虚拟仿真实验教学中心建设必要性

文章来源:发布时间:2015-10-01 10:12:54浏览次数:

  随着现代化工和环境治理技术的发展,为使学生更多、更好地接受工程化训练,提高学生的工程实践能力,依托湖南省虚拟仿真实验教学示范中心,成立了化工过程与环境治理虚拟仿真实验教学中心。本中心以化工过程与环境治理全生命周期设计为核心,以虚拟仿真信息化技术为支撑,融合化工过程、清洁生产和环境治理模拟与优化实训,重点开展了虚拟仿真实验教学资源、平台、队伍和制度等方面的建设。本中心建设的必要性主要体现在化工与环工专业学生培养目标实现、教学手段完善和资源共享三个方面。

  首先,建设化工过程与环境治理虚拟仿真实验教学中心是有效促进化学工程与环境工程等专业培养目标完成的必要手段。中心所依托的化学工程与环境工程专业立足湖南,面向全国,服务于国民经济建设和化工生产和环境治理行业发展,培养掌握化工过程及环境治理的基本规律和原理,具备化工过程开发与优化、工艺过程与设备设计、环境治理设备设计、过程优化以及生产管理和科学研究的能力,能从事化工、环保、轻工、医药、生化、食品、能源、军工、冶金等领域的研发、设计、生产、管理和贸易工作的高级工程技术人才。所以,针对化工过程与环境治理的工艺设计、装备强化、流程分析以及工厂布置等教学环节进行工程设计的全生命周期分析,整体把握工程设计原理是化工与环工等专业实验教学的首要任务。但是,由于这些专业的实验装置通常都存在设备体积大、流程复杂、物料和设备的损耗较大等问题,所以实验设备套数一般较少;而且,考虑到化学物料的易燃易爆、有毒性以及高压低温设备的应力强度等问题,许多与实践结合十分紧密的实验项目无法实物进行,建设化工过程与环境治理虚拟仿真实验教学中心,构建高度仿真的虚拟实验环境,可以提供可靠、安全和经济的实验项目,实现真实实验难以完成的教学功能。同时,学生在这种虚拟实验环境中,可以更好地完成从学科基础课到专业基础课以至专业课的学习,实验内容更加贴近工程实践,对课本知识与工程实践相结合的体会也更深,可以更好地达到人才培养方案所要求的教学效果。

  其次,建设化工过程与环境治理虚拟仿真实验教学中心是有效提高学生工程化创新能力的必要手段。目前,化工过程与环境治理实验教学中心的实验设备越来越趋于集成化和复杂化,但实验设备和实验项目的建设仍侧重于工艺原理和设备操作方面。实际生产中,操作人员对化工工艺和环境治理的运行控制必须通过计算机控制系统来完成,所以了解和掌握控制系统软硬件结构,以及学习通过控制系统进行大数据分析的方法,对化工和环工等专业的学生突显出重要性和必要性。但是,一套完整的计算机控制系统需要大量的传感器、执行器等配套外部设备,采购真实的外部设备,除了费用高之外,还存在种类繁多、维护困难等不足。建设化工过程与环境治理虚拟仿真实验教学中心,采用软件来模拟外部设备和高级控制系统APC,通过一定的接口与主机系统连接,构成虚拟集散控制系统,可以有效提高化工及环工等专业学生的创新能力,并能最大程度地实现工程专业认证所要求的受益学生全覆盖。

  第三,建设化工过程与环境治理虚拟仿真实验教学中心是有效提高实验教学资源共享度的必要手段。化工过程与环境治理实验教学中心是属于跨学科、多专业、面广量大、比较复杂的一个教学组织,承担学校化工、环工、化学、高分子、材料化学等全校18个专业的实验教学任务,实验工作量达11余万人时数/年,目前还存在着教学实验室面积紧张和实验设备套数不足等问题。建设化工过程与环境治理虚拟仿真实验教学中心,按照“虚实结合、优势互补、能实不虚”的原则,开发和购买大量化工过程与环境治理的虚拟仿真软件等优质教学资源,推动信息化条件下自主学习、探究学习、协作学习等实验教学方法,实现校内外、湖南省及更大范围内的实验教学资源共享,满足多学科专业、多学校开展虚拟仿真实验教学的需要,是提高国家级实验教学示范中心示范辐射作用的重要举措。