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化学工程与工艺知识点范文1
［关键词］工程教育；专业认证；分离工程；教学改革
1工程教育专业认证背景
我国的工程教育专业认证由中国工程教育专业认证协会组织实施，始于1993年土建类专业评估，2006年正式在多个专业领域实施，迄今己走过9年的发展历程，其目的是：构建工程教育的质量监控体系，推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量；建立与工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系，促进工程教育与工业界的联系，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性；促进中国工程教育的国际互认，提升我国工程技术人才的国际竞争力。
2结合毕业生十项毕业要求中的主要三项，提出课堂教学改革具体措施
结合专业认证标准，我校化学工程与工艺专业培养方案中明确规定了本专业学生毕业时应达到十项毕业要求。《分离工程》课程作为专业基础课程，在化工热力学和化工传递过程知识的基础上，采用理论与实践密切结合的方式，详细阐述各类分离过程（精馏、吸收、解吸、萃取、膜分离、吸附、浸取、结晶和干燥等）的物理化学原理、设计计算方法、工业应用、主要设备、数学模型和计算机应用软件，并展示分离过程学科的发展历史和主要进展。本文针对《分离工程》课程贡献于毕业生十项毕业要求中的主要三项，分别展开讨论。
2．1掌握扎实的化学工程基础知识和本专业的基本理论知识，具有系统的工程实践学习经历，了解本专业的前沿发展现状和趋势
按照该项要求，我们在授课中，一方面强调基础理论知识的学习，对复杂及多样性的分离技术按原理进行分类，如：通过加入分离媒介生成两相的分离为平衡分离，如精馏、吸收等；不需要加入分离媒介，以压差、浓度差、电位差等为推动力的分离过程为速率分离，如膜分离；对多组分精馏计算由浅入深展开，由假定理想情况下的简捷法计算入手，建模用MESH方程开展严格法计算，为解决实际工业应用问题奠定了理论基础。并强调本专业知识和化工原理、化工热力学、化工设备等其他专业基础知识的对立统一，如在介绍最小回流比知识点时，要注意比较多元精馏与化工原理中介绍的二元精馏中最小回流比的异同点，二元精馏中最小回流比下，进料板上下出现一个恒浓区，可通过作图法求解；而多元精馏体系中最小回流比下出现了两个恒浓区，且恒浓区出现的位置视待分离组分性质的不同而不同，通常利用Under－wood（恩德伍德）方程求解；再比如在介绍相平衡常数的求解时，要结合化工热力学课程中活度系数法及逸度系数法，进一步巩固两种求解方法的优缺点。另一方面结合行业发展前沿趋势，介绍新兴分离技术在工业中的应用。如泡沫分离技术，它根据表面吸附的原理，借鼓泡使溶液内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上浮至溶液主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可达到浓缩表面活性物质和净化液相主体的目的。近年来，在染料、皮革、石油化工工业污水中降低化学耗氧量、色素、有机化合物等，在浓度为ppm级的大量稀溶液中回收贵金属、稀有金属或除去有害物质等工业领域得以应用。还有近年来崛起的一种新兴膜分离技术：液膜分离，即以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的一种膜分离过程。由于其分离选择性高、通量大而受到关注，在烃类混合物的分离、废水的处理及生物医学上如液膜人工肝、人工肺、人工肾等领域得到应用。在工程实践方面，我们分别组织学生参观了中国石化集团安庆石油化工总厂及中盐安徽红四方股份有限公司，并结合课程内容，重点介绍炼油工艺中的常减压蒸馏装置及原料气净化处理过程中的吸收装置。如吸收设备中喷雾塔、调料塔、板式塔的选择，填料塔中各种填料如鲍尔环、脉冲填料、网孔栅格的选择，塔高的计算等，在实践中强化理论知识的学习，并将课本中的公式及知识应用到工厂案例中去。
2．2具备设计和实施工程试验的能力，并能够对试验结果进行分析；具有综合运用所学化工专业理论和技术手段分析
并解决化学工程问题的基本能力主要包括以下几个方面的内容：能独立完成实验方案的设计、能正确地操作实验装置，安全地开展实验、能正确地采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、分析、解释，并且掌握工程实践、科学研究与工程设计的基本方法，能够将所学课程有机联系起来，对化学工程基本问题，加以分析并予以解决。针对该项要求，我们在课程教学中，将课程和专业实验相结合。如在介绍反应精馏章节时，以催化反应精馏制甲缩醛为例，该实验为典型的工程与工艺结合的专业实验，以甲醇和甲醛为反应原料，浓硫酸为催化剂，在常压下通过反应精馏法制备甲缩醛。教学过程中，我们引导学生先思考传统合成、分离工艺，找出问题，寻求改进后的工艺流程。传统工艺采用先反应再利用精馏技术分离，存在反应转化率低、未反应的稀甲醛回收困难、稀甲醛的浓缩产生甲酸严重腐蚀设备等问题。为解决传统工艺存在的问题，引导学生结合本章节内容，采用反应精馏工艺。新工艺的优点：1．甲缩醛氧化所得甲醛与水的摩尔比为：醛／水＝3，可直接作为三聚甲醛的原料，不必浓缩。2．甲缩醛的合成可在较低温度（44～80℃）下进行，避免了甲酸生成，解决了设备腐蚀问题。新工艺的关键技术：甲缩醛的合成与分离。实验过程中既需要考察反应工程影响因素如温度效应、浓度效应及其他工程因素，同时要考察精馏技术影响因素如回流比、塔顶采出率及塔釜加热量等。综合考虑后，结合实验装置，确定拟考察的工艺参数，且采用正交设计来制定本实验的方案，则根据实验涉及的影响因子，并假设每个因子取两个水平，可得到如下实验条件表，如表1所示。最后整理实验数据，规范作图。
2．3掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识；具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力
该项要求可分解为以下指标点：运用所学知识，初步设计化工操作单元、设备及工艺过程；在各化工设计、毕业设计环节中体现创新意识。结合该指标点，我们鼓励学生利用课余和节假日时间开展大学生科研实践训练、创新性实验计划、学科竞赛等课外实践与创新活动，引导学生“在学习中研究、在研究中学习”，激发学生的创新思维和创新意识，提升本科生的创新实践能力。我们将课程教学与本科生毕业设计相结合，并利用课程设计环节综合应用所学知识点，统筹分离工程课程与其他专业基础课程，并在分离工程的课程教学中以往年毕业设计内容为案例加以剖析。如结合毕业设计课题“乙烯裂解气脱甲烷系统的工艺设计”，涉及到脱甲烷精馏塔的计算，这是典型多组分精馏塔计算的一个案例。首先确定关键组分是甲烷和乙烯，其中轻关键组分是甲烷，重关键组分是乙烯。塔顶分离出来的甲烷轻馏分应使其中的乙烯含量尽可能的低，以保证乙烯的回收率。而塔釜产品则应是甲烷含量尽可能低，以确保乙烯产品的质量。我们利用AspenPlus过程模拟软件高效地完成了工艺计算及参数的优化。采用DSTWU模块开展简捷法物料衡算、能量衡算，所得回流比与理论板数关系曲线如下图1所示；并将简捷法计算结果作为初值代入RadFrac模块进行严格法计算，并进行灵敏度分析，横坐标为混合进料位置，纵坐标为塔顶甲烷的纯度（摩尔分率），得到关系曲线如图2所示。通过该设计案例的开展，一方面使得学生们统筹所学多组分精馏知识点去思索如何解决工业上的实际问题，另一方面在分析实际工业案例时，又强化了同学们对多组分精馏简捷法计算及严格法计算的理解和综合应用。
3结束语
分离工程课程在教学过程中，我们以化学工程与工艺本科专业认证为导向，在对“工程教育专业认证标准”进行认真分析的基础上，以工程实际为切入口，把分离技术的理论与方法融入应用实例，将分离工程基础理论与化工工程实践有机结合，进一步突出了分离工程的课程特点及实用性，而且根据现代化工的发展方向及时调整、更新课程内容，加强化工新型分离技术分析，让学生更坚实地掌握分离工程的基本理论，进一步提高教学效果。
［参考文献］
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化学工程与工艺知识点范文2
关键词:化工设计;教学改革;实践;探索
伴随化工产业的快速发展，国家对应用型化工设计人才的需求也越来越大，能力素质要求也越来越高，这就需要高等院校能够培养输出更多合格的高级化工工程师人才。而作为化学工程与工艺专业本科学生的实践性课程之一，化工设计课程教学工作的作用就显得特别重要。化工设计是高等学校化学工程与工艺专业的一门主干必修课程，内容包括化工工艺流程设计，物料和热量衡算，设备的设计计算和选型，车间、设备、管道、仪表布置设计，安全生产和环境卫生等内容。课程的任务是培养学生综合应用基础知识和专业知识的能力，结合相关国家标准、规定、规范等合理进行化工厂设计。要求学生能较好的利用理论知识分析和解决实际化工工程问题，初步掌握化工厂设计的基本程序和思路。该课程旨在提高学生综合专业素质，是大学生向工程师、科研人员转化的一个重要教学环节［1］。
1课程现状
化工设计是指对化工技术的过程设计和优化，也就是设计一系列的单元操作或设备，将其科学合理的进行布局和连接，最终实现从原料到产品的高效转化。该课程要求学生具备物理化学、化学反应工程、化工热力学、化工原理、化工仪表及自动化、化工分离工程、化工工艺学和工程制图等专业知识，是一门综合性强，理论联系实际紧密的课程，可以视为是对全部化学工程与工艺专业的专业课程的系统综合运用。因此，化工设计课程学习效果的优劣直接关系到未来化工类本科毕业生的质量。我校化学工程与工艺专业开设时间较短，学科建设方面经验欠缺，师资力量薄弱，将化工设计课程设置为我校化学工程与工艺专业的必修课，教师和学生对此没有足够的计划和重视。导致最近几年该专业大四学生在完成毕业设计时，往往感觉雾里看花、无从下手，大部分是靠“依葫芦画瓢”草草完成设计项目，而没有融入自己的设计灵感，没有达到毕业设计教学的预期目标，使学生毕业后无法较快的适应工作。为解决此问题，务必要增强化工设计课程的专业核心地位，充分发挥其培育应用型化工设计人才的基础性作用。由于各化工类专业培养方案的不断调整变化，化工设计课程总学时数被压缩，在这种情形下，出现了32学时的短学时化工设计课程。同时，应用化学专业的学生还存在着工程类基础知识相对薄弱的问题。如何适应新形势下的教学要求，在短学时，薄基础的情况下，提高教学效率和质量，这就亟需任课教师改革原有的课程体系和内容，在教学方法和手段上进行大胆创新和探索。
2课程改革思路
2.1多种教学方法并重
化工设计课程涉及到的专业基础理论知识较多，如果教学方法机械单调，就会让学生感到无所适从，不知从何跟进，甚至会打击学生的求知积极性［2］。要提高学生的学习兴趣和教学质量，就必须注重多种教学方法的综合运用，如此才能把教材上的理论原理知识表达得清晰透彻、通俗易懂。在实际授课过程中，要充分利用多媒体技术这种现代化的教学手段，向学生展示大量的数据、图片、动画等，并适时配以实际工程案例，把教材上枯燥的内容变得形象生动和充满趣味，激发学生的学习兴趣，让学生学起来轻松愉快。借助板书教学，现场推导一些重要的公式，绘制典型的工艺流程图、设备装配图等，引导学生主动探索、积极思考，加深对重点板块的理解和掌握。采用小组讨论的形式组织学生对一些易混淆的问题进行重点探讨，增强对相关知识点的剖析、理解和运用。也可以对关键章节布置课程小报告的形式，让学生亲身查阅文献资料、获取数据信息、组织撰写报告，增强学生的自主学习体验，过程中学生发现问题、分析问题和解决问题的能力都会得到很大程度的锻炼和提升。适当尝试中英双语教学，营造良好的外语氛围，引导学生用英文思考问题和分析问题，最终提高学生的专业英语水平，拓展国际化视野。通过构建多种形式的教学体系，创造多元化的教学空间，丰富化工设计的教学内容，才能充分发挥学生的主观能动性和吸引学生的学习兴趣，培养学生的创新性思维能力［3］。
2.2重视计算机应用训练
随着计算机技术的飞速发展，计算机软件在化学工业中的应用也越来越普遍［4］。对化工设计而言，物料衡算、热量衡算、物性数据估算、制图、制表、编制设计文件和预算、汇报设计方案，都需要借助计算机来完成，如此大大减少了手工计算的工作量，也提高了化工厂项目的设计效率。目前，相关的计算机化工设计软件主要包括数据计算软件(Matlab、Excel等)、绘图设计软件(AutoCAD、PDS、PDMS等)、工艺流程模拟软件(ChemCAD、AspenPlus、ProcessⅡ等)。其中数据计算主要是对测试数据的处理、物料和能量衡算、工程概算等;常绘图纸包括流程图、设备装配图、设备布置图、车间厂房布置图、配管布置图等，而流程模拟则包括优化工艺流程和估算物性数据等。当前，计算机在我校大学生中的普及率相当高，而利用计算机进行化工设计课程学习的学生却微乎其微。一方面是由于任课教师受制于学时太少，没有足够时间在课堂上引导学生重视计算机软件及使用;另一方面，学校课程规划不完善，没有把化工设计课程放在核心课程的位置上加以重视［5］。为提高教学效果，强化化工设计计算机软件的使用，一方面在学时安排上应充分保证本课程的充裕学时，以便安排学习重要的化工设计软件;另一方面也要鼓励青年教师开设化工行业对口设计软件学习方面的选修课，为学生日后熟练使用软件进行设计积累一定的基础。
2.3强化实践教学环节
化工设计是一门工程性很强的课程，因此必须在教学中强化理论联系实践的观点。通常情况下，学校要选择一些符合专业培养目标的化工企业、公司、设计院等作为校外教学实践基地。通过实践训练，学生可以了解化工厂的实际生产过程，掌握化工生产基本模式，也会对课堂学习的理论知识有更全面和深刻的理解。通过强化实践教学，可使学生将理论知识应用到实践工程问题上来，大大增强学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力［5］。另外，鼓励学生积极参加大学生化工设计竞赛，也是对教学实践环节很好的辅助和加强。各类化工设计实践比赛的优秀设计样本同时也是优质的教学材料，将获奖成果与化工设计教学内容融合交叉，有利于实现工程实践与教材中设计原理知识的衔接，在吸引学生学习兴趣的过程中也能培养学生的创新思维，锻炼学生亲自动手参与项设计的能力。在参与竞赛的过程中，实际情况错综复杂，需要综合考察多方面的因素进行设计，因此学生可以得到全方位、多角度的专业实践训练［6］。由于实践教学更加贴近工程实际，能够让学生融会贯通所学的理论知识，打牢基础设计能力，因此是本科教学中十分重要的实践环节之一。
2.4丰富成绩考核形式
传统的考核方式主要是通过标准性的试题进行，单一枯燥，极大阻碍了学生和老师的积极性和创造性。而新形势下，高校不但要通过考试引导学生重视夯实基础知识，更要注重培养学生的实践动手能力和创新精神。只有采用多元化的考核评价形式，才能真正反映师生教与学的实际水平，避免应试教育死记硬背的错误导向。针对化工设计课程综合性和实践性强的特点，在进行考核时，尤其要突出实践性和创新能力方面的评估和考察，最大程度发挥学生的主观能动性。除采用闭卷考试的方式外，也可采取布置学生课堂分组汇报、设计性大作业和绘图随堂练习等其它途径，以便考核更加全面体现学生对知识的实际运用情况。
2.5注重毕业设计环节
毕业设计既是检验学生运用所学理论知识和技能去发现问题、分析问题和解决问题的能力，又是培养大学生动手能力和创新精神的重要途径。然而，目前，高校中化工类学生指导教师大多安排学生以自己的科研项目作为毕业生的毕业设计内容，所做的工作大部分都是实验室基础研究性工作，与化工厂设计内容相去甚远［5］。因此，学生的工程设计能力不能得到实实在在的锻炼和培养。针对此，化工类专业的毕业设计工作需由学校相关部门严格审核、把关，确保学生的毕业设计内容和本科专业培养目标相统一。必要时，可专门从化工设计院、企业等单位聘请有一线项目设计经验的工程师、技术总监指导学生的毕业设计工作，真正训练学生的工程设计能力，做到学以致用。
3结语
为满足新形势下化工工业的需求，要求高校化学工程与工艺专业学生不仅要掌握夯实的专业理论知识，也要具备解决实际工程问题的能力。因此，化工设计课程的教学工作也必须与时俱进的进行不断改革创新探索。通过加强计算机软件的使用、科学合理的优化授课内容和授课方式、多元化考核成绩、重视毕业设计和实践训练环节，来改善化工设计课程的教学质量，进而为学生将来参加实际工程设计项目打下坚实的基础。
参考文献
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化学工程与工艺知识点范文3
关键词:专业认证，课程体系，工程问题，非技术因素
近年来，为了更好地与国际教育接轨并实现国际互认，我国越来越多的大中专院校逐步接受了工程教育认证的理念，加快了工程教育的认证工作。从2016年正式加入国际工程联盟《华盛顿协议》，工程教育认证已被确认为最权威的工程教育本科专业认证［1］。根据2018版工程教育专业认证标准，通用标准划分为学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件等七项内容。依据标准要求，围绕着这七块内容来判断专业是否达到认证要求的依据。其中，课程体系的达成被认为是实现专业人才培养目标的核心要素之一［2－3］。2019年，盐城工学院化学工程与工艺专业顺利通过专业认证工作。认证期间，我们对化学工程与工艺专业的人才培养方案进行了系统性地完善，包括课程体系的修订工作。这样有助于学生达成毕业要求，促进了学科的可持续性发展。笔者以我校化学工程与工艺专业认证情况为例，浅谈课程体系的构建工作与成果。
1建立基于专业认证标准的课程体系
1.1本专业课程体系的构成
为达成毕业要求的各指标要求，本专业依据成果导向教育(Outcomes－basedEducation，OBE)理念，逆向设计并构建了课程体系。总体思路是:培养学生掌握较为扎实的通识基础知识，逐步地掌握本专业领域必需的基础理论和技术基础知识，并不断训练学生的理论联系实际的能力、创新意识和专业知识的综合应用能力［4］。本专业课程体系如图1所示。依据2018版通用标准，课程体系分为通识教育课程模块、专业基础课程模块、专业课程模块和实践课程模块四部分［4］。为了达成各项的占比要求，通用做法如下:通识教育课程模块主要包括数学与自然科学和人文社会科学(两类的占比均不至少15%);专业基础课程模块主要包括工程基础课程和专业基础课程。而专业课程模块包括专业必修课程、专业选修课程、素质与能力拓展课程等子模块。这两类的综合占比不少于30%。工程实践与毕业设计(论文)占比也不少于30%。此外，结合课程体系对毕业要求指标点的支撑关系，进行合理归类，确定本专业核心课程。
1.2课程体系中课程设置的内在关联
按照工程教育认证的标准，课程体系的划分能够满足各类标准的要求。但是涉及到具体课程的设置及先后修次序，以及课程间的内在联系等对课程体系的完善也非常重要。一般地，课程设置以专业知识逻辑为基础，以能力培养为主线。现以培养学生化工设计能力而设置的相关课程及内在关联分析为例。以《化工设计》单独一门课程为例，说明必修课程先后修关系［5］。《化工设计》先修课有《化工原理》等课程。比如，通过化工原理的学习，使学生掌握流体流动、传热和传质以及单元操作的基本原理，培养学生运用基础理论、分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力，增强学生工程观点、经济观点、定量计算和工程设计(研究)的能力［6］。《毕业设计》使学生获得化工工程师所必须的综合能力，具有现代化工环保安全意识，具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进行设计的能力，具备使用先进的化工设计软件进行化工工程设计的能力。《化工设计》后修课程有《毕业设计》，通过《化工设计》的学习，使学生基本了解化工生产车间(装置)设计的内容和步骤，并初具化工装置设计的能力，为最后的《毕业设计》打下良好基础。由上述分析可知，《化工设计》课程先后修关系与能力培养递进逻辑相符合，能实现毕业要求所需能力的培养要求。本专业必修课程的先后修次序都按能力递进的要求进行了设计，能确保学生达到毕业要求。
2课程体系构建与解决复杂工程问题能力培养
针对解决复杂工程问题的能力培养，本专业在课程体系中的四大模块，即通识教育课程模块、专业基础课程模块、专业课程模块和实践课程模块，依据不同课程类型以及能力达成的要素和基本规律，进行课程教学目标的制定并体现于课程教学大纲中。其中，通识教育课程模块和专业基础课程模块侧重加强复杂工程问题能力的识别、表达和分析能力的培养;专业课程模块侧重加强分析、设计、研究能力的培养;实践课程模块侧重加强综合运用知识解决实际问题的能力培养。以化工原理对毕业要求指标点的支撑为例，体现系统设计和实现能力的培养。
3非技术因素在课程体系构建中作用
针对非技术因素的能力培养，本专业设置了“思想道德修养与法律基础”、“化工安全与环保”、“化工企管”等课程。比如:为了支撑毕业要求指标点6.1“能够了解化工专业领域相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规”，设置“化工设备机械基础”、“化工产品市场调研”和“工艺及生产实践”四门课程，分别地涉及到通识教育课程、专业基础课程和实践课程。使得学生能够理解工程实践活动对社会、安全、文化、道德、法律以及环境等问题的影响和内涵，从而能够承担责任并遵守化工行业相关技术标准规范。再比如，强化相关实践性教学环节支撑非技术因素影响能力的毕业要求指标点，在教学内容上，既要体现考虑非技术因素影响能力的相关知识点进一步自我学习，又要进行实践应用训练。在课程教学实施过程中有明确的考核要求和评分标准。如:为了支撑毕业要求指标点3.2“能够针对特定需求完成单元(部件)设计的基础上，进行系统或工艺流程的设计”，设置了“化工设备课程设计”、“化工原理课程设计”、“反应器设计”、“化学化工常用软件实践”、“毕业设计(论文)”五门实践性教学环节。在设计任务书中除了对具体设计任务给出明确要求外，还要求在设计过程中，能够依据相关标准、规范，综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等制约因素，并体现创新意识。同时，在设计说明书中和答辩过程中有相关内容体现，并对该内容给出具体量化评分标准和考核方法。
4结语
基于专业认证“成果导向型教育”的人才培养理念和要求，化学工程与工艺本科专业课程体系的构建应更加注重体现专业的办学特色，体现针对复杂化学工程问题的研究、分析与解决，体现专业技术与非技术领域各项能力的完全达成，使得学生的综合素养得以全面提升，创新意识、国际视野、职业道德、安全环保意识等各方面的能力获得增强，为区域经济社会发展储备高素质应用型人才。
参考文献
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化学工程与工艺知识点范文4
一、“以学为主”的多样化课堂教学
龚克指出,[5]大学教育区别于基础教育的标志之一,应是从以教为主转变为以学为主。改进以“管灌”为主的培养模式,激发学生的主动求知欲是真正提高教育质量的关键。在化学反应工程课程的双语教学中,我们也在逐渐转变观念,采用多种多样的课堂教学方法,改变完全以教师为中心的讲授式教学为多种教学方法并用,以提高学生学习的主动性为目的,着力提高课堂教学效果。下面拟对主要采用的几种教学方法进行介绍。
1•讲授式教学:即教师系统地向学生传授科学知识。由于本课程采用双语教学,学生在学习中往往花费较大精力在理解语言、语法上,反而忽视了课程知识,导致学习效果不够理想。[6]针对这一问题,我们在教学中改变传统的灌输式教学,采用多种形象、生动的手段,如大量的图示、动画,以图文并茂的方式进行讲解,避开学生在语言方面的障碍,使其注意力转移到课程知识的学习,引导学生不要过多关注语言、语法,强调英语语言以“用”为目的,提高学生对知识的接受效果。课堂上经常设问,激发学生克服语言障碍从课本中寻找答案的兴趣。教学中重视双语应用实效,根据学生接受知识的程度,逐渐提高英文讲授和表述的比例;鼓励学生多运用英文,从看例题、做习题开始,到逐渐习惯用英文写作业和考试答卷。
2•互动式教学:即授课过程中教学双方经常进行交流互动。例如在教学中,教师提供工业反应器范例,由学生自行发现反应器的设计特点并主动质疑,然后全班讨论或小组讨论,继而选出学生代表,用英语表达自己对该反应器设计特点的认识和分析原理,最后教师作总结或纠正要点。教师经常选出教材中较为生动的典型章节或例题,提出问题,由学生自行阅读课本,让学生带着兴趣学习,引导学生猜读不熟悉的单词;以学习课程知识为重点,让学生自行讨论阅读的内容,最后教师强调这部分内容中的关键概念和原理。每次课结束,教师都布置任务给学生,要求学生总结本次课程的内容。下次课上首先抽出几位同学对前一次课的内容进行提纲挈领的回顾,由此督促学生课下自主复习,及时回顾,保证知识的连贯性,达到温故而知新的目的。这些互动式教学方法促使学生自主阅读教材,并运用英语语言表达自己对课程内容认知,取得了很好的教学效果。
3•感知式教学:教学中利用各种方式让学生直接感知实际的反应器。我们认为,仅给学生讲授理论知识,往往很难达到预想的效果,而直接感知对化学反应工程教学具有非常重要的作用。由于反应器是化工工艺过程的核心设备,我校有大量的科研力量投入在反应器设计中,已开发的反应器包括催化裂化、催化裂解两段提升管反应器及渣油加氢裂化悬浮床反应器等。此外,各科研组用于科学研究的反应器多种多样,如固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器等。在教学过程中,课程组教师创造各种条件,让学生进入实验室参观实际反应装置,不能参观实物的,则以生动的照片、图片来展示,将反应器的特点直观地展示给学生,让学生将抽象的理论与实物建立起联系,显著提高教学的实效。
4•训练式教学:即教学注重学生对所学知识的反复实际训练。目前推进的“卓越工程师培养计划”中,很注重培养学生的工程设计能力,在化学工程与工艺专业随后的课程中有专门培养工程设计能力的化工设计课程,其中不可避免地涉及化学反应器的设计。由此,在课堂教学中,我们除了让学生就每个知识点进行反复训练,还设计题目,让学生就多个知识点甚至整个知识体系进行训练;并设法找到工业实际反应器的数据,例如石油化工过程中涉及的油品催化裂化流化床反应器、乙苯脱氢制苯乙烯固定床反应器、邻二甲苯制苯酐反应器等,让学生身临其境地进行反应器计算或设计的训练。在教学中,针对具体的教学内容,我们分别采用不同的教学方法,激励学生充分发挥主动性,并尽力使课程理论与工程实际相结合,取得了较为满意的教学效果。
二、理论教学与实践教学充分融合
近年来由于校院两级投入的加大,我们的实验和实践教学条件取得了较大的发展。化学反应工程课程组教师,充分抓住各实践教学环节的机会,将本课程中的理论融入实践教学之中。
目前,针对本课程所设置的教学实验有五个,包括:多釜串联反应器停留时间分布测定实验、固定床及流化床的流动特性实验、管式反应器内的烃类裂解反应实验、苯酐合成反应过程实验以及乙苯脱氢制苯乙烯实验,以强化学生对非理想流动、流体流动示踪方法、停留时间分布、实际反应器形式以及转化率、选择性、反应器换热方式等的认识。这些教学实验,为本课程的实践性教学提供了良好的支撑。进行相关实验时,我们进一步强化学生所学的理论知识,重温重要的概念,使学生在实验过程中切实认识真正的反应器,并运用所学理论知识进行反应器的操控和数据的处理。
我校拥有良好的实践和实习教学条件。化学工程与工艺专业的学生均要经历认识实习和生产实习等实践环节。化学反应工程课程组教师充分利用这些实践环节,引导学生把课程的相关理论知识与现场实践相结合。例如在实习中,我们给学生下达任务,了解相关工业反应器的形式,认识其特点,了解其中所发生反应的类型和特点,调研并取得反应器进出物料组成和流量数据,以此进行物料衡算,计算目的产物的收率、选择性等,使学生对反应工程所学内容有一个回顾,体会到本门课程所学知识在实际工作中的作用,激发学习兴趣,实现理论与工程实际的紧密结合。
我校专为化工专业建成了一个仿真计算实验室,安装了常减压、催化裂化、加氢精制等典型的炼油装置仿真软件。在配合实习教学的同时,它们可以进一步深化学生对化工反应器的认识。仿真实验室还安装了化工设计模拟软件,为化工设计实践提供了良好条件。承担化学反应工程课程的教师,也参与化工设计实践的指导,从中进一步强化有关反应器设计理论的应用,使抽象的理论体现于具体的工程设计中,让学生体会到学有所用。很多学生在化工设计总结中感慨地表示:以前学了那么多理论,不知道有什么用,通过化工设计,又将以前的理论知识回顾了一遍,设计出一套实际的装置,收获很大,很有成就感!目前,我国推进的“卓越工程师培养计划”注重提升学生的工程实践能力和创新能力,[5]本课程理论教学与实践教学充分融合的教学方案无疑正好吻合了“卓越工程师培养计划”的总体思路,也是我们进一步努力的方向。
三、教学与科研相结合
科研在高等教育中具有十分重要的地位,要培养创新型人才,建设一支合格的教师队伍,必须把科学研究作为提高教师素质的关键环节。教学工作是教师的天职,而科研对教师学术水平的提高有着积极的促进作用。国内外经验证明,没有高质量的科学研究,就不可能建立一支高水平的师资队伍。没有高水平的师资队伍,同样也不可能有高水平的教学质量和科学研究。科研是提高教师综合素质和教学能力的第一促进力。
我校化学反应工程课程组教师均具有较强的科研背景,在炼油工艺和催化领域取得了大量的研究成果,掌握着该领域的最新进展,所承担的科研任务大多与化学反应工程课程知识有着紧密的联系。例如,催化裂化两段提升管反应器就是利用化学反应工程的知识所开发出的新型反应器。已开发的多产丙烯(TMP)技术的中心环节也与非均相催化反应动力学和反应器设计直接相关。教师在科学研究中进行自我完善与发展,通过科研工作促进自我知识结构的更新、知识体系的充实、对知识前沿的把握和对学科知识的理解,为教学内容和教学方法的改革奠定了“能动性”基础。
有深厚的科研背景,可以保证教师授课中知识传授的准确性与知识重点的掌握,同时教学中教师会自然而然地把科研中获取的生动案例结合进来,实现将科研成果向教学内容的转化。将科研成果融入课堂教学,一方面能有力促使学生掌握较宽的化学反应工程基础知识,学习化学反应工程的研究方法与思路,了解化学反应工程最新进展及发展方向,另一方面也激励学生提高创新思维的能力,加强工程观点、提高分析工程问题和解决工程问题的能力。以下即是科研成果向教学转化的两个实例:
实例1,利用两段提升管催化裂化技术的科研成果,课上给学生讲授两段提升管反应器的设计思路,从反应动力学特性、反应器流动特性等多角度进行案例剖析讲解,使学生在理解理论知识的同时,接触到工业实际反应器设计案例,抓住学生的兴趣点,大大提高教学效果。
实例2,我们利用科研中对反应器流动行为示踪研究的经验,生动形象地将非常抽象、难懂的非理想流动现象和概念介绍给学生,并利用图片、动画给学生演示非理想流动示踪研究的过程,使学生产生浓厚的学习兴趣。
教师们在科研工作中积淀的经典案例和对学科前沿的把握,使学生感同身受地体会到知识的力量,增强了对工程技术科学的崇尚意识,有效地激发了探索和研究的热情。
化学工程与工艺知识点范文5
关键词：《化工设备基础》；多媒体；课程设计；实践教学；课堂教学
中图分类号：G642.0 一、《化工设备基础》课程发展的历史沿革
《化工设备基础》课程是为化学工程与工艺专业本科生及应用化工技术专科生开设的一门专业基础课。该课程的目的是强化化工类专业学生的机械知识和设计能力。
早在上世纪70年代末，有院校就开设了《化工设备基础》课程。当时化工部教育司曾组织大专院校、设计与产业部门进行讨论，认定化工工程与工艺专业学生应具有化工制图基础、材料力学、机械传动、化工设备材料、化工设备设计及典型化工机械介绍等基础理论知识。因此《化工设备基础》课程包含了化工制图基础、材料力学、机械传动、化工设备材料、化工设备设计及典型化工机械介绍等诸多内容。
到了80年代中期，随着我国高等教育的发展，以及各专业分类步入正规，有些院校将《化工设备基础》课程中的部分内容，如化工制图基础、材料力学、机械传动归纳到基础课中，并单独设课，因此原来《化工设备基础》课程的内容、教学体系已经不能适应教学需要。为此对原教学大纲进行了修改，《化工设备基础》课程重点讲授化工材料与设备设计内容，并可配合相应的课程设计。同时，组织编写了与修改后教学大纲相适应的教材，为化学工程与工艺专业人才的培养奠定了基础。
到90年代后期，随着科学技术的发展及专业的调整以及教学体系的改革，化学工程与工艺专业修订了教学计划，将以往的《工程力学》和《化工设备基础》的内容进行了整合，删除了重叠的部分，增加了化工用非金属材料和化工设备防腐的内容，并加强了容器设计基础部分。落实了加强基础知识教育，扩大了学生知识面的教学方案。但此时，多数学校一直将此课程作为选修课。
到本世纪初，面对21世纪的社会发展，各个专业领域不断拓宽，学科间相互渗透，对本科生及专科生的要求越来越高。根据原国家教委《高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划》中的《化工类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践》项目成果，在“厚基础，宽专业”的教学指导方针下，明确了《化工设备基础》课程作为化工类本科生和专科生必修课的地位。《化工设备基础》为了适应培养跨世纪高级化工专业人才的需要，以“面向21世纪的教学内容和课程体系改革”为主导思想，以“面向21世纪对化工类专门人才的知识、能力、综合素质培养目标”为宗旨，贯彻“加强基础，拓宽专业知识，联系实际，提高能力，便于自学”的原则，将授课内容定位于以传授基础理论和基本分析方法为重点。课程内容既要注重体现化工设备基础的理论性和系统性，又要结合本科生和专科生的实际水平和应达到的知识层次。基础理论要限定在工程力学和容器设计的主干上，即对工程力学和容器设计要做全面细致地介绍，具有代表性的容器设计过程可选取设备。该课程的目的是使学生具备基本工程力学的知识，了解化工设备的选材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工设备的设计计算方法和过程及典型设备的结构设计与计算，强化化工类专业本科生和专科生对化工设备的机械知识和设计能力。
二、高职院校《化工设备基础》的教学现状及存在的问题
很多高职化工专业开设了《化工设备基础》一课，由于高职教育要求培养技术型人才，所以学校加大了实训课程的力度，而理论课程的学时数逐步被压缩，从而多次修订教学大纲，虽然在实践教学效果方面取得了较大进步，但是仍存在一些问题。
1.理论课时少，与关联课程脱节。近几年，在《化工设备基础》一课上给予的理论课时数为30～40课时，选择的是由高安全主编的高职高专“十二五”规划教材。由于已经考虑到高职学生重在应用的培养，所以教材已经在很大程度上删减了力学方面的众多知识点。基本上包括三大部分：化工材料、容器设计、化工设备。但是因为理论课时数较少，一般情况只能停留在前两部分的介绍，对于化工设备一块往往就是基础认识，而与原本的设备设计有所违背。与先开设的《化工原理》、《化学反应过程》等课程完全脱节，没有形成一个完整的课程群。
2.学生的感性认识少，工程概念难建立。学生对化工产品的认知较容易，而对化工厂的认知就比较难了。一般化工厂都会远离市中心，远离普通人的视野。所以对于学习化工的学生来说，提起化工厂中的种种危险，大家只能从化学品本身的理论危害性去理解，因为他们很少见过工厂里面化学品是如何运用的，因此对于一台设备的认识就更困难了，单纯在理论知识中对于设备的形容，很难在学生脑子中形成完整的概念。
3.高职院校中《化工设备基础》缺乏课程设计的要求。在很多的本科院校，一般在学期末或者毕业时都会加入课程设计一块内容，目的是给学生搭起“学”与“用”之间的桥梁。虽然学生在课堂上系统学习了有关化工设备的理论知识，但是在工程设计时却不知如何应用。而课程设计是一个复杂的学用结合的过程，他可以让学生体会到通过多门课程的学习，然后去解决一个工程问题的乐趣，而且也会让部分同学对书本知识无用的看法有所改观，反而认为自己学得太少、太肤浅。但在大多高职院校中对于《化工设备基础》的课程设计还是很少的。
三、《化工设备基础》的教学改革措施
1.精心组织课堂教学，采用多媒体教学手段，提高教学效果。目前使用的教材中包括的三部分内容彼此相对独立，内容较多，因此在组织课堂教学时应该注重知识的横向联系，以化工工程实例为背景，提出工程概念。比如在讲解“化工材料”时，可以结合实际应用中化工厂材料的选择讲解。在讲解“化工设备设计”的时候，应该从容器筒体、封头讲到法兰、支座、人孔、手孔等零部件的选择及设计，突出化工设备整体的设计。由于《化工设备基础》课程有大量的数据图表和结构示意图，利用多媒体教学可以直观的为学生分析讲授，节约时间，提高教学效率。例如在讲解“化工设备”时，由于学生没有见过工厂中的设备，为了可以使学生形成基本的设备概念，我们可以通过工厂实际设备的照片以及形象的三维动画多方面展示化工设备，并且通过设备素材库的应用，让学生很好地掌握化工设备基本工作原理和作用。
2.明确认识实习和生产实习的作用，将理论教学和实践教学紧密联系起来。《化工设备基础》课程中涉及的很多设备，由于学生没有实践经验，所以对于设备的结构情况很难理解。而学生的认识实习和生产实习是有机会接触工厂中设备的一个重要环节。传统的教学模式是将教学和实习分别独立进行的，理论教学之后很长时间才会进行实习，所以使得学生所学的理论知识在短时间内没有被应用，当再接触时或许早已忘记理论教学中的内容，还得花时间和精力重新学习。这种时间上的错位，导致理论教学和实践教学的效果都下降。因此，我们应该将认识实习安排在学期初，在学习《化工设备基础》一课之前，由教师将课程中的典型化工设备结构、性质进行讲解，使得学生对于典型的化工设备有个基本的认识，做好上课前的准备。生产实习应该穿插于课程理论教学当中，安排在学期中，将理论教学和实践教学真正联系起来，加深学生对于化工设备的理解，培养他们的学习兴趣，提高教学效率。
3.尝试开设《化工设备基础》的课程设计，加强课课间的联系。课程设计是工科教学中的重要部分，它可以使学生将所学知识融会贯通，培养学生综合分析问题和解决问题的能力。《化工原理》、《化工制图》都是在学习《化工设备基础》之前单独开出的课程，所以有必要在学习完《化工设备基础》课程之后，留出一周的时间做一个课程设计，运用以上三门课程所学内容，先根据实际生产需要，设计生产工艺参数，包括温度、压力、时间等。然后再进一步确定生产设备的材料、容积大小、内部结构及相关零部件。最后通过化工制图完成一个设备的设计。这样既可以提高学生主动解决问题的积极性，而且也让他们体会到所学知识的连贯性，还培养了他们的工程概念，为以后走入工作岗位奠定基础，树立自信。
四、结语
综上所述，《化工设备基础》是一门化工专业学生必学的专业课。在有限的理论教学过程中，加强多媒体教学可以形象生动的为学生展示没有见过的化工设备，使课堂教学效率提高；推进实践教学的开展，彻底剔除传统的理论教学与实践教学的时间错位现象，将理论与实践紧密结合起来；通过课程设计可以培养学生的独立运用所学知识解决生产实际问题的能力，培养学生的工程素质。
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[5]张允，路有昌，赵凌.《化工设备机械基础》课程教学改革的探索[J].广州化工，2012，40（4）：122-123.
化学工程与工艺知识点范文6
石油加工工艺学课程是化学工程与工艺专业的重要专业课程之一。该课程的教学中应注重培养学生的工程概念，建立工程意识，提高综合运用知识和解决实际问题的能力。完善与优化石油加工工艺学课程体系与内容，进一步提高课程教学质量与人才培养水平，是各石油高校人才培养的重要任务与研究课题，需要同行进行长期不懈的探索和努力。我校在原有教学大纲基础上，增加工程实践内容，提高学生的工程意识和分析问题解决问题的能力;教学方式多种化，板书与多媒体结合，引入相关的声像资料、图片资料，帮助学生深入理解授课内容;成绩评定中增加文献撰写部分及讨论部分成绩，提高学生查阅、加工文献及表述能力。
2教材的选定
以林世雄主编的石油炼制工程(第四版)为主，参考侯祥麟主编的中国炼油技术，沈本贤主编的石油炼制工艺学，陈绍洲主编的石油加工工艺学等优秀教材，适当增加石油资源高效利用、清洁燃料生产和石油炼制工业关键技术的新发展等新内容，形成具有自己特色的课程内容，与时俱进，扩大知识范围，为学生提供更大的学习空间。
3每章增加课后习题
为了提高学生的学习效果及自我总结能力，每章增加不同类型的课后习题与思考题。包括石油产品有哪些分类及各自用途等基础性习题;冬天柴油车挂蜡如何处理等与实际生活相关的习题;如何根据油品的特性实现油品的安全管理等与实际生产相关的习题。学生即掌握了基础知识，又可以运用所学知识来分析和解决实际问题。另外每章结束后要求学生对本章重要知识点进行总结，再相互交流，把握主线，整体思路清晰。
4教学方法改革
4．1现代教育技术的应用多媒体教学课件以它图文并茂、动静结合的表现形式，达到增强了学生对抽象概念、图形性质和学科定理的理解与感受，从而极大地提高了课堂的教学效果。石油加工工艺学课程具有专业性强，需要良好的专业知识铺垫;知识综合性强，涉及内容广泛，内容复杂，新工艺技术、新标准繁多;应用性强，理论与实际密切结合等特点，决定了该课程的授课形式必须多样化，达到最好的教学效果。所以授课中把新工艺、新标准等以多媒体的形式讲授，既直观、形象、又便于学生了解掌握，节省教师画图、画表的时间，在有限的教学时间里实现了大容量、高效率的教学。运用视频将理论与专业实验、仿真素材等紧密联系起来，如对实沸点蒸馏先进行理论介绍，再播放视频，一动一静，将枯燥的理论以实际过程表现出来，提高学生的学习效果。课外学习平台也不断完善，包括授课视频、实验视频、课件、配套习题、实际问题解决方法等，用现代技术及丰富生动的内容吸引学生的学习兴趣，提高学生自主学习的能力。
4．2启发式与对比式教学相结合为了改变大学生在中学阶段养成的被动式、机械式的学习方式，变被动为主动，增加学习的积极性，提高对知识的渴望与兴趣，本课程的讲授过程中大量采用启发式教学。如在讲授清洁燃料生产时，先通过图片了解现在全球气候变化带来的影响，并给出具体数据，再讨论导致的原因。汽车尾气的排放就是源头之一，为了改善全球气候，减少汽车尾气排放的污染物是当务之急，这就要求提高燃料的质量，即生产清洁的汽油和柴油。应用启发式教学，从我们切实能体会到的事情出发，引导学生运用所学知识去解决实际问题，既可以把问题简单化，又增加了学生的学习积极性和兴趣。除了启发式教学外，还并用对比式教学方式，两者相互补充。如把汽油和柴油进行对比讲解，找出异同点，便于学生的理解与掌握。先指出汽油机与柴油机的虽然都是活塞式发动机，工作过程都是由进气、压缩、膨胀做功、排气4个过程构成，但两者的压缩比、进入气缸的气体、着火方式等不同，所以对燃料的要求不同。汽油和柴油在发动机中燃烧不正常时都会发生爆震，且爆震现象相同，但是产生爆震的原因及时期却完全不同，两者用不同的指标来表示其抗爆性，由此得出各自的理想组分。通过对比归纳，内容清晰，层次分明，相似的知识点不易混淆，便于理解与掌握，取得了良好的教学效果。
4．3小组讨论形式进入课堂为了提高学生的学习积极性，我们会不定期的提出一些与石油相关的问题，鼓励学生通过各种渠道(期刊、报刊、互联网、电视等)收集资料进行了解，之后在课堂上进行分组讨论，把枯燥乏味的理论知识结合到我们的生活中，学生积极性较高，课堂气氛高涨。比如绪论讲完之后提出问题:石油与你有多大关系，你一天消耗掉多少石油?在下次课中用部分时间进行分组讨论，在激烈的讨论中，同学们各抒己见，真正了解到了我们的衣食住行确实离不开石油，但石油又是什么，它又是如何加工成我们想要的产品呢?有了疑问和好奇心，增强对本课程的兴趣。
4．4培养独立查阅并加工文献的能力在授课过程中提出几个比较热门的课题，如原油价格对国民经济的影响?炼化企业如何实现清洁燃料的生产?现代炼油工业发展趋势?中国的能源安全及战略问题等。学生根据个人兴趣，选取某一个课题，独立查阅文献并经过整理完成一份报告，提高学生查阅加工文献的能力，为以后毕业论文奠定良好的基础，又加深对某一方面的深刻理解。
4．5加强工程意识与理论的联系石油加工工艺学是一门专业课，除讲授理论内容，还引入大量工业生产和科学研究案例，提升学生工程意识与理论联系实际的能力，真正做到理论与工业生产紧密相连。如以辽阳石化加工原油－俄罗斯原油为例，根据原油性质、实沸点蒸馏数据及直馏产品性质，确定加工方案;以辽阳石化550万t/a常减压装置为例，讲授常减压装置工艺流程、主要设备、直馏产品性质等，运用实测数据进行产品实沸点切割计算，分离精确度计算等;增加解决实际问题的环节，如当某一侧线产品出现头重尾轻的时候应如何调节操作?本专业定期聘请工厂有经验的专业技术人员到学校进行讲课，介绍工厂相关装置概况、原料及产品、市场需求、主要设备及生产工艺流程、从事化工行业要注意的安全事项等事项，使学生不但有了安全意识，也对实际生产过程有所了解，有利于理论知识的理解，引起学生对自己未来工作的兴趣，提高学习动力。专业实验最能反映专业特色，是与本专业学科发展关系最密的实践性教学环节，因此我们不断对专业实验教学环节进行改善，除了开设传统的验证性实验外，又增加了设计型、研究型实验;建设炼油化工与自动化仿真培训中心，强化学生的工程实践与运行能力;鼓励学生参加“中国石化－三井化学杯”大学生化工设计竞赛，聘请设计院人员与教师共同指导，培养学生的创新思维和工程技能，培养团队协作精神，增强学生的工程设计与实践能力，实现“卓越工程师教育培养计划”。
5教师实践能力的提高
作为石油加工工艺学课程的老师，本人除了具有丰富的理论教学经验，也具有实际生产经历，曾在中石化沧州炼油厂催化裂化装置工作两年，每年参加知道学生下厂生产实习实践教学环节，并于2012年在辽阳石化炼油厂进行为期一个月的实践培训，因此对炼油加工工艺过程及主要生产设备的操作及工作原理颇为了解。在理论教学过程中，能够将实际生产与理论知识结合在一起，并对生产中遇到的问题作为实例进行分析、讲解，提高了学生的学习积极性及理论联系实际，分析问题和解决问题的能力。从事石油加工工艺学课程的教师除了担任理论教学外，还担任专业实验、毕业设计论文、生产实习及实践教学环节的指导工作。在学校、学院的推荐下，每年都有青年教师到中石油辽阳石化公司的生产一线进行实习，并派专业教师参加相应的技能培训，定期聘请工厂专业技术人员到学校进行讲座，以提高青年教师的工程实践能力。
6结束语
