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【摘要】化工生产基础课是一门由多种化工单元操作组成的专业基础课。通过以DCS集散仿真系统、实验室、全玻璃化工仿真实训室对化工单元操作的基本原理和操作展开教学从而对原有的传统教学方法进行改革，使理论和实操相互补充有机结合，更适应新形势职业教育的要求。
【关键词】化工；仿真；实训
Exploration in Teaching Simulation and Practical Training of Chemical Engineering Principle
Xin Gui-qiang
(Guangxi Liuzhou Chemical Industry Technical Schools Liuzhou Guangxi 545000)
【Abstract】“chemical engineering principle ” is a specialized basic course by a variety of chemical unit operations. The basic principles and operation teaching of chemical unit operation which is done by using DCS simulation system, laboratories, glass chemical simulation training room , thus improves the methods of traditional teaching. Meanwhile, the organic combination of theory and and practical operation which is more adapted to the requirements of vocational education in the new situation
【Key words】Chemical;Simulation;Practical Training
在化工专业教学中，《化工生产基础》是很重要的一门专业基础课，其特点是以各类化工单元操作为主线，重点介绍各类单元操作的基本原理、流程以及相关设备的设计、调节与操作。在当今职业教育强调操作动手能力培养的形势下，对于《化工生产基础》的实际教学过程中，除了理论知识的传授外，还要进行化工实验、实训基本技能的训练，以满足我们培养从事化工生产合格技术工人的需要，达到全面提高学生动手能力的目的。近年来，我校对《化工生产基础》课程教学进行了一些改革探索，丰富了化工生产基础的教学方法和手段。本文就此方面的探索做一个总结：
1. 化工生产基础实训室的建立与构成 化工实训室是以化工单元操作为主，单元操作系统包括流体输送、传热、传质三大化工传递过程。结合化工仿真的情况，化工生产基础实训室由三个项目构成：
（1）DCS仿真室。所谓仿真，就是虚拟现实技术，由计算机硬件、软件及各种传感器构成的虚拟环境，在此环境下，用户可以与之交互作用。DCS仿真融合了图像处理等各种技术，利用操作软件，以实际生产流程为基础，提高建立生产装置中各种单元操作的动态特征模型以及各种设备的特征模型，从而建立起与各种化工生产操作相关的虚拟环境。其流程原理、控制手段、操作场景、操作界面与化工生产实际情况基本的呈现在学生面前，学生在互动良好的仿真实验平台上进行模拟操作，以便掌握复杂控制系统的运行和调整技术，提高对化工过程动态运行的分析、判断、调整能力。
（2）化工生产基础实验室。该室包括离心泵、传热、雷诺准数、伯努利方程式、吸收等五个化工生产单元的典型项目。
（3）全玻璃化工仿真实训室。该套设备是由天津职业大学模仿化工生产实际研制开发的，共有精馏等七个化工操作单元。该设备的特点是模仿化工实际操作装置，以玻璃制成，其透明，便于学生观察设备运行情况。
2. 化工仿真技术在化工生产基础教学的应用 我校对化工生产基础课程理论和实操的课时、内容进行了一定的调整及运行，从整体教学效果看较为明显，在教学中我们的具体做法是：
2.1 教学方式。
2.1.1 集中式教学。由于我校的实验设备有限，受场地、课时、师资的影响，我们采用了集中时间进行实训的方法。该方法是：采用将DCS仿真为一块内容，玻璃仿真和化工原理为另一块内容，分别由2位老师专门负责实训。DCS仿真开展精馏塔、离心泵、换热器、吸收-解吸、液位控制系统、固定床、间歇反应釜等项目的培训共56学时，实训学生停课三周，专门进行三个项目的操作实训，安排如下：
（1）课时安排见下表：
（2）学生安排： 将每班的学生分为3组，其中2个组进行DCS仿真实训， 1个组的学生进行玻璃仿真与化工生产基础实验的实训，这三个组的学生进行轮换。每个组共完成玻璃仿真实训28学时，DCS 仿真56学时。
2.1.2 整合式：其特点是将化工生产基础理论、DCS仿真、全玻璃仿真、化工生产基础实验四个内容进行整合，实施时将化工生产基础基础按基本单元拆分为流体输送、传热、蒸发、蒸馏、吸收解吸等模块，采用先理论、再DCS仿真、后实训的方式，进行教学。
2.2 化工仿真技术在化工生产基础教学的展开。
（1）DCS仿真教学。在学习了化工生产基础课程中的某个基本单元的理论学习后，进行DCS仿真实训。首先要制定训练计划一览表，让学生明白实训的目的、要求及掌握的程度，每一次上课要掌握的内容，引导学生阅读行操作训练。DCS仿真除了开、停车与正常运行外，还允许教师（或学生）自行设置故障，模拟故障现象，达到提高学生判断问题和解决事故的能力的目的。DCS仿真软件对学生的操作会作出一个评价，学生根据成绩可以判断自己的操作水平；在现实生产中，由于操作失误会出现安全事故，但DCS仿真教学不会引发任何安全问题，学生可以直接从计算机屏幕观察到错误操作所带来的后果，通过所学的知识来判断和纠正错误，掌握正确的操作方法，有利于增强学生分析、解决问题的能力。经过训练一段时间后，学生通过在计算机上对各个单元进行模拟操作，较好的掌握了设备的基本结构、工艺流程以及基本的开、停车步骤和故障判断、处理的方法。
（2）全玻璃仿真教学。学生在学习DCS仿真后对化工单元操作有了一定的了解，但DCS虚拟环境与真实的环境有着一定的差距，因此，必须进入真实的设备，进行动手操作。在教学中，应培养学生有现场意识，即有在工厂现场操作的意识。首先让学生认识装置流程、设备的结构、性能、作用护和保养。利用听、看、摸等方法，检查机、泵的运转情况和阀门的开关情况。其次注意正常的操作控制。正常操作控制包括流量、塔设备的液位控制，温度的控制调节等。再就是不正常操作现象的分析判断处理。例如离心泵的气缚现象、气蚀现象，吸不上液体，排液量突然减少，突然断电等不正常现象，让学生分析处理。在实训中，让学生采取自由组合的方式成立学习小组，在操作练习中，互相配合互相学习，达到互相促进的目的。
2.3 教学效果。通过我校的教学实践，取得了一定的效果，采用不同的教学方式进行了对比。集中式教学：一是解决了化工实验室场地小、工位少的问题，使实训课开展井然有序。教师能有序的控制课堂。二是使学生掌握技能的过程连贯，学习的连贯性有利于对操作技能的强化；三是符合化工工艺专业教学大纲的要求，每学期安排学生2-3周的实训时间，加基本的操作步骤，最后通过真实的实验装置进行现场实验让学生体验化工生产实际，掌握动手操作设备的能力。化工生产基础的各模块的教学相对独立，一个班的学生可根据情况分为几个组同时学习，学完一个模块后进行交换。可以解决实验设备不足带来的问题。
综上所述，化工仿真教学丰富了化工生产基础课程的教学手段，极大的提高了教学效果，，教学中我们也感到实训课时的安排多少更为合理，才能使理论和实操相互补充有机结合，更适应新形势职业教育的要求。
【关键词】化工；仿真；实训
Exploration in Teaching Simulation and Practical Training of Chemical Engineering Principle
Xin Gui-qiang
(Guangxi Liuzhou Chemical Industry Technical Schools Liuzhou Guangxi 545000)
【Abstract】“chemical engineering principle ” is a specialized basic course by a variety of chemical unit operations. The basic principles and operation teaching of chemical unit operation which is done by using DCS simulation system, laboratories, glass chemical simulation training room , thus improves the methods of traditional teaching. Meanwhile, the organic combination of theory and and practical operation which is more adapted to the requirements of vocational education in the new situation
【Key words】Chemical;Simulation;Practical Training
在化工专业教学中，《化工生产基础》是很重要的一门专业基础课，其特点是以各类化工单元操作为主线，重点介绍各类单元操作的基本原理、流程以及相关设备的设计、调节与操作。在当今职业教育强调操作动手能力培养的形势下，对于《化工生产基础》的实际教学过程中，除了理论知识的传授外，还要进行化工实验、实训基本技能的训练，以满足我们培养从事化工生产合格技术工人的需要，达到全面提高学生动手能力的目的。近年来，我校对《化工生产基础》课程教学进行了一些改革探索，丰富了化工生产基础的教学方法和手段。本文就此方面的探索做一个总结：
1. 化工生产基础实训室的建立与构成 化工实训室是以化工单元操作为主，单元操作系统包括流体输送、传热、传质三大化工传递过程。结合化工仿真的情况，化工生产基础实训室由三个项目构成：
（1）DCS仿真室。所谓仿真，就是虚拟现实技术，由计算机硬件、软件及各种传感器构成的虚拟环境，在此环境下，用户可以与之交互作用。DCS仿真融合了图像处理等各种技术，利用操作软件，以实际生产流程为基础，提高建立生产装置中各种单元操作的动态特征模型以及各种设备的特征模型，从而建立起与各种化工生产操作相关的虚拟环境。其流程原理、控制手段、操作场景、操作界面与化工生产实际情况基本的呈现在学生面前，学生在互动良好的仿真实验平台上进行模拟操作，以便掌握复杂控制系统的运行和调整技术，提高对化工过程动态运行的分析、判断、调整能力。
（2）化工生产基础实验室。该室包括离心泵、传热、雷诺准数、伯努利方程式、吸收等五个化工生产单元的典型项目。
（3）全玻璃化工仿真实训室。该套设备是由天津职业大学模仿化工生产实际研制开发的，共有精馏等七个化工操作单元。该设备的特点是模仿化工实际操作装置，以玻璃制成，其透明，便于学生观察设备运行情况。
2. 化工仿真技术在化工生产基础教学的应用 我校对化工生产基础课程理论和实操的课时、内容进行了一定的调整及运行，从整体教学效果看较为明显，在教学中我们的具体做法是：
2.1 教学方式。
2.1.1 集中式教学。由于我校的实验设备有限，受场地、课时、师资的影响，我们采用了集中时间进行实训的方法。该方法是：采用将DCS仿真为一块内容，玻璃仿真和化工原理为另一块内容，分别由2位老师专门负责实训。DCS仿真开展精馏塔、离心泵、换热器、吸收-解吸、液位控制系统、固定床、间歇反应釜等项目的培训共56学时，实训学生停课三周，专门进行三个项目的操作实训，安排如下：
（1）课时安排见下表：
（2）学生安排： 将每班的学生分为3组，其中2个组进行DCS仿真实训， 1个组的学生进行玻璃仿真与化工生产基础实验的实训，这三个组的学生进行轮换。每个组共完成玻璃仿真实训28学时，DCS 仿真56学时。
2.1.2 整合式：其特点是将化工生产基础理论、DCS仿真、全玻璃仿真、化工生产基础实验四个内容进行整合，实施时将化工生产基础基础按基本单元拆分为流体输送、传热、蒸发、蒸馏、吸收解吸等模块，采用先理论、再DCS仿真、后实训的方式，进行教学。
2.2 化工仿真技术在化工生产基础教学的展开。
（1）DCS仿真教学。在学习了化工生产基础课程中的某个基本单元的理论学习后，进行DCS仿真实训。首先要制定训练计划一览表，让学生明白实训的目的、要求及掌握的程度，每一次上课要掌握的内容，引导学生阅读行操作训练。DCS仿真除了开、停车与正常运行外，还允许教师（或学生）自行设置故障，模拟故障现象，达到提高学生判断问题和解决事故的能力的目的。DCS仿真软件对学生的操作会作出一个评价，学生根据成绩可以判断自己的操作水平；在现实生产中，由于操作失误会出现安全事故，但DCS仿真教学不会引发任何安全问题，学生可以直接从计算机屏幕观察到错误操作所带来的后果，通过所学的知识来判断和纠正错误，掌握正确的操作方法，有利于增强学生分析、解决问题的能力。经过训练一段时间后，学生通过在计算机上对各个单元进行模拟操作，较好的掌握了设备的基本结构、工艺流程以及基本的开、停车步骤和故障判断、处理的方法。
（2）全玻璃仿真教学。学生在学习DCS仿真后对化工单元操作有了一定的了解，但DCS虚拟环境与真实的环境有着一定的差距，因此，必须进入真实的设备，进行动手操作。在教学中，应培养学生有现场意识，即有在工厂现场操作的意识。首先让学生认识装置流程、设备的结构、性能、作用护和保养。利用听、看、摸等方法，检查机、泵的运转情况和阀门的开关情况。其次注意正常的操作控制。正常操作控制包括流量、塔设备的液位控制，温度的控制调节等。再就是不正常操作现象的分析判断处理。例如离心泵的气缚现象、气蚀现象，吸不上液体，排液量突然减少，突然断电等不正常现象，让学生分析处理。在实训中，让学生采取自由组合的方式成立学习小组，在操作练习中，互相配合互相学习，达到互相促进的目的。
2.3 教学效果。通过我校的教学实践，取得了一定的效果，采用不同的教学方式进行了对比。集中式教学：一是解决了化工实验室场地小、工位少的问题，使实训课开展井然有序。教师能有序的控制课堂。二是使学生掌握技能的过程连贯，学习的连贯性有利于对操作技能的强化；三是符合化工工艺专业教学大纲的要求，每学期安排学生2-3周的实训时间，加基本的操作步骤，最后通过真实的实验装置进行现场实验让学生体验化工生产实际，掌握动手操作设备的能力。化工生产基础的各模块的教学相对独立，一个班的学生可根据情况分为几个组同时学习，学完一个模块后进行交换。可以解决实验设备不足带来的问题。
综上所述，化工仿真教学丰富了化工生产基础课程的教学手段，极大的提高了教学效果，，教学中我们也感到实训课时的安排多少更为合理，才能使理论和实操相互补充有机结合，更适应新形势职业教育的要求。