苑永偉

(山東工程技師學(xué)院 材料系，山東 聊城 252000)

技工院?；し抡鎸?shí)訓(xùn)一體化教學(xué)改革探索

苑永偉

(山東工程技師學(xué)院 材料系，山東 聊城 252000)

針對(duì)化工行業(yè)普遍存在高溫高壓、易燃易爆等特點(diǎn)，學(xué)生進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)缺乏動(dòng)手操作；學(xué)?；?shí)訓(xùn)裝置數(shù)量少，無法滿足每位學(xué)生充分動(dòng)手操作，而化工仿真實(shí)訓(xùn)正好可以彌補(bǔ)企業(yè)實(shí)習(xí)與學(xué)?；?shí)訓(xùn)的不足，提高實(shí)踐教學(xué)效果。本文改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，實(shí)施“教、學(xué)、做、思、評(píng)”一體化，在做中教、做中學(xué)、做中思、做中評(píng)，以“做”為主的教學(xué)模式，提高化工仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的高技能化工人才的目標(biāo)。

技工院校；化工仿真實(shí)訓(xùn)；“教、學(xué)、做、思、評(píng)”；一體化

1 引言

隨著現(xiàn)代化工生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)裝置大型化、生產(chǎn)過程連續(xù)化和自動(dòng)化程度越來越高，生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜，工藝條件要求嚴(yán)格，常伴有高溫、高壓、易燃及原料、產(chǎn)品強(qiáng)烈的腐蝕性等不安全因素[1]。而且，學(xué)校實(shí)訓(xùn)裝置一般較少，無法滿足每位學(xué)生充分動(dòng)手操作?；し抡嫦到y(tǒng)能夠模擬真實(shí)的生產(chǎn)裝置，再現(xiàn)真生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)特性，通過模擬工廠開車、停車、正常運(yùn)行和各種事故處理，使學(xué)生不出校門就可以了解實(shí)際生產(chǎn)流程，在逼真的操作環(huán)境中進(jìn)行操作技能訓(xùn)練， 達(dá)到了既能對(duì)生產(chǎn)實(shí)際有一個(gè)很好的認(rèn)識(shí)，又能親自動(dòng)手進(jìn)行反復(fù)操作，更全面、具體和深入地了解不同的生產(chǎn)單元， 提高學(xué)生專業(yè)技能的目的[2]。仿真培訓(xùn)系統(tǒng)無需投料、無危險(xiǎn)性、節(jié)省培訓(xùn)費(fèi)用、培訓(xùn)效率高[3]。該仿真系統(tǒng)涵蓋了流體輸送、傳熱、萃取、多效蒸發(fā)、精餾、吸收-解吸和干燥等化工單元操作，以及固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和間歇反應(yīng)釜等化工單元反應(yīng)。

然而如何通過教學(xué)，有效利用仿真軟件，提高學(xué)生的分析判斷能力、理論知識(shí)的應(yīng)用能力和動(dòng)手操作能力，則是值得探討的問題。結(jié)合近幾年的校企合作以及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，本文擬介紹一體化教學(xué)在化工單元仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐。

2 化工仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

2.1 化工單元仿真實(shí)訓(xùn)與化工單元實(shí)訓(xùn)相結(jié)合

化工單元實(shí)訓(xùn)是進(jìn)行化工單元實(shí)際操作訓(xùn)練， 是在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行流體輸送、精餾塔、吸收-解吸塔等化工單元裝置的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。 由于實(shí)訓(xùn)裝置套數(shù)有限， 很難達(dá)到每位學(xué)生都能動(dòng)手。 如果將化工仿真與單元操作實(shí)訓(xùn)穿插進(jìn)行，不但人人可以有親自動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，而且先仿真，后實(shí)踐，再仿真、再實(shí)踐，將大大提高操作的熟練程度、對(duì)工藝參數(shù)的控制能力和處理突發(fā)事故的應(yīng)變能力。

2.2 實(shí)施“理論-實(shí)踐-仿真”一體化的教學(xué)模式

集“教、學(xué)、做、思、評(píng)”為一體--教師在做中教，學(xué)生在做中學(xué)，教師引導(dǎo)學(xué)生做中思，仿真系統(tǒng)給學(xué)生做中評(píng)。這種一體化教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相分離的教學(xué)形式，突出了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的應(yīng)用性、綜合性、實(shí)踐性[4]，它集理論知識(shí)傳授、化工設(shè)備現(xiàn)場觀摩、化工單元實(shí)訓(xùn)、化工仿真實(shí)訓(xùn)為一體，集學(xué)生思考、教師指導(dǎo)和小組合作為一體，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)、技能的理解，避免了操作的盲目性，提高了學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)的興趣和動(dòng)手能力，在掌握職業(yè)技能的同時(shí)獲得專業(yè)知識(shí)，構(gòu)建自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)體系。

3 化工仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)過程

本文結(jié)合精餾塔單元仿真介紹化工仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)過程。

3.1 精餾塔脫丁烷仿真實(shí)訓(xùn)--教師做中教，學(xué)生做中學(xué)

結(jié)合仿真實(shí)訓(xùn)界面，教師詳細(xì)講解精餾塔脫丁烷工藝流程，各單元裝置或設(shè)備在流程中的作用，各種工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)方法，正常工況的工藝參數(shù)范圍，閥門、儀表基礎(chǔ)知識(shí)及復(fù)雜控制系統(tǒng)工作原理。教師邊操作，邊講解；學(xué)生邊操作，邊理解。該環(huán)節(jié)，設(shè)置兩個(gè)學(xué)時(shí)，達(dá)到學(xué)生熟悉精餾工作原理和精餾工藝流程的教學(xué)目標(biāo)。

3.2 乙醇精餾操作實(shí)訓(xùn)--教師做中教

然而，仿真實(shí)訓(xùn)畢竟是虛擬的，無法使學(xué)生直觀的認(rèn)識(shí)精餾裝置。在通過上機(jī)仿真操作，學(xué)生對(duì)精餾工作原理和工藝流程有一定了解后，教師帶領(lǐng)學(xué)生去化工實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行乙醇精餾操作實(shí)訓(xùn)。由于實(shí)訓(xùn)裝置有限，不能滿足每位同學(xué)動(dòng)手操作；并且乙醇精餾是間歇操作，而仿真系統(tǒng)中精餾脫丁烷是連續(xù)操作，二者稍有差異。在該環(huán)節(jié)，教師進(jìn)行演示教學(xué)。首先介紹實(shí)訓(xùn)裝置，由原料罐、預(yù)熱器、再沸器、精餾塔、冷凝器、產(chǎn)品罐、換熱器和釜液罐等組成；然后結(jié)合乙醇精餾實(shí)訓(xùn)裝置，進(jìn)一步熟悉精餾塔結(jié)構(gòu)以及精餾的工作原理；接著順著實(shí)訓(xùn)裝置流程走，熟悉工藝流程；最后，由教師演示乙醇精餾的開車和停車，在演示過程中，提示學(xué)生操作注意事項(xiàng)。該環(huán)節(jié)，設(shè)置四個(gè)學(xué)時(shí)，達(dá)到學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)精餾裝置及其工作原理，了解實(shí)際操作過程中對(duì)工藝參數(shù)的控制方法等教學(xué)目標(biāo)。

3.3 精餾脫丁烷仿真實(shí)訓(xùn)--學(xué)生做中思、做中評(píng)

由于學(xué)生對(duì)精餾實(shí)訓(xùn)裝置、工作原理以及工作流程有了直觀的了解，但缺乏實(shí)際動(dòng)手操作，仿真實(shí)訓(xùn)可以做到人人動(dòng)手人人參與，把課堂還給學(xué)生，以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

3.3.1 布置工作任務(wù)

教師布置工作任務(wù)：進(jìn)行精餾塔脫丁烷工藝的冷態(tài)開車、正常停車及故障處理。

3.3.2 學(xué)生完成工作任務(wù)

3.3.2.1 做評(píng)結(jié)合法

每個(gè)學(xué)生帶著工作任務(wù)獨(dú)立在計(jì)算機(jī)上按照操作質(zhì)量評(píng)分步驟進(jìn)行精餾塔脫丁烷工藝的冷態(tài)開車、正常停車以及故障處理操作練習(xí)。學(xué)生操作過程，也是仿真系統(tǒng)評(píng)分過程。學(xué)生通過“操作-測評(píng)-反饋-思考-再操作”，這種周而復(fù)始而又循序漸進(jìn)的練習(xí)模式，能加速提升對(duì)工藝流程的熟悉、對(duì)各工藝參數(shù)的控制能力和處理故障的能力。另外，教師通過教師站監(jiān)測每個(gè)學(xué)生的練習(xí)動(dòng)態(tài)，及時(shí)做出指導(dǎo)。

3.3.2.2 分層教學(xué)法

由于學(xué)生的情況不同，該階段采用分層教學(xué)法，不具體設(shè)置每個(gè)項(xiàng)目的練習(xí)時(shí)間。對(duì)理論知識(shí)掌握較好，動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生可以充分調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性，在學(xué)習(xí)中教師只起著輔助、答疑、解惑的作用。對(duì)那些基礎(chǔ)較差，動(dòng)手能力較弱的學(xué)生就需要老師手把手進(jìn)行教學(xué)，一遍遍仔細(xì)講解和反復(fù)演示幫助他們理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。

3.3.2.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

在本環(huán)節(jié)教師只是組織者和促進(jìn)者，盡量讓學(xué)生通過自己學(xué)習(xí)、摸索、總結(jié)，來掌握精餾塔脫丁烷的工藝流程，精餾塔脫丁烷工藝的開、停車操作步驟。在學(xué)生練習(xí)過程中，教師聯(lián)系企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，提出各種問題，進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生積極思考。將學(xué)生置于發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的動(dòng)態(tài)過程中學(xué)習(xí)，比如最初建立回流時(shí)，靈敏板溫度為什么會(huì)下降？仿真實(shí)訓(xùn)中精餾脫丁烷裝置為何沒有預(yù)熱器和冷卻換熱器？塔頂壓力是如何控制的？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)思考，優(yōu)化了教學(xué)過程，從而提高了課程質(zhì)量和效率。讓學(xué)生做到學(xué)有所思，思有所獲；對(duì)工藝流程知其然，知其所以然。

3.3.2.4 案例教學(xué)法

在教學(xué)過程中，結(jié)合企業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)章制度和操作規(guī)程，以及化工企業(yè)典型事故案例，強(qiáng)調(diào)安全生產(chǎn)的必要性。教師通過教師機(jī)設(shè)置故障進(jìn)行教學(xué)案例分析，引導(dǎo)學(xué)生多方位思考，組織學(xué)生討論分析出現(xiàn)的問題，提出正確的解決方案?？韶S富學(xué)生安全生產(chǎn)知識(shí)，提升學(xué)生安全生產(chǎn)意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的安全責(zé)任感、預(yù)防事故、控制職業(yè)危害和應(yīng)急處理的能力。

仿真實(shí)訓(xùn)的過程融匯了化工單元操作、化工儀表自動(dòng)化控制、單元反應(yīng)、工藝等多方面的知識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生解決化學(xué)工程和工藝問題的綜合能力。通過處理事故，分析事故產(chǎn)生的原因和可能造成的后果，掌握事故的處理方法，提高獨(dú)立分析和工作的能力，進(jìn)而提高安全意識(shí)。通過判斷裝置工藝參數(shù)的變化趨勢，在參數(shù)偏離正常范圍之前及時(shí)進(jìn)行微調(diào)，提高了學(xué)生對(duì)復(fù)雜化工過程動(dòng)態(tài)運(yùn)行的分析和決策能力。

該環(huán)節(jié)設(shè)置十二個(gè)學(xué)時(shí)，達(dá)到熟練開車、停車以及對(duì)各種故障處理的教學(xué)目標(biāo)。

3.4 乙醇精餾操作實(shí)訓(xùn)--學(xué)生小組合作

通過以上三個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)，學(xué)生對(duì)精餾過程已經(jīng)非常熟悉，但依舊缺乏對(duì)真實(shí)設(shè)備的實(shí)際操作。參照化工總控工技能大賽，把學(xué)生每三人分一組，兩套實(shí)訓(xùn)裝置同時(shí)進(jìn)行乙醇精餾操作實(shí)訓(xùn)，教師進(jìn)行指導(dǎo)。學(xué)生在化工實(shí)訓(xùn)過程中，感受到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，只有相互溝通，協(xié)同合作，才能順利完成工作任務(wù)，這也是化工企業(yè)員工必備的職業(yè)素質(zhì)。 該環(huán)節(jié)設(shè)置六個(gè)學(xué)時(shí)，完成提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)的的教學(xué)目標(biāo)。

3.5 實(shí)訓(xùn)考核--多元化

考核分為理論考核(占20%)、精餾塔脫丁烷仿真考核(占50%)和乙醇精餾操作考核(占30%)兩部分。全面、科學(xué)地考察學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和應(yīng)用、專業(yè)操作技能的掌握、對(duì)動(dòng)態(tài)過程的分析和決策能力、應(yīng)急處理能力、安全生產(chǎn)的意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等多元能力。理論考核是教師根據(jù)學(xué)生的操作情況有選擇的進(jìn)行組題，考察學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度。精餾塔脫丁烷仿真考核是用仿真軟件提供的平臺(tái)進(jìn)行考核，并與化工總控工職業(yè)資格鑒定相結(jié)合，以閉卷形式，要求學(xué)生夠獨(dú)立完成，嚴(yán)格控制操作的規(guī)范性，按操作步驟、操作質(zhì)量、操作趨勢等多項(xiàng)內(nèi)容細(xì)化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，考察學(xué)生利用計(jì)算機(jī)DCS控制系統(tǒng)(集散控制系統(tǒng))控制生產(chǎn)過程的能力。乙醇精餾操作考核以小組形式，三人分一組，參照化工總控工技能大賽的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，考察學(xué)生實(shí)際操作動(dòng)手能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

4 結(jié)語

在化工仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，采用“教、學(xué)、做、思、評(píng)”一體化教學(xué)模式，即“做中教、做中學(xué)、做中思、做中評(píng)”，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“操作-測評(píng)-反饋-思考-再操作”的練習(xí)模式，及時(shí)給出反饋。與“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式相比更突出學(xué)生的主體地位，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)訓(xùn)練，教學(xué)中重點(diǎn)突出以學(xué)生“做”與“思”為主的教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手、思考問題和解決問題的能力，小組合作提升了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，使學(xué)生的綜合職業(yè)能力得到大幅度提高。

[1] 周文昌．煤化工仿真實(shí)訓(xùn)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013．

[2] 姜春揚(yáng)，張?jiān)Ｆ迹呗毣し抡鎸?shí)訓(xùn)教學(xué)的探討[J]．科技資訊，2008(36)：157．

[3] 吳彩金，周蘇敏．化工仿真實(shí)習(xí)教學(xué)方法探討[J]．科技信息，2009(31)：151．

[4] 程忠玲，劉 濤．《化工仿真實(shí)訓(xùn)》教學(xué)模式的改革與實(shí)踐[J]．承德石油高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2013(1)：36-38．

(本文文獻(xiàn)格式：苑永偉.技工院?；し抡鎸?shí)訓(xùn)一體化教學(xué)改革探索[J].山東化工，2016，45(14)：118-119，121.)

Exploration on Integrated Teaching of Chemical Simulation Training in Technical Colleges

YuanYongwei

(Shandong Engineering Technician College , Liaocheng 252000,China )

For the high temperature and high pressure , inflammable and explosive characteristics in chemical industry , the students lack in hands-on during enterprise practice . Meanwhile, chemical training devices are unable to meet the demand of fully manual operation for each student . And chemical simulation training can just make up the shortages in both of them . The traditional teaching methods was changed into integrated teaching in this paper , which integrated "teaching , learning , thinking and evaluation " with doing by students . This teaching method improved the efficiency of chemical simulation training , and cultivated highly skilled professionals in chemical engineering .

technical colleges;chemical simulation training;"teaching,learning,doing,thinking,evaluation";integrated teaching

2016-05-11

苑永偉(1988—)，女，山東聊城人，山東工程技師學(xué)院，獲碩士學(xué)位，主要從事技工教育。

G712

A

1008-021X(2016)14-0118-02