仿真在化工職業(yè)教育中的應(yīng)用

楊小敏

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)成為了現(xiàn)實(shí)，該技術(shù)不僅為化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了一種新的研究手段，也為化工教學(xué)提供了一種新的教學(xué)模式。在化工職業(yè)教學(xué)的過(guò)程中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，不僅能提高老師對(duì)學(xué)生的理論教學(xué)效果，更能實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際的結(jié)合，全面的增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。本文就仿真技術(shù)在化工職業(yè)教育中的應(yīng)用提出些許看法，以供老師們作為參考。

關(guān)鍵詞：仿真；化工教育；應(yīng)用

1 工仿真技術(shù)的意義與現(xiàn)狀

化工仿真系統(tǒng)指的是運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬化工生產(chǎn)的過(guò)程和裝置，并對(duì)其進(jìn)行分散系統(tǒng)控制。其工作原理是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力，建立化工生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，再現(xiàn)其真實(shí)的變化過(guò)程。分散控制系統(tǒng)即Distributed Control System，它是一種利用微型計(jì)算機(jī)或微處理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的集中管理和分散控制的系統(tǒng)。

國(guó)外已經(jīng)將化工仿真系統(tǒng)廣泛投入到實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用之中，許多新的生產(chǎn)工藝和設(shè)備制造方法都由仿真技術(shù)進(jìn)行模擬，以便對(duì)該工藝與設(shè)備投入實(shí)際生產(chǎn)的可行性進(jìn)行分析論證，許多化工生產(chǎn)人員在上崗之前也必須經(jīng)過(guò)仿真培訓(xùn)來(lái)提高其實(shí)際操作能力。受其影響，我國(guó)許多大型企業(yè)也逐漸開(kāi)始將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入到平時(shí)的生產(chǎn)和對(duì)員工的培訓(xùn)過(guò)程中。

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展正變得越來(lái)越大型化和復(fù)雜化，其連續(xù)化、集成化和自動(dòng)化的特點(diǎn)使其對(duì)工人素質(zhì)的要求越來(lái)越高。在如今這個(gè)要求工業(yè)生產(chǎn)更高產(chǎn)、更優(yōu)質(zhì)、能源消耗更低、污染更低、生產(chǎn)過(guò)程更加安全的前提下，傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”的員工培訓(xùn)方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)進(jìn)步的要求了，我們需要的是一種更科學(xué)、更全面、更有效的培訓(xùn)與教學(xué)方式，于是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)因運(yùn)而生。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬實(shí)際中的生產(chǎn)過(guò)程，它不需要投入原料、零風(fēng)險(xiǎn)、不會(huì)產(chǎn)生多余的時(shí)間浪費(fèi)，大大提升了學(xué)生和員工的實(shí)際操作能力，在提高培訓(xùn)質(zhì)量的同時(shí)縮短了培訓(xùn)時(shí)間、降低了培訓(xùn)費(fèi)用，對(duì)我國(guó)化工職業(yè)教育的發(fā)展具有重要的意義。

2 仿真技術(shù)的優(yōu)越性

2.1 實(shí)用性強(qiáng)

化工仿真技術(shù)可以通過(guò)模擬一個(gè)與實(shí)際情況近乎相同的環(huán)境，來(lái)讓使用者更直觀、更生動(dòng)的感受產(chǎn)品制作的工藝流程，更仔細(xì)的觀察儀器設(shè)備的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和操作方法，具有短時(shí)間內(nèi)使學(xué)生細(xì)致了解化工生產(chǎn)過(guò)程中，單元操作的方法和技巧的特點(diǎn)。

化工生產(chǎn)常常伴隨著許多危險(xiǎn)，加之其設(shè)備昂貴、試驗(yàn)投入的經(jīng)費(fèi)較高，學(xué)生往往很難獲得實(shí)踐操作的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。計(jì)算機(jī)化工仿真技術(shù)則完美的解決了這個(gè)問(wèn)題。學(xué)生可以利用仿真系統(tǒng)反復(fù)的進(jìn)行操作訓(xùn)練，這大大增加了學(xué)生對(duì)設(shè)備和工藝流程的熟練程度，當(dāng)遇到問(wèn)題和故障時(shí)，學(xué)生也能冷靜應(yīng)對(duì)、妥善處理，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解能力和實(shí)際操作的能力。

再者，在涉及到化工設(shè)備講解的課堂上，傳統(tǒng)的看圖紙、聽(tīng)老師講解的教學(xué)方法很難讓學(xué)生對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)完整而全面的認(rèn)識(shí)，老師也不可能找一臺(tái)機(jī)器細(xì)致的拆分給學(xué)生看，這就導(dǎo)致理論知識(shí)脫離了實(shí)踐應(yīng)用。而化工仿真系統(tǒng)卻能通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬，呈現(xiàn)出一個(gè)完整而細(xì)致的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，學(xué)生在計(jì)算機(jī)上練習(xí)設(shè)備操作流程的時(shí)候如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，仿真系統(tǒng)也會(huì)做出相應(yīng)的提示，通過(guò)總結(jié)錯(cuò)誤的產(chǎn)生原因，就能達(dá)到讓學(xué)生更深刻的理解理論知識(shí)的目的。

2.2 互動(dòng)性強(qiáng)

傳統(tǒng)的化工教學(xué)往往是單向的，學(xué)生只能單方面的對(duì)機(jī)械進(jìn)行操作，機(jī)械設(shè)備并不能給學(xué)生們提供一個(gè)反饋。但化工仿真系統(tǒng)不同，它實(shí)現(xiàn)了讓學(xué)生與實(shí)訓(xùn)對(duì)象的互動(dòng)，設(shè)備會(huì)根據(jù)學(xué)生的操作產(chǎn)生不同的提示效果，這在增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力的同時(shí)，也使得學(xué)生們充分發(fā)揮了其主觀能動(dòng)性，這是在真實(shí)試驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)的。

2.3 效率高

化工生產(chǎn)是一個(gè)緩慢的過(guò)程，有的化工原料需要一段極長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)、變化，這就使得在實(shí)際的訓(xùn)練過(guò)程中，學(xué)生們往往要花費(fèi)大量的時(shí)間去觀察、等待其變化結(jié)果，因此老師也沒(méi)辦法顧及到每個(gè)學(xué)生所遇到的問(wèn)題，而且這個(gè)變化過(guò)程是不可逆的，如果學(xué)生遺漏了一些重要的變化過(guò)程，只能通過(guò)二次試驗(yàn)重新觀察，導(dǎo)致教學(xué)效率極其低下?；し抡婕夹g(shù)恰好解決了這個(gè)問(wèn)題。在化工仿真系統(tǒng)中，學(xué)生只要操作或原料配制正確，計(jì)算機(jī)就能以最短的時(shí)間將整個(gè)化學(xué)變化的過(guò)程展現(xiàn)在學(xué)生們的面前，學(xué)生還可以根據(jù)實(shí)際需要暫?；蚣铀龠@個(gè)變化過(guò)程，大大提高了試驗(yàn)的質(zhì)量和效率。

2.4 安全性高

正如前文所說(shuō)，化工試驗(yàn)往往伴隨著極高的安全風(fēng)險(xiǎn)，高溫、高壓、易燃、易爆、腐蝕、有毒是化工生產(chǎn)的標(biāo)志性特點(diǎn)。這就導(dǎo)致在實(shí)際訓(xùn)練中，為了保證學(xué)生的安全，而不得不忽略一些重要環(huán)節(jié)，使得學(xué)生不能完整的去認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的全過(guò)程。而化工仿真模式不僅能模擬整個(gè)的實(shí)際變化情況以便學(xué)生觀察，更是毫無(wú)安全隱患，這是實(shí)踐中根本不可能達(dá)到的效果。

3 提高化工仿真技術(shù)的建議

3.1 深入發(fā)展仿真教學(xué)軟件

化工仿真技術(shù)的優(yōu)越性已在上文進(jìn)行了詳細(xì)的論述，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，但我們不能就此止步不前。一方面，計(jì)算機(jī)都是在理想情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬的，在實(shí)際操作中難免會(huì)出現(xiàn)一些特殊問(wèn)題，這就需要我們?cè)趯?shí)際的工作實(shí)踐中加強(qiáng)觀測(cè)力度，及時(shí)的為仿真系統(tǒng)導(dǎo)入新的數(shù)據(jù)以確保其準(zhǔn)確性；另一方面，現(xiàn)行的仿真教學(xué)軟件只是一個(gè)初級(jí)的模擬程序，隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的更新?lián)Q代，我們要不斷更新模擬程序，為學(xué)生提供一個(gè)更準(zhǔn)確，更真實(shí)的仿真系統(tǒng)。

3.2 提高仿真教學(xué)的時(shí)間

各大高校和企業(yè)應(yīng)為學(xué)生和員工提供更多的仿真教學(xué)機(jī)會(huì)，這不僅能幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)、提高實(shí)踐動(dòng)手能力，更能通過(guò)不斷的實(shí)際應(yīng)用歸納總結(jié)仿真技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，以便日后建立更完善的仿真教學(xué)系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

化工仿真技術(shù)為化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生和在職員工提供了一個(gè)將理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)平臺(tái)，彌補(bǔ)了實(shí)踐教學(xué)中教學(xué)手段和特殊條件的限制。為各大高等院校引入化工仿真技術(shù)可以大大提高教學(xué)的效率，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，保證了我國(guó)化工職業(yè)教育的健康發(fā)展。

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