應用型化工過程模擬教學的研究

，，，宏偉

(上海應用技術大學 化學與環境工程學院，上海 201418)

化工過程模擬以工藝過程原理為基礎，通過先進的計算機軟件，進行單元設備、化工過程的熱量衡算、能量分析、物料衡算、工藝危害性分析、設備工藝的計算以及過程方案的選擇與優化，降低過程的投資。它不僅包含反應、分離、熱力學、系統工程、計算機、經濟、安全、機械等多課程、多學科的內容，而且深化了各學科之間的有機聯系，突出培養和體現了學生的工程素養、工程實踐與理論能力[1-2]。

目前課程教學采用的化工流程模擬軟件Aspenplus和ProⅡ，工藝危害性分析Hazop軟件、化工廠智能化軟件SP3D以及其它一些專屬設備的設計計算軟件。將先進的計算機軟件應用于化工過程模擬的教學，不僅減少了化工模擬的計算工作量，提高了設計的質量和效率，提高和鞏固了學生的專業知識和工程實踐知識，拓寬了學生的工程實踐的視野，為學生將來的工作打下良好的工程基礎[3-4]。

上海應用技術大學化學工程與工藝專業是上海市應用本科和上海市中本貫通的示范專業， 2017年通過了國家工程專業認證，因此，課程要以應用技術和工程實踐的教學為主，化工過程模擬為化工專業課程的建設內容之一，但在化工過程模擬課程教學過程中，存在著一些著急解決的問題。首先，課程的內容綜合性非常強、內容抽象，涉及多學科的內容，在教學過程中發現，學生無法將大學各門課程的內容結合起來，學生往往片面、孤立看問題，沒有系統的觀念，也無法采用系統的方法和理論解決工程問題；其次，化工過程模擬實行"課賽"結合，以競賽強化教學，課程的工程性強，學生的工程意識不夠，軟件操作分析能力、解決實際實際工程問題的能力較低，局限于書本知識與習題，碰到實際工程問題難以靈活應用，無法適應應用性工程技術人才的培養目標和要求。

針對化工過程模擬課程在教學過程中存在的問題，結合應用本科、中本貫通以及工程教育的需要，對課程教學方式、教學手段等進行以下改進。

1 采用虛實結合，校企合作授課，強化案例教學

化工過程模擬課程教學內容分為兩個部分：一是化工過程模擬的基礎理論，二是利用計算機軟件進行模擬設計計算。若單純介紹計算機軟件而忽視理論教學，學生在模擬過程中會知其然而不知其所以然，碰到模擬過程的錯誤無法分析解決。為幫助學生在學習過程中提高處理問題、分析問題和解決復雜工程問題的能力，課程改進后的重點是加強對化工流程和單元設備模擬的基本原理、求解方法的學習，并結合仿真等計算機手段，實現虛實結合，理論和實踐結合，形成以軟件在工程中應用與相關理論知識講解相結合的教學方式。以典型工程案例為主題，輔以企業教師講授，把理論教學、上機模擬操作和工程實際問題糅合在一起，形成理論知識、專業計算機軟件應用、案例教學、企業老師授課的一體化教學方法，可進一步鞏固學生對Aspenplus軟件操作結果的理解、對專業計算機軟件進行化工過程的優化和設計掌握，強化學生的工程素養，提高學生解決復雜工程能力和快速適應、掌握新知識新技術的能力，達到工程教育的目的。

例如模擬一套MTO工藝，學校教師可指導學生通過工藝分析與合成確定工藝路線，指定不同的熱力學方法，然后對工藝路線進行模擬計算，進行全面量化分析，分析結算結果并與生產參數進行比對，同時，企業老師對其中的具體單元進行詳解，并對出現的MTO裝置事故原因以及參數變化、不正常生產進行分析，并與模擬分析結果進行比對，這樣，不僅使學生將化工專業課程融會貫通，更強化了學生的工程設計能力和現場解決工程問題的能力。

2 閉卷考試與開放式大作業結合的考核方式

化工過程模擬具有工程實踐與理論基礎相結合的課程特點，決定了該課程的考核方式不僅包括基礎理論考試，還包括上機以及工程實踐分析能力考試。考試內容要體現學生能否用系統化的觀點看待問題、分析問題，還要體現解決化工復雜問題過程中的團隊協調能力，因此，要改變原來單一的期末考試評分制度，建立合理、全面的考核方法，增加開放式大作業在成績中的比重，3～5人一組，設置綜合訓練題，使學生獲得化工工藝設計的全程訓練，深化理解化工過程模擬知識體系的基本點，加深學生理解并應用知識的能力，力求學生在綜合訓練實踐中多思考、多反思，促進學生工程實踐能力的協調發展。

3 實行課賽結合，鼓勵學生參加大學生化工設計競賽，提高學生學習該課程的主動性

全國大學生化工設計競賽由中國教育協會、中國化工學會、教育部高等學校化工類專業教學指導委員會在企業的資助下舉辦的全國性化工設計競賽，化工設計競賽參賽人數眾多，選題符合但是社會對化工產品的需求，設計內容豐富，能夠對學生的創新意識、應用工程能力、團隊協作能力以及快速掌握新的工程技術能力等進行全方位的考察，通過大學生化工設計競賽，加深同學對化工專業背景的了解，提高綜合工程的能力、激發化工學生科技創業的熱情。

化工過程模擬課程依托全國化工設計競賽，著重培養同學們的工程觀念與團隊協作的精神。要求學習化工過程模擬的同學必須參加，作為開放式大作業的一個重要部分，這樣，課程的教學就由“教了學生什么”變為“學生學到什么”，學生在設計競賽期間需要查閱文獻，主動思考，全面分析工藝過程不斷強化工程意識，對工藝方案的解析、選擇，設備的選擇設計，工藝優化、節能降耗，廠址的選擇，環境、工藝危害性分析等等方面

做詳細的計算、校核和理解。在整個參賽過程中拓寬了學生的知識面，提高了學生的工程意識、經濟分析、安全環境分析以及工程軟件的應用能力。

自2009年以來，我校已連續參加十屆化工設計競賽，在校、院領導的支持與關心下，我院的參賽隊伍數也由剛開始的1 支隊伍躍變為10 支隊伍。從競賽的情況來看，參加設計競賽的同學不管在就業還是考研中表現出色，更受院校和企業的青睞。可見化工設計競賽充分提升了我校應用本科和工程教育的專業培養質量，為上海應用技術大學應用型人才的培養提供了有力支持。

4 結語

總之，化工過程模擬課程教學，通過強化案例教學、課賽結合、校企結合、理論與大作業結合的考試方式，不僅鞏固了學生的理論知識，還提升了學生的工程素養和解決復雜工程的能力；同時，課程的改革對于任課教師自身的工程素質也提出了新的挑戰，要不斷加深對本課程的認識和理解，不斷深化課程改革，積極創新，注重引導和培養學生的工程綜合能力，將學生培養成符合社會需求的應用型專業人才。