的考核方式應得到支持，這也是本課程亟需解決的問題[6]。

2 教學改革措施

2.1 聚焦于實踐，精煉課程知識點

本課程作為基礎專業(yè)課程，承載了本科教育與實際生產(chǎn)之間的橋梁作用，因此所講述的知識應以促進技能提升為目的[7]。目前課程的理論知識講述主要以aspen plus軟件的使用為基礎，過程期間各類型的模塊進行單獨講解，最后組成一套完整的系統(tǒng)，這樣的知識講解占據(jù)了上課的絕對時間，留給學生的獨立操作的時間非常少，由此阻礙了學生技能的鍛煉提升。筆者認為學科的系統(tǒng)性和完整性取決于學科知識連貫性的運用，所以在授課的過程中，課程目標應設置成知識與技能齊頭并進的模式，將本學科作為實踐性教學進行，避免以應付考試的心態(tài)去完成本學科的學習[8]。由此，改變課堂的講授形式，讓學生成為課堂的主體，將技能的鍛煉作為本課程的主要授課形式，精煉知識點，將理論知識濃縮應用到實踐中，讓學生具備獨立操作和理解原理的能力。即課堂分成相對獨立的兩部分，小部分的理論講解，并安排課題，抓住學生對新鮮事物好奇嘗試的心理，讓學生在大部分的課堂時間內(nèi)獨立操作，熟悉軟件的使用以及在實踐中的應用，鑒于本課程的學科性質，本課程的課題必然需要化工原理、化工熱力學、化工機械設備基礎等學科的知識，這樣不僅可以讓他們對不同學科之間的知識進行串聯(lián)，也讓他們對與專業(yè)知識如何應用于實際的生產(chǎn)中有了更深的了解，期間遇到的問題進行短時間的集中講解與提示，這樣不僅精簡了知識點，也使學生得到了足夠的鍛煉機會，提高了每個同學的參與度，更是可以準確定位到學生不足和知識盲區(qū)。如此安排，一定程度上豐富了學生各科理論知識的儲備，提高了學生實踐能力、查閱資料文獻的能力以及學生對本學科期望值等[9]。經(jīng)過一輪授課表明，學生對于這樣的授課方式非常滿意，增強了自我的實踐能力，對多學科的綜合利用有了系統(tǒng)性的認識，避免了單學科知識不融合的情況，更是為后續(xù)全國大學生化工設計大賽提供了前提條件和有利支撐。

2.2 結合虛擬仿真，善用應用實例

為了適應高速發(fā)展的社會需求變化，如何將信息化的模式應用于教學中一直是國人探索的方向，虛擬仿真作為近年發(fā)展起來的高等教育信息化教學的重點支持項目完美的實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)與高校教學的無縫連接，3D虛擬仿真軟件可將復雜的化工操作進行一個逼真的模擬，增加操作的真實感[10]。通過3D動畫、視頻、圖片等多媒體技術，能夠比較清晰地表現(xiàn)現(xiàn)場路徑和設備操作細節(jié)，更加真實地體驗實際操作的感受，本課程是以理論知識為基礎，化工流程模擬軟件為工具的課程，通過化工流程模擬軟件進行計算，對整個化工工藝流程進行優(yōu)化，得出整個工藝流程所需的參數(shù)，從而制定最佳的操作方案得到最優(yōu)的工藝流程。如此基于虛擬仿真軟件與現(xiàn)場實操的交互作用，顛覆了傳統(tǒng)教師刻板似的教學方式[11]，使學生對所學知識接受更完全、了解更透徹，有效激發(fā)了學生的學習興趣，提升了學習效果，使學生能夠深刻掌握相關專業(yè)知識。

通過不懈努力我校已完成200萬虛擬仿真實驗室建設項目，在本項目的支持下，國家級虛擬仿真實驗項目(傳熱3D&VR虛擬仿真綜合實驗)得以建設完成，已可滿足本校眾多學科的仿真實驗的需求[12]。我校虛擬仿真建設完善不僅可以完美呈現(xiàn)工廠中的各項操作細節(jié)，而且在模擬過程中對即將到來的危險也有一定的提示，學生在模擬整個工廠的工藝流程中利用學習過的知識去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。本課程依靠我校優(yōu)質的虛擬仿真的資源，使其與虛擬仿真做到完美的融合[13]。課程的進行是以軟件為條件驗證和利用專業(yè)課程所學知識解決問題的過程。如圖2所示，課程的開始是需要對工廠的設備和管路有一定的知識儲備，線下顯然沒有一定的機會去深入了解，而虛擬仿真便提供了一個契機讓學生可以近距離的感受工廠的設備與管道的布置及走向，對工廠總體布局了然于胸對即將開展的設計做到具有自己獨到的見解[14]，將虛擬仿真得到的管道與設備的工藝流程應用于aspen中并加以驗證和修正，以aspen得到的工藝模擬結果載入到虛擬仿真系統(tǒng)觀察整個工廠的運行狀況，通過反復的相互修正，得到最優(yōu)的工藝流程及設備選型，形成本校獨特的適用于本學科的基于虛擬仿真新型循環(huán)式課程教學[15]。利用此良性循環(huán)式教學，使課程與虛擬仿真形成互補的促進式教學，將學生培養(yǎng)成為興趣高昂的學習、熟練的運用專業(yè)知識、敏銳的發(fā)現(xiàn)問題——分析問題——解決問題的實用性人才。

圖2 基于虛擬仿真的良性循環(huán)式課程教學

3 結 語

本文基于本校優(yōu)質的虛擬仿真資源，利用虛擬仿真的優(yōu)勢作為課程改革研究背景，對《化工設計基礎》課程往昔的授課情況以及遇到的各項問題進行綜合分析。根據(jù)對上本課程的學生做的匿名調(diào)查，從教學模式以及授課內(nèi)容方面做出一定的意見。本課程的設定和初衷是以鍛煉學生運用本專業(yè)的專業(yè)知識了解實際生產(chǎn)中的各種問題和具有解決問題的思路，從而可以自主應對實際生產(chǎn)中碰到的各類工藝以及設備問題。通過如此虛實相近的教學，教學模式得以轉變成以理論知識為基礎，虛擬仿真為載體，以aspen軟件模擬為手段，應用于實際生產(chǎn)的一流學科，爭取給社會提供被企業(yè)真正認可和需要的理論武裝過的實踐型人才。