智慧实训装置破解化工教学难题 远程实验系统实现教育资源共享

问题——实验资源紧张与工程训练不足并存 不少高校,化工原理实验装置体积大、建设和维护成本高,实验室可容纳设备数量有限,难以满足逐组、逐人高频操作的需求。受课时安排、开放时段和场地管理等影响,学生往往只能在固定时间集中上机,实际动手机会被压缩,容易出现“会算不一定会做、会做不一定会处置异常”的短板。加之化工实验涉及高温、高压以及易燃、易挥发介质等风险,实训组织门槛继续提高。 原因——传统组织方式难以适配新工科要求 业内人士指出,化工人才培养正在从“验证性实验”向“工程化能力”延伸,但传统实训面临三上约束:一是空间限制,装置集中校内,跨校共享难;二是时间限制,开放时段与课程进度绑定,难以按需训练与反复练习;三是安全限制,异常工况演练受风险约束,很多教学停留在讲解与仿真,缺少对真实工艺波动与应急处置的系统训练。此外,绿色低碳与本质安全理念纳入课程,也对教学平台的监测、联锁与数据沉淀能力提出更高要求。 影响——实践教学从“机会不足”走向“能力断层” 受上述因素影响,一些学生对精馏、传热、流体输送等关键单元操作的认识停留在原理与计算层面,对现场仪表读数、参数耦合关系、开停车步骤以及异常识别缺乏经验积累。对用人单位而言,毕业生上岗后仍需较长适应期,既增加企业培训成本,也不利于安全生产与稳定运行。如何在风险可控的前提下,将真实工艺、真实数据与真实操作更有效地带入课堂,成为提升化工类实践教学质量的关键。 对策——“远程操控+实时互动+数据闭环”提升训练可达性 据了解,北京欧倍尔研发的智慧远程化工原理实验装置,尝试以“线上线下交互响应、虚实结合”的方式重构实训组织。装置将物联网等技术融入实验全流程,使学习者在不进入现场的情况下,对真实实验装置进行操作与观察:一是远程操作,可对阀门、泵等关键执行部件进行实时控制;二是视频互动,现场画面实时回传,便于教师同步指导与即时答疑;三是数据采集与调节,可远程获取流量、压力、温度等核心参数,并在权限范围内调节工况,形成“操作—观察—分析—再操作”的闭环训练。 在工艺设置上,装置以精馏流程为背景,覆盖原料输送、塔内分离、再沸、换热与产品收集等环节,尽量还原工业过程的连续性与耦合性,帮助学生从系统层面理解运行规律。 同时,装置引入可控故障训练机制:在正常运行基础上支持随机或定时设置干扰,让系统出现可观测的“不正常现象”。学生需结合界面数据与现场视频判断异常原因,提出并实施处置措施,从而训练故障识别、分析与排除能力。为保障实训安全,系统配置液位、压力、温度等联锁报警与保护策略,使异常演练在可控范围内进行。 前景——从单校实验走向资源共享与质量提升 业内观察认为,远程交互式实训可能在三上带来改变:其一,提高资源利用率,通过跨校共享与分时使用缓解“设备少、人数多”的矛盾;其二,推动教学从“集中一次性操作”转向“多次迭代训练”,更利于技能形成与巩固;其三,促进数据化教学管理,依托过程数据沉淀开展学习轨迹分析、能力评估与教学改进。 随着化工行业对安全、低碳与数字化运维能力要求提升,面向真实工艺与真实数据的训练平台将更受关注。未来若能在标准化接口、课程衔接、校企协同与运维保障等改进,这类装置有望成为化工实践教学的重要补充,并在技能竞赛、科普开放等场景拓展应用。

化工教育的创新发展,需要技术手段与教学组织方式的有效结合。智慧远程实验装置在缓解实训资源不足的同时,也提供了一种更灵活的训练路径——让学生在安全可控的条件下接触真实装置、真实数据与真实操作,获得更充分的练习与反馈。此探索为工程教育的能力导向改革提供了参考,也为教育与产业协同培养打开了新的空间。