实验室课程虚拟化

一些大学保留了专门的实验室课程作为过程控制序列的一部分，但由于实验室课程的高资源要求和减少工程课程学时数的压力，这些数字一直在减少。虽然一些化学工程院系设有初级测量实验室和高级单元操作实验室，但许多院系现在在大四只设有一个实验室，其中可能包含控制相关的实验。实验室课程正在不断发展，一些特定的大学正在研究新的方向，将模拟和远程学习相结合。

在化学加工工业中，中试规模设备和操作人员的高成本导致更多地依赖基于计算机的模拟，而不是传统的中试规模实验。因此，今天的工程师更多地在控制室或电脑屏幕后工作。现在，你很少能看到工程师在现场调整阀门位置、流量和温度。通常，这是使用分布式控制系统的计算机接口来完成的。

德州理工大学(Texas Tech University)四年级的单元操作实验室正在模拟这种做法，方法是根据实验室中的设备部件的数学模型进行计算机生成的模拟。这允许实验和模拟。单元操作实验室可以使学生熟悉每件设备的安全问题和操作问题。虚拟单元操作实验室(VUOL)补充了现有的物理实验室，为学生提供了工业操作的真实体验。美国国家仪器公司(National Instruments)的LabView vol计算机接口，除了实际转动阀门和检查温度外，还让学生体验通过计算机控制设备。

另一种方法是使用连接到互联网的计算机，让学生在远程物理实验室进行实验研究。允许学生在任何时间、任何地点使用标准的数字通信软件(如Web浏览器)操作真实的实验室是一个新兴的话题，因为人们对远程控制和维护的兴趣不断增加。这种方法还允许另一个机构的教师和学生使用实验室设施，而不需要支付设备维护和技术人员或助教支持的费用。

田纳西大学查塔努加分校(UT-C)、德克萨斯大学奥斯汀分校、麻省理工学院以及其他学校的实验室都具有远程实验室能力。UT-C实验室站的计算机操作设备(如泵、阀门、加热器和继电器)，收集数据(如压力、温度和浓度)，并通过互联网将数据发送给用户。通过Web浏览器，学生可以链接到与设备设置相关的教程、图片、实时视频和过去的数据文件。所有过程变量的时间进度图也可以在Web上单独获得。其他学生或教师可以同时实时查看这些Web页面，原始数据将被存档以供后续查看和分析。

几所大学已经通过互联网使用UT-C设施进行本科生实验室实验。模拟和远程实验室的使用预计在未来会增加，尽管目前许多教师还不愿意接受这些变化。

作者信息

托马斯·埃德加(Thomas F. Edgar)是德克萨斯大学奥斯汀分校化学工程系的教授。

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