Aspen Plus在应用型化工人才培养中的应用

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(河南工程学院 材料与化学工程学院 ， 河南 郑州 450000)

Aspen Plus在应用型化工人才培养中的应用

吕和坤，郭丹，赵龙涛，陈垒

(河南工程学院 材料与化学工程学院 ， 河南 郑州 450000)

应用型化工人才的培养是地方本科院校化工专业的重要目标。介绍了在化工专业课教学过程中引入Aspen Plus软件进行辅助教学，在优化教学内容、提高学习兴趣、提高学习效率、强化课程之间的联系等方面进行了有益的探索，认为引入Aspen Plus软件可以加深学生对专业知识的理解，提高学生的工程实践能力。

Aspen Plus ； 应用型化工人才 ； 培养

随着经济和社会的发展，企业对高素质应用型人才的需求日益旺盛，对人才的创新能力、应用能力和实际操作能力提出了更高的要求。河南工程学院作为一所新建的本科院校，从河南省社会经济发展的现状出发，贯彻落实教育部提出的卓越工程师教育培养计划，大力培养社会发展所需要的高层次应用型人才。在这一背景下，我校化学工程与工艺专业进行了相应的改革，将人才培养的重点放在高层次应用型化工类创新人才上，对化工专业的课程设置、内容优化和实践教学等方面进行了教学改革与探讨，开展了化工类专业应用型人才创新能力培养体系的研究。

化学工程与工艺专业是传统专业，具有高度的综合性和实践性，高度的资金密集性和知识密集性。化工生产过程涉及因素多，并随着现代工程技术和信息技术的高速发展，面临着新的发展机遇与挑战。对于本校化工专业而言，培养的本科人才应该是大批直接面向一线的生产、技术转化、推广和管理的应用型人才。与研究型人才相比，化工类专业应用型人才的培养更加贴近化工生产实践，要具备更强的解决现实生产中工程技术问题的能力，既有足够的理论基础和专业素养，又能够理论联系实际、将知识应用于实际。为使学生具备上述能力，我们将先进的化工设计软件Aspen plus引入到化工专业课程体系之中，在平时的教学中使用，大大增强了学生的专业能力。此外，在软件的使用过程中，还加深了对基础知识的理解。

1 Aspen Plus软件在教学中的使用

Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，全称为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering，ASPEN)，已广泛应用于全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司，是应用最为广泛的化工类设计软件之一。该软件经过多年来不断地改进和提高，已先后推出了多个版本，应用案例数以百万计。

在教学中，我们的原则是：以“突出实用”为出发点，结合Aspen软件相关功能，利用软件解决实际问题，在引导学生学习和使用软件过程中，掌握基础知识并提升能力。我们主要在化工热力学、分离工程以及化工设计等课程上使用。

1.1优化内容设置，突出应用能力的培养

化工专业的课程体系较复杂，一些核心课程理论性较强，学生对基本概念等基础知识的掌握普遍不扎实。一般情况下，化工专业教学内容和教学方法都是传统和规范的。专业课程教学主要通过课堂讲解为主，并辅以作业、习题，教材结构通常为“原理”—“模型”—“应用”。

在教学过程中，我们发现这种传统的教学方法存在一些问题：①一些较为抽象的概念难易理解，如化工热力学中的逸度系数和活度系数的概念；②一些课程公式繁多，推导困难，如化工热力学中偏离函数表达式的推导；③某些计算过程较为复杂，数据处理繁琐，手工计算费时费力，而且容易出错，如分离工程中的多级气液平衡的计算，计算上的困难限制了学生应用所学知识分析和解决实际问题，容易造成畏难情绪。

对于难易理解的概念，我们优化了课堂内容，弱化了教材中“原理”和“模型”部分，将精力主要放在“应用”上。在讲解原理的基础上，通过使用Aspen Plus软件建立流程，在软件的运行过程中加深理解，边使用，边理解。对于难易推导的公式，弱化推导过程，强调应用，在使用Aspen Plus软件的过程中掌握这些公式的应用。在运用软件解决问题的过程中，繁杂的计算都交给软件后台来完成，降低了问题的复杂性，也不容易出现错误。通过这些教学改革，学生对基本概念和公式的使用方面的能力得到了较大的提高。

1.2激发学习兴趣，提高学习效率

化工专业的一些专业课较难、较枯燥，内容多且相互联系紧密，学生普遍存在畏难情绪，学习积极性不高。在适当的时候引入Aspen软件，通过培养学生的学习兴趣，有意识地去挖掘化工专业的“兴趣点”，激发学习动力。

通常首先在课堂上向学生介绍与课程相关的Aspen单元模块，让学生熟悉各个模块，然后让学生在运用模块解决实际问题的过程中理解所学知识。在“化工热力学”课程中，让学生学习物性原理在过程系统模拟中的运用，对流体的物性和气液平衡过程进行模拟计算。在“分离工程”课程中，对多级气液平衡进行计算。在“化工设计”和“毕业设计”课程中，要求学生对针对特定的生产目的，从简单的流程开始设计，逐渐扩大到一个工段甚至整个工艺流程的设计，并对化工生产系统进行模拟和优化。通过软件计算之后，还要求学生们将计算结果与手工计算的结果相比较。通过比较，学生深入理解了所学的知识，而整个过程也是比较有趣的，激发了学习的动力。

1.3强化课程之间的联系，增强知识的灵活运用能力

化工热力学、分离工程、化工设计和毕业设计等化工专业的专业课程，即相互独立，又有较强的联系。特别是化工设计和毕业设计，更是对所有课程的综合考验。我们在教学的过程中发现，很多同学对于过去所学的专业知识，由于应用极少，存在着遗忘的情况。通过Aspen软件的学习和使用，让学生经常运用所学的知识解决问题，较好地避免了这种情况。此外，在软件的使用过程中，随着专业课程的深入，让学生逐渐从简单的单元模块模拟，过渡到化工生产系统的模拟和优化，从单一的软件的操作学习，转向解决设计性和综合性问题；从知识的学习逐渐转向能力的培养，从而达到培养学生综合运用专业知识和计算机技术解决实际问题的能力的目的。

2 使用软件时存在的问题

Aspen Plus软件在化工专业课程教学中的引用，提高了学生的学习兴趣，提高了教学效果，学生反映较好。但在教学的过程中，发现了以下几个问题：①Aspen Plus软件的使用降低了学生的计算能力。良好的计算能力是化工专业毕业生所应该具备的，软件的辅助计算只能认为是工具。在教学过程中，我们发现有一些学生在解决问题时过度依赖软件，忽视了自身能力的提高。针对这种情况，我们在“化工原理”和“化工原理课程设计”课程中仍全部采用手工计算，通过详细的计算过程熟悉化工设计的基本原理和方法，锻炼计算能力，打好专业基础。在“化工热力学”、“分离工程”和“化工设计”等课程中，先进行手工计算，再用软件进行计算，最后再相互比较。通过上述措施，基本上解决了计算能力降低的问题。②有些学生使用软件解决问题时“知其然不知其所以然”，只会机械的使用软件，对其中包含的基本理论和知识并不关心。对于这种情况，在软件教学时多讲解基础理论在软件中的体现，必要时刻采取“反转课堂”等方式，尽可能的加深学生对软件的理解。

3 结束语

将Aspen Plus化工流程模拟软件应用于化工专业课的教学已经有3年了，通过此次教学的改革，使软件的使用与课程教学内容有机结合，已经取得了一定的效果。软件的运用，明显提高了学生的学习兴趣，加深了对课程内容的理解，减轻了计算工作量，提高了学习效率和质量，开阔了学生的视野和自主创新能力。同时通过软件的学习，提高了学生的工程实践能力，培养了学生应用计算机进行科学研究的能力，达到了教改的目的。

G642.4

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1003-3467(2017)09-0059-02

2017-05-28

河南工程学院博士基金(D2013004)

吕和坤(1981-)，男，讲师，从事化工热力学方面的研究工作，电话：15939009691，E-mail：lvhekun@126.com。