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運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)推進(jìn)化工業(yè)優(yōu)秀工程師培養(yǎng)
1、化學(xué)工程與工藝專業(yè)與“卓越工程師教育培養(yǎng)”計(jì)劃
化學(xué)工程與工藝專業(yè)是一門重要的工程基礎(chǔ)學(xué)科，具有該專業(yè)的高校承載著為我國(guó)化工這一支柱行業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀工程技術(shù)人才的責(zé)任。因此在“卓越計(jì)劃”的背景下，對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程和目標(biāo)提出了更深層次的要求。既然是以工程為導(dǎo)向，就要求在本科化學(xué)工程與工藝專業(yè)的教學(xué)過(guò)程，切實(shí)做到理論教學(xué)和工程實(shí)踐密切聯(lián)系，建立理論教學(xué)和工程實(shí)踐的無(wú)縫連接。因此在化學(xué)工程與工藝專業(yè)的“卓越計(jì)劃”實(shí)施的過(guò)程中，要求在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，做到行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過(guò)程，突出學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在培養(yǎng)目標(biāo)的確定上，要求以通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，在明確培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的前提下建立相應(yīng)培養(yǎng)人才管理規(guī)則。
2、目前存在的問(wèn)題
以上對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的“卓越計(jì)劃”實(shí)施要求，恰恰是我們所面臨的問(wèn)題。首先，我們需要企業(yè)的深度參與，這就產(chǎn)生了諸多問(wèn)題。企業(yè)是生產(chǎn)主體，是經(jīng)濟(jì)體，它的主要內(nèi)涵是生產(chǎn)社會(huì)所需產(chǎn)品，進(jìn)入流通環(huán)節(jié)，獲得經(jīng)濟(jì)效益，而不是培養(yǎng)大學(xué)生，因此很多企業(yè)參與的積極性不高。即使有些企業(yè)有心參與，但受地域、財(cái)力、精力等所限，也不知如何更好的參與此項(xiàng)目才能得到好的效果�？梢哉f(shuō)面對(duì)企業(yè)，學(xué)校是相對(duì)比較被動(dòng)的，如何說(shuō)服企業(yè)參與該過(guò)程，是困擾各高校主管人員的難題。
其次，我們需要確定通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。通用標(biāo)準(zhǔn)在高校以往的學(xué)生培養(yǎng)和培養(yǎng)計(jì)劃等已經(jīng)都有所體現(xiàn)，關(guān)鍵的問(wèn)題是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的確定。但不管行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)到文字為何，其內(nèi)涵必然包括所需人才必須具備較強(qiáng)的分析問(wèn)題能力、解決問(wèn)題能力、以及具有創(chuàng)新性和靈活性。而顯然這樣的要求離不開對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
3、計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工專業(yè)“卓越計(jì)劃”中發(fā)揮的作用
對(duì)于化學(xué)工程與工藝專業(yè)的教學(xué)，可以通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，一定程度地解決所存在的上所述問(wèn)題，減少高校對(duì)企業(yè)的依賴，幫助培養(yǎng)能分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、具有一定創(chuàng)新能力的化工人才，推動(dòng)化工卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾方面。其一，把化工仿真軟件體系應(yīng)用在理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，其二，把流程模擬軟件進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)調(diào)優(yōu)，或者應(yīng)用于學(xué)生的畢業(yè)環(huán)節(jié)和第二課堂(即化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽等)，其三，運(yùn)用OUTOCAD軟件進(jìn)行工藝流程或化工設(shè)備設(shè)計(jì)圖的繪制。
3.1 化工仿真技術(shù)在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的運(yùn)用
化工仿真技術(shù)是通過(guò)建模編程得到的一個(gè)軟件操作平臺(tái)，可以模擬真實(shí)的生產(chǎn)裝置，再現(xiàn)真實(shí)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)特性，并過(guò)計(jì)算機(jī)自主操控。在化工仿真操作中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的開車、正常運(yùn)行、故障處理和正常停車等操作。
由于化工仿真軟件較為真實(shí)的再現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程，所以學(xué)生盡管沒有進(jìn)入工廠，卻如同進(jìn)入工廠一樣置身于工廠車間，通過(guò)控制調(diào)節(jié)完成生產(chǎn)任務(wù)要求，從而實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合，提高了授課質(zhì)量�；し抡嬷饕獞�(yīng)用在學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)，主要為認(rèn)知和生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)以及專業(yè)實(shí)訓(xùn)。
化工仿真技術(shù)認(rèn)知和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，以及課程設(shè)計(jì)的運(yùn)用主要是輔助理論教學(xué)。通過(guò)仿真軟件，把某一設(shè)備，如換熱器、離心泵、精餾塔等的結(jié)構(gòu)、作用、操作展示清楚，給學(xué)生非常形象直觀的印象，對(duì)所學(xué)理論會(huì)有更深刻的理解和領(lǐng)會(huì)。
化工仿真技術(shù)在專業(yè)實(shí)訓(xùn)方面的應(yīng)用則起到很立體的效果，不僅是在理解知識(shí)，更是在運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行分析問(wèn)題并解決問(wèn)題。在專業(yè)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，學(xué)生面對(duì)的不再是單一設(shè)備或是由老師操控的某一流程，而是自己要置身于內(nèi)，作為一名工廠中的操作技術(shù)人員，開始控制一個(gè)流程的整體操作，完成開車、穩(wěn)定運(yùn)行、偏離正常的應(yīng)急處理、停車等操作。
對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生需要完成的仿真軟件操作包括基本的化工單元操作，如吸收、常減壓精餾、流體輸送等。
學(xué)生在進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)時(shí)，剛開始都是手忙腳亂，控制不好，提出了很多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)幾課時(shí)的培訓(xùn)后，漸漸熟練，并得出很多心得，體會(huì)到了很多理論知識(shí)和工程實(shí)踐的關(guān)聯(lián)，既體會(huì)到了工程的多樣性和復(fù)雜性，也體會(huì)到了理論知識(shí)是幫助解決這些多樣性和復(fù)雜性問(wèn)題的鑰匙。
3.2 流程模擬軟件在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的運(yùn)用
流程模擬技術(shù)是與實(shí)驗(yàn)研究同樣可靠和更為有效的一種研究手段，其應(yīng)用極大地促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展�；ち鞒棠M能使設(shè)計(jì)最優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化得到效率較高的工廠設(shè)計(jì)方案，同時(shí)化工流程模擬可以尋找故障，消除“瓶頸”，優(yōu)化生產(chǎn)條件和操作參數(shù)而進(jìn)行舊廠改進(jìn)。目前常用的幾款軟件有ASPENPLUS，PRO/II，UNISUM，以及CHEMCAD等。這些模擬軟件在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用無(wú)疑會(huì)對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)起到了極大的促進(jìn)作用。流程模擬操作可以在授課過(guò)程中展示給同學(xué)，如可采用流程模擬軟件幫助同學(xué)進(jìn)行換熱器和精餾塔的課程設(shè)計(jì)等。
流程模擬軟件最主要應(yīng)用還是在畢業(yè)環(huán)節(jié)和第二課堂環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生四年大學(xué)學(xué)習(xí)成果的綜合考量，對(duì)于化學(xué)工程與工藝的學(xué)生，流程設(shè)計(jì)模擬和優(yōu)化的相關(guān)工作的進(jìn)行，會(huì)顯著提升學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用能力以及創(chuàng)新能力。比如對(duì)含輕烴的富氣回收過(guò)程，三個(gè)同學(xué)分別采用了不同的設(shè)計(jì)路線，經(jīng)過(guò)參數(shù)調(diào)優(yōu)，得到了不同的結(jié)果。面對(duì)三個(gè)不同的結(jié)果，三位同學(xué)又進(jìn)行了綜合對(duì)比分析，并和工廠的技術(shù)人員進(jìn)行多次溝通，進(jìn)一步調(diào)優(yōu)，最終確定了最優(yōu)的方案，其輕烴回收率高，其主要產(chǎn)品直接達(dá)到了LPG的產(chǎn)品濃度要求，其設(shè)計(jì)方案得到了工廠技術(shù)人員的高度評(píng)價(jià)。三位學(xué)生認(rèn)認(rèn)真真地完成這項(xiàng)流程模擬課題后，其工程意識(shí)顯著增強(qiáng)。
所說(shuō)的“第二課堂”就是學(xué)生課程要求外的一些學(xué)習(xí)、實(shí)踐和科研活動(dòng)。如化工設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯等各類競(jìng)賽項(xiàng)目。
這些競(jìng)賽項(xiàng)目是學(xué)生展示其綜合能力、創(chuàng)新能力的舞臺(tái)。比如全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽，就是體現(xiàn)化工專業(yè)學(xué)生化工綜合知識(shí)運(yùn)用、創(chuàng)新發(fā)展能力的競(jìng)賽。像這樣的比賽，必須依賴流程模擬軟件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、調(diào)優(yōu)，輔以其它的流程作圖軟件如OUTOCAD、以及三維作圖軟件等完成競(jìng)賽任務(wù)�；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的卓越計(jì)劃也需要借此類活動(dòng)為契機(jī)，積極動(dòng)員師生的參與，從而創(chuàng)造工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的學(xué)習(xí)環(huán)境。
4、結(jié)論
化學(xué)工程與工藝專業(yè)在“卓越計(jì)劃”的背景下，必須在大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中突出工程意識(shí)的培養(yǎng)。在實(shí)踐條件有限的條件下，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以一定程度的彌補(bǔ)其不足，通過(guò)化工仿真技術(shù)營(yíng)造虛擬但再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的化工設(shè)備、化工單元操作、大化工工藝過(guò)程，使學(xué)生能夠如在現(xiàn)實(shí)工廠中一樣完成所有工程操作的過(guò)程，在此過(guò)程體會(huì)工程的多樣性和復(fù)雜性，以及理論知識(shí)和實(shí)踐之間的密切關(guān)聯(lián)。通過(guò)流程模擬技術(shù)在畢業(yè)環(huán)節(jié)和第二課堂的引入，可以培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)學(xué)生工程觀念的建立、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了極大的推動(dòng)作用。
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