（1）实验简介（实验的必要性及实用性，教学设计的合理性，实验系统的先进性）

1.实验的必要性及实用性

淮安是中国的“盐都”，依托岩盐资源，每年纯碱产量达400万吨左右。纯碱是一种常见的重要化工原料，广泛应用于轻工日化、建材、化学工业、食品工业、冶金、纺织、石油、国防、医药等领域。由于纯碱企业生产工艺过程流程复杂、自动化程度高、设备仪器先进等因素，对人员的现场操作要求高，所有岗位必须持证上岗，使得许多生产岗位（如吸氨、蒸氨、碳酸化等工段）的实习几乎无法实现。加之当今社会对于化学工业的“安全、环保、健康”提出了更高、更严的要求，企业出于安全考虑，更加限制了学生在生产现场实习的时间与空间范围，要求学生只能看、不能动，导致学生实习的参与度低、实习效果差。

“互联网+教育”正在改变着理论课堂教学、实践教学方式，将互联网和信息化技术运用到化工生产实践教学中具有更为重要的现实意义。依托3D技术构建的虚拟仿真化工生产实习网络教学平台，是提高学生生产实践能力和培养应用型工科人才的必由之路。本项目采用3D虚拟仿真的手段，模拟学生在纯碱工厂进行认识实习或生产实习的过程，对学生熟悉和掌握纯碱生产工艺、生产设备以及流程控制对化工及相关专业学生巩固课堂上所学的典型工艺、典型化工设备等教学内容具有十分重要的作用。

2.教学设计的合理性

根据学生的学习需求及知识结构，仿真系统构建了三个层次（认识实习、生产实习以及事故处理）的教学模块，层次递进式教学模块对知识水平及能力要求不同，学生可根据自身的需求进行学习。在教学中，可要求学生在完成一个层次的学习并达到一定要求后，在进入到下一个层次的学习。通过仿真练习，学生不仅可以学习装置的相关工艺、设备知识点，还可以熟悉掌握真实装置的操作环境及操作方式，以满足实际装置生产需求，也提升了学生去工厂进行认知实习和生产实习的效果。

3.实验系统的先进性

按照“产业导向、协同共建、以虚补实、地方特色”的建设思路，开发了国内首个“纯碱生产3D仿真实习”项目。本实验系统采用B/S架构架构方式。通过B/S架构，用户访问管理平台，查看相关功能（软件列表、课程列表）和统计信息（学习记录、考试成绩），并启动和运行3D仿真项目。

项目为化学工程与工艺、应用化学、生物工程等专业学生开展超1000人时数的实验实训教学任务，实现了“实模”与“虚景”、“内操”与“外操”相结合，生产实习“真”操作。学生的工程素质和技能得以提升，在开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力等方面取得了丰硕成果。近两年，学生先后在全国化工设计大赛、华东赛区实验教学大赛、江苏省实验教学竞赛等省级以上学科竞赛中获奖30余人次。其次，锻炼了化工仿真的教师队伍，促进了教师对化工仿真项目的开发热情，教师开发设计了“年产60万吨对二甲苯清洁生产工厂”、“年产30万吨乙二醇工厂”等2个三维工厂模型，为学生进行生产工艺流程和管道设备设计提供范例。最后，淮安作为中国的新盐都，拥有千亿吨规模的岩盐资源，纯碱企业众多，经过虚实结合的生产培训，我校为地方盐化工企业的发展输送了30余名专业人才，促进了地方盐化工产业的发展。

（2）实验教学目标（实验后应该达到的知识、能力水平）

通过本仿真项目学习可达到以下几方面的目标：

1、熟悉纯碱生产工厂厂区布局、车间布局，加深学生对真实纯碱工厂生产环境的认知；

2、掌握工业上氨碱法纯碱生产基本原理，了解其生产过程控制的基本知识，树立化工装置开停车的严格性、规范性、安全性等意识；

3、了解纯碱生产设备，熟悉纯碱生产装置的操作方法，掌握基于工业装置的冷态开车、正常停车及生产单元的工艺参数控制和常见生产事故的处理；

4、掌握氨碱法纯碱生产工艺中各工段的流程、生产原理以及各工段中的核心设备的功能与操作方法；

5、培养学生的工程实验方案设计、优化及结果评判能力，提升学生在面对复杂工程问题时自主学习的能力；

6、培养学生团队协作能力以及面对生产事故或安全事故的处理能力，牢记安全生产理念和理论知识。

1.实验教学过程：

（1）自主学习（互联网在线+视频+理论考核）：学生通过个人账号在网上观看视频，在帮助模式下开展课前预习，教师可以通过账号监督学生预习情况：包括登陆时间、观看时长等。学生通过测试后方可进入下阶段学习。

（2）集中讲解：教师对学生必须掌握的基本概念、理论知识以及实验内容（包括实验目的、工艺流程、软件界面及操作、课程具体安排、注意事项等）进行集中讲解。讲解的重点为工艺流程、实验设备、软件中自动控制设备的调节和设置等方面。

（3）互动预演：实验前，以小组（一般2-3人）为单位进行仿真软件模拟的事故操作。学生根据智能评分系统的提示独立进行事故应急预案操作，教师对实验中难点和重点操作步骤进行讲解和答疑。

（4）仿真实训：教师采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成学生的个性化学习；每组学生（一般2-3人）根据指定工艺任务，负责操作仿真系统DCS图上的自动控制阀门，观察和调节各个参数，包括温度、压力、流量、液位和气体组成等，判断事故的可能故障点，并对3D虚拟现场发出具体调节指令，进行现场调控，开启和关闭各个截止阀、泵，调节手动调节阀的开度，检查现场仪表显示值。要求对3D仿真现场必须非常熟悉，同时定期进行巡检，观察现场仪表参数。通过学生的主动学习实践，使其获得更深层次的理解，也让学生教师有更多的时间与每个人交流。

（5）操作考核：以小组为单位，实施“3D虚拟现场站+DCS中控室”协同操作考核。教师对软件进行设置，修改培训设置，设定考核策略、考核时间等参数。学生按照教师所设置的任务进行考核，在规定的时间内完成，软件根据预案控制水平，自动给出得分。

（6）实验撰写与问题分析：实验完毕合格后，按要求写出实验报告，并按规定时间上交实验报告，指导教师应尽快对报告进行批改。实验报告应包括实验目的、实验原理与主要仪器设备（流程）、实验步骤与内容、实验结果与讨论和实验总结和体会等。其中，分析和讨论包括操作难点，特别是应急事故的处理难点是什么？如何解决？总结发生事故的可能原因及调整方法。

2.实验方法：

本项目主要作为本科生进入企业认识和生产实习之前的必要的工艺培训，学员需要完成工艺及厂区设计规范的认识实习，关键设备的认识实习，生产操作及事故处理的实习。学生在学习过程中，按照从易到难，从认识实习开始，完成工厂工艺及设备介绍学习。在完成第一阶段的学习并满足一定的学习要求后，可安排继续开始下一阶段的学习。在每一个阶段中，由于学习目的及学习内容有所却别，所以学习方法及步骤也不尽相同。下面通过举例说明。

以第一阶段“工艺及厂区设计规范认识实习”为例，采用了“介绍认知，自主学习”。学生可以以正常视角进行厂区漫游，也可以以上帝视角（即飞行模式）方式鸟瞰纯碱工厂的整体布局，设备分布等。同时，全景地图亦为学生整体宏观了解厂区提供了方便。

第二阶段：进入相关设备的认知实习。首先，学生需要对蒸氨、吸氨和碳酸化的工艺流程、设备介绍等内容进行了解；其次，学生点击界面相关设备或功能按钮，结合现场图及DCS图工艺流程理解相关工艺，点击设备或者知识点按钮，可查看阀门、泵、塔等设备的文字、图片介绍；最后，学生通过观看视频和图片等演示，加深对知识点的理解。

第三阶段：按照指定任务，对纯碱工艺各生产工段装置的开停车实施“3D虚拟现场站+DCS中控室”协同操作实训。

3.步骤要求：