化工过程虚拟仿真实验教学平台建设探索

赵爽等

【摘要】化工过程虚拟仿真实验教学平台建设包括了建设系统的虚拟仿真实验课程，丰富的仿真实验内容，多样化的培养模式，现代化的教学手段，多样化的教学方法，完善的考核方式等内容。该平台的建设是解决当前高校化工类实验规模大、风险高、投入多这一问题的有效手段，是高等教育信息化建设的重要内容。

【关键词】化工过程 虚拟仿真 实验教学

【项目名称】2014年辽宁省高等教育本科教学改革研究一般项目：化工过程虚拟仿真实践教学平台建设研究，项目编号：UPRP20140744；2013年渤海大学教改一般项目B类：化工过程虚拟仿真实验室建设的实践，项目编号：JG13YB014。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0236-01 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟实验教学现已确定为国家、省重点建设的教学项目，国家的高校教育政策鼓励各大高校建立自己的虚拟实验仿真教学体系。

1.化工过程虚拟仿真实验教学平台建设的意义

化学化工类课程的内容相对抽象、工程实践性强、化工设备复杂、化工过程规模庞大，而且由于化工类实验的实验设备占地面积广、设备复杂、操作时危险性大等原因，学生在校完成的可能性很小，这也导致了很多学生理论与实践完全脱节，步入工作岗位后，明显的操作能力不足。

基于上诉原因，建立一套完善的化工过程虚拟仿真实验课程体系和高度仿真的虚拟实验环境是解决目前化工类课程困境的最有效手段。将仿真虚拟实验技术引入化工实验教学，以计算机辅助教学来补充常规教学的不足，可大大缓解实验室投入不足和实验空间、实验时间、实验内容受限制的矛盾，具有重要意义。

2.化工过程虚拟仿真实验教学平台建设思路

2.1 分层次、模块化设置化工过程虚拟仿真实验课程与实验内容

化工过程虚拟仿真实验课程与实验内容从纵向分为三个不同的层次，从横向又分为三个不同的模块。即实验类仿真实验、实训类仿真实验和创新拓展类仿真实验三个递进的层次，不同层次的仿真实验课程在理论知识方面存在交叉，同层次的仿真实验课程也存在实践运用中的交叉。三个模块分别是理论基础训练、专业技能训练、课程设计训练三个模块，各模块之间既相互独立、又相互贯通和相互协调。

2.2 多样化的培养模式

多样化的培养模式以“发展个性、因材施教”为基本原则，以“分层培养、启发创新”为基本教学思路，创建多样化的培养模式。鼓励学生在导师指导下完成课题，面向学有余力的学生开设创新型仿真训练项目。

2.3 现代化的教学手段

软件仿真实验与实时实验结合。针对部分课程开发网上虚拟实验，学生可根据实验要求先进行仿真模拟，然后再进行现场实训，采用软、硬件结合、多媒体技术、网络教学三种教学手段强化实验效果。充分利用网络技术，采用网上预约、网上预习等方式消除空间和时间上的障碍。

2.4 多样化的教学方法

实验类仿真实验教学采取老师在现场授课和指导的教学方法；实训类仿真实验教学主要采取开放式自主实践教学方法；创新拓展类仿真实验教学主要采取导师制下的研究式教学。

2.5 完善的考核方式

在实践教学中逐渐摸索完善虚拟仿真实验教学的考核方法。分别从预习、操作、动手能力和实验结果四个方面进行考核。在教学质量保证方面，形成以定期和不定期教研、以老带新、教学督导、信息反饋为主要手段；以完善的规章制度、教师互评、学生评教为措施的教学质量保证和考核体系。

3.三层次虚拟仿真实验平台建设方案

3.1 实验类仿真实验

实验类仿真实验指的是本科生教育过程中需要开设的各种实验项目，可以通过虚拟仿真技术实现计算机模拟，对于那些有毒、有害、投入大、我校无法实时开设的实验内容，可以组织学生通过计算机仿真实验课程加以学习。这类课程并不局限于某一化学专业的学生学习，所有对化学、化工实验感兴趣的学生，都可以通过选课的方式选择这类课程进行学习。

3.2 实训类仿真实验

实训类仿真实验指的是工业规模的设备、流程模拟仿真，这类虚拟仿真课程旨在使学生更加直观的了解实际的工业生产，弥补传统教学中由于某些客观原因而存在的不足，减少学生实时实验中的风险，开拓学生的视野，锻炼学生的动手操作能力，培养学生的实践能力。

这类课程可以面向化学、化工类专业的所有学生开设，对培养学生的工程思想及实践能力具有积极的促进作用。

3.3 创新拓展类仿真实验

创新拓展类仿真实验主要采取研究式教学，对于一些有精力、有能力的学生可以在导师的指导下，自行设计、研究、安排整个实验过程，旨在锻炼学生的创新能力与团结协作能力。

随着高等教育的大众化， 保证高校的实验教学质量并充实改进其内容， 提升其水平已迫在眉睫， 基于化工类实验课程大规模、高风险、多投入的特点，建立完善的化工过程虚拟仿真实验教学平台是解决目前化工类课程困境的最有效手段，是高校未来发展的必然趋势。

参考文献：

[1]单美贤，李艺.虚拟实验原理与教学应用[M].北京：教育科学出版社，2005.

[2]汪诗林，吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学，2000 （2）：33.