计算机在化学化工中的应用

计算机在化学化工中的应用

院（系）别：化学与化工学院姓名：*** 班级：******* 学号：******* 摘要：随着计算机技术的进步和化工过程数学模型的成熟，使计算机仿真技术在化学化工教学中的应用越来越广，而且对教学思想、教学方法、教学手段的改革起到了极大的推动作用。该文主要就计算机仿真技术在化工教学中的应用进行了探讨。

关键字：计算机仿真化工教学手段

Abstract: along with the computer technology progress and chemical process mathematical model of mature, make the computer simulation technology in the teaching of chemistry, and used more and more widely to teaching ideology, teaching methods, teaching means of reform played a great role in promoting this. This paper mainly chemical teaching of computer simulation technology are discussed in the application.

随着计算机技术的进步和化工过程数学模型的成熟，传统的教学思想、教学方法、教学手段都面临着前所未有的挑战。计算机辅助教学手段的推广有力的推动了教学内容和教学体制的改革。企业需求和用人标准的改变也对化学化工专业培养方向、课程体系、教学内容和教学手段提出了更高层次的要求。尤其在竞争日趋激烈的就业市场上，是否受过专业操作培训成为了用人单位重点考察的一项内容，这就促使我们要充分认识计算机仿真技术在化工类课程教学中的作用。

一、计算机仿真代替实物教具

化工教学中常常涉及到一些具体的工程设备、工艺流程、设备原理等，传统的教学方法是采用挂图和实物微缩教具来进行讲解，只能演示设备静态，讲授过程枯燥，不生动。同时教具和挂图受到成本和便携要求的限制，尺寸一般不会太大，在合堂教室学生人数多时效果较差。使用flash技术制作的动画可以有效的替代挂图的作用，并且可以演示设备的动态，形象生动，有助于学生对设备工作原理的理解，能够极大的提高学生的学习兴趣。此外，使用3D技术绘制的设备图形象逼真，能够在空间任意旋转，方便学生在各个角度观察设备或工艺。同时，这些图像能够通过投影仪投射到幕布上，满足大教室教学的需要。

二、计算机模拟实验的应用

1、传统实验教学的模式

传统实验模式是“预习———操作———总结”，其表现为以下几个方面：

(1)在教学方式上，首先由教师讲解实验原理、实验流程、操作步骤和方法、如何数据记录及数据处理；其次每次实验前要求学生预习。虽然反复讲解实验步骤，强调注意事项，可是在实验过程中，总会出现错误，甚至损坏设备。个别学生面对实验装置时，仍茫然不知所措，有的则是一边看实验指导书，一边进行操作，无法保证实验教学效果。

(2)化工实验具有工程实验的特点，实验装置和流程比较复杂，

有相当部分设备价格昂贵，体积巨大，学校无法购置，只能前往工厂实习，因此在实验教学过程中受到时间、场地、设备等因素的限制。而且，实验过程复杂，需要几名同学协同合作，这样每位同学就没有完整操作设备的机会。

(3)化工过程的反应通常都在密闭条件下进行，学生既不能直接地观察到装置内部结构，也不能完全观察到每一步实验操作所产生的结果。为防止实验设备的损坏和人员伤亡，一般不会进行临界或极限条件下的实验，那些可能造成破坏性后果的非正常操作，更是明令禁止。学生实验后，对整个过程的了解不是很全面，印象淡薄。

2、计算机仿真实验模式

仿真模拟实验(Imitation Experiment)是将化工过程的数理模型导入计算机，通过计算机来模拟该模型所代表的工艺过程。人为改变其中任何参数，根据数理模型就可以得到相应的反应过程和反应结果的变化值。计算机仿真实验教学系统具备以下七个特点：

(1)真实反映工程装备性能。随着对化工反应过程的深入研究和准确的建立数学模型，计算机仿真实验可真实的模拟反应过程和介质流动情况，可以达到让学生快速、准确地掌握知识点，熟练掌握操作技能的目的。

（2）友好的人机交互式界面。目前的化工模拟软件都遵循微软公司的软件设计规则，具有很好的工程界面，能够很快熟悉相关操作，给人以轻松感，激发了学生的实验兴趣，调动了学生积极参与的能动性。并应用可视化设计理念，以图表代表不同的多媒体对象，学生通

过计算机的鼠标即可进行仿真操作，全面地模拟实验操作过程。

(3)予知识与趣味性中。对于在现实中易出现的事故操作，仿真系统中定义为错误操作。当操作有误时发出警告，指出错误原因，演示错误后果，并提出正确的操作方法，从而加深对实验现象和错误操作后果的理解，减少由于现场操作失误造成的设备损坏，提高学生的工程素质。

(4)测试功能齐备。为了能够准确地反映学生对实验的掌握程度和操作水平，计算机仿真实验软件一般带有网络测试功能和题库接口，能够即时对学生每步操作情况给出综合的成绩，也使学生对自己实验掌握程度有明确的了解，以鼓励学生的学习热情。

(5)具有数据处理功能。化工实验组数多、数据处理烦琐，计算机不仅可以快速、准确地处理仿真实验过程中采集的实验数据，还可以处理传统实验操作过程中记录的实验数据。

(6)实验内容扩展较多。计算机仿真实验装备简洁明了、图文并茂，易于操作，具有使用方便、内容充实的实验帮助系统，可以提供课程内容和实验设备、仪表等相关知识的帮助，不仅可阅览、熟悉所做实验的各项内容，而且还对实验操作步骤作了详细的说明，遇到难点和不解，可随时进行阅览，便于掌握实验操作要点。

(7)传统实验手段的有效补充。通过传统实验手段与计算机仿真实验相互结合，以模拟的方式演示在实验室教学中难以观察到的现象、过程和规律；还可以做一些由于客观条件不具备而开不出的实验，更进一步加深对实验内容的理解。