虚拟仿真技术在化工实训教学的应用

摘要：高职院校化工实训教学作为化工专业人才培养的一个重要环节，直接影响化工专业人才培养质量。而长期以来，高职院校化工实训教学存在诸多缺陷，如高职学生无法接触化工用品，不利于化工实训教学成效的提升。而虚拟仿真技术的出现与应用，为高职院校化工实训教学的优化提供了技术支持，有利于提升化工行业专业人才培养质量。主要围绕高职院校化工实训教学和虚拟仿真技术展开分析，以虚拟仿真技术的应用价值为切入点，在具体分析高职院校化工实训教学现状及影响因素的基础上，探讨了虚拟仿真技术的具体应用，旨在促进虚拟仿真技术与高职院校化工实训教学的融合，有效提高化工实训教学质量，为培养高素质技能型化工人才提供保障。

关键词：虚拟仿真技术；高职院校；化工实训教学；应用

化工行业是国家产业体系的重要组成部分，是国民经济中的支柱产业之一。而在化工生产过程中，往往会使用到易燃易爆等危化品，若操作不当，将会造成严重的安全生产事故，既威胁生产工人的生命安全，又会给化工企业带来不可估量的经济损失。因此，化工生产高度重视从业者的实践操作能力和问题解决能力，这无形中提高了高职院校化工实训教学要求。而对于高职院校来说，在化工实训教学中，若组织高职学生进行工厂实践培训，不仅要投入大量资金，还无法保证学生的安全，使得化工实训教学缺乏效果，不利于高职院校化工人才培养质量的提升。而虚拟仿真技术的出现与应用，为化工实训教学的优化提供了技术保障，既解决了化工实训中安全问题，又可以降低化工实训成本，从而有利于高效开展化工实训教学工作，进而有利于培养高素质化工人才。鉴于此，本文围绕“高职院校化工实训教学中虚拟仿真技术的应用”展开研究具备显著意义和实践价值。

1高职院校化工实训教学中虚拟仿真技术的应用价值

在虚拟仿真技术应用支持下，在高职院校化工实训教学中，化工教师可以模拟真实的化工厂生产系统，这种模拟手段相比其他培训方式，对实践经验不够丰富的学生来说，是一种安全的实践培训手段。在极短的时间内，化工专业学生就可以将学习积累的化工专业理论知识应用在实践中，而在传统实训教学模式中，需要较长的一段时间才能实现。对于高职院校化工专业来说，化工实训课是一门基础性课程，旨在培养高职学生化工专业技能实践能力，帮助高职学生尽早熟悉化工生产流程，有效培养高职学生问题分析能力、问题解决能力，为化工专业学生适应未来化工生产需求提供保障[1]。化工实训课作为化工专业的实训课程，虚拟仿真强调理实一体化，在实训过程中，学生在虚拟场景中完成化工理论和实践操作要点的测验，既可以让高职学生学会如何操作化工机械，又可以帮助学生学会如何解决生产实际问题，为高职学生适应未来化工生产需求夯实基础。在化工实训过程中，高职学生极可能遇到今后工作中的具体问题，并学会如何高效解决这些实际问题，便于高职学生积累一定的生产工作经验，进而有利于高职学生在今后的工作中高效解决一系列化工生产问题。除此之外，虚拟仿真实训融合了工艺和工厂运行知识，高职学生既可以详细地了解整个化工生产过程，又可以深入了解各类化工生产设备的结构及工作原理[2]。例如：在虚拟仿真技术支持下，可将各类反应器、蒸馏塔等结构动态演示出来，这样学生就可以清晰地了解这些设备的结构，从而有利于提高化工生产的安全系数，且有利于降低化工设备运行成本。

2高职院校化工实训教学现状及影响因素

2.1化工实训教学现状

1）教师的化工实训教学经验。基于化工实训教学现状来说，高职化工教师严重缺乏实践经验，其中，大部分教师虽有丰富的教学经验，但是严重缺乏工厂实践经验，这使得化工教师在化工实训教学期间，只能对学生进行理论的指导，无法向学生展现真实的学习过程[3]。另外，实训教学中的培训师除了高校化工专业教师外，还包括企业的工程技术人员，这些人虽有着丰富的化工生产实践经验，但是相对缺乏理论知识和教学经验，无法将生产实践经验有效地传递给高职学生，进而也会影响化工实训教学效果。2）实训教学模式。当前大部分高职院校化工实训课程仍然以课本理论知识讲解为主，且讲解方法也较为单一，主要以教师的示范，学生既定程序的模拟机械操作为主，导致实训与化工生产实际相脱节，进而使得实训缺乏成效，不利于提高学生化工生产实践能力[4]。3）实训教学成果。高职院校由于资源有限，在实训教学中只能展开一些简单的实训活动，对化工生产实践缺乏指导性和实用性。针对这种情况，部分高职院校采购了一定量的实用设备，但是由于师资因素影响，也无法将这些实用设备投入学生的实训，进而制约化工实训效果的提升。

2.2化工实训教学的影响因素

高职院校化工实训教学目的在于让高职学生在校学习期间，提早接触化工生产车间，了解化工生产工艺和生产流程，并对不同类型的生产过程进行分类讨论和交流，以期逐步提升高职学生处理问题、分析问题及解决问题的能力，进而为学生适应化工生产需求夯实基础，以便更好地服务于社会[5]。但是高职院校化工实训教学，在实践中仍然受到诸多因素的制约，不利于实训教学效果的提升。关于化工实训教学的影响因素，总结包括以下几点：1）高职化工人才培养方案往往要求企业同时完成数十人，甚至是数百人的全程实训，这是当前大部分企业难以实现。2）基于高职学生实训安全角度考虑，企业往往会严格限制学生的实习时间和范围，甚至要求学生在实训期间只参考教材，不得触摸具有危险性的设备和化学药剂等，导致高职学生在实训中处处受限而无法全程参与进来，进而使得化工实训流于形式，不利于实训效果的提高[6]。总之，上述问题的存在，使高职学生无法实现化工实训课程目标，导致学生化工生产实践能力严重不足。在当前信息技术不断深入发展的背景下，虚拟仿真技术的发展日渐成熟，被应用在化工实训中，可以有效解决传统实训模式中的各类问题，从而有利于促进高职学生化工实践能力的提升。

3虚拟仿真技术在高职院校化工实训教学中的具体应用

虚拟仿真实训应遵循培养实用性人才的原则，结合当前化工行业对化工专业人才的实际需求，有机融合理论教育、实验实训、虚拟实践等，以促进化工实训教学效果，为培养化工专业复合型人才提供保障。

3.1实训前完善知识结构体系

在高职学生虚拟仿真实训之前，化工教师应预留一定的时间，让学生进一步完善知识结构体系，主要是供学生熟悉生产过程的特点、生产流程和生产工艺，了解相关设备的信息，如结构、工作原理等，以便学生对化工实训具有一个大致的了解，为后续参与实训提供支持。在实训之前知识结构体系完善过程中，高职学生可以进入平台，阅读图文和观看视频介绍等，学习化工生产工艺、设备操作和工艺流程等化工生产知识。在此基础上，高职学生需要根据实训要求，明确自己实训过程中的问题，并写出实训报告，通过模拟实际训练获得问题的答案，以达到实训目的。

3.2化工实训教学过程

虚拟仿真实训具有在线原因选择、信息、互动交流、成果展示等功能，对于高职学生来说，基于在线选择功能，可以利用电脑、手机等智能移动设备远程连接虚拟仿真实训平台，并进入到实训平台展开后续实训操作。在虚拟仿真实训中，学生可以在三维模拟仿真工厂中工作，并根据实训要求来选择合适的虚拟实验。在模拟工厂中以角色扮演形式与平台中已经设置好的管理人员进行有效互动，学习化工生产安全知识和技能，化工设备结构、化工设备工作原理等重要知识点。在虚拟仿真实训过程中，管理人员可以结合学生实训课程目标，设置大量的实训任务，并按照由易入难的顺序排列任务，这样一来，高职学生在执行任务时，完成一个个知识点的学习，并可以从中获得一定的自信心，从而有利于提高学生的主动性和积极性。不仅如此，高职学生通过完成所有的任务，就可以掌握各项实训知识和技能，并在此过程中，辅以仿真软件可以全面了解化工生产过程、原理、方法等，有利于提升学生化工生产的实践能力。

3.3实训教学评价过程

学生完成各种虚拟仿真实训操作之后，虚拟仿真软件可以同步完成数据收集、整理和分析等工作，并将高职学生模拟实训操作实时数据以实训报告方式在线生成出来。在此基础上，虚拟实训系统将对高职学生的实训成果进行量化评价，并给予相应的考核等级。这样一来，不仅实现了量化考核高职学生化工实训效果的目的，还可以明确高职学生在实训中的不足，从而有利于化工教师调整实训方案，有针对性地组织高职学生进行实训，进而有利于促进高职学生化工实践能力和知识水平的全面提升。

4结束语

传统模式下的高职院校化工实训教学，仍然存在众多难题，不利于化工实训教学质量的提高，进而对高职化工专业人才培养质量产生了直接性影响。因此，在新时期背景下，高职院校化工专业应以适应化工技术发展需求为出发点，注重化工专业学生实践能力的提升，为提升高职学生就业和职业竞争力夯实基础。这要求高职院校在化工实训教学中，明确当前高职院校化工实训教学难点和问题，注重教学方法的创新。而通过本文分析可知，虚拟仿真技术的出现和应用，为化工实训教学提供了一条安全且高效的路径，既可以弥补传统化工实训教学缺陷，又可以让学生更安全地完成各项化工实训任务，从而有利于提升化工实训教学质量，进而提升化工专业学生的实践能力。因此，作为高职院校的化工教师，应加强先进技术和理论的学习，将虚拟仿真技术与化工实训教学结合起来，锻炼高职学生的化工实践能力。

参考文献

[1]王珏.疫情防控形势下化工单元操作实训课程线上教学探索实践[J].职业教育（中旬刊），2020，19（4）：71–74.

[2]侯兰凤，陈少峰，王春晓，等.“三层次四平台”化工虚拟仿真教学的探索与实践[J].化学工程与装备，2020（1）：288–290.

[3]林福星，林碧凡，鄢树枫，等.立足地方产业、服务地方经济的仿真化学实训教学——三明学院化学化工人才培养经验探究[J].教育教学论坛，2020（1）：277–278.

[4]赵志刚，冉茂飞.虚拟仿真技术在化工实习实训教学中的应用探讨[J].山东化工，2019，48（20）：190–192.

[5]刘海，姜国平，靳菲，等.虚拟仿真技术在化工专业本科实训教学中的应用研究[J].化学工程与装备，2019（9）：285–288.

作者:刘怡 单位:四川工商职业技术学院