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摘 要:将仿真实训教学系统引入到食品工程原理教学中,能直观形象的表达单元过程,可极大地提升学生的学习兴趣,提高教学的时效性,丰富教学的形式和内容,提高教学效果,为食品工程原理课程教学手段的改进、教学质量的提升提供了有力保障。
关键词:仿真实训 食品工程原理教学 创新应用 实践
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)02(b)-0162-01
食品工程原理是一门食品科学与工程专业所必修的专业主干课,是讲述食品生产过程的单元操作及所用设备的基本理论知识的课程,较系统地介绍了主要食品工程单元操作的基本原理,典型设备的结构及计算方法。它是学生从基础理论步入专业技术、接触实际应用中遇到的第一门技术专业课。食品工程原理课程具有工程实践性强、理论计算量大的特点,使其要求学生既要具有较丰富的专业实践背景知识,又要掌握处理复杂实际问题的工程思维方法,同时还要具有技术经济意识。
随着时代的发展和科学技术的进步,传统的教学思想、教学方法和教学手段等都面临着前所未有的挑战,特别是计算机、多媒体技术和网络技术等都已广泛应用于教学各领域,引发了教学方法和教学手段的革命。仿真实验将成为一种发展趋势[1]。在这样的形势下,食品工程原理实验课程传统的教学方法也在进行着新的尝试与改革,食品工程仿真实验也在食品工程原理实验教学中崭露头角。根据我们在食品工程原理仿真实验教学中的体会,下面浅议仿真实训在食品工程原理教学中的创新应用与实践。
1 仿真实训系统
仿真是指模拟真实物体和过程进行系统实验和系统研究的一门应用技术。食品工程仿真就是借助计算机在仿真系统上再现食品工程过程的实时特性,模拟真实的食品生产操作与控制系统环境,并在此基础上进行正常开车、正常停车、正常运行、紧急停车和事故处理等过程,从而使学生身临其境真实地感受并掌握食品工程过程各单元设备的操作方法,它是一种新型实用的计算机应用技术。使学生可以了解实际生产装置,在非常逼真的操作环境中进行操作技能训练,达到了既能对生产实际有一个很好的认识,又能亲自动手进行反复操作,更全面、具体和深入地了解不同的生产单元,从而能让学生在一个模拟真实的职业环境下,按照未来专业岗位对基本技能的要求,得到实际操作训练和综合素质的培养。而食品工程原理仿真实训,则是培养学生具备这一专业技能的有效途径。
仿真系统实训室有多个食品工程典型的单元和典型系统装置的仿真模拟软件,具有管理功能的教师站可以向学生操作站发出面向全部或个别的操作指令,并能显示相应学生的操作结果及最终成绩,学生通过人机对话,达到熟练完成单元和系统装置的冷态开车、停车和事故处理等操作,而教师通过教师主控制台可以很清楚详细地了解每位学生的当前操作情况[2]。食品工程原理仿真实训软件主要包括食品生产中的各种单元操作,如流体流动以及管路特性、传热、吸收、精馏、干燥、过滤等以及相应的实验实训等。为此,我们尝试将计算机仿真系统引入食品工程原理课堂的理论及实验教学中,采用形象逼真的教学手段,尽可能使学生有更直观的感觉。
2 食品工程原理仿真实训教学的探索与实践
2.1 仿真实验的内容
我们在食品工程原理仿真实训教学的探索与实践中,主要包括了以下六个方面的内容:(1)实验装置选择:食品工程原理主要包括以下几个实验:流量计的认识和校验;风机性能测定;流体流动阻力系数测定;离心泵及管路特性曲线测定;传热实验;吸收实验;精馏实验;干燥实验;过滤实验。这几个实验基本上包括了食品工程原理实验课程的主要内容,是最具有代表性的实验,在仿真实训软件中均有设置。(2)实验指导:与实验讲义相关的内容介绍,包括实验目的、实验原理、实验设备、计算公式、实验操作以及注意事项等,也均有详尽的论述,便于教师的教学组织和学生的学习参考,同时学生可在仿真实践操作过程中随时查阅。(3)素材演示:相关教学内容的多媒体课件,包括与实验有关的真实设备的照片、录像资料等素材的演示,增强了学生的感性认识,提高了学生的学习兴趣,同时减轻了教师的教学负担。(4)仿真操作:对仿真软件中的虚拟装置进行仿真操作。操作界面直观、简洁、易学,使学生读取数据方便而不失真,特别设计局部放大功能,如需要读取数据的仪表、气压计等,可以随时掌握操作的参数变化规律和制定相应的措施,便于提高学生应变能力。(5)数据处理:对实验操作的结果,进行数据的记录、计算、报表以及曲线绘制等。实验数据可以通过软件进行自动记录,或由学生自己手动完成,软件可以自动生成记录表格,数据处理部分将计算结果自动列表,通过报表以及曲线绘制功能显示计算结果,也可以由学生手动计算完成。(6)思考题测试:通过系统内置题库对学生进行测试,便于组织学生进行操作考核。
2.2 仿真技术在食品工程原理实践教学中的特点
食品工程仿真教学是一种新型的教学方式,它针对真实的装置和流程建立数学模型,在仿真机上实现,模拟真实的食品工程单元生产操作过程,并将其实际工业现场通过计算机再现于学生面前,既可带给学生真实的生产环境,调动学生的学习积极性,又优化了食品工程类实验与实践性环节的教学过程,有助于对学生综合能力以及实际操作技能的培养。食品工程原理及实验是培养本专业学生工程能力的重要环节之一。采用食品工程原理实验仿真操作系统,结合本课程特点,各单元操作基础实验可进行形象的演示和互动的操作,效果极为逼真。
食品工程仿真教学,其特性在于:(1)形象性:仿真教学能创造一个与实际近乎相同的特性环境,提高学生感性认识。(2)安全性:仿真教学不会对操作对象如仪器设备、仪表、元件等造成实质性损害,更不会因操作失误对学生造成人身危害。(3)节约性:高校引入仿真教学,最根本的好处是对仪表设备和实践场地的节约。(4)高效性:仿真教学可缩短教学的准备过程,在仿真教学过程中,学生可以对仿真过程和实验数据进行状态存贮和读取,极大的提高了学习效率。
3 结语
仿真实训技术在食品工程原理实验教学中的应用,可使较为抽象的理论教学中的流程分析、设计计算具有了一定程度可视化的效果,对于提升学生的学习兴趣,培养其操作技能,全面深入理解相关学习内容具有积极的作用。通过实践教学,发现仿真教学在食品工程原理实践教学体系中有很强的优势,仿真技术在食品科学专业中的教学以及在食品生产中的应用还有待于进一步发掘。
参考文献
[1] 李明田.浅谈化工原理仿真实验在教学实践中的研究[J].中国科教创新导刊,2007,5:70.
[2] 王富花,沈发治.高职化工仿真实训教学实践与探索[J].广东化工,2009,36(11):200～201.
[3] 耿海波,陈力.仿真技术在化工实践教学中的综合应用[J].河北化工,2009,32(3):73～74.
关键词:仿真实训 食品工程原理教学 创新应用 实践
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2011)02(b)-0162-01
食品工程原理是一门食品科学与工程专业所必修的专业主干课,是讲述食品生产过程的单元操作及所用设备的基本理论知识的课程,较系统地介绍了主要食品工程单元操作的基本原理,典型设备的结构及计算方法。它是学生从基础理论步入专业技术、接触实际应用中遇到的第一门技术专业课。食品工程原理课程具有工程实践性强、理论计算量大的特点,使其要求学生既要具有较丰富的专业实践背景知识,又要掌握处理复杂实际问题的工程思维方法,同时还要具有技术经济意识。
随着时代的发展和科学技术的进步,传统的教学思想、教学方法和教学手段等都面临着前所未有的挑战,特别是计算机、多媒体技术和网络技术等都已广泛应用于教学各领域,引发了教学方法和教学手段的革命。仿真实验将成为一种发展趋势[1]。在这样的形势下,食品工程原理实验课程传统的教学方法也在进行着新的尝试与改革,食品工程仿真实验也在食品工程原理实验教学中崭露头角。根据我们在食品工程原理仿真实验教学中的体会,下面浅议仿真实训在食品工程原理教学中的创新应用与实践。
1 仿真实训系统
仿真是指模拟真实物体和过程进行系统实验和系统研究的一门应用技术。食品工程仿真就是借助计算机在仿真系统上再现食品工程过程的实时特性,模拟真实的食品生产操作与控制系统环境,并在此基础上进行正常开车、正常停车、正常运行、紧急停车和事故处理等过程,从而使学生身临其境真实地感受并掌握食品工程过程各单元设备的操作方法,它是一种新型实用的计算机应用技术。使学生可以了解实际生产装置,在非常逼真的操作环境中进行操作技能训练,达到了既能对生产实际有一个很好的认识,又能亲自动手进行反复操作,更全面、具体和深入地了解不同的生产单元,从而能让学生在一个模拟真实的职业环境下,按照未来专业岗位对基本技能的要求,得到实际操作训练和综合素质的培养。而食品工程原理仿真实训,则是培养学生具备这一专业技能的有效途径。
仿真系统实训室有多个食品工程典型的单元和典型系统装置的仿真模拟软件,具有管理功能的教师站可以向学生操作站发出面向全部或个别的操作指令,并能显示相应学生的操作结果及最终成绩,学生通过人机对话,达到熟练完成单元和系统装置的冷态开车、停车和事故处理等操作,而教师通过教师主控制台可以很清楚详细地了解每位学生的当前操作情况[2]。食品工程原理仿真实训软件主要包括食品生产中的各种单元操作,如流体流动以及管路特性、传热、吸收、精馏、干燥、过滤等以及相应的实验实训等。为此,我们尝试将计算机仿真系统引入食品工程原理课堂的理论及实验教学中,采用形象逼真的教学手段,尽可能使学生有更直观的感觉。
2 食品工程原理仿真实训教学的探索与实践
2.1 仿真实验的内容
我们在食品工程原理仿真实训教学的探索与实践中,主要包括了以下六个方面的内容:(1)实验装置选择:食品工程原理主要包括以下几个实验:流量计的认识和校验;风机性能测定;流体流动阻力系数测定;离心泵及管路特性曲线测定;传热实验;吸收实验;精馏实验;干燥实验;过滤实验。这几个实验基本上包括了食品工程原理实验课程的主要内容,是最具有代表性的实验,在仿真实训软件中均有设置。(2)实验指导:与实验讲义相关的内容介绍,包括实验目的、实验原理、实验设备、计算公式、实验操作以及注意事项等,也均有详尽的论述,便于教师的教学组织和学生的学习参考,同时学生可在仿真实践操作过程中随时查阅。(3)素材演示:相关教学内容的多媒体课件,包括与实验有关的真实设备的照片、录像资料等素材的演示,增强了学生的感性认识,提高了学生的学习兴趣,同时减轻了教师的教学负担。(4)仿真操作:对仿真软件中的虚拟装置进行仿真操作。操作界面直观、简洁、易学,使学生读取数据方便而不失真,特别设计局部放大功能,如需要读取数据的仪表、气压计等,可以随时掌握操作的参数变化规律和制定相应的措施,便于提高学生应变能力。(5)数据处理:对实验操作的结果,进行数据的记录、计算、报表以及曲线绘制等。实验数据可以通过软件进行自动记录,或由学生自己手动完成,软件可以自动生成记录表格,数据处理部分将计算结果自动列表,通过报表以及曲线绘制功能显示计算结果,也可以由学生手动计算完成。(6)思考题测试:通过系统内置题库对学生进行测试,便于组织学生进行操作考核。
2.2 仿真技术在食品工程原理实践教学中的特点
食品工程仿真教学是一种新型的教学方式,它针对真实的装置和流程建立数学模型,在仿真机上实现,模拟真实的食品工程单元生产操作过程,并将其实际工业现场通过计算机再现于学生面前,既可带给学生真实的生产环境,调动学生的学习积极性,又优化了食品工程类实验与实践性环节的教学过程,有助于对学生综合能力以及实际操作技能的培养。食品工程原理及实验是培养本专业学生工程能力的重要环节之一。采用食品工程原理实验仿真操作系统,结合本课程特点,各单元操作基础实验可进行形象的演示和互动的操作,效果极为逼真。
食品工程仿真教学,其特性在于:(1)形象性:仿真教学能创造一个与实际近乎相同的特性环境,提高学生感性认识。(2)安全性:仿真教学不会对操作对象如仪器设备、仪表、元件等造成实质性损害,更不会因操作失误对学生造成人身危害。(3)节约性:高校引入仿真教学,最根本的好处是对仪表设备和实践场地的节约。(4)高效性:仿真教学可缩短教学的准备过程,在仿真教学过程中,学生可以对仿真过程和实验数据进行状态存贮和读取,极大的提高了学习效率。
3 结语
仿真实训技术在食品工程原理实验教学中的应用,可使较为抽象的理论教学中的流程分析、设计计算具有了一定程度可视化的效果,对于提升学生的学习兴趣,培养其操作技能,全面深入理解相关学习内容具有积极的作用。通过实践教学,发现仿真教学在食品工程原理实践教学体系中有很强的优势,仿真技术在食品科学专业中的教学以及在食品生产中的应用还有待于进一步发掘。
参考文献
[1] 李明田.浅谈化工原理仿真实验在教学实践中的研究[J].中国科教创新导刊,2007,5:70.
[2] 王富花,沈发治.高职化工仿真实训教学实践与探索[J].广东化工,2009,36(11):200～201.
[3] 耿海波,陈力.仿真技术在化工实践教学中的综合应用[J].河北化工,2009,32(3):73～74.