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化学工程原理范文1
关键词：独立学院；化工原理；优秀课程建设
中图分类号：G4 文献标识码：A doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.33.151
化工原理课程是我校化工系化学工程与工艺，过程装备与控制专业的一门主干课，它是综合运用数学、物理、化学、计算技术等基础知识，分析和解决化工类生产过程中各种物理操作问题的技术基础课。为适应我校“应用型高校”的办学定位，“高素质应用人才”培养目标，按照“保基础（基础知识，基本原理，基本技术或方法）、强实践、重创新、分流培养”的人才培养思路，再考虑我校生源的实际情况，对化工原理这门课进行建设与改革，具有十分重大的意义。
对于化工原理这门课的优秀课程建设，我们主要做了以下方面工作。
1 教学环节安排及教学方法的改革
《化工原理》这门课在我校的教学安排包括上册教学64学时，下册教学56学时，化工原理课程设计一32学时，化工原理课程设计二48学时和化工原理实验48学时，共计248学时。
《化工原理》课程强调工程观点和创新能力、定量运算、实验技能和工程设计能力的培养，要求学生掌握各单元操作的基本原理，了解各典型设备的结构特点、完成设备工艺尺寸的计算及设备的选型。教学中要理论联系实际、把课堂讲授与课堂讨论相结合，采用启发式教学，不断改革教学内容、教学方法和教学手段，使教学质量不断提高。
下面以《化工原理》下册为例展开讨论。下册书主要介绍传质分离过程，我校一共讲授四个单元操作，分别是精馏，吸收，萃取和干燥。其特点是“共性多，个性少”。共性体现在各章均以各单元操作的基本原理为起点，依次讨论平衡关系、物料衡算、设备主体尺寸计算、过程影响因素分析、操作参数的选择与调节、过程强化等内容，这些共性体现了相同的规律和相似的研究方法。因此在讲每一章时要先讲简化模型，精馏为例，其简化模型中，物系的相对挥发度应为常数（理想物系），传质过程为恒摩尔流，设备为理论板（精馏操作实现的场所）。而由理想模型到实际塔板是通过总板效率校正得到的。因此，在讲传质分离的每一个单元操作时，可以遵循的共性主线为分离原理平衡关系速率关系衡算设备主体尺寸。
“个性”体现在精馏和吸收的平衡关系看似都是气液平衡，精馏的汽相为自身加热产生的，而吸收则需要外界引入液相。精馏实则液气平衡关系，而吸收则是气液平衡。对于组成的表达方式也有不同，精馏采用x，y，为质量分数，而吸收采用X，Y，为质量比，这些都是服从于简化模型的。
教学改革过程中要不断吸纳本课程领域的最新成果，更新教学大纲和教案，例如不断地发展出新的单元操作或化工技术，如膜分离、参数泵分离、超临界技术等。以节约能耗、提高效率或洁净生产为特点的集成化工艺（如反应精馏、反应膜分离、多塔精馏系统的优化集成等）。
2 现场实践与仿真练习的有机结合
化工仿真实习是高校化工类学生的实践性教学环节。可以让同学们最直观地体会《化工原理》中各个单元操作的概念，对于加强学生理论联系实际，培养学生分析问题和解决问题的能力以及动手能力起着重要的作用。然而，这种教学过程在实施中存在一些问题，如学生下厂实习，只能在现场摸摸流程，被动地看和听，难以深入实际；不能在控制室长时间停留，不能分析和处理生产中出现的问题，学生的相应能力就得不到训练；不允许学生动手操作，无法让学生亲身体验工业装置的开停车与事故处理，学生的动手能力得不到训练等等。
我校利用先进的计算机仿真技术开发具有虚拟化工生产、仿真操作、典型化工生产工艺流程与设备介绍等功能的系列多媒体课件，以增强学生如下能力：（1）以具有代表性的真实生产工程流程的仿真。营造类似于工厂控制室的教学环境，训练学生分析问题、解决问题和故障处理能力，训练学生利用物料衡算、能量衡算的方法对工业过程进行评估与优化的能力，并了解过程监控的方法。（2）以典型工业实例，训练学生开、停车的操作能力，包括简单装置的开、停车和复杂装置开、停车。（3）通过工艺与设备介绍使学生建立典型工业过程的背景知识，包括工艺流程、设备、控制方案、操作参数等，透彻了解生产过程与设备工作原理。从而对化工原理课程的教学起到巩固和促进的作用。
3 逐步建立和充实化工原理教学资源库
教学资料的收集包括教材，试题库以及课程设计优秀作品库几个方面。
目前我校使用的教材是天津大学出版的《化工原理》上下册，除此之外，我们还收集了北京化工、大B理工、华东理工、华南理工、清华大学等国内各具特色的化工原理教材，以及Unit Operations of Chemical Engineering等国外著名教材。已经购买教学辅导资料三套，并计划逐步添置国内知名教授编著的化工原理辅导书和习题集。课程设计指导书已有天津大学编著的两套，Aspen Plus教程一套。试题库包括天津大学历年考研试卷，天津大学工程硕士考卷以及往年华北赛区化工原理竞赛的试题。目前已分章节建立化工原理考试题库，每章题目分别为填空、选择和大题，每章题目数目在50～80题。已建立的化工原理课程设计优秀作品库收集了2008级至2012级学生的优秀作品12件。
4 考核内容和方式的改革
以往的《化工原理》考核办法采用卷面考试的形式，满分100分，得分作为学生的期末成绩。这种方式虽然能够反映学生对知识的掌握情况，但也具有一定局限性。相当一部分同学抱有“突击一下”就能考过的侥幸心理。因此我们对考核方法进行了改革，将成绩分为三个部分：平时分30%，包括上课出勤，课堂表现，作业情况；口试分20%，口试采用教师学生一对一的形式，学生随机抽取题目作答，由老师当场给出成绩；卷面分50%。
改革后的考核办法能够反映出学生平时的学习状态，特别是口试环节，教师可以与学生正面交流，对一些卷面无法考察的内容可以通过口试考察，例如干燥一章，湿焓图的应用，口试时可将图纸打印出来，标明状态点，让同学们读取湿空气的状态参数。通过口试可以更为直观地了解学生们对知识点的掌握情况，对今后的教学也是十分有帮助的。
同时，我们对化工原理实验的考核也进行了改革，以往只凭实验报告给成绩，改革后预习报告10%，出勤不迟到10%，回答问题10%，实验操作10%，实验报告60%。这样，从预习到操作再到最后实验数据的处理，都能够从这些环节的得分反映学生的完成情况。
5 学生对课程建设的评价
我们对2013级学生进行了课程问卷调查，本次调查问卷共发放152份，其中包括工艺学生77份，过控学生75份。问卷主要包括以下几个方面：
5.1 对化工原理这门课现状的认识
85%的同学认为化工原理这门课很重要，因为它是重要的专业基础课，也是考研专业课。对化原期末考试，75%的同学认为需要平时努力学习，才能顺利通过期末考试。假如考试不及格，认为自己学习方法不适当的学生占26%，平时不努力的占30%，对化工原理这门课不感兴趣的占11%，认为缺少实践机会的占6%，期末没有好好复习的学生占24%。
分析：大部分同学认可化工原理课程在专业基础课中的核心地位，成绩不理想的同学也意识到跟自己平时不用功有关。也有同学提出化工原理课要结合工程实例才更吸引人的有效建议。
5.2 学生对于化工原理课程的学习积极性调查
对于上课睡觉或玩手机的现象，偶尔有的学生占60%，经常有的占29%。对于老师课后布置的作业，每次都认真独立按时完成的占16%，经常借鉴他人成果的占50%，大多数时候都认真独立按时完成的占33%。对于课后作业题的讲解，认为错的比较集中的题需要讲评的占43%，每一道作业题都需要讲评占48%，不需要讲评的占9%。
分析：从调查数据看，学生们对学习化工原理课程的学习积极性有待进一步提高，而这部分工作要结合加强学风建设则更为有效，例如：每次课前把学生的手机统一收齐，做到课堂无手机。
5.3 学生对课程建设与教学改革的看法调查
对目前实施的化工原理优秀课程建设，50%的同学态度为积极参与，34%的同学认为无所谓。对于老师是否应该在课后布置一些延伸作业（如论文，学习报告等），38%的同学认为有必要，62%的同学认为无必要。对《化工原理》课程的考核方式结合口试会带来的效果，64%的同学认为比单纯笔试更难了，需要更加努力学习。
分析：可以看出，同学们对课程建设和教学改革有一定的配合意愿，对老师提出的教改方案能够认可，对化工原理这门课的课程建设可以激发学生的学习兴趣，端正学习态度，更努力地学习专业课。
6 结语
我们对化工原理这门课的课程建设思想是：坚持以学生为本，以加强基础，提高学生工程能力、培养学生创新意识为宗旨，积极深入探索适应于应用型创新人才培养目标定位的课程体系，教学内容和教学方法。以改革创新培育特色，力求教学和质量达优秀，向独立院校中优秀课程的目标而努力。
参考文献
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化学工程原理范文2
化工单元操作是实践生产过程的总结和提炼，在教学过程中，注意联系生产、科研中的成功或失败的案例，同时穿插日常生活中的丰富、生动的流体流动、传热及传质的实例，加深对基本理论的理解，并灵活应用所学知识，分析和处理工程问题，以具体的实例和逼真的动画素材贯穿于各单元操作的介绍；把抽象的内容转化为形象的信息，激发他们的学习兴趣，将丰富的实践案例渗透在理论教学中，适时开展“启发式”和“讨论式”教学，加深学生对化工单元的理解，提高他们的理论联系实际分析问题的能力，使学生在潜移默化中树立工程观点。
2对比、归纳教学方法
《化工原理》不同于理论基础学科分析和逻辑推理，它注重于工程实际应用，掌握好各单元操作知识和理论，有助于更好解决生产和生活中实际问题，教学中抓住“传递过程原理”和“处理工程问题的方法论”两条主线，引导学生掌握和运用对比、归纳等学习方法，加深对知识的理解和融会贯通。在动量传递、传热和传质三传过程中，微观上是流体分子运动的结果，流体分子之间存在作用力，直接影响流体分子运动效果。宏观上根据流体形态，把流体传递划分为层流传递和涡流传递，采用相同微元平衡法来研究动量，热量和质量的传输过程。对于层流传递，大都采用解析方法；而涡流传递则采用实验方法(量纲分析)。比较吸收中的最小液气比与精馏中的最小回流比，我们发现它们都是操作线与相平衡线相交，通过解出操作线的斜率，求解得到最小液气(或回流)比，在实际化工生产过程，采用液气(或回流)比都是最小液气(或回流)比1.1~2.0倍。再比较传热的对数平均温差与吸收的对数平均推动力，我们也发现它们都是两种不同状态流体采用逆流进行传热或者传质，因为采用逆流方式进行传热或传质推动力最大，在干燥单元操作中，物料与空气接触也是通过这种逆流方式进行传热和传质。在讲解单元操作过程中时，通过对比的不同单元操作的知识点，学生容易抓住了实际工程问题内在因素相互联系和统一，把复杂问题简单化，能启发学生运用理论解决工程类似问题。
通过归纳总结，各单元操作根据现象和过程的物理机理，以能量平衡(或相平衡)、物料衡算为起点，逐次展开原理和公式、操作性和设计性计算、设备构造以及影响因素分析等内容，计算、设备构造、影响因素又以基本原理和公式方程为依据，环环相扣，层层推进，显示出相似的研究方法。但三传各单元操作之间并不是简单的重复，而是各操作单元重点特点各异。要求学生每学完一章(或一个单元操作)之后，要运用简练的文字和公式，把该章节的基本理论、主要公式及设备和工程应用等主要内容联系起来，使知识系统化。如流体流动可通过连续性方程、机械能衡算方程和阻力方程三个主要关系式把流体流动的基本原理及相关的计算公式有机地构成一个知识网络。同样地，传热章节内容可通过总传热速率方程和热平衡方程有机地贯联起来。教学过程中除了教授学生掌握化工原理知识方法，更要引导和启发学生综合运用所学理论知识分析解决实际化工问题能力培养。例如，在离心泵理论压头公式推导过程中，叶轮前弯利于得到高的理论压头，流体可以获得较高动能，动能所占比例增大，但在转化为静压能过程中，会有比较大的机械能损失，使泵的效率降低，所以离心泵采用后弯叶片，而风机主要要求送气量大，不追求效率，用前弯叶片利于减少叶轮和风机的直径。
3通过课程设计，增强学生工程观念
化工原理课程设计是培养学生的运用有限的理论解决实际工程问题的教学环节，在设计时首先要从操作基本原理考虑可能性，知道解决工程问题的方法有多种，其次运用公式方程进行设计性计算来分析技术上的可行性，在运用书上的公式中，进一步加深学生对公式出处和用途的理解，计算过程中对有些数据的选取，只能依据工程经验值范围和趋势去判断，结果肯定有一定程度的误差，这些又直接影响后续具体设备的选型。这就需要学生进一步从运行效益上考虑操作费和设备费的合理性，最后还需学生从安全和环保方面来考虑具体设备的选型。这些都要求学生对所学知识充分理解，对实际工程问题的要深层次了解，方方面面进行分析，从多方面考虑中筛选出最佳方案。通过课程设计的训练使学生进一步完善和加深理解所掌握的理论知识，培养学生在实际中研究、分析、解决问题的能力，巩固学生全面分析和解决工程问题观念，达到化工原理课程设计创造性和工程性的教学目的，为学生综合和创新解决实际问题能力的培养打下了基础。如精馏塔设计中，适宜回流比确定是个关键问题，需要从操作原理，技术、经济等方面来考虑影响因素，才能优化精馏塔设计方案。
4结语
化学工程原理范文3
化工原理具有内容抽象、工程概念强、公式多而复杂的特点，学生学起来难度较大、积极性普遍较差。相较于化学工程与工艺专业，生物工程专业化工原理课程的学时较少，因此如何在有限的学时内帮助学生建立工程观点，培养工程思维和解决工程实际问题的能力，满足高素质、创新型生物工程专业人才培养目标的要求，是该课程教学改革的关键。
一修订教学内容
根据生物工程专业的人才培养计划及其专业特点，合理分配有限的教学课时，对课程中传统的单元操作进行内容精简与更新；紧跟生物工程产业的发展现状，在传统化工原理单元操作中，增加与生物工程密切相关的新技术的原理与应用，如膜分离、超临界流体萃取等。生物产品的分离纯化环节，与化工原理中的流体流动与输送、传热、蒸发、精馏、干燥、萃取等单元操作的内容与原理一脉相承，将涉及这些单元操作的章节作为授课的重点。在讲授这些单元操作时，简化公式推导，将复杂的问题简单化，强调如何应用理论结论解决实际问题。既要突出重点，又要避免造成学生的厌学情绪，并在教学中突出专业特点。例如，针对生物工程操作温度较低的情况，在传热单元精简热辐射的内容，但要求学生明白在高温条件下辐射传热才是控制传热的主要因素；生物制品的生产多为高附加值、高要求、小批量的操作过程，间歇操作较为常见，因此可适当强化间歇生产方式的介绍。
二优化理论教学
绪论课是学生接触一门新课程的第一课，绪论课的质量将直接影响学生对该课程的认识与学习兴趣[3]。生物工程专业学生在初次接触化工原理课程时，往往不了解课程内容与自身专业的关联性，这也是导致其学习积极性差的一个主要原因。因此，化工原理作为一门专业基础课程，其绪论课在提纲挈领地介绍课程内容的基础上，应强调课程在学科知识结构中的重要性，使学生明确化工原理课程“学什么”以及“为什么学”。可以结合化工产业的发展历程，介绍化工原理课程的诞生和发展历史，强调化工原理课程工程性的特点，处理的是一些物理过程，而与化学反应没有太大关联。另外，不妨结合生物工程实例，从特定的产品出发，介绍化工原理在生物工程中的作用。如以学生熟悉的啤酒生产为例，从原料到成品，除了发酵过程，包括流体输送、过滤、换热（干燥、加热、冷却）在内的物理加工过程，都属于化工原理研究的基于“三传”的单元操作。
在理论课教学过程中，多媒体技术的应用具有突出的辅助作用。利用多媒体器材，通过丰富的色彩、声音与形象向学生传递相关教学内容，有助于克服传统教学模式单一、平铺直说的缺点[4]。特别对于化工原理课程而言，其工程概念强，学生往往不具备相关的背景知识与经历，理解工程现象及其原理较为困难。利用多媒体技术，通过动画演示、设备照片与操作视频、图文结合等方式将抽象的问题具体化、形象化，可以吸引学生的注意力、调动学生的积极性与兴趣。例如，通过flash演示介绍不同类型换热器，将冷热流体的换热过程以动画的形式呈现在学生面前，使学生对工程设备的内部结构有直观的认识；在讲解精馏操作中五种原料液热状态及其热状况参数q时，利用图文结合的方式，描述精馏段与提馏段下降液相流量L与L’、上升气相流量V与V’的关系，将复杂的公式推导与线条清晰的图示结合，加深学生对知识点的理解与记忆；在讲授新章节时，播放生物工程产业生产线中相关单元操作的视频文件，有助于学生明确学习目的、激发学习兴趣。当然，在利用多媒体技术提高教学效果时要切忌喧宾夺主，要时刻关注学生在课堂上的学习状态，结合板书，确保学生对知识点的理解与掌握。
此外，习题课是化工原理课程教学的一个重要环节。在完成一个章节的教学任务后，安排一次习题课，利用讨论式、启发式的教学方法，通过例题演算与习题练习引导学生对重要知识点进行归纳总结。这有助于学生更好地消化重点知识，牢固掌握基本概念与原理，同时在习题演算过程中认识工程实际问题，形成正确的思维方式，培养其分析和解决工程实际问题的能力[5]。由于化工原理教材中的例题与习题具有鲜明的石油化工背景，与生物工程产业相去甚远，生物工程专业的学生在习题练习过程中往往又会陷入迷思，不能理解单元操作在生物工程产业中的应用。因此，结合学生专业背景更新习题的内容是非常必要的，有助于提高课程的专业针对性。例如，借鉴国内外生化分离工程的教材，收集以生物料液处理为背景的相关单元操作的例题和习题。
化学工程原理范文4
关键词：工程素质 卓越计划 化工原理 课程建设
为促进高等院校工程教育素质的全面提升，教育部启动了“卓越工程师培养计划”高等工程教育改革。通过高校与企业合作，以实际工程为背景，进行工程技术教育，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力[1]。化工原理课程是化工、制药、食品等专业必修的一门专业基础课，在由“化学”到“化工”认知过程中起着承上启下、由理及工的桥梁作用，同时承接后续的化工分离工程、化学反应工程、化工工艺学等专业技术课，具有很强的工程性和实用性。因此在教学中，如何让学生尽早建立工程意识、树立工程观念、培养学生工程思维能力、用工程观念分析、解决工程实际问题，是卓越计划得以顺利实施的重要保证。笔者通过授课方式，结合本校化工原理中的部分实例，探讨了工程素质培养的几个关键环节。
1 工艺流程认识实习
化工原理课程不仅讲解化工单元操作中的三传理论，还包括单元操作的大量设备。学生在学习这门课程之前，几乎没有参加过工程实践，因而也没有工程概念。传统的授课方式和简单的教具，不能使学生对单元操作建立感性认识，对设备的结构和工作原理也缺乏了解，这就很难让学生将各单元操作及设备与生产实践联系在一起，或根本理解不了三传理论（动量传递、热量传递和质量传递）对实践生产有何指导意义。在教学过程中，感性认识与理性认识脱节、理论与实践脱节的现象越来越突出，不能令学生对课程学习产生浓厚的兴趣，通过死记硬背勉强通过考试的学生大有人在[2]。
通过认识实习，结合工艺流程介绍单元操作及典型设备使学生建立感性认识，是学习化工原理，向建立工程意识迈出的第一步。因此，教学计划中加入见习教学环节是十分必要的。例如绪论章节可以将单元操作介绍移步化工智能工厂或有代表性的工艺模型现场。我校是以石油化工专业为特色的工科院校，在化学工程与工艺及高分子材料专业的化工原理课程教学中，紧紧围绕原油炼制、乙烯裂解的工艺，通过微型智能工厂，结合实际生产流程介绍单元操作的简单原理、典型设备、性能，使学生对单元操作建立充分的感性认识。在设备知识模块上，要求学生利用认识实习机会，对设备结构及其原理有初步的了解；条件允许时可以请相关企业的车间技术人员针对某一典型单元操作设备给学生授课，如塔设备、换热器和离心泵等。通过典型产品工艺流程、实验室中型实验装置或身边可以理解的简单生产工艺及设备，引出化工原理课程的各单元操作、三传理论，让学生认识到参加工作后能做到理论联系实际，所学的知识具有很强的实用性，才会使学生产生学习动力，提升学习兴趣，树立工程观念。
2 仿真实训/实验操作
学生对单纯的教学模型和图片演示教学产生排斥，从而出现对单元操作原理理解不透，理论课兴趣不高，实践课不愿动手，难以激发其学习热情的现象。化工仿真操作给学生一个模拟操作环境，能解决化工专业学生下厂难、操作危险的难题。我校不但开设了单元操作的仿真实训，而且还开设了石油炼制主要装置的工艺流程仿真模块。通过仿真实训使学生在学习理论知识的同时，大胆动手实践，培养工程的实际操作技能。授课过程中根据理论讲解的进度，由简入繁地开设仿真实训。例如在流体输送设备离心泵的仿真训练中，从开阀、灌泵、起泵等基本操作开始，让学生认识什么是实际生产操作，学习实践管路中的流量计、真空表、压力表的使用，以及如何通过实验获取离心泵特性曲线的方法。在传质单元操作的仿真训练中，学生对于启泵、流量器、压力表的使用已经不陌生，可以有针对性地设计实验操作工艺参数。我校利用仿真系统，对流体输送设备、精馏、干燥、过滤单元操作建立起虚拟环境，将单元操作的操作流程、操作点以及控制参数等信息逼真地呈现在学生眼前，使学生在仿真操作中探求生产过程、思考工作原理，使理论知识的掌握由被动变为主动[3]。
为了强化学生分析问题、解决问题的能力及设计创新能力的培养，提高学生的实验兴趣，在验证性实验基础上，开发设计创新性实验内容是十分必要的。例如我校在现有精馏验证实验装置上进行设备改造，设计了“冷液回流操作条件下的精馏设计性实验”项目。通过改变进料组成、进料流量、冷液回流温度、回流比等操作参数，采用热量衡算、物料衡算，确定精馏塔不同操作条件下的精馏段操作线方程、预测产品组成变化，然后依据设定的实验条件进行精馏实验，通过实验操作和数据处理分析影响精馏操作的主要因素。实验完成过程中，既督促学生主动学习传热、传质的基本原理，又有针对性地强化传质的操作性问题解决，使学生充分享受学以致用的乐趣[4，5]。
3 理论讲解，从感性认识到理性认识
理论课程教学是化工原理课程教学的核心。上述认识实习、仿真实训，是学生产生学习兴趣的催化剂。掌握课程知识质量与效果还依赖于任课教师的基本素质，教学过程的设计对教学质量与教学效果有着举足轻重的影响。在化工原理教学体系中加入生产观摩、仿真实训，在有限的学时下，使原来的理论讲解时间变得不足。所以对理论内容合理精简，做到精、深、突出基本概念与共性规律，这些都需要授课教师的充分准备和课堂的生动讲授。但是，化工原理课程中涉及许多在课堂上难以直观表达的内容，如流体在管路中流动的类型、离心泵的气缚与气蚀现象、各种换热器的构造及强化传热的形式、板式塔降液管液泛与淹塔等。如何利用有限的课堂授课时间，使学生更好地掌握单元操作原理，在授课中加入以下教学手段是很有必要的。
3.1 借助多媒体
采用Flas与教学录像讲解，可以将离心泵、换热器、塔设备、液液萃取等单元操作的原理、设备结构、操作现象等内容直观地展现给学生。强化学生的感性认识，使学生能够深入理解三传理论以及理性认识与感性认识相结合。如在讲授传热设备时，将换热器冷、热流体的流动路径制作成Flas在课堂上播放；在精馏塔操作线、干燥物料湿焓图的确定上，也可以通过Flas一步一步地清晰展现。
3.2 化工案例教学
化工案例教学的“教材”要具有真实性、工程典型性和教学实用性。案例的素材基于各个单元操作，收集已有的国内外案例，教师引导学生分析解决案例的过程，是学生主动获取最有效知识来灵活解决工程实际问题的思考探索过程，是对学生能力增长最有帮助、参与动力最大的学习过程。在这个理论知识与实践问题相结合的学习过程中，学生不仅深刻地理解了理论知识，更为重要的是掌握了将理论知识正确、灵活地运用于实践中解决实际问题的方法，培养和提高了他们对化工单元操作方法和单元设备分析、比较、评价及选择的能力[6]。
通过以上课堂的授课，可以有针对性地培养学生用工程观念分析、解决工程实际问题的能力，树立工程思维理念。
4 利用工厂实习，实践工程思维分析，解决实际问题
教学内容与工厂企业的设备流程密切相关，如何将理论切实联系实际，教学过程中实习环节应成为重要的教学环节，而这个主要环节由于校企合作薄弱及石油化工企业安全等因素受到限制，往往被多数学校所忽视。
我校响应教育部卓越计划的号召，与珠三角、粤西地区多家化工、食品、燃气企业建立了“互惠双赢”的实习实训基地，实现资源共享，使学生在了解生产主要设备的类型、结构特点、尺寸、材料的基础上学习生产化工产品的原理、方法、工艺流程及成本核算概况。特别是根据培养计划安排的毕业前进厂跟班实习，让学生在工作中熟悉工艺参数、单元操作、设备操作与管理，真正体会如何处理现场突况及安全防范等；在工作中收集生产现场的数据，作必要的物料、能量衡算，对生产状况作一定探讨，对所发现的生产薄弱环节及存在的问题提出改进意见，使学生的工程素质和工作竞争能力得以提高。通过毕业前的进厂实习，学生可以将所学的化工原理知识与专业知识连贯起来，加上教师的必要指导，最终使学生实现理论与实践的结合，交一份满意的毕业设计。
5 结束语
通过教学体系改革，转变化工原理传统的授课方式，培养学生的学习兴趣，让学生在学习与践行中感受化工原理理论指导实践的重要地位。通过工艺流程认识实习给学生各单元操作的感性认识，建立工程意识，树立工程观念；通过精心组织理论教学内容、引进先进教学方法，培养学生的学习主动性，使学生在仿真实训与动手实验过程中用工程观念分析、解决工程实际问题，树立工程思维理念；让学生在工厂实习中真正感受理论与实践的结合，培养勇于探索、积极进取的创新精神。
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化学工程原理范文5
【关键词】中职 化工原理 化工仿真 化工专业 教学有效性
化工原理是化工专业的一门核心骨干课程，其主要任务是教会学生化工生产过程中有关单元操作的基本知识，岗位实操的基本技能，对学生专业能力的培养有着举足轻重的影响。2011年笔者所在学校购买了化工仿真教学软件并在《化工原理》课程正式实施。通过教学实践，笔者认为仿真化工教学与传统教学相比主要具备以下几个方面的优势。
一、与传统教学相比，化工仿真的动态模拟演示，更直观形象
中职学生的特点就是喜欢直观形象地知识，所以喜欢动手实践，对理论往往不求甚解。在仿真实验的过程中，学生会面临很多问题。他们会在反复的实践中，发现理论知识对于实践的指导作用是不可低估的。例如，离心泵的冷态开车过程，储罐的液位控制很多学生都控制不好，那是因为学生对液位的控制原理不理解。储罐液位的高低和泵的输出量和进料量有关，如果输出量大于进料量液位就偏低，反之则偏高。进料量的大小由LVC101来控制，而输出量得大小由FIC101来控制，而输出量在生产中是由规定的，因此液位的控制主要是通过LVC101来调节的，如果学生不明白其中的原理，只是机械的按照步骤来做，液位是肯定控制不好的。所以在学习了一段时间仿真之后，学生会根据遇到的问题更深入的去研究相关的理论知识，再在仿真中进行实践，达到理论与实践共同进步的目的。
二、与传统实训相比，化工仿真使工艺流程认识，更方便高效
传统实训一般采用分组实验的方式，由于场地、设备、课时以及师资力量等方面的原因，很难达到学生独立完成实验的目标，学生也很难有时间去摸清整个工艺流程，详细揣摩设备特性，观察和分析实验现象。甚至有些不愿动手操作的学生整个实验过程都是在看别人操作，最后连实验报告上的数据都是抄同组同学的，很难达到预期的实验效果。化工仿真技术只需要一个机房就可以实现全班四十多人一人一台计算机进行仿真实训，弥补了这一缺陷。通过对化工仿真实验的反复操作，学生会对工艺流程留下深刻的印象，安全生产的意识也能渗透到学生内心，让学生知道生产前必须要考虑的问题。
三、与企业实习相比，化工仿真的动态操作过程，更安全经济
化工企业中的生产都是大型的、连续的，涉及的原料产品往往易燃易爆，反应条件以高温高压居多，存在一定的危险性。工人上岗前都是经过严格的安全培训才能由师傅带领上岗操作，因此学生实习期间是没有机会亲自动手操作的，只能观摩。但化工仿真系统可以让学生不进工厂就能得到模拟开车、停车和事故处理操作的机会，获得操作经验，建立集散控制的概念，既安全经济，又有很强的实践性和可操作性。采用仿真实习代替企业实习，可以节省设备运行费用，物料能量损耗费用，实习人员下厂经费等大量开支。并且学生用短短几个月的时间就可以获得实际生产中几年才能积累起来的经验，使学生实现了“零距离”就业。由此可见，仿真实习不仅安全，而且经济高效。
四、与传统考核相比，化工仿真的智能评价系统更简单快捷
仿真软件中有自动评价功能对学生掌握的知识水平随时进行测评。学生启动STS系统进入平台，同时也就启动了过程仿真系统的评分系统。过程仿真系统平台PISP-2000评分系统是智能操作指导、诊断、评测软件，它通过对学生的操作过程进行跟踪，在线为学生提供操作状态指示、操作方法指导、操作诊断及诊断结果指示、操作评定及生成评定结果等功能。通过这些功能，学生可以随时随地的进行测评，该软件会将该生错误的操作过程或操作动作进行说明，以方便学生根据这些错误操作查找原因，及时纠正或在今后的训练中调整自己练习的侧重点。教师对学生进行操作考核时，可以隐藏操作步骤指示和操作方法指导等功能，让学生自主操作。通过智能软件对学生操作过程进行评定，对每一步进行评分，并给出整个操作过程的综合得分，还可根据需要生成评分文件。学生最后的成绩可以生成成绩列表，既可以保存也可以打印。成绩中还会包括学生资料、总成绩、各项分步成绩、操作步骤得分、质量得分等详细的说明。可以说仿真系统所带的这个智能软件，使考核变得更简单快捷，易于操作。
综上所述，仿真教学使学生变成了学习的主体，可以充分发挥学生的学习主动性，强化了学生的实践能力，极大地提升了化工原理课程的教学效果。化工仿真在化工专业教学中的应用给学生营造了一个逼真的化工生产环境，在情境中实现教与学的互动，直观形象，极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习主动性。
参考文献：
[1]付家新.浅谈化工仿真在化工原理教学中的应用[J].中国科技信息.2009（05）.
化学工程原理范文6
关键词：自动控制原理；工程实际；工程化思想
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）02-0202-02
“自动控制原理”是第二炮兵工程大学生长干部学历教育“测控工程”专业、“导弹工程”专业和“电力工程及自动化”专业一门必修工程技术基础课程，是各相关专业进一步学习专业基础课程和武器平台课程的先导课程，对培养学员掌握自动控制理论，熟悉导弹控制与制导系统工作原理，从事导弹武器系统运用与研究具有重要作用。该课程来源于控制工程的社会实践，又回到工程实际中去指导系统的分析和设计，理论性较强，公式较多，计算烦琐，同时又具有浓厚的工程背景，工程化的思想贯穿了整个自动控制原理课程的教学。因此，其学习方法与高等数学和电路分析等基础课程中的严格理论推导有所不同，在本门课程的学习过程中如果不转变思想，一味追求计算精度的话，教学效果就会大大折扣。笔者重点梳理了课程教学中需要特别强调的几个知识点，在强化学生工程化思想的同时能够加深学生对本课程的理解和掌握。
一、高阶系统的时域分析
在控制工程中，几乎所有的控制系统都是高阶系统，即用高阶微分方程描述的系统。一阶系统和二阶系统都可以建立统一的数学模型，分析方法也有一套成熟的理论。然而，高阶系统的数学模型没有统一的标准形式，统一的分析方法也就无从谈起。因此，高阶系统的分析方法因不同的系统而不同。工程上常采用闭环主导极点的概念进行近似分析。对于稳定的高阶系统，其闭环极点和零点在左半s平面上虽有各种分布模式，但就距虚轴的距离来说，却只有远近之别。如果在所有的闭环极点中，距虚轴最近的极点周围没有闭环零点，而其他闭环极点又远离虚轴，那么距虚轴最近的闭环极点所对应的响应分量，随着时间的推移衰减缓慢，在系统的时间响应过程中其主导作用，这样的闭环极点就称为闭环主导极点。除闭环主导极点外，所有其他闭环极点由于其对应的响应分量随时间的推移迅速衰减，对系统的时间响应过程影响甚微，因而称其为非主导极点。确认闭环主导极点之后，就可以略去非主导极点项，对系统进行降阶近似处理。通常，非主导极点离虚轴的水平距离，比主导极点离虚轴的水平距离大4倍之后，能得到很好的近似效果。对系统进行降阶近似时，为了保持正确的稳态响应，应该对增益系数作相应的调整。
二、根轨迹
根轨迹法是分析和设计线性定常控制系统的图解方法，使用十分方便，特别在进行多回路系统的分析时，应用根轨迹法比用其他方法更为方便，因此在工程实践中获得了广泛的应用。根轨迹是开环系统某一参数从零变化到无穷时，闭环系统特征方程式的根在s平面上变化的轨迹。当开环增益或其他参数变化时，其全部数值对应的闭环极点均可在根轨迹图上简便地确定。根轨迹图不仅可以直接给出闭环系统时间响应的全部信息，而且可以指明开环零、极点应该怎样变化才能满足给定的闭环系统的性能指标要求。在绘制的根轨迹的过程中，我们采用的不是解析法确定的准确根轨迹，而是由一系列法则所确定的概略根轨迹，与准确的根轨迹之前存在误差，但是对于分析控制系统的性能来说是足够的。
显然，两个系统的单位阶跃响应曲线差别不大。
三、Nyquist曲线
Nyquist曲线又称开环幅相曲线，是线性系统的频域分析法中常用曲线。描点法作为一般函数曲线的绘制方法，当然能够完成绘制开环幅相曲线这个任务，不过实际中所面临的控制系统结构各异，即使是同一个系统，它的参数也会随着环境的变化而变化，这些变化都会引起开环幅相曲线的不同，描点法显然无法适应这些变化，因此在工程上很少使用这种方法。在工程实际中，我们从控制系统的数学模型出发，经过工程近似，得到了绘制概略开环幅相曲线的一般规律：起点，终点以及曲线与坐标轴的交点和曲线的光滑行等等。根据这些规律可以快速绘制概略曲线，对于工程实现是非常便利的，可以非常方便分析控制系统的稳定性和稳定裕度等等。
四、Bode曲线
Bode曲线又称为对数频率特性曲线，由对数幅频曲线L（ω）和对数相频曲线组成，是工程中广泛使用的一组曲线。利用此曲线不仅可以分析系统的稳定性，还可以通过频域实验确定系统的传递函数。在控制工程中，为简化对数频率曲线的绘制，常常用低频和高频渐进近似表示对数幅频曲线，称为对数幅频渐近性曲线L■（ω）。用渐进特性近似表示对数幅频特性时存在的误差ΔL（ω）=L（ω）-L■（ω）。
误差曲线如图2所示：
在交接频率处误差最大，约为-3dB，在工程允许的范围之内。
五、描述函数法
非线性系统稳定性分析的描述函数法实质是将线性系统的频域分析法扩展应用到非线性系统中。线性系统的频域分析法是建立在频率特性的基础之上的，因此扩展的关键问题是寻找非线性系统的频率特性。通过分析发现非线性系统的频域响应曲线与线性系统的频率响应曲线有所不同，线性系统的频域响应曲线是与输入同频率的正弦曲线，而非线性系统的频率响应曲线是一个非正弦的周期函数。对于周期函数，应用数学分析中的一个非常有效的工具-傅立叶级数，将非线性系统的输出展开成直流分量和一系列谐波分量之和，基波分量是与输入同频率的正弦函数，忽略谐波分量，用基波分量近似代替非线性系统的输出，从而得到非线性系统的近似频率特性―描述函数。在此基础上，才能扩展线性系统的频域分析法，从而得到非线性系统稳定性分析的描述函数法。显然，傅立叶级数展开是描述函数法的关键所在，用基波代替输出，是工程近似思想的生动体现，结论的准确性丝毫不影响工程应用。
六、结论
自动控制理论涉及的知识点多，内容比较抽象，是一门理论性较强的课程。同时，该课程与工程实际联系紧密，具有浓厚的工程背景。在教学过程中，不能过度强调公式推导，应该适当简化数学推导过程，强化课程的“工学”特性，强调其工程应用，培养学生工程意识。
The Engineering Thought in Automatic Control Teaching
YANG Yan-li，GUO Yi-feng，ZHANG Guo-liang，LIAO Shou-yi
（Rocket Force University of Engineering，Xi'an，Shaanxi 710025，China）
