優化網絡工具在化工專業教學中應用的策略

賈榮仙

（安徽理工大學化工學院，安徽 淮南 232001）

高等教育中化工類專業的專業課一般比較多，包括：化工工藝學、化工設計、有機合成、工業催化、化工技術經濟、化工原理、化工熱力學、反應工程等?；ゎ惼髽I大多具有有毒有害、高溫高壓、易燃易爆的特點，因此，學生實踐教學往往流于限時限工段的走馬觀花式的參觀形式，所以對裝置流程缺乏深刻的了解，造成學生理論與實踐經驗的嚴重脫節，導致許多企業用人單位對大學生高分低能的評價。

1 化工類專業迫切需要建立良好的網絡數據庫

網絡數據庫作為一種主要的資源，其獨特的優勢已顯得越來越重要。隨著信息技術的不斷發展，未來的教學方式中網絡多媒體教學將成為教學的主流[1]。因此要求授課過程中加入模擬實際生產過程的視頻資料，講解配合視頻授課的形式，甚至模擬實際生產的動畫操作設計，使得抽象的問題形象化，更利于學生理解和接受新的知識?；ち鞒棠M軟件包括：Hysys，ChemCAD，Aspen Plus，PRO/II等[2]，其中 PRO/II是20世紀80年代初出現的計算機程序應用軟件，同時它也是化工熱力學、化學工程、系統工程、計算方法及計算機應用相結合產物，可用于化工單元過程及化工流程的模擬、設計和優化。

2 我國化工專業的網絡數據庫現狀

近年來，由于科學技術的發展，化工技術的飛速提高，大量的化工數據信息的劇增。為了更科學、有效地組織、管理和使用這些數據信息，發達國家都先后利用電子計算機建立各種不同的化工數據庫。我國70年代后期也開始開發和應用化工數據庫，建立了中國化工文摘文獻數據庫、化學物質數據庫、化工參數數據庫。一些科研設計單位、生產企業和管理部門，都針對各自的需要，編制了各種專業數據庫。

3 優化化學工業數據庫的策略

首先，教育部門應高度重視優化化工專業網絡數據庫的問題[3]，充分認識到優化化工數據庫的緊迫性和必要性，意識到網絡數據庫的優化會直接影響我國的化工專業教育水平的提高。其次，化工網絡數據庫的資料要盡快完善，包括：分子結構圖的繪制，反應機理示意圖，實驗流程裝置圖，生產和工藝流程圖，化學過程圖形化顯示，實驗數據的圖形化繪制和顯示，通過將計算機遠程測控技術、圖像傳輸技術應用到化工專業實踐教學中，使學生了解現代先進的工業技術在化工領域的應用現狀;通過化工專業遠程實驗室的建設，使校內優質的教學資源實現了共享，在讓更多學生受益的同時，探索出一條多校區異地網絡實驗教學的新模式。

4 應用化工軟件為專業教學服務的途徑

化工專業教學課程包括:化工原理、化工熱力學、分離工程和反應工程等，目前，絕大多數化工企業處于安全等問題的考慮，允許學生進入廠區加入實際生產現場的實習機會非常少，高校對于實踐教學也大都是走馬觀花式的參觀式教學，對于整個生產工藝流程缺乏深入認識。因此，計算機仿真模擬技術在眾多國內外高校中逐漸普及，它不僅有助于學生加深對化工專業課程的理解，而且有助于培養學生利用流程模擬優化技術解決工程實際問題的能力。例如：化工工藝流程模擬軟件是20世紀80年代初期出現的一種應用性計算機程序系統[4]，是化學工程、化工熱力學、系統工程、計算方法及計算機應用技術的結合產物，可用于單元過程及化工流程的模擬、設計和優化，具有界面友好、工作效率高、結果計算準確等優點。本文結合多年從事化工流程模擬優化技術的實踐經驗，從培訓策略、案例設計和效果評價等方面介紹了化工流程模擬軟件輔助化工專業教學的應用方法。

4.1 流程模擬軟件培訓

熟練掌握某種國外化工流程模擬軟件，必須具備幾乎所有化工專業課程的理論基礎，同時還需要一定的工程實際經驗和英語水平，而學生對所學專業課程往往缺乏整體深刻的領悟以及有限的專業英語水平，往往一時難以適應，畏難情緒會由然而生，所以制定恰當的培訓策略使學生在短時間內掌握流程模擬軟件的作用、結構和使用具有重要意義。首先，開展流程模擬技術的工業應用實例講座，使學生充分認識其重要性、實用性和廣泛性。例如乙烯裝置的改擴建、橡膠公司溶劑回收系統的設計、催化裂化增產柴油的優化等。其次，通過常用單元過程模擬優化的實例演示，介紹流程模擬軟件的界面結構和使用方法，并且安排上機操作和指導，使學生盡快完成簡單過程模擬，消除學生的畏懼心理，激發學生的學習興趣。最后，布置數量適中、難度適宜的作業進行探索性訓練，對于學生出現的共性問題進行重點講解和經驗總結，使學生能夠舉一反三。

4.2 教學案例設計

教學案例設計的好壞直接影流程模擬軟件輔助響化工專業教學的質量[5]，優秀的教學案例應聯系生產實際，難度適中，典型性、綜合性好，并且應先易后難，具有層次性。首先，僅就某一典型單元操作涉及的物料衡算、熱量衡算、相平衡關系、傳熱傳質速率關系等內容的某一方面進行計算和分析。其次，完成對工藝流程中的某一重點設備的初步設計，包括工藝設計計算、主體設備結構設計和附屬裝置的選用等過程。最后，結合工程實際，選擇合成氨、甲醇等幾個典型工藝裝置的模擬計算和分析。

總之，上述教學案例設計的層次與化工類專業學生的教學進度相適應，從而使流程模擬技術不斷貫穿于整個化工專業教學中，學生在學習過程中不會感到無所適從而是增加了學習興趣。

4.3 教學效果評價

將研究成果具體應用到化工專業教學活動中，如化工原理、分離工程、化工模擬與優化等課堂教學和專業教學實習、本科畢業設計等實踐環節，觀察實際教學效果，不斷改革和完善教學內容和方法具有重要意義。實踐表明，流程模擬軟件與手工計算的有機結合，提高了教學效率和質量；學生對化工專業課程有了更加深入的理解，提出和解決對實際工程問題能力有了明顯提高。

優化網絡工具在化工專業教學中的應用是一個系統的工程，也是我們化工專業教學目前面臨的迫切需要解決的問題，其策略實施的優劣直接會影響到我們專業教學的水平，因此，我們需要高度重視，要有計劃、有目標、有重點的來進行。

［1］劉世艷.流程模擬技術在化工領域中的應用[J].大眾科技，2005，4（78）：66-67

［2］王洪元.ASPEN 軟件在教學與科研中的應用[J].化工高等教育，2000，2（49）：49-51.

［3］劉保柱，于鳳文，朱菊香.Aspen Plus應用于化工原理課程設計的實踐[J].化工高等教育，2007，2（94）：23-25.

［4］趙毅，吳雪梅，潘艷秋，等.精餾操作型問題的討論[J].化工高等教育，2008，25（5）：92-97.

［5］張海濤，樂清華，袁向前，等.化工過程分析與開發教學案例制作[J].化工高等教育，2008，4（5）：92-97.