曹顯進(jìn)

摘 要：化工原理課程教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)軟件，對(duì)促進(jìn)該門課程的教學(xué)起到了很大的推動(dòng)作用，許多人對(duì)其在培養(yǎng)學(xué)生的作用方面做了研究，本文主要針對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：教育教學(xué) 仿真實(shí)驗(yàn) 化工原理

化工原理仿真實(shí)驗(yàn)已廣泛應(yīng)用于化工工程、制藥工程、食品工程、環(huán)境等專業(yè)的教學(xué)與培訓(xùn)工作中，包括物料輸送、粉碎、篩分、混合、干燥、蒸餾、蒸發(fā)、吸收、傳熱等，其內(nèi)容與化工原理課程相對(duì)應(yīng)，對(duì)促進(jìn)這些專業(yè)的教學(xué)和教研工作起到了積極的推動(dòng)作用。

化工原理實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)是通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過(guò)程，通過(guò)互動(dòng)3D模型模擬現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)裝置操作，并產(chǎn)生和真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的操作結(jié)果，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上模擬現(xiàn)場(chǎng)操作，達(dá)到每個(gè)學(xué)生都能夠親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，驗(yàn)證公式、原理、定理的目的。

化工原理仿真實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)培養(yǎng)和提升學(xué)生的工程素養(yǎng)有著很大的促進(jìn)作用。

一、工程素養(yǎng)的含義

1.工程素養(yǎng)的含義

素養(yǎng)是指一個(gè)人在從事某項(xiàng)工作時(shí)應(yīng)具備的素質(zhì)與修養(yǎng)。它包括一個(gè)人的品德、知識(shí)、才能和性格等。工程素養(yǎng)是指從事工程實(shí)踐的能力，是面向工程實(shí)踐活動(dòng)時(shí)所具有的潛能和適應(yīng)性能力，它包括應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力、解決問(wèn)題的能力、與人合作的能力、吃苦耐勞的精神、控制和改進(jìn)生產(chǎn)的能力、使用和操作設(shè)備的能力、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)等。

2.讓學(xué)生具備工程素養(yǎng)是工科相關(guān)專業(yè)教學(xué)的重要培養(yǎng)目標(biāo)

化工、制藥、食品、環(huán)境等專業(yè)的學(xué)生以后所從事的工作，不僅要求學(xué)生具備化工原理方面的專業(yè)知識(shí)和能力，還要求學(xué)生以后在進(jìn)行工程實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，才能創(chuàng)造性地進(jìn)行工作，這就要求學(xué)生具備一定的工程素養(yǎng)。例如，化工生產(chǎn)液體物料的輸送，濕藥料的熱風(fēng)干燥、藥液的提純，蔗糖生產(chǎn)中的過(guò)濾操作、蒸發(fā)操作，污水中的沉淀操作、污泥處理操作等，都要求學(xué)生對(duì)化工原理的理論和設(shè)備知識(shí)有較好的掌握，具備較好的工程素養(yǎng)。

為讓學(xué)生獲得一定的工程素養(yǎng)，在人才培養(yǎng)計(jì)劃中規(guī)劃了多門課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)，包括學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、企業(yè)參觀、企業(yè)實(shí)習(xí)等，其中化工原理仿真實(shí)驗(yàn)就是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)起著重要作用。

二、如何在化工原理仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)

1.強(qiáng)化和鞏固學(xué)生對(duì)書本理論知識(shí)的掌握和理解

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課本理論知識(shí)的掌握和鞏固所學(xué)，為后續(xù)做好化工原理實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。例如，通過(guò)離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化和鞏固學(xué)生對(duì)離心泵原理、結(jié)構(gòu)、組成、工作原理、安裝和選用方法等理論知識(shí)的掌握，也為后續(xù)的整個(gè)實(shí)際實(shí)驗(yàn)做了模擬準(zhǔn)備，保證了后續(xù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)的成功。

在仿真實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)課堂練習(xí)、實(shí)驗(yàn)知識(shí)介紹等環(huán)節(jié)或交互活動(dòng)環(huán)節(jié)，特別是課堂練習(xí)，做對(duì)、做錯(cuò)馬上顯示，使學(xué)生直觀、現(xiàn)場(chǎng)獲得正確答案與指導(dǎo)，加深、鞏固了對(duì)相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)概念等基本理論知識(shí)的掌握與理解。

2.培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)都要寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，都要問(wèn)實(shí)驗(yàn)的目的是什么？實(shí)驗(yàn)步驟怎樣？這些問(wèn)題，學(xué)生自己都可以從仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、操作演示、教學(xué)課件等欄目中找到答案并自行學(xué)習(xí)和閱讀。通過(guò)閱讀學(xué)習(xí)后可以自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，自己記錄數(shù)據(jù)，再按實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理指導(dǎo)欄目的指導(dǎo)來(lái)處理數(shù)據(jù)，最后得出結(jié)論，完成實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，鍛煉和提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，少數(shù)學(xué)生能很快掌握，能自行把實(shí)驗(yàn)進(jìn)行下去并完成，有部分學(xué)生只能往下做幾個(gè)步驟，這就要求授課教師隨時(shí)巡回，進(jìn)行講解和指導(dǎo)，有時(shí)集體講解，更多為個(gè)別的單獨(dú)指導(dǎo)。

例如，有的同學(xué)通過(guò)離心泵特性曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)，繪制出的特性曲線與標(biāo)準(zhǔn)特性曲線形狀差別巨大，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的問(wèn)題經(jīng)分析又是由于輸入的數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤等原因造成的，最終自己或共同找出了原因，提高了分析和解決問(wèn)題的能力。

3.培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、刻苦鉆研的品質(zhì)

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、刻苦鉆研的品質(zhì)。做化工原理仿真實(shí)驗(yàn)，首先要根據(jù)教程寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生自己先要弄清楚實(shí)驗(yàn)的方法和過(guò)程，才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，不僅要完成實(shí)驗(yàn)，還要完成實(shí)驗(yàn)各個(gè)步驟提出的預(yù)習(xí)問(wèn)題，要認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)，需要認(rèn)真觀察系統(tǒng)的演示，認(rèn)真聽(tīng)教師的講解，才能把實(shí)驗(yàn)做成功。這些都是繁瑣的工作，要求學(xué)生要花費(fèi)一定的精力來(lái)認(rèn)真對(duì)待，需要耐性和吃苦精神，需要有反復(fù)練習(xí)、刻苦探究和鉆研的精神。

例如，丙酮的填料塔吸收實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)有15個(gè)步驟，還有3個(gè)數(shù)據(jù)處理步驟，每一步都不能錯(cuò)，否則最后數(shù)據(jù)處理得出的曲線就不會(huì)是一條標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)原點(diǎn)的直線。整個(gè)過(guò)程都需要學(xué)生有足夠的耐性來(lái)認(rèn)真對(duì)待，方可使實(shí)驗(yàn)做成功。

4.培養(yǎng)和提高學(xué)生控制和改進(jìn)生產(chǎn)工藝的能力

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)和提高學(xué)生控制和改進(jìn)生產(chǎn)工藝的能力。例如，通過(guò)干燥實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)在鞏固了干燥原理、方法和設(shè)備等書本理論的基礎(chǔ)上，掌握溫濕度的測(cè)量方法、計(jì)算方法，從而掌握干燥曲線和干燥速率曲線的繪制方法和步驟，這是以后學(xué)生從事輕化工產(chǎn)品的干燥操作實(shí)踐的預(yù)演。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)會(huì)了今后從事相關(guān)工作時(shí)控制和改進(jìn)干燥生產(chǎn)操作的方法和途徑，即首先要測(cè)量干燥過(guò)程的參數(shù)（溫濕度、干濕基含水量），通過(guò)繪出干燥曲線和干燥速率曲線，來(lái)對(duì)干燥生產(chǎn)進(jìn)行掌控，并能以此為基礎(chǔ)來(lái)分析改進(jìn)干燥生產(chǎn)的措施和方法。

5.學(xué)生獲得設(shè)備的使用知識(shí)

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)和提高學(xué)生對(duì)設(shè)備的使用能力。例如，通過(guò)精餾仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在鞏固復(fù)習(xí)蒸餾的概念、原理、應(yīng)用、分類、設(shè)備等基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，直觀地了解和認(rèn)識(shí)精餾操作的具體過(guò)程、設(shè)備及其操作的基本方法，掌握了精餾設(shè)備使用時(shí)的一些注意事項(xiàng)，為學(xué)生以后操作精餾設(shè)備打下了基礎(chǔ)。

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)輸送設(shè)備、混合設(shè)備、干燥設(shè)備、過(guò)濾、傳熱、蒸發(fā)、蒸餾、吸收、分離、流體流動(dòng)狀態(tài)參數(shù)測(cè)量等輕化工設(shè)備加深了理解與認(rèn)識(shí)，獲得了更多的設(shè)備操作的知識(shí)。

6.培養(yǎng)和提高學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的工作作風(fēng)

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)和提高學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的工作作風(fēng)。仿真實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生精力高度集中地利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊選項(xiàng)，不管是回答填空題，還是做選擇題、點(diǎn)擊操作對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)值、記錄和填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等等，都要求認(rèn)真、細(xì)心，步驟弄錯(cuò)一步，實(shí)驗(yàn)便進(jìn)行不下去，或得不到正確的結(jié)果;或者小數(shù)點(diǎn)記錯(cuò)一位，同樣也得不出正確的結(jié)果。“一步差錯(cuò)，滿盤皆輸”，只有整個(gè)過(guò)程都做到認(rèn)真細(xì)致，才能“闖關(guān)成功”，得出正確結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生沒(méi)有時(shí)間來(lái)閑聊，都在埋頭鉆研和學(xué)習(xí)，課堂氣氛嚴(yán)肅而緊張，彼此間有交流，但都是在詢問(wèn)方法和解決各自的疑問(wèn)，大多都是在爭(zhēng)分奪秒地思考和完成各自的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

三、總結(jié)

總之，化工原理仿真實(shí)驗(yàn)，以其逼真的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)感，高度仿真的操作設(shè)備、步驟和環(huán)境，全面地提升了學(xué)生從事化工、輕工行業(yè)工作時(shí)的工程素養(yǎng)，不但幫助學(xué)生鞏固了對(duì)課本上的專業(yè)理論知識(shí)，熟悉和了解了化工單元操作設(shè)備的使用方法和知識(shí)，還培養(yǎng)和提高了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生吃苦耐勞的精神，促使其養(yǎng)成了認(rèn)真細(xì)致、一絲不茍的工作作風(fēng)，為其今后從事與化工原理有關(guān)的崗位工作，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]阮森，張宏波.工程技術(shù)人員基本素質(zhì)及工作能力的要求與培養(yǎng)[J].船海工程，2011（4）.

（作者單位：楚雄技師學(xué)院）