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1.化学工程与工艺专业的性质及培养模式
化学工程与工艺专业属于工科专业,授予工学学士学位。由于化学工业的相关领域极为广泛,化学工程与工艺专业涉及的专业方向也就非常多样化,各高校的化学工程与工艺专业特点亦不尽相同。我校近年来根据社会经济、工业发展的需求趋势,兄弟院校化学工程与工艺专业方向的设置,以及我校原有的相近专业优势,设置了能够体现我校特色的化学工程与工艺专业方向,逐步建立了适合我校化学工程与工艺专业的教育培养模式。2008年,我校化学工程与工艺专业已有7届本科毕业生,其学生就业形势良好,社会反馈积极.在制定教学计划的工作中加强教学内容和课程体系的改革,加强实践教学环节,目的在于进一步提高教学质量,培养适应能力更强的化学工程与工艺人才。
2.化学工程与工艺专业的任务
根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向.
3.化学工程与工艺专业的业务培养目标
本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识,能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。
4.化学工程与工艺专业的课程设置
为了使不同高校既有统一的规范,又有不同的专业特色,根据应化学工程与工艺专业的任务和业务培养目标,化学工程与工艺专业的毕业生应该具有较扎实的化工理论基础,较宽的化工应用知识以及一定的工程技术基础,从而该专业的课程设置(公共课、基础课除外)应由基础化学课、工程基础课和专业方向课3部分组成。基础化学课包括:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等。工程基础课主要包括:化工仪表与自动化、化学工程基础、电工电子学等。专业方向课:可根据具体方向选择专业化学课,如电化学工程方向可选理论电化学、化学电源工艺学、电解工程和电镀工程等。精细化工方向可选择化工工艺学、化工分离工程、化学反应工程等。另外实践性环节包括基础实验、综合实验、提高实验、生产实习、毕业实习和毕业论文等。
我校化学工程与工艺专业方向
就专业方向而言,化学工程与工艺专业的性质是工科。化学工程与工艺专业应该是培养具有较扎实及宽广的化学工程理论基础知识,特别注意培养学生的动手能力及解决实际问题的能力。教学计划的总体设计中要体现应用型人才所具备的工程技术基础知识,重视实验、实践、实习、毕业论文等环节。设置专业发展方向,结合广西经济发展的需要,建立在合理利用广西及学校的资源及适应科技发展、注重社会需求基础上。据此,我校化学工程与工艺专业专业方向设定为:电化学工程与精细化工。
[关键词]精细化工;控制技术;分析
中图分类号:TM211 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)12-0280-01
1 前言
精细化工制造环节大都以高新技术为基石,以市场需求种类、系列化为特征的化工加工环节。在之前的20多年时间内,化学工业出现了翻天覆地的改变。其趋势大致展示为:由商品化学品加工向功能型化学品发展;由大规模环节向小规模化方向发展等。
2 精细化工概述
精细化工,是制造精细化学品行业的总称。具备种类较多,更新速度较多;产量小,大都以间歇性的形式加工;具备功能性又或是最终运用性;大部分都是复配型的产品,配方等相关的技术明确了产品的性能;产品品质需求就高;较强的商品性,大部分以商品名进行销售;技术密集程度较高,需要逐渐实施全新产品的技术研发与应用技术的开发,强调技术服务;设施费用低等其它特征。
3 精细化工过程的控制技术
3.1 集成技术
伴随现代化自动化技术的日益发展,及当代社会对于精细化工自动化需求的逐渐增强,智能化的操作系统,依托本身的丰富资源、后经济性以及运用便利等特点,在现代化的精细化工环节的数据采集与监控领域均获得了大量的运用。伴随数据通信手段的不断发展,及编程控制技术与触摸屏显示操纵的趋于成熟,以此当作基础控制器的智能操作体系被大量运用至精细化工环节的控制层面之中。计算机调控体系的逐渐进步以及本身性能的日益拓展,为了能够达到精细化工环节的集成控制奠定了较好的技术基础。集成控制所代表的是以综合经济技术标准当作最终的预期目标,对加工环节实施集成化的管理,同时涵盖了批量加工、过程改善、加工管理、安全维护以及加工调度等其它拓展功能,从根本上达到真正意义层面的一体化加工、管理、监控。
3.2 自动批量生产控制
批量生产具备较为显著的单向性与周期性特征,在完成一个批量生产过程之后,便代表了此次生产环节的完结,其次由材料购买过程始,迈入下一轮的加工,同时再次明确相应的制造规划与流程指标等等,直至产品的形成,完成第二次的制造过程。在开始实施批量加工以前,往往需要完成好所有步骤的预备工作。因此,在传统形式的精细化批量化加工控制体系里面,以流程具体指标设计为主要参考的顺序控制体系以及以机械设施与产品相关工艺数据为借鉴的程序型控制体系,获得了大力宣扬与大量运用。当前,批量小与种类繁多已经发展成现代化精细化工加工不断发展的重要趋势,其对于产品加工环节的柔性需求有着更加强的需求,其同样更加深入的推动了全球间歇环节控制指标的引进,大都涵盖了国际指标。从控制系统层面而言,需要充分融合产品的特征,明确科学的控制规划,同时按照具体的加工进程与现实的进度来便利的调节控制规划达到全面的自动批量加工控制,从根本层面实现满足现代化精细化工发展对于柔性的需求。
3.3 优化控制
运用迭代学习实施优化控制,能够处理精细化工环节工艺数据运转轨迹的优化追踪控制等相关问题,避免操作人员完全不一样的操作步骤和过程特征改善所造成的影响,获得最佳的控制律,和其它的反馈控制方式相互融合,达到精细化工环节的优化控制。其已经在苯乙烯间歇聚合反应终点品质调控、PVC树脂间歇发酵环节的补料调控与间歇反应釜温度调控等非常多精细化工环节的控制环节获得验证。迭代学习控制所具备的自学习优化特征,使得其在精细化工环节具有极为广阔的发展趋势。
3.4 综合性统计过程控制
当前的精细化工加工环节的产品品质调控,大多存在与加工的开始、关键中间点以及终点等有限数量的点实施工艺材料的化验研究,操作偏差又或是过程影响往往会使得工艺环节的运转远离准确的工况,此依托自身进行经验操纵的形式往往无法对加工品质实施科学合理的控制。统计过程控制,又被叫做统计质量控制,其所指的是运用数理统计方式的加工环节的监管工具。其对于加工环节实施分析与评判,按照所反馈的信息即时发觉问题,同时运用有关措施将其排除,使其始终维持在受控的状态。因为SPC技术的重要功能,在最近几年时间内精细化工行业SPC方式的分析与运用范畴转向以数据驱动为基础的工况监管、繁琐物性数据的软测量、加工环节与终点评判、产品品质预估与控制等其它方向不断发展。
4 精细化工过程控制技术的发展方向
(1)过程控制逐渐向着计算机化的方向扩展,增强过程控制的自动化程度。在传统形式的过程控制环节,由于节约费用等因素的影响,其调控大都运用仪表的形式来完成,导致过程控制的自动化水平相对偏低。当前,伴随自动化与计算机等相关技术的完善,再加上市场对过程控制需求的增强,过程控制的自动化是其发展的必然。
(2)控制的形式逐渐向批量的方向扩展。因为精细化工所具有的间歇性加工特征,所以在传统形式的加工环节里面大都运用一次性投料的形式,运用批量的加工形式,在所有环节的制造完成之后才可以实施后续的加工,如此循环往复即可。
(3)智能化控制是当前精细化工在制造环节大多会采取事先设置的调控策略实施,其生产速度、加工温度以及压力等相关参数均是预先设定的,此调控方式能够确保所有批次的制造环节均是一样的。但是,在显示的制造环节里面,因为遭受外部环境及内部因素的改变,精细化工会遭受完全不一样程度的影响,然而传统的形式是经过操作者针对其实施干预,显示的效果完全是由操作者的技术水平所明确的,进而造成所有批次产品的品质并不完全一样。
5 结语
精细化工的过程控制便是为了能够更加好的满足市场发展的要求,展示出了复杂化与间歇性的特征,进而使得整个加工环节变得非常繁琐。为了能够保证产品的品质,需要增强自动化水平,经过引入较为先进的技术来增强加工环节的调控能力,尽可能达到加工环节的问题控制,确保精细化工的加工品质。
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作者简介
甄世钰(1997―),男,汉族,籍贯:甘肃金昌,学历学位:本科在读,职称:无,单位:大连理工大学,研究方向:化学工程;
关键词:全日制工程硕士;化学工程领域;学科交叉;人才培养模式
化学工程领域含基本无机与有机化工、石油化工与煤化工、精细化工、生物化工、材料化工、冶金化工、环境化工等工业行业。化工产业既是国民经济建设与社会发展的重要支柱,又与信息、生物、材料、机械、计算机、资源、能源、海洋、航天、国防等高新技术领域相互渗透[1-9]。同时,社会经济的快速发展对化工产业的产品需求也提出了新的挑战,迫使传统化工产业积极开展产品研发和工程技术创新。产业的交叉发展促进了产业结构的调整与升级,与此同时,也促进了高层次应用型工程硕士人才培养模式的改革与探索[6-8]。因此,以化工为基础的技术革命和技术创新大力发展中高端终端产品迫在眉睫。通过专业学位研究生的培养,以“多学科交叉工程领域”应用型高层次人才培养为目标,搭建高校、企业的桥梁,是实现理论促进生产力发展的重要途径。
1“多学科交叉”化学工程领域人才培养目标的定位
化学工程领域工程硕士研究生的培养,本着“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念,以西南地区以及国家化工支柱产业发展和社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,依托交叉发展的行业需求,培养具有良好的工程职业道德和法规意识,丰富的人文科学素养,强烈的社会责任感,较强的组织管理能力和良好的合作意识,较强的工程技术创新意识和独立从事创新研发的能力,并能将“交叉学科”工程领域的基础理论有效应用于化工生产中的产品开发、工程设计、过程装备设计研发以及工艺技术改造的高层次应用型工程技术和工程管理的人才。
2重庆理工大学全日制化学工程领域工程硕士人才培养现状
经过多年的建设发展,我校化学工程学科在资源环境化工、精细化工、工业催化、化工装备与控制等领域已经形成了明显的优势和特色。在资源与环境化工领域,针对重庆及西南地区特色资源和社会经济发展重大需求,建有“重庆市化工废水与污染控制工程技术研究中心”,与企业联合建有“重庆市光气衍生物企业工程技术研究中心”。重点开展天然气资源精细化利用、化工产业废水污染控制与资源化、重金属污染土壤修复和固废处理等领域的研究。在精细化工与工业催化领域,重点开展催化材料、纳米材料、能源材料等化工新材料方面的研究,与企业联合建有“重庆市化工本质安全协同创新中心”。研究成果主要应用于电子工业、能源化工、天然气化工、石油化工、煤化工、氯碱化工等领域。在化工过程装备与控制领域,依托我校化学化工学院的“过程装备与控制工程”专业和学校“机械工程”一级学科硕士点建设发展。在新型环保设备、新型分离过程设备、化工设备腐蚀与控制技术研发方面形成了自己的特色和优势,与企业联合建有“重庆市防腐涂料工程技术研究中心”。在上述学科领域里,由于长期与重庆化工产业界合作,已经形成了基础研究与工程实际紧密结合的特色发展之路。因此,化学工程领域工程硕士培养已经实现了多学科交叉的人才培养格局,并开展了多学科交叉全日制工程硕士培养模式的改革与探索。通过化学工程与材料工程、机械工程、环境工程、车辆工程、生物工程、控制工程等工程领域的交叉融合,立足于企业的发展和需求,建立了较为完善的实践教学体系和多家校外实践教学基地,形成了多学科交叉的大综合工程性应用型高层次人才培养模式。
3“多学科交叉”全日制化学工程领域课程体系构建
化学工程领域专业学位硕士研究生的培养总体上分为校内与校企联合的两阶段培养模式。校内培养阶段主要完成课程学习,校企联合培养阶段采取实践、学习研究、论文相结合的培养模式。课程体系按照由基础向专业方向发展的分模块化设置,主要包括基础模块、基本技能模板与工程交叉融合模板、以及与地区化工产业特点相结合的工程实践模块,如图1所示。在公共基础模块,除了设置公共的工程英语,政治和工程数学外,还增设了工程经管课程,培养工程管理人才。在学位基础课程中,针对化工企业在反应和分离等基础知识方面,开设了高等反应工程和分离工程,并开设了化工过程设计,以期培养学生的工程设计能力。增设了知识产权和文献检索等课程,培养学生在科研成果方面的查询和写作能力。在工程交叉融合模板,立足于化工产业与机械工程、材料工程、车辆工程、控制工程、生物工程等方面的融合,每个模块都开设了3门课组课,比如化工与机械的结合,开设了过程原理与装备、压力容器的分析设计、高等化工流体力学等课组课。教学内容上突出化工理论与技术的先进性和实用性,通过精选教学内容,充分利用多媒体等现代化教学手段,采取理论结合实际的案例式教学、以问题为导向的启发式教学、课堂研讨式教学和课程结合课内实验等教学模式。根据工程硕士人才培养的要求,改革课程教学评价与考核方式,采取笔试、案例分析、小论文等灵活多样的考核方式,突出学生的问题分析与知识应用能力。实践教学与学位论文主要在实践基地完成,可采用集中实践与分段实践相结合的方式。通过在具体的生产岗位轮岗和企业主要管理岗位见习学习相结合的方式进行。企业学习培养采取以企业高级技术人员(管理人员)为主、学校指导教师为辅的校企联合指导的方式,学生在“双导师”指导下,通过在企业参加实践活动获得在实践中巩固和深化理论知识、培养学生发现并解决工程实践问题的能力,在企业完成论文选题和论文研究工作。论文选题应直接来源于生产实际或者具有明确的生产背景和应用价值,论文选题应有一定的技术难度,并有一定的理论基础,具有创新性、先进性、实用性。
4总结
随着科技的发展,高附加值的中高端化工产品的发展成为了发展方向,这需要机械,材料,控制工程等为支撑。同样,科技的发展也引领了产业的深度交叉融合,因此,在高层次的应用型工程硕士培养过程中,需要重新定位多学科交叉下全日制化学工程领域工程硕士的人才培养目标,充分发挥行业和专业组织在培养标准制定、教学改革等方面的指导作用,建立学校与行业企业相结合的专业化教师团队和联合培养基地,强化专业学位研究生的实践能力和创业能力培养,推动学科交叉下全日制化学工程领域工程硕士人才培养改革与实践。
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关键词:化工专业;生产实习;改革研究
0 引言
在化学工程与工艺专业生产实习中存在实习学生多、现场噪声大、听讲收效不好等弊端,导致实习效果不尽人意,难以达到教学大纲的要求。通过分析查找生产实习存在的问题,探索一种或多种适宜的生产实习模式对提高实习效果有重要意义。
1 化学工程与工艺专业生产实习存在问题的分析
1.1 学生重视程度不够
生产实习安排在大四上学期。此时,学生专业课程还没有学习、专业知识体系尚未建立,对今后从事的职业没有明确目标。另外,受就业压力等因素的影响,部分学生把主要精力用于考研、四六级英语考试或其它资质考证上。比如,实习中曾发现个别学生到车间仍带着考研复习资料,实习中不认真听讲、不主动提问题,有聚岗、脱岗现象,对实习的重视程度不够。
1.2 联系适宜实习企业难
受实习经费和其他因素的制约,联系到有一定生产规模、专业对口的实习单位难度大:学校附近的单位接送学生方便但专业相差远;专业对口的单位,差旅费、住宿费开销大。另外,企业对接纳实习学生有顾虑,如学生来厂实习不仅会增添食宿、接待的麻烦,还怕影响生产、技术失密,更怕发生安全事故;指导实习不是企业技术人员或基层班组人员的份内工作,个别人员缺乏耐心,敷衍了事。
1.3 方式单一
生产实习有集中参观型、分散自主型两种形式。多年来,大学化工专业一直由专业教研室联系实习单位,指导教师带学生到企业集中实习。实习前,学生预习实习讲义、学习反应原理、查阅工厂操作文件、了解主要设备及作用;实习中,学生顺管路导通工艺过程、记录控制指标、画出现场工艺流程,回来后整理实习日志、撰写实习报告。这种集中参观型实习方式虽利于统一管理和学生之间互相交流学习,但存在以下弊端:实习学生多、现场噪声大、听讲效果不好;学生只能画出流程图,没有动手操作机会,学生收获不大。
1.4 实习组织管理难
由于实习时间短、经费少、人数多,实习车间有毒性介质和易燃易爆隐患,学生集体住宿,使得实习组织管理难度大。要圆满地完成教学任务,带队教师不仅要负责学生的交通、食宿、身心健康与安全,还要负责学生的实习指导,教师思想负担重,工作压力大。
2 化学工程与工艺专业生产实习改革建议及实施
在对生产实习现状调查分析的基础上,借鉴兄弟院校生产实习的做法和经验,结合河北科技大学为省化工行业培养人才并服务于区域化工的特点,对进一步改进实习提出如下建议。
2.1 多种实习方式结合
2.1.1 集中实习与分散实习相结合
经三年学习,有的学生已有就业意向,应鼓励学生结合自己就业方向及个人特长、兴趣爱好,由学生或教师协助选择实习单位,独立完成实习任务。比如,有的学生大三时已进实验室参与科研,协助老师帮企业解决技术难题,实习时安排学生到该企业了解生产现状,查找问题产生原因,变被动实习为主动实习,锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
2.1.2 重点实习与参观交流相结合
除安排学生到协议企业定岗实习外,还创造条件让学生到大型企业短时间参观学习,既开阔了视野,又为学生提供了与企业联系、沟通、交流的机会;参观时聘请企业管理或技术人员进行技术改造、新产品开发等成功案例的专题讲座,现身说法体现专业知识在企业的作用,激发学生的专业兴趣和树立干好本职工作的信心。
2.1.3 现场实习与仿真模拟相结合
购买仿真软件辅助实习教学,该软件以动态画面展现了多种运转设备的流体输送过程;以合成氨为例的典型化工生产工艺过程及模拟甲醇精馏工况的操作,涉及了较全面的专业内容,更有利于学生巩固己学知识。
2.2 建立稳固实习基地,解决联系企业难问题
为减轻联系实习企业难度,本着互利互惠的原则,与一些企业签订协议、建立了长期合作关系:企业为实习提供住宿、饮食等硬件,安排专人负责接待工作,明确班长负责流程介绍和现场答疑,将学生实习管理纳入职工考核内容,一改往日"敷衍了事"应付实习的现象,实习收效有了明显的提高;学院除组织骨干教师帮企业进行人员业务培训、提高职工技术素质外,还帮企业解决生产中的技术难题。
2.3 注重培养学生兴趣,提高综合素质
2.3.1 展现专业特色,激发学习兴趣
统计数字表明:化工企业中,化工专业的毕业生无论在生产、技改、新产品开发或企业管理方面都占有很高比例,起着重要作用。为提高学生对专业的认识,聘请师兄师姐到校介绍他们在企业干一行、爱一行、岗位成才的成长历程及参与企业工程改扩建、为企业解决技术难题、为行业做出贡献并创造效益的实例,向学生展示专业特色,激发学生学好专业知识、热爱本专业的热情。
2.3.2 解决技术难题,感受成功乐趣
学生深入工厂实习,参与教师与企业间的新产品研发或帮企业解决技术难题等。通过这一有目的的实习,使学生了解企业现状,找出问题所在,为企业解决技术难题出谋划策,使学生在发现问题和解决问题中得到锻炼,提高业务水平和技术素质,在为企业解决技术难题中切身体会成功乐趣,为毕业后干化工、爱化工奠定基础。
2.4 加强组织管理,保证实习质量
提前计划和落实生产实习教学内容,充分发挥教师指导作用。按照实纲要求,教师对学生进行下厂前的课堂教学指导,内容包括:反应原理、工艺流程、主要设备、过程控制、产品分析、安全技术等,使学生对该企业有所了解,做到有备而去;按照企业生产工艺编写实习指导书,供学生实习参阅;针对年轻教师对企业了解少、工程实践能力弱、对实习指导缺乏经验等不足之处,采取教师先一步到企业参观学习,提高专业教师的业务水平,以保证生产实习指导质量。严明实习纪律,加强实习过程管理。严明实习纪律、保证实习时间是达到实习目的、提高实习效果的前提。为使学生按时、正点到岗,实施了班前(班后)会点名、排队到岗(离岗)的军事化管理,保证了学生的在岗时间;另外,为使学生实习收益最大化,教育学生放下架子,不耻下问,在与工人的融洽相处中学到知识;实习中,随机抽查学生实习笔记及收集整理其他资料的内容,重点观察学生实习表现,及时发现并随时解决存在问题。通过加强实习过程管理,达到了较好的实习效果。
3 结束语
改革生产实习模式、提高实习效果是教学长期任务。充分认识生产实习重要性,根据目前形势下生产实习的特点,不断调整生产实习教学的内容和方法,完善生产实习制度,强化管理措施并认真落实,提高实习质量,培养具有一定化工生产技能、素质全面、适应社会需求的综合性化工技术人才。
参考文献:
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作者简介:
1.张佳兴(1993-),辽东学化学工程学院化学工程与工艺 B1201班学生。
1.1背景
武汉科技大学是由武汉钢铁学院等隶属于原冶金工业部的三所在汉高校通过合并和改名而来。1998年,根据国家高等教育管理体制改革需要,学校成为第一批实行“中央与地方共建,以湖北省人民政府管理为主”的划转院校。划归湖北省管理后,学校立足于湖北建设、面向中南地区、辐射全国。武汉科技大学化学工程与工艺专业始建于1958年,原名为“炼焦化学专业”,1985年改为“煤化工专业”。1992年,按“煤化工”、“城市燃气”和“炭素材料”三个专业分别招生。1996年,随着教育部大学本科专业目录的调整,“煤化工”、“城市燃气”和“炭素材料”三个专业归并为“化学工程与工艺”专业[1]。总之,化学工程与工艺专业以煤化工(焦化)为特色,是武汉科技大学的传统特色专业。武汉科技大学是我国焦化专业人才的摇篮,所培养的焦化专业人才遍布全国各地,且大多成为企业的技术骨干或领导。为了适应市场经济形势、进一步提高人才培养质量和扩大毕业生的就业面,需要不断完善培养目标,加强基础理论知识的教学和采用多学科复合型培养模式,对多学科交叉课程进行整合和调整;强化工程实践能力、动手能力和创新能力的培养;在采用宽口径和重基础培养模式的同时突显专业特色。
1.2目标
所构建的化学工程与工艺专业课程体系能适应社会发展的需要,培养出具有宽厚基础理论、合理知识结构、较强创新能力、较全实践技能和明显煤化工特色的复合型化工类高级工程技术人才。毕业生能在焦化、炭素材料、燃气、石油化工、精细化工、环境保护等行业从事生产管理、工程设计、技术开发和科学研究等方面的工作。
2课程体系建设
2.1整合与优化原有课程
2.1.1整合《工程力学》与《化工设备机械基础》
武汉科技大学化学工程与工艺专业在课程整合之前,所开设的《工程力学》学时数为82。《工程力学》是整个课程体系中学时数很大的课程之一,且有些内容对化学工程与工艺专业并不是十分重要。为了增加学生社会的适应能力,加大学生的知识面和提高综合素质,经过仔细研究和综合权衡,决定压缩一些已开设课程的学时和增加一些新的课程。《工程力学》就是这次课程体系改革的压缩对象。考虑到《工程力学》与《化工设备机械基础》关系最密切,就将压缩后的《工程力学》与《化工设备机械基础》整合成一门课程,取名为《化工设备与材料》。整合的《化工设备与材料》定位为化学工程与工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课,其内容包括工程力学、化工设备材料与焊接和化工容器设计三大部分。其任务是使学生具备基本工程力学知识,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对化工设备的机械知识和设计能力。整合后的《化工设备与材料》总学时数为46,其中工程力学部分由原来的82学时压缩到16学时,为其它课程腾出66学时[2]。
2.1.2整合《化工设计》与《化工技术经济》
很多学校将《化工设计》是列为化学工程与工艺专业的一门专业必修课。课程主要介绍化工工艺设计的基本知识和方法,包括原料路线、技术路线的选择,工艺流程设计,物料衡算、能量计算,工艺设备的设计和选型,车间布置设计,化工管路设计,非工艺设计项目的考虑和设计文件的编制等内容。学习该课程可提高综合运用已学过的化工原理、物理化学、化工热力学、反应工程、分离工程、化工工艺学和机械制图等方面知识解决化工工程实践问题的能力。武汉科技大学化学工程与工艺专业原来的课程体系中没有设置这门课,主要是因为受总学分和总学时的限制,没有富余学时来开设这门课,现在通过整合《工程力学》与《化工设备机械基础》腾出66学时,学时的问题已得到解决。所腾出66学时不能全部用于开设《化工设计》,经过仔细研究后决定将《化工设计》与已开设的《化工技术经济》进行整合,取名为《化工工程设计与技术经济分析》,定位为专业基础课,学时数由原来的18调整为54。
2.1.3优化《能源化学》
《能源化学》是化学工程与工艺专业的专业基础课,其前身为《煤化学》,为了拓宽学生的就业面,重新整理了传统课程的教学内容,在煤化学课程的基础上,将其它一些主要能源也引进来,从而形成了能源化学课程,总学时数为54,其中实验学时数为8。经过几年的教学实践后发现,由于教学内容较多,该课程的教学时数过于紧张,尤其是实验学时严重不足。在本次课程体系建设中,将该课程的理论教学内容和实验教学内容进行分离和单独设课。实验教学内容取名为《能源化学实验》,学时数为18;理论教学内容仍用原来的课程名称,学时数为46。
2.1.4优化《能源化学工学》
《能源化学工学》是化学工程与工艺专业模块1(煤化工模块)的主干专业课程,由《炼焦学》和《炼焦化学产品回收与加工》整合而成。以前的课程体系设置时为了强调重基础,对该课程的学时进行了大幅压缩,总学时数为54,其中实验学时数为18。经过几年的教学实践后发现,该课程的教学时数压缩过大,对教学效果产生较大影响,用人单位的反馈意见也证实了这一点。在本次课程体系建设中,将该课程的理论教学内容和实验教学内容进行分离和单独设课。实验教学内容取名为《能源化学工学实验》,学时数为18;理论教学内容仍用原来的课程名称,学时数为46。
2.1.5优化《高炭化学与碳材料工程基础》
如前所述,炭素材料曾是武汉科技大学化工类的招生专业之一。在化工专业课程体系中设置炭素材料类的课程也是一大特色,这种特色为化工类毕业生的就业提供了更多机会。每年都有化工类的毕业生在炭素材料行业中就业,在全国的主要炭素企业中都有武汉科技大学化学工程与技术学院毕业的校友。但有一段时间为了强调重基础,弱化了炭素材料课程的教学,仅开设了《碳材料工程基础》,而且还是任意选修课,教学时数只有28学时。根据毕业生和用人单位的反馈意见,在本次课程体系建设中,决定优化该课程的教学设置,将该课程定位为指定选修专业课,教学时数增至44,课程名称改为《高炭化学与碳材料工程基础》。
2.2增设《化工CAD绘图与识图》
工程图纸是工程技术上用来表达设计思想和进行技术交流的主要手段,任何工程技术方案的实施,都必须以其为依据,因而被喻为“工程界的技术语言”。很多学校的化工类专业都开设计《化工制图》这门课程,主要内容有化工工艺图和化工设备图两大部分,用于培养学生阅读和绘制化工专业图样的能力。同时,它也为学生完成毕业设计和适应今后工作需要提供了不可缺少的基本能力。武汉科技大学化学工程与工艺专业原课程体系中只设置了《机械制图》,没有开设《化工制图》。根据毕业生和用人单位的反馈意见,在本次课程体系建设中,决定增设《化工CAD绘图与识图》这门课程。该课程由《化工制图》和《Auto-CAD绘图》整合而成,内容包括:AutoCAD绘图软件及其应用、工艺流程图、设备布置图、管道布置图和化工设备图,教学时数为36,其中14学时为上机实践学时。
3教学方式改革
3.1在实践中培养学生的动手能力和创新能力
依托湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室,通过开设本科生创新性实验与创新性研究等课外实践活动,为培养学生的动手能力、创新能力提供保障。鼓励和扶持本科生进行实验技能和化工设计竞赛。本科生从三年级开始下到实验室,参与到指导教师的实际科研项目中去,熟悉科研过程,锻炼实践技能,培养创新能力。
3.2组建和培养教学团队
原来大多数专业课都只有一名任课教师,待其退修或调离工作岗位后再找教师接替。现在每门课至少有两门任课教师,一般采取以老带新的模式,且任课教师都要有工程实践经验。如《能源化学》教学团队,由2名老教师、1名中年教师和2名年轻教师组成,其中3名教师具有博士学位,4名教师有正教授职称,2名教授为博士生指导教师。已有8名没有工程实践经验的年轻教师被派到河南、云南等地焦化企业进行了3个月实践锻炼,回校后教学效果有了明显提高。
3.3多种途径组织实践教学
近年来,化学工程与工艺专业建立了一批相对稳定的教学实习基地。考虑到专业特色和培养方向的要求,实习基地以武汉平煤武钢联合焦化有限公司为主体。该公司在国内具有技术力量雄厚,生产工艺先进的特点,并具有较高的管理水平。同时,该公司可以说是焦化的一部“百科全书”,建有4.3m、6m、7.63m焦炉,所采用的配套工艺也有多种,是一个相当理想的焦化特色化工专业教学实习基地[3]。但是现在化学工程与工艺专业的招生人数越来越来多,一年的招生人数达280人之多。一个焦化公司能一次接纳这么学生去实习已经勉为其难,实习过程只能用走马观花来形容,很难深入下去。为了解决这一问题,采取了一系列措施,如下厂前先给学生分工段介绍现场工艺流程和主要设备,播放现场录制的录像,开发主要设备的三维数字模型供学生在电脑进行自主观察、解剖和组装,购置计算机仿真培训软件供学生在电脑上进行仿真操作。