摘要:化工過程控制是化工生產現代化的重要內容,在化工工藝專業的教學中越來越重要,筆者就這一課題發表自己的觀點,供大家參考。
關鍵詞:化工過程 控制 模式 探析
現現代化工生產離不開化工過程控制,化工過程控制的教學應
適應化工生產的發展。
化工過程控制傳統的教學模式是學習理論的“刺激—反應”,強調把教師放在主導核心地位。教師設計課程章節,進行講、解、考。其中,講授什么內容、內容的深淺、時間的長短、語速的快慢、板書的多少均由教師決定,學生只能被動地接受知識,知識的實踐運用能力和創新能力就更談不上了。
化工過程控制新的教學模式是以學生為主,強調的是在“做中學”。學生在完成工作任務的過程中學習相關知識,并掌握相應的技能。
具體做法是:化工廠→仿真實訓→實驗裝置實訓→仿真實訓→DCS實訓→生產實際操作。
1. 到工廠認知學習
對于從未見過真實化工過程的學生而言,到工廠進行短期的認知學習是十分必要的。通過認知學習,學生可以了解各種化工單元設備的結構特點、空間幾何形狀、工藝過程的組成、控制系統的組成、管道的走向、閥門的大小和位置等,從而建立起一個完整的、真實的化工過程的概念,如圖1所示。
2.仿真實訓。
在認知學習的基礎上,采用授課的方式對將要學習的知識進行講授,學生熟悉后進入仿真學習。同時通過仿真教學來進一步深化。仿真學習的內容有工藝流程、設備位號、檢測控制點位號、正常工況的工藝參數范圍、控制系統原理以及開停車規程等。
化工仿真實訓系統再現了一個真實的化工過程。學生在課堂上操縱和管理了生產中流量、溫度、壓力、液位、組分等數據的生成及變化,學生在反復的訓練過程中,通過觀察、聯想、識別、探索,從感性到理性,從直觀到思維,對化工過程進行多方位的思考,變被動為主動,從而提高學生分析問題、解決問題的能力。
比如:精餾單元仿真實訓的學習,教師采用多媒體教學手段,在教師機上完成精餾單元生產過程演講,學生在學員站上同步地、完整地看到這個過程,從而增強自信心,激發學習興趣;然后學生通過人-機對話,操作的正確或錯誤能及時獲得反饋信息,通過反復訓練,實現教與學的互相融合。
3.化工裝置實訓
學生通過工廠的實際體驗和仿真系統的深入學習后,可以進一步深入化工單元學習?;卧梢酝ㄟ^化工單元實訓裝置逐一探討。由于看得見,摸的著,學生感覺實在。如圖3所示。
4.DCS控制系統實訓
學生通過工廠的實際體驗和仿真系統的學習,化工單元操作的深入學習后,再到DCS控制系統和實訓裝置實訓。DCS裝置將生產完全現場化,學生扮演的是操作工人。在DCS控制系統操作中,學生通過計算機處理生產中,流量、壓力、溫度、流速等指標的控制。如圖4所示。不僅如此,還可以完成化工生產的開車、停車的操作。特別是,緊急停車的應急處理,完全與生產一體化了。
DCS控制系統和實訓是教師和學生共同完成生產和教學的。在教學過程中,不僅包括師生之間的互動,還包括了學生之間的互動。教師在整個過程中應始終扮演好“導演”的角色,指導并保證學生的學習活動是一個有效的過程。學生參與到教學活動中來,并從中獲得積極的體驗。積極的體驗會使學生不斷產生濃厚的學習興趣和需要,對學習表現出極大的熱情,從而獲取知識的實踐運用能力和創新能力。
比如:精餾單元的現場教學,采用學生聯合操作的模式進行。由學生操作DCS控制系統,指揮生產現場的學生完成手動控制。在此互動過程中,學生熟悉了精餾生產流程;掌握了根據生產任務對精餾塔的基本操作,并對其相關參數進行控制;培養了嚴謹的科學態度,團隊協作的精神。
5.到生產企業
通過上面幾個環節的培訓與操作,使每一位同學有了一定實踐經驗。到生產實踐中可以很快熟悉環境,獨立操作,完成生產任務。
綜上所述,化工過程控制采取新的教學模式從單純的知識灌輸轉向了提高學生綜合職業能力(包括職業技能、職業道德和素養、安全環保意識、團隊合作精神等)的培養,對于培養受市場歡迎的人才起到了積極的作用。
參考文獻:
1、徐宏 化工生產仿真實訓 北京 化學工業出版社 2010、6
2、廖紅 任務導向課程標準的教學評價 化工職業技術教育 2011、2