有关于教学改革《化工过程设计与优化》课程教学革新与实践站

摘要：主要论述《化工过程设计与优化》课程教学改革与实践。从《化工过程设计与优化》的教学内容入手，取舍国内外相关教材的教学内容，补充环境保护和经济评价方面的内容，改进教学方法，强调工程应用，采取灵活的课程考核方式，调动学生的学习热情，将课堂教学与专题讨论相结合，初步达到了预期的教学效果和提高化学工程专业硕士生工程实践能力的目的。
关键词：化工过程；设计；优化；研究生；课程
1674-9324（2013）33-0060-02
《化工过程设计与优化》课程是化工类研究生专业课中的一门综合性强，知识面广泛的化学工程专业课，可以培养化学工程专业学生的工程实践意识，受到国内化工专业高校的重视。合肥工业大学化工学院制定了《化工过程设计与优化》的研究生课程计划，学院经过研究，决定从2006年开始在化学工程专业研究生中开设《化工过程设计与优化》选修课程。经过几年的教学实践，改进了教学内容和教学形式，开课取得成功。在近6年的校本部研究生及企业研究生班教学过程中，我们对课程内容和教学方法进行了一些有益地尝试，逐步形成了一套适合本校学生特点的教材，培养了学生的化学工程实验意识和工作能力，毕业学生受到用人单位好评。

一、分析取舍国内外相关教材的教学内容

“优化”已成为一门系统的数学理论性学科。国外的一些原版教材或译书箱大多涉及优化的数学模型建立、因素分析和计算等理论，或者介绍Aspen Plus和PRO/II等软件的应用等。教材的数学理论性强，难度大，与化学工程关联度偏小，难以直接用于本校化学工程专业研究生的教学。国内出版的化工过程与设计方面的教材较多偏重工艺描述，与化工优化知识的结合点少，不能直接采用。我们从国内外的教材中进行选取，注重各章知识点完整性和连贯，强化工程实践意识的培养。经过几轮教学效果比较和学生反馈，最终确定总学时32，主要教学内容分为：①优化基本理论及概念；②优化理论在化工领域的应用；③项目立项及化工厂设计；④化工过程优化与设备选型；⑤化工与优化专题讨论。近年来，通过与华东理工大学、天津大学等高校的调研与交流，收集整理相关的图书资料，我们还对现有教学讲议及PPT课件进行了一些充实和完善，最终形成包含有化工基础知识，管路及设备选型，工艺路线优化，各种操作单元设计优化与组合方法，公用工程设计，计算机辅助设计基础知识，可研性报告编写，技术经济分析，绿色化工过程等适用合肥工业大学的生源状况的教学讲义及PPT，解决了课程缺少合适教学资料支持的问题。

二、改革教学方法，因人施教

随着研究生招生人数的增加，合肥工业大学化工学院研究生的生源发生较大变化。2012年度，“211”以上生源占33%，其他大多为阜阳师范学院、合肥学院，皖西学院等本省非工科背景生源。这些学生中，有的缺乏化工基础知识，有的实际工作经验丰富，但理论功底薄弱。针对生源情况，我们在教学中注意适当补充一些基础化学工程知识点，通过化工与优化专题讨论教学过程，布置相关章节阅读作业，补充理科或师范生源学生的化工管路，流体输运机械，反应釜，搅拌器类型，板式塔或填料塔等知识点。通过教学方法上的设计，通过4～5个学生搭配组成的学习小组，共同完成一个设计型课题，让非化工专业背景学生掌握化工设计的基础知识。对基础好的学生，则布置Aspen Plus、PRO/II和ChemCAD软件应用专题，让学生通过工艺过程，掌握计算机辅助设计、模拟及优化系统知识，参加化工项目设计竞赛。在教学过程中，教师把与企业合作中得到的感受向学生做生动地讲解，并结合企业中的化工优化与化工厂设计实例，课堂气氛活跃，师生有所互动，受到本校学生及企业研究生班学员的好评。

三、培养学生的化工经济分析和绿色化工思想

近年来，国家对化工项目申报和实施过程有了法定程序，如项目经济分析，可行性论证，安全与环境评估及社会影响等流程。一些用人单位反映，相当多的化学工程专业研究生不会编写项目可研性报告，不了解项目的设计—评估—施工—验收—冷模—中试—生产整个流程。中国化工学会理事长等专家在合肥工业大学做学术报告时，曾呼吁化工学院应对研究生增设化工项目的可行性报告编写，项目经济分析，平立面优化设计及绿色化工等课程。因此，教学过程中，我们以化工学院与合肥安邦化工有限公司合作开发的“20摘自：毕业论文题目www.618jyw.com
00t/a溶剂法TAIC交联剂的清洁生产技术研究及产业化项目”为范例，从项目建议书开始，在课堂上把科研报告，环评，安评，总图设计，施工图设计等资料展示给学生，讲评化工厂建设的资料编写技巧，使学生对化工厂设计过程有了认识。在安徽省化工设计院的帮助下，结合该项目的设计图纸，补充学生化工设计制图、识图知识及化工产品的分类等国家标准。

四、在教学过程中丰富教学内容，改进教学方法

《化工过程设计与优化》属于新开课程，考虑到缺少教材和教学经验，化工学院把《化工过程设计与优化》课程定位为研究生的专业选修课，进行教学实验。在2006学年选课过程中，研究生导师和学生对这门课不太了解，选课的学生只有5人。起初，我们从图书馆查阅有关优化和化工设计的图书资料，从20多本相关图书中寻找出相关的教学素材。例如考虑到化学工程专业学生的理论数学基础较弱，我们避开严格的数学推导过程，直接采用应用数学的优化结果，如求取极值和黄金分割法等一些优化方法，来处理化工领域的一些工艺优化问题。我们将管路计算，污水处理，工艺参数，换热器，精馏塔的设计与优化作为第二章。课程结束后，布置一些化工过程的优化专题课外作业。在承担的教学过程中，先后补充了常见化工单元操作优化与设备造型，化工识图，化工经济评价，绿色化工设计等内容。随着选课人数的增加，我们在教学方式上进行了改进，增加专题讨论环节。将学生分为若干个专题组，让学生根据所学知识，通过查阅文献，对管路设计及优化，项目建议书，搅拌器形式与选型等某个单元进行演讲和讲评，调动了学生的工程实践意识，活跃了课堂学术气氛。我们对学生的专题作业进行总结，从中选定一些新的知识点，补充到课件，用于下年的教学。
《化工过程设计与优化》课程处于发展与完善阶段，涉及的内容多，教学内容起点高，国内各个高校还没有相对固定或成熟的教辅资料。从师资上讲，教师的工程实践经验不足，难以把握教学内容。拟通过与同行交流学习，完善教材内容和教学形式。
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基金项目：合肥工业大学研究生教学改革研究项目（YJG2010Y01）
作者简介：吕建平（1956-），男，安徽郎溪人，博士，教授，从事化学工程教学与科研。