優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工具在化工專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用的策略

賈榮仙

（安徽理工大學(xué)化工學(xué)院，安徽 淮南 232001）

高等教育中化工類專業(yè)的專業(yè)課一般比較多，包括：化工工藝學(xué)、化工設(shè)計(jì)、有機(jī)合成、工業(yè)催化、化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)、化工原理、化工熱力學(xué)、反應(yīng)工程等?；ゎ惼髽I(yè)大多具有有毒有害、高溫高壓、易燃易爆的特點(diǎn)，因此，學(xué)生實(shí)踐教學(xué)往往流于限時(shí)限工段的走馬觀花式的參觀形式，所以對(duì)裝置流程缺乏深刻的了解，造成學(xué)生理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的嚴(yán)重脫節(jié)，導(dǎo)致許多企業(yè)用人單位對(duì)大學(xué)生高分低能的評(píng)價(jià)。

1 化工類專業(yè)迫切需要建立良好的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫作為一種主要的資源，其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)已顯得越來越重要。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的教學(xué)方式中網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)將成為教學(xué)的主流[1]。因此要求授課過程中加入模擬實(shí)際生產(chǎn)過程的視頻資料，講解配合視頻授課的形式，甚至模擬實(shí)際生產(chǎn)的動(dòng)畫操作設(shè)計(jì)，使得抽象的問題形象化，更利于學(xué)生理解和接受新的知識(shí)?；ち鞒棠M軟件包括：Hysys，ChemCAD，Aspen Plus，PRO/II等[2]，其中 PRO/II是20世紀(jì)80年代初出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)程序應(yīng)用軟件，同時(shí)它也是化工熱力學(xué)、化學(xué)工程、系統(tǒng)工程、計(jì)算方法及計(jì)算機(jī)應(yīng)用相結(jié)合產(chǎn)物，可用于化工單元過程及化工流程的模擬、設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

2 我國(guó)化工專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀

近年來，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化工技術(shù)的飛速提高，大量的化工數(shù)據(jù)信息的劇增。為了更科學(xué)、有效地組織、管理和使用這些數(shù)據(jù)信息，發(fā)達(dá)國(guó)家都先后利用電子計(jì)算機(jī)建立各種不同的化工數(shù)據(jù)庫。我國(guó)70年代后期也開始開發(fā)和應(yīng)用化工數(shù)據(jù)庫，建立了中國(guó)化工文摘文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫、化學(xué)物質(zhì)數(shù)據(jù)庫、化工參數(shù)數(shù)據(jù)庫。一些科研設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)企業(yè)和管理部門，都針對(duì)各自的需要，編制了各種專業(yè)數(shù)據(jù)庫。

3 優(yōu)化化學(xué)工業(yè)數(shù)據(jù)庫的策略

首先，教育部門應(yīng)高度重視優(yōu)化化工專業(yè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的問題[3]，充分認(rèn)識(shí)到優(yōu)化化工數(shù)據(jù)庫的緊迫性和必要性，意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化會(huì)直接影響我國(guó)的化工專業(yè)教育水平的提高。其次，化工網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的資料要盡快完善，包括：分子結(jié)構(gòu)圖的繪制，反應(yīng)機(jī)理示意圖，實(shí)驗(yàn)流程裝置圖，生產(chǎn)和工藝流程圖，化學(xué)過程圖形化顯示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖形化繪制和顯示，通過將計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)、圖像傳輸技術(shù)應(yīng)用到化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中，使學(xué)生了解現(xiàn)代先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀;通過化工專業(yè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，使校內(nèi)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)了共享，在讓更多學(xué)生受益的同時(shí)，探索出一條多校區(qū)異地網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式。

4 應(yīng)用化工軟件為專業(yè)教學(xué)服務(wù)的途徑

化工專業(yè)教學(xué)課程包括:化工原理、化工熱力學(xué)、分離工程和反應(yīng)工程等，目前，絕大多數(shù)化工企業(yè)處于安全等問題的考慮，允許學(xué)生進(jìn)入廠區(qū)加入實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)非常少，高校對(duì)于實(shí)踐教學(xué)也大都是走馬觀花式的參觀式教學(xué)，對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)工藝流程缺乏深入認(rèn)識(shí)。因此，計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在眾多國(guó)內(nèi)外高校中逐漸普及，它不僅有助于學(xué)生加深對(duì)化工專業(yè)課程的理解，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生利用流程模擬優(yōu)化技術(shù)解決工程實(shí)際問題的能力。例如：化工工藝流程模擬軟件是20世紀(jì)80年代初期出現(xiàn)的一種應(yīng)用性計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)[4]，是化學(xué)工程、化工熱力學(xué)、系統(tǒng)工程、計(jì)算方法及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，可用于單元過程及化工流程的模擬、設(shè)計(jì)和優(yōu)化，具有界面友好、工作效率高、結(jié)果計(jì)算準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合多年從事化工流程模擬優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從培訓(xùn)策略、案例設(shè)計(jì)和效果評(píng)價(jià)等方面介紹了化工流程模擬軟件輔助化工專業(yè)教學(xué)的應(yīng)用方法。

4.1 流程模擬軟件培訓(xùn)

熟練掌握某種國(guó)外化工流程模擬軟件，必須具備幾乎所有化工專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)，同時(shí)還需要一定的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和英語水平，而學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)課程往往缺乏整體深刻的領(lǐng)悟以及有限的專業(yè)英語水平，往往一時(shí)難以適應(yīng)，畏難情緒會(huì)由然而生，所以制定恰當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)策略使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握流程模擬軟件的作用、結(jié)構(gòu)和使用具有重要意義。首先，開展流程模擬技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例講座，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)其重要性、實(shí)用性和廣泛性。例如乙烯裝置的改擴(kuò)建、橡膠公司溶劑回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、催化裂化增產(chǎn)柴油的優(yōu)化等。其次，通過常用單元過程模擬優(yōu)化的實(shí)例演示，介紹流程模擬軟件的界面結(jié)構(gòu)和使用方法，并且安排上機(jī)操作和指導(dǎo)，使學(xué)生盡快完成簡(jiǎn)單過程模擬，消除學(xué)生的畏懼心理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。最后，布置數(shù)量適中、難度適宜的作業(yè)進(jìn)行探索性訓(xùn)練，對(duì)于學(xué)生出現(xiàn)的共性問題進(jìn)行重點(diǎn)講解和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，使學(xué)生能夠舉一反三。

4.2 教學(xué)案例設(shè)計(jì)

教學(xué)案例設(shè)計(jì)的好壞直接影流程模擬軟件輔助響化工專業(yè)教學(xué)的質(zhì)量[5]，優(yōu)秀的教學(xué)案例應(yīng)聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，難度適中，典型性、綜合性好，并且應(yīng)先易后難，具有層次性。首先，僅就某一典型單元操作涉及的物料衡算、熱量衡算、相平衡關(guān)系、傳熱傳質(zhì)速率關(guān)系等內(nèi)容的某一方面進(jìn)行計(jì)算和分析。其次，完成對(duì)工藝流程中的某一重點(diǎn)設(shè)備的初步設(shè)計(jì)，包括工藝設(shè)計(jì)計(jì)算、主體設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和附屬裝置的選用等過程。最后，結(jié)合工程實(shí)際，選擇合成氨、甲醇等幾個(gè)典型工藝裝置的模擬計(jì)算和分析。

總之，上述教學(xué)案例設(shè)計(jì)的層次與化工類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)進(jìn)度相適應(yīng)，從而使流程模擬技術(shù)不斷貫穿于整個(gè)化工專業(yè)教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不會(huì)感到無所適從而是增加了學(xué)習(xí)興趣。

4.3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

將研究成果具體應(yīng)用到化工專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中，如化工原理、分離工程、化工模擬與優(yōu)化等課堂教學(xué)和專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，觀察實(shí)際教學(xué)效果，不斷改革和完善教學(xué)內(nèi)容和方法具有重要意義。實(shí)踐表明，流程模擬軟件與手工計(jì)算的有機(jī)結(jié)合，提高了教學(xué)效率和質(zhì)量；學(xué)生對(duì)化工專業(yè)課程有了更加深入的理解，提出和解決對(duì)實(shí)際工程問題能力有了明顯提高。

優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)工具在化工專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)的工程，也是我們化工專業(yè)教學(xué)目前面臨的迫切需要解決的問題，其策略實(shí)施的優(yōu)劣直接會(huì)影響到我們專業(yè)教學(xué)的水平，因此，我們需要高度重視，要有計(jì)劃、有目標(biāo)、有重點(diǎn)的來進(jìn)行。

［1］劉世艷.流程模擬技術(shù)在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].大眾科技，2005，4（78）：66-67

［2］王洪元.ASPEN 軟件在教學(xué)與科研中的應(yīng)用[J].化工高等教育，2000，2（49）：49-51.

［3］劉保柱，于鳳文，朱菊香.Aspen Plus應(yīng)用于化工原理課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐[J].化工高等教育，2007，2（94）：23-25.

［4］趙毅，吳雪梅，潘艷秋，等.精餾操作型問題的討論[J].化工高等教育，2008，25（5）：92-97.

［5］張海濤，樂清華，袁向前，等.化工過程分析與開發(fā)教學(xué)案例制作[J].化工高等教育，2008，4（5）：92-97.