地方院校化工仿真实验教学的思考与尝试*

王良广，马 娟，杜 艺，程劲松

(安顺学院化学化工学院，贵州 安顺 561000)

“地方性，应用型”已成为地方本科院校人才培养的目标，实验实践教学成为了培养应用型人才的主抓手。在加强实践教学上各地方高校采用了不同的方式，硬件设施良好、办学资源充足的地方高校将加强校企联合办学和建设实习基地作为培养应用型人才的主抓方向；对于办学资源相对薄弱的一些地方院校，则把强化校内实验教学条件作为培养应用型人才的有效途径。传统实验教学方式需要的仪器设备多、场地大、投资费用高，并且在教学过程中还存在着实验重复次数多，教师的获得感和学生培训效果差等问题[1-4]。虚拟仿真实验教学具有经费投入低、实验场地需求小、实验设施套数充足、安全性高、教学过程灵活性高等优点而受到青睐[5-7]。近几年内，国家级的、省部级的虚拟仿真实验中心或平台遍地开花，而数量众多的地方院校也不甘落后，纷纷建立起了各自的虚拟仿真实验平台。化工虚拟仿真实验教学模式被地方高校广泛采用，该教学模式虽然解决了传统化工实验教学中的一些问题，但是仍存在一些问题，如实验教材不健全、传统的成绩评价模式不能激发学生学习的积极性，这些问题影响了应用型人才培养的效果。并且近年来国家出台了关于取消在校大学生清考的规定，紧跟着一些高校对在校的问题大学生进行了集中清理。可以看出，当前国家对大学生的培养质量要求越来越高，并且社会对应用型人才的要求也越来越严格。针对如何才能够培养专业能力扎实、全面，符合社会需求的应用型人才，作者在化工仿真实验实验课程教学方面进行了一些思考和试探。

1 化工仿真实验教材

地方高校使用的化工仿真实验软件均是从相关企业购买，因而教师和学生使用的化工仿真实验指导资料也是由相应企业提供，这些来自企业的化工仿真实验指导资料与教学教材在知识体系和知识结构框架方面有着本质的差别，影响教学效果。目前能够满足化工仿真实验教学的教材少之又少，并且这些教材在实验项目设置上与各地方高校所开设的化工仿真实验项目的切合度低，不能满足地方高校的需求。为解决学生对化工仿真实验学习资料的需求，一些地方高校将企业提供的化工仿真操作手册进行简单的修改后作为学生的学习资料，但是这些修改后的资料在知识体系和内容上仍存在较大的问题，在一定程度上影响了学生的学习效果。因而构建一本适合本校学生的教材或者讲义，是提升化工仿真实验教学效果和质量的保障。作者从以下几个方面着手，编制出了适用于本校化工专业学生的化工仿真实验讲义。

明确本校化工专业学生的知识点需求。通过对本院近4年毕业的化工专业学生的就业去向和就业渠道调研，掌握了多数化工专业毕业学生从事的化工行业及类型，综合分析这些化工行业主要涵盖的化工单元，进而将这些化工单元操作作为我们的化工仿真讲义的重要实验项目。

明确化工单元的关键操作。结合化工仿真实验企业提供的操作手册，明确哪些是这些化工单元在操作中的关键步骤或者关键控制参数，哪些是常规型的操作或者辅助型操作，将关键步骤和关键工艺参数进行明确和强调，能够让学生在预习中加以重视。

明确单元操作的规范性。针对选入实验教材的项目，要求相关教师到企业调研，与从事该设备或者该工段操作的师傅交流学习，并且进行现场实际操作，确认项目所制定的仿真实验操作是否正确。在该过程中，可以邀请学生共同参与，并诚恳的听取学生的意见和建议，共同制定出在形式上符合教学过程、在内涵上切合生产实际、在使用中符合学生的思维方式的化工仿真实验项目。

构建培养能力型的实验体系。对选入化工仿真实验教学的项目进行研究分类，要求每一类要专注学生某一方面能力的培养，这样避免了学生能力培养的重复性和片面性。我们编写的化工仿真实验讲义中，把实验项目分成了能力锻炼型、能力提升型和能力考查型实验项目。能力锻炼型实验项目主要是培养学生的基本操作能力和规范学生操作的正确性，该实验项目是根据化工仿真实验的总体要求来确定实验项目，也是我们在教学中最重视、要求最严格的。能力提升型实验项目，在复杂程度上要比能力锻炼型实验项目高一些，这些实验项目通常是综合了2～4个简单的单元操作，主要目的是锻炼学生的规范性操作，以及对多个单元操作系统性的锻炼。该类的实验项目一般会多设置一些，学生可以根据自己的特点进行选择，但总的实验学时要达到要求。能力考查型的实验项目，侧重考察学生的实践应用能力，该类实验项目是一个完整的化工生产流程，要求学生能够独立完成冷态开车、停车以及常见的故障排查，并且冷态开车后保证生产工艺参数在合理的范围内波动。该类实验也是设立多个实验项目，学生选择其中一个完成即可，同时该类实验作为考试实验。

2 化工仿真实验操作

在化工仿真实验操作中，作者采用以“学生为中心，教师为辅助”的教学过程，目的在于培养和锻炼学生分析解决问题的能力。如在液位控制仿真实验中，要求学生根据预习和操作提示独立完成向储液灌内输液，并保持液位稳定在50%的开车操作。在学生的操作过程中，我们发现存在的主要问题如下：未完全开启自动化控制阀的前后截止阀；离心泵的启动不正确；当储液灌的液位到50%时不知道如何去控制液位稳定；自动化阀门忘记或不能及时投自动化控制。针对学生在操作过程中出现的问题，教师在讲解中详细分析并多次强调，让学生有针对性的学习和掌握。学生在理解为什么要提前开启自动化阀门的前后截止阀、泵的启动顺序和如何控制液位稳定等要点后，开始练习并熟悉冷态开车的操作，直到学生能够在规定的时间内独立完成冷态开车并保持工艺点参数稳定。

针对化工单元仿真实验的操作要点，作者将化工仿真操作归纳为4字要点，即：准、泵、控、投。准是指准备工作，也就是在开车前要把自动化控制阀的前后截止阀全部打开；泵是指泵的正确启动方式，启动泵时要通过物料流向搞清楚哪个是泵的入口阀，哪个是出口阀；控是指工艺参数控制点，当参数接近工艺点时，要进入微调控制，不能偏离工艺参数规定值过大；投就是根据控制要求将自动化阀门投自动化控制或者串级控制等，每个工艺点到达了规定值要及时投自动化控制。通过对化工仿真实验操作要点的分解和学生在操作练习中对4字要点的理解和把握，学生的分析动手能力得到快速的提升。

3 化工仿真实验成绩评价

培养应用型人才，提升学生的实践能力，关键是加强学生的实践训练。传统的实践评价方式存在以下问题：评价机制不健全，评价方式过于简单，主观性因素和情感因素影响严重成绩评定。只有对不合理的评价机制进行本质性的变革，才能提升学生对实验课本身的兴趣和积极主动性。

完善化工仿真实验成绩评价指标。根据我院化工专业学生的实际情况和化工仿真实验课程培养目标的需求，我们将每个实验的成绩分为实验预习(10%)、自主操作(30%)、实验过程(40%)和实验总结(20%)四个环节。实验预习主要检查学生是对否提前预习了实验，预习中是否明确了实验的原理和仿真操作的关键点以及关键工艺参数等内容。自主操作主要考查学生通过预习，能否独立完成这个化工仿真的冷态开车，对于其中的关键工艺参数是否知道如何控制。通过学生们的自主操作，可以进一步了解学生们的预习效果，强化学生对化工操作的规范化意识和安全意识。对于学生在操作中出现的问题，需要实验指导教师进行一一指导，这样既可以针对每个学生出现的具体问题进行针对性的指导，也可以让学生对出现的问题加深印象和理解。实验过程成绩就是学生对化工仿真实验进行了多次操作练习后，对其操作规范性、熟练程度和流程运行中关键工艺参数稳定情况的评价。为了进一步强化学生的工程意识和对化工流程的认知，要求学生撰写实验总结。实验总结主要是要求学生手绘每个化工仿真实验的工艺流程图，明确哪些是关键设备，哪些是辅助设备，标注所有的自动化的阀门、手动阀门等，并掌握该实验的关键工艺参数以及维持该参数稳定的关键是什么。

强化师资的专业素质。师资的专业能力和职业素质决定了学生的培养质量和职业操守。因此建立专业知识扎实、工程实践能力强、职业素质过硬的化工仿真实验教师队伍对实验教学评价体系的建设起到了保障作用。专业知识和工程实践能力的培训可以通过组织教师集中学习、参加培训和深入企业锻炼等方式实现。而对于教师职业素质的培养，除了组织教师学习外，还建立简单有效的学生申诉制度，针对一些对成绩不满意的学生，组织相关的教师对该学生的成绩进行重新评价，如果该老师在学生成绩的评价中确实存在问题，则会根据问题的严重程度对该教师进行相应的处罚。这样既可以规范教师的行为，又可以调动学生学习的积极性和主动性。

4 结 语

依据 “地方型，应用型”人才目标的培养，作者对化工仿真实验课程的进行了一些改革尝试。在教学教材方面，在化工生产调研和实践的基础上，对化工仿真指导手册进行了详修改和完善，编制出了与企业生产实际结合度高的、适合本院学生的内部教材。在对实验项目认真分析的基础上，制定出了能力培养型、能力提升型和能力考查型实验体系，三类实验紧密相扣、循序渐进，为学生应用能力的培养奠定了基础。通过对学生成绩评价体系的完善，制定出了应用能力考察全面、针对性强、既能能够提升教师的专业能力和职业素养，又能调动学生学习积极性的教学评价体系。