化工计算机仿真实验教学的实践改进

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[摘要]摘地方院校的转型发展对专业建设提出了更高的要求，而实验教学改革又是化工专业应用型人才培养的重点建设领域，本文以化工专业特色实验课-化工计算机仿真实验为载体，分析了在化工计算机仿真实验教学中遇到的问题，从清晰的认识课程的属性和特点出发，结合教学实践中总结的相关教学经验，从教学模式和课程考核两方面提出了改进的方法，明显提高了实验课教学质量，教学反馈良好。

[关键词]仿真实验；教学实践；改进

近年来，根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》的指导思想，地方本科院校在化工类专业建设过程中，加快了应用型本科高校转型发展步伐，我院结合本校“开放办学、服务地方，与区域经济和社会互动发展”的理念，积极探索适应地方经济社会发展需要的应用型本科人才培养模式，在课程群的设置和特色课程建设上，不断的摸索和改进，积累经验，提高教学质量。化工专业是化学、物理、数学、工程学等交叉的学科，要求培养学生综合运用化学的基本原理和有关专业基础知识，对各种化工及其相关过程和化学加工工艺进行分析、研究的能力，并能较熟练地利用计算机技术进行过程模拟和过程设计。化工计算机仿真实验是我院化学工程与工艺专业特色实验课程之一，也是实验教学改革的重点[1-3]，本文就这门与理论教学紧密结合的特色实验课程在教学实践过程中遇到的问题和教学中摸索的改进方案做一介绍，供交流讨论。

1课程特点

计算机仿真实验是化学工程与工艺专业的特色实验课程之一，是在化工原理、化工工艺学、化学工程学、化工自动化及仪表等专业理论课的基础上[4-5]，结合计算机仿真技术而形成的一门上机操作的实验课。课程设置的目的是：通过计算机仿真实验，模拟化工生产过程中的主要单元操作和化工工艺流程，完成设备的选型、进出物料、化工设备的操作、工艺过程的仪表控制、数据采集、数据分析与处理等实验操作，提高学生对化工生产过程的认识，掌握现场模拟操作、工艺过程控制、数据采集处理等专业知识，为今后在现场工作奠定基础。工科类专业通过项目的实践学习可以使知识变成解决问题的能力[6-8]，但由于化工专业的特殊性，在校期间，学生在化工厂现场实践或实验操作的机会非常少，受到了安全性和实习单位生产实际的限制，而化工计算机仿真实验可以提供一个模拟的化工生产环境，作为有限的实验室操作和化工厂参观学习的补充，完善了化工专业实践教学的体系。

2教学中存在的问题

我院近五年的化工计算机仿真实验教学情况反应，学生对仿真实验有非常浓厚的兴趣和较高的期待，这对我们教学过程是个非常好的事情，但是在教学过程中存在以下几个问题，往往使学生的上机操作流于过程，浅入浅出，学习效果不是很理想。(1)本课程相对其他实验课程，所需理论课程的综合性较强，有一定的难度，随着课程的进行，部分学生的学习兴趣越来越低，学习主动性差；(2)学生在实验课过程中虽然在按步骤要求进行操作，但进度拖拉，部分学生不能按时完成实验操作；(3)部分学生对实验操作按部就班，不注意细节，出错率高。例如：进料只是按下进料泵，没有细心的等待完成所需的进料量而是直接进行下一步操作，导致实验操作进行到某一步后无法继续；干燥过程中参数的设置混乱，导致实验操作得到的数据不合格等。针对以上教学过程中遇到的问题，在教学实践中，我们不断的观察、分析、总结，发现解决问题不能仅限于表面，一味的要求学生课前认真预习，上课认真操作，按时完成实验任务等，在教学中能起到的作用有限，要改善以上问题，必须从教学过程中进行改革，“软硬兼施”，提高学生的学习兴趣、学习主动性、积极性的同时严格考核制度，督促学生被动的提高学习意识。

3改革内容与方法

3.1教学模式改革

3.1.1教学内容的学时分配化工计算机仿真实验共32课时，以往和一般实验课一样，按32课时直接安排实验教学内容，教学改革后，把32课时分为三部分进行教学：第一部分2课时，安排课程介绍、软件介绍、学习要求等内容的讲解，使学生首先对本课程建立一个宏观的认识，在有所准备的情况下进入化工单元操作的学习，有效的避免了学习过程中的盲目性；第二部分26课时，根据所选择的教学内容的难易程度，顺序由易到难。学生在刚接触实验内容时，不能因为其理论部分和实验操作简单而压缩讲解的时间，而应该帮助学生复习相关的理论知识，讲解实验操作的方法和步骤，在教学实践中发现，这样做有利于建立学生的自信心，使学生在刚开始接触操作时多了一份信心和耐心，能有效的提高操作的正确率，即便操作失误也会主动去分析原因，重新完成正确的操作过程，教学效果良好；第三部分4课时，主要用于复习和独立摸索，要求学生对本课程涉及到的实验内容进行复习，重点针对自己在实验操作中不是很熟练的、有疑惑的部分(例如：精馏过程中，回流比的改变对塔顶组成的影响等)，或是同一个实验内或单元操作可以选择不同的方式或操作对象的内容(例如：干燥对象由棉布换成木块时，参数的选择和设置等)。这部分操作可有效的提高学生的学习兴趣，深入掌握教学内容，同时也是效率较高的复习方法。3.1.2教学内容的讲解方式及处理学生遇到问题时的教学方式化工计算机仿真实验的教学内容涉及到的专业理论课程往往使作为本科的先导课程已经在上学期或更早的时间完成了，学生在上机操作过程中运用到相关知识时不一定能记得很清楚，所以在实验操作和数据处理的过程中就会遇到这样那样的问题，而在实验课的讲解过程中，有限的时间内不可能面面俱到，除过在课前布置内容要求学生主动预习并加强预习报告的检查之外，在课堂教学中，对涉及到的理论知识点进行整合，以“链条”的形式串讲，使学生对整个操作过程涉及到的理论有连续性的了解，有助于学生理解工艺生产过程，在实验操作中遇到问题后，鼓励学生思考、提问，老师和学生采取相互探讨的方式，引导学生通过实验操作尝试性的解决问题，加强学生对知识的理解和记忆，提高了学生学习的主动性，教学效果良好。

3.2考核模式改革

3.2.1每节课结束及时总结实验课教学过程中，分组上课，每组不多于20人，在实验操作中大家可以相互讨论，在课程结束时，指导教师逐一检查学生电脑上自动生成的实验报告，通过实验结果和实验数据分析，和学生们一起总结本节课的表现及存在的共性、个性的问题，使学生养成及时总结的习惯，有利于知识点的深入理解和学习，同时对学生在实验课时注意力和精力的投入有明显的督促的作用，有效的改善了学生上课时拖拉、懒散的情况。3.2.2期末考核期末考试的成绩组成设置由原来的平时表现(包括预习报告20%、实验操作40%、实验报告40%)占总成绩60%，期末操作考试占总成绩40%，调整为平时表现(包括预习报告20%、实验操作40%、实验报告40%)占总成绩70%，期末操作考试占总成绩30%，强化平时成绩的比例，督促学生把每一个实验内容的知识点学到细处、深化理解。期末操作考试的试题设计注重理论、操作、数据处理三部分内容的有机结合，采用上机操作，现场提问相结合的方式，综合考核学生对实验内容的掌握。试题采用现场抽题的方式，分组进行，保证1人1题，独立完成，好的考试风气反过来促进学习风气的改进。

4结语

化工计算机仿真实验是化工专业非常有特色的一门实验课，具是一门理论知识综合性较强、实验操作复杂、工艺过程贴近生产实际的专业实验课。化工计算机仿真实验以模拟生产工艺过程的实验为主，在操作中所遇到的问题也可能会出现在实际生产中，在实验教学过程中，培养学生分析问题、解决问题的能力，是实验教学核心的能力要求，通过合理的课时设置、课前链条式的理论知识串讲、课内探讨式的引导、课后及时总结分析遇到的问题、强化平时成绩、期末综合考核等不同层次的教学模式改革，有效的改善了以前教学中存在的问题，提高了学生的学习积极性、主动性，课内学习气氛浓厚，期末考试成绩良好，学生对教学的评价良好，达到了预期的教学效果。

参考文献

[1]郭跃萍，冯庆华，徐向阳，等．浅谈计算机仿真技术在化工实验与实践中的应用[J]．高校实验室工作研究，2013，3：39-40．

[2]李书启，韩希凤．计算机仿真技术应用于化工原理实验教学的实践与思考[J]．电子测试，2014，19：102-104．

[3]周爱东，王庆，杨红晓．仿真技术应用于化工原理实验教学的创新实践[J]．实验技术与管理，2007，34(3)：84-86．

[4]阮乐，张哲．如何提高化工原理实验效果之浅见[J]．高校实验室工作研究，2011，4：48-49．

[5]戴波，纪文刚，刘建东，等．以工程能力培养为主线建构专业人才培养模式[J]．高等工程教育研究，2011，6：136-140．

[6]李磊，孟艳秋，刘丹，等．制药工程专业实验课程教学体系改革的探索与实践[J]．化工高等教育，2015，32(1)：33-36．

[7]高丹，徐新成，赵春峰，等．开放性实践教学体系的建设与探索[J]．实验室研究与探索，2014，33(10)：199-202．

[8]靳满满，田文德，陈秋阳．化工过程虚拟仿真实验教学模式探索[J]．实验技术与管理，2017，34(03)：134-137.

作者:靳文娟 单位:安康学院化学化工学院