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摘要：计算机仿真对培养高职化工学生的实践操作能力有重要作用,该文介绍了化工仿真技术,分析了仿真技术在高职化工教学中的优势,对如何上好化工仿真课提出了自己的思考.

关键词：计算机仿真；高职化工教学；优化

中图分类号：G424文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）30-6842-02

高职院校是实用型人才的培养基地,其主要职责是培养学生的实践能力和提高其技术水平,从而为企业输送高质量的实用型人才.化工专业中有很多单元操作仅仅靠书本学习难以形成动手操作能力.靠化工实验能够在一定程度培养学生操作能力,但一般院校中化工实验设备较少并且简单,与实际生产相距甚远.因此,企业实习是该专业教学计划中不可或缺的一部分,但企业实习中也存在这样的问题：化工生产流程复杂,并且往往伴有易燃易爆、高温高压、毒气等危险因素,因此没有操作经验的学生一般只能观摩,动手操作的机会很少.这在一定程度上削弱了实习的效果.

该文出处 http://www.sxsky.net/benkelunwen/060206648.html

计算机化工仿真是通过计算机模拟出化工生产过程的操作单元.学生通过计算机仿真训练,能够掌握每个操作单元的特点,提高了分析能力和操作水平,这比实验室操作更加贴近生产,比企业实习更加安全有效,是一种行之有效的实践教学方法.

1化工仿真技术

化工仿真技术是以软件为基础,将生产过程中的操作单元以动态数学模型的形式模拟出来,以完成如何开车、停车、及常见的事故处理的全过程[1].具体来说就是将化学工业中的典型单元操作如：离心泵单元、液位控制单元、换热器、管式加热炉、精馏塔、吸收解吸单元、离心式压缩机、真空系统等,此外还包括大型的合成氨、常减压蒸馏、催化裂化反应等流程工段.化工仿真技术是计算机与化工的有机接合.其主要的仿真原理有：系统仿真、过程系统仿真和DCS仿真系统.

1.1系统仿真

系统仿真是运用物理或数学模型代替实物进行实验和研究的一种技术,分为数字仿真和物理仿真两类.数字仿真以实物的运行规律为依据,建立数学模型而后在计算机上进行研究.物理仿真则是以实物为基础,然后按一定比例或规律进行放大或缩小建立物理模型,并以此模型为研究对象进行研究.相比之下,数字仿真灵活性更强,能够对相反的动态特性模型进行研究,是一种经济且有效的研究方式.

1.2过程系统仿真

过程系统仿真是对过程系统的数字仿真.其对过程系统的动态特征进行数字建模,然后再将数学模型在仿真机上体现,从而在仿真机上实现对过程系统的研究.过程系统仿真由过程系统、数学模型和仿真机等三个主要部分组成.通过建模和仿真将三部分联系在一起.

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1.3DCS仿真系统（集散控制系统）

DCS（DistributedControlSystem）,简称集散控制系统,特性是使用多台计算机分散控制、操作,实现控制回路分散化、数据管理集中化的控制系统.将事故的危险性大大分散.

2仿真技术在化工教学中的应用

计算机仿真技术运用到高职化工的教学中,学生能够感知真实的化工生产环境,调动了学习积极性,使学习过程更具个性化,提高了学习效率.仿真技术又优化了化工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化工实际操作技能的培养[2].

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以煤为原料的合成氨工艺流程的仿真界面为例,如图1所示.该课件以小合成氨生产中煤制气工段为基础,提供了该工段的生产原理、设备结构图、设备照片、过程控制、样品分析方法等详细的技术资料,学生能够通过该仿真学习,掌握合成氨工艺的理论知识.同时课件还提供虚拟生产、工艺计算、现场录像等模块,能够让学生如同在工厂操控室一样,对过程进行操作与数据分析,这极大地提高了学生的实践操作能力.

3计算机仿真在教学中的优势

计算机仿真能够让学生比书本上更直观、具体地认识化工生产过程,又避免了在工厂实习的一些弊端,在化工教学中有着独特的优势.主要体现在以下几方面：

1）化工生产系统一般都是大型工业系统,生产连续性强.学生不可能在工厂中学习反复开停车等操作.而在仿真教学中学生在计算机上可以反复停车、开车甚至设计故障,充分培养了学生的动手能力.

2）仿真实验主要在仿真机上进行,通常用软件形式体现.传递复制极为方便,大大地节省能源、材料、人力.

3）动态仿真数学模型可以产生被仿真系统受到各种外部扰动或操作变化的动态响应,即模型的预测性.

4）仿真软件大多提供参数设定、报警记录、数据记录、成绩评定等特殊功能,有利于教师了解学生掌握情况,便于实施各种新的教学与培训方法.

5）仿真机上可以做一些现实情况不允许作的实验.在计算机上学生可以设定各种参数的极限状态来学习复杂生产过程的运行情况,也可以做一些破坏性的试验,而不会造成任何损失.这都有助于提高学生分析和决策能力.

4仿真教学优化的思考

化工仿真在对学生实际操作能力的培养上具有无可比拟的优势,在教学过程中如何把这一优势发挥更好呢?笔者有以下几点思考.

4.1课程安排优化

首先要优化课程安排[3],增加仿真教学与理论教学的互动性,使学生不仅从理性上认识化工单元操作,也能从仿真教学中获得具体操作、处理能力.比如仿真课程与化工原理同步,如化工原理课程从理论上学习了离心泵之后,仿真教学随之进行,那么学生在仿真课程中能够加深对离心泵原理理解的同时,增强操作实践能力.

再者,仿真教学与工厂实习结合起来.如果学生直接从课堂走到工厂,面对复杂而又危险的生产环境,往往不知所措.在实习之前,针对性的进行几个单元操作的仿真教学,使得学生对生产工艺有一定的认识,到工厂后结合实际情况,能够加深对理论的理解,也提升自身在复杂生产工艺条件下的决策能力.

4.2教学资源优化

计算机技术飞速发展,智能手机也在学生中迅速普及.一方面我们要完善学校教学资源,如购置一些新的仿真教学软件,使得仿真教学能更加贴近实际生产.另一方面,建议仿真教学的软件开发者,可以结合现在的智能手机普及情况,开发一些经典单元操作的手机应用,学生在课堂上随时能通过手机应用来学习,从而使理论学习变得具体、形象、可操作.

4.3教师自身技能的提