过程设计论文：化工过程设计教育变革

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本文作者：刘赫扬成忠王士财朱春凤王永江杨瑞芹作者单位：浙江科技学院

教学模式的更新与丰富

化工过程设计本质上是一门基于理论指导的实践教学课程，理论教学终究是为实践教学服务的。同时，构成化工过程设计课程群的各门课程特点不一。例如，化工过程分析与合成主要讲授化工过程系统模拟与分析的基本概念与原理，建立化工单元操作与过程系统数学模型及流程模拟的基本方法和过程系统综合与能量集成的基础知识与策略，内容上偏重于数学分析；化工安全与环境则主要讲授危险化学品的储运、管理和处置，危险评价方法的确立，常见化工安全技术，安全与环境保护管理等方面的规范及标准，包含许多法规、标准及规范方面的内容［4－5］。因此，化工过程设计的教学模式必须与一般的基础理论课程有所区别。如果只讲授理论不关心应用，教学时则容易陷入枯燥乏味的境地；而过分强调应用，则易导致理论基础薄弱的后果。

1引入案例教学模式

笔者引入了案例教学模式，将理论教学内容依托于工程实际案例，鼓励学生对案例进行分析、研究和讨论，就问题做出判断和决策，从而提高分析问题和解决问题的能力［6］。例如，在讲授化工过程分析与合成课程的动态模拟部分时，以甲苯单硝化间歇反应器放大模拟、热危害分析及反应器失控模拟为教学案例，模拟放大过程中由于热效应而导致的反应器内温度在短时间内超限这一动态过程，提出将反应方式改为半连续操作这一解决方案，并分析了其可行性。在此基础上，探讨了控制阀故障、搅拌器故障、控制系统失效等冷却系统失效状况下反应器的失控过程。再比如，讲授化工安全与环境课程的系统安全评价与分析方法时，以氯乙烯悬浮聚合生产聚氯乙烯过程中可能发生的反应失控聚合釜爆炸事故为对象，明确了爆炸原因应为体系压力超过聚合釜承受能力，继而分析出导致该事件发生需同时满足的反应压力异常升高、泄压失效和紧急处理系统失效这三个原因，再递进分析出导致反应异常压力升高的原因是温度过高、搅拌停止或引发剂过量，而紧急处理系统失效的原因则为计算机控制失效或加终止剂系统失效，由此层层深入，研究了反应失控聚合釜爆炸的多层次原因，从而使学生掌握事故树分析这一安全分析方法。案例教学因为具备生动性、趣味性和应用性等特点而深受学生喜爱，学生通过案例可以很好地理解和消化所学理论。

2引入建构主义学习理论

笔者引入了建构主义学习理论［7］，主张学生在自我学习的基础上建构知识，而不是由教师把知识简单地传递给学生。例如，在化工过程设计课程的实践环节，采用面向模拟设计项目的教学过程。同时，参考国外优秀大学对专业课程的教学模式和教学资料的使用方式，笔者不指定专用教材，而是提供一组包括国内外优秀教材和工具书在内的参考书目，并加强了课程网站的建设，利用Blackboard网络教学平台制作了网络课程，添加了多媒体课件、参考资料、习题答案、模拟测试题和学生优秀作品等教学资源。实践证明，此方法针对性地打破了以往学生死记硬套教材的应试学习方法，有利于培养学生养成文献调研的习惯，有效锻炼学生面对海量信息时的决策能力。

考核手段的转变与拓展

考试是教学活动中的重要环节，考试的最终目的并不是为了给学生的学习结果打一个分数，而是为了对学生的学习过程起到督促作用。因此，如何充分发挥考试的功能和作用，对于促进教学改革，促进学生的全面发展具有积极的意义。根据化工过程设计课程群所涉专业课程各自的特点及侧重点，笔者在设计考核环节时，着眼于对基本概念的理解与基本方法的掌握，摒弃死记硬背和生搬硬套，提高工程性、实践性内容掌握程度所占的比重，采取区别对待、组合设计的模式优化考核方式。例如，化工过程设备设计与选型课程的考核环节采用传统的笔试模式，侧重于应用型问题的理论分析及开放性问题的求解；化工过程分析与合成课程的考核环节则采用专题调研报告和开卷考试等形式，讲求方法的应用和实际问题的求解；化工设计课程的考核方式则由三部分组成：笔试环节主要考查学生对化工设计基础知识的掌握情况，上机实作环节主要考查学生对化工设计软件的掌握情况，项目成果展示环节则主要考查学生对化工设计整体流程的掌握情况，更注重设计流程的完整性、设计结果的正确表达及设计作品的充分展示。此外，在化工设计作品的项目成果展示环节中还鼓励各项目小组间相互提问、评分，并按一定的权重计入最终成绩。这一模式既有助于强化培养学生思考问题、提出问题和解决问题的能力，又能够促进学生们沟通交流、共同提高。