应用型化工过程模拟教学的研究

，，，宏伟

(上海应用技术大学 化学与环境工程学院，上海 201418)

化工过程模拟以工艺过程原理为基础，通过先进的计算机软件，进行单元设备、化工过程的热量衡算、能量分析、物料衡算、工艺危害性分析、设备工艺的计算以及过程方案的选择与优化，降低过程的投资。它不仅包含反应、分离、热力学、系统工程、计算机、经济、安全、机械等多课程、多学科的内容，而且深化了各学科之间的有机联系，突出培养和体现了学生的工程素养、工程实践与理论能力[1-2]。

目前课程教学采用的化工流程模拟软件Aspenplus和ProⅡ，工艺危害性分析Hazop软件、化工厂智能化软件SP3D以及其它一些专属设备的设计计算软件。将先进的计算机软件应用于化工过程模拟的教学，不仅减少了化工模拟的计算工作量，提高了设计的质量和效率，提高和巩固了学生的专业知识和工程实践知识，拓宽了学生的工程实践的视野，为学生将来的工作打下良好的工程基础[3-4]。

上海应用技术大学化学工程与工艺专业是上海市应用本科和上海市中本贯通的示范专业， 2017年通过了国家工程专业认证，因此，课程要以应用技术和工程实践的教学为主，化工过程模拟为化工专业课程的建设内容之一，但在化工过程模拟课程教学过程中，存在着一些着急解决的问题。首先，课程的内容综合性非常强、内容抽象，涉及多学科的内容，在教学过程中发现，学生无法将大学各门课程的内容结合起来，学生往往片面、孤立看问题，没有系统的观念，也无法采用系统的方法和理论解决工程问题；其次，化工过程模拟实行"课赛"结合，以竞赛强化教学，课程的工程性强，学生的工程意识不够，软件操作分析能力、解决实际实际工程问题的能力较低，局限于书本知识与习题，碰到实际工程问题难以灵活应用，无法适应应用性工程技术人才的培养目标和要求。

针对化工过程模拟课程在教学过程中存在的问题，结合应用本科、中本贯通以及工程教育的需要，对课程教学方式、教学手段等进行以下改进。

1 采用虚实结合，校企合作授课，强化案例教学

化工过程模拟课程教学内容分为两个部分：一是化工过程模拟的基础理论，二是利用计算机软件进行模拟设计计算。若单纯介绍计算机软件而忽视理论教学，学生在模拟过程中会知其然而不知其所以然，碰到模拟过程的错误无法分析解决。为帮助学生在学习过程中提高处理问题、分析问题和解决复杂工程问题的能力，课程改进后的重点是加强对化工流程和单元设备模拟的基本原理、求解方法的学习，并结合仿真等计算机手段，实现虚实结合，理论和实践结合，形成以软件在工程中应用与相关理论知识讲解相结合的教学方式。以典型工程案例为主题，辅以企业教师讲授，把理论教学、上机模拟操作和工程实际问题糅合在一起，形成理论知识、专业计算机软件应用、案例教学、企业老师授课的一体化教学方法，可进一步巩固学生对Aspenplus软件操作结果的理解、对专业计算机软件进行化工过程的优化和设计掌握，强化学生的工程素养，提高学生解决复杂工程能力和快速适应、掌握新知识新技术的能力，达到工程教育的目的。

例如模拟一套MTO工艺，学校教师可指导学生通过工艺分析与合成确定工艺路线，指定不同的热力学方法，然后对工艺路线进行模拟计算，进行全面量化分析，分析结算结果并与生产参数进行比对，同时，企业老师对其中的具体单元进行详解，并对出现的MTO装置事故原因以及参数变化、不正常生产进行分析，并与模拟分析结果进行比对，这样，不仅使学生将化工专业课程融会贯通，更强化了学生的工程设计能力和现场解决工程问题的能力。

2 闭卷考试与开放式大作业结合的考核方式

化工过程模拟具有工程实践与理论基础相结合的课程特点，决定了该课程的考核方式不仅包括基础理论考试，还包括上机以及工程实践分析能力考试。考试内容要体现学生能否用系统化的观点看待问题、分析问题，还要体现解决化工复杂问题过程中的团队协调能力，因此，要改变原来单一的期末考试评分制度，建立合理、全面的考核方法，增加开放式大作业在成绩中的比重，3～5人一组，设置综合训练题，使学生获得化工工艺设计的全程训练，深化理解化工过程模拟知识体系的基本点，加深学生理解并应用知识的能力，力求学生在综合训练实践中多思考、多反思，促进学生工程实践能力的协调发展。

3 实行课赛结合，鼓励学生参加大学生化工设计竞赛，提高学生学习该课程的主动性

全国大学生化工设计竞赛由中国教育协会、中国化工学会、教育部高等学校化工类专业教学指导委员会在企业的资助下举办的全国性化工设计竞赛，化工设计竞赛参赛人数众多，选题符合但是社会对化工产品的需求，设计内容丰富，能够对学生的创新意识、应用工程能力、团队协作能力以及快速掌握新的工程技术能力等进行全方位的考察，通过大学生化工设计竞赛，加深同学对化工专业背景的了解，提高综合工程的能力、激发化工学生科技创业的热情。

化工过程模拟课程依托全国化工设计竞赛，着重培养同学们的工程观念与团队协作的精神。要求学习化工过程模拟的同学必须参加，作为开放式大作业的一个重要部分，这样，课程的教学就由“教了学生什么”变为“学生学到什么”，学生在设计竞赛期间需要查阅文献，主动思考，全面分析工艺过程不断强化工程意识，对工艺方案的解析、选择，设备的选择设计，工艺优化、节能降耗，厂址的选择，环境、工艺危害性分析等等方面

做详细的计算、校核和理解。在整个参赛过程中拓宽了学生的知识面，提高了学生的工程意识、经济分析、安全环境分析以及工程软件的应用能力。

自2009年以来，我校已连续参加十届化工设计竞赛，在校、院领导的支持与关心下，我院的参赛队伍数也由刚开始的1 支队伍跃变为10 支队伍。从竞赛的情况来看，参加设计竞赛的同学不管在就业还是考研中表现出色，更受院校和企业的青睐。可见化工设计竞赛充分提升了我校应用本科和工程教育的专业培养质量，为上海应用技术大学应用型人才的培养提供了有力支持。

4 结语

总之，化工过程模拟课程教学，通过强化案例教学、课赛结合、校企结合、理论与大作业结合的考试方式，不仅巩固了学生的理论知识，还提升了学生的工程素养和解决复杂工程的能力；同时，课程的改革对于任课教师自身的工程素质也提出了新的挑战，要不断加深对本课程的认识和理解，不断深化课程改革，积极创新，注重引导和培养学生的工程综合能力，将学生培养成符合社会需求的应用型专业人才。