化学工艺的理解范文

导语：如何才能写好一篇化学工艺的理解，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词]电厂；化学水；工艺

中图分类号：D322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0023-01

0 前言

化学水处理是火电厂重要的生产过程，确保化学水处理设备可靠运行和补给水质量对火电厂的安全经济运行起着非常重要的作用。电厂水处理主要是指给水处理，即锅炉用水的处理。锅炉用水必须经过严格的净化处理才能使用，否则将会造成严重的危害。

1 化学水处理工艺原理

化学水处理工艺系统包括化学预处理、一级除盐系统和酸碱再生系统，其中除盐系统由离子交换除盐系统、酸碱再生系统、废液中和系统组成。

1.1 化学水预处理

一般天然水中含有较多的悬浮物和胶体物质，如不首先除去，含有悬浮物和胶体物质的水如直接进入锅炉，易使锅内结生泥垢；若水中含有有机物的胶体，进入锅炉则易使锅水起泡，从而恶化蒸汽品质。因此，在电厂水处理工艺中，应首先除去悬浮物和胶体物质，使水得到澄清，或者预先除去部分硬度，这就是水的预处理目的。化学预处理工艺系统主要包括原水加药系统、澄清池排污系统；升压泵、工业水泵、生消水泵控制等。由于水源直接取自较混浊的天然水，通过在水中加入化学药剂，使钙、镁离子转变为难溶化物而沉淀析出。从而降低水中的硬度。

1.2 除盐原理

化学水预处理仅仅是除掉水中的钙、镁离子，而水中的除盐处理则是除掉水中溶解的盐类，常用的方法是化学除盐。化学除盐就是应用离子交换反应的原理进行除盐。

由一个强酸性阳离子交换器和一个强碱性阴离子交换器所组成的除盐系统，是除盐系统中最简单的，原水一次相继地经过强酸性阳离子和强碱性阴离子交换器称做一级，这种形式称为一级除盐系统。在这种系统中，原水中所有的阴离子都被阴离子树脂所吸着，其中包括有HCO-3。这种方法经济性较差，因为当原水通过强酸性阳离子交换后，其中所有的HCO-3都转变成游离的CO2，这就有可能用除碳器将它除去，在上述系统中因不设除碳器，那么HCO-3就被阴离子树脂吸着，这样就需要多量的阴离子树脂，并且在再生中要消耗更多的再生剂，所以这种系统只适用于供水量很小或进水中含HCO-3一量很小的情况。

原水在强酸性阳离子交换器中经阳离子交换后，除去了水中所有的阳离子。被交换下来的H+与水中的阴离子结合成相应的酸，其中与HCO-3结合生成的CO2连同水中原有的CO2在除碳器中被脱除。水进入强碱性阴离子交换器后，以酸形式存在的阳离子与强碱性阴离子树脂进行交换反应，除去水中所有的阴离子，从而将水中溶解盐类全部除去制得除盐水。

2 化学水处理系统流程

化学水处理系统主要由离子交换除盐系统、酸碱再生系统、废液中和系统组成。

2.1 离子交换除盐系统

以采用地下水的水质为例，地下水一般水质很好，离子交换除盐系统采用一级除盐系统加混床处理，其流程为：地下水――深井泵――生水池――生水泵――生水加热器――过滤器――清水池――清水泵――强酸性阳离子交换器――除碳器――中间水池――中间水泵――强碱性阴离子交换器――混床――除盐水池――除盐水泵――主厂房，设有五套过滤器、强酸性阳离子交换器、强碱性阴离子交换器和混床以进行切换使生产连续。

从生水加热器来的原水进入过滤器进行过滤，将原水中残留的悬浮物去除。经过过滤后的水进入清水箱，由清水泵打入强酸性阳离子交换器，经强酸性阳离子交换除去水中铁、钙、镁、钠等阳离子，再送入除二氧化碳器，通过鼓风方式除去水中 CO2，再送入强碱性阴离子交换器，通过强碱性阴离子交换，除去水中强酸根（Cl-、SO42-），碳酸氢根（HCO3-）及硅酸氢根（HSiO3-） 等阴离子，进入混床对剩余的阴、阳离子进行处理，最后送入除盐水池，由除盐水泵送入主厂房，以供锅炉使用。经过以上工艺处理的水就是合格的锅炉补给水，称作无盐水。用来吸收阳离子的树脂称为阳树脂，用来吸收阴离子的树脂称为阴树脂。强酸性阳离子交换器也称为阳床，强碱性阴离子交换器也称为阴床。

2.2 酸碱再生系统

酸罐中的浓盐酸（HCl ）由酸泵输送到酸计量箱，当阳床再生时，由除盐水使酸喷雾器产生负压，将酸计量箱内的一定量的浓盐酸稀释成稀酸溶液，送入阳床进行再生。

碱罐中的碱液（ NaOH ）由碱泵输送到碱计量箱，当阴床再生时，由除盐水使碱喷雾器产生负压，将碱计量箱内的一定量的浓碱稀释成稀碱溶液，送入阴床进行再生。

2.3 废液中和系统

由于在本系统采用的是化学除盐工艺，再生已经失效的阳、阴离子交换树脂时，所用的酸、碱液耗量不可低于或等于理论量。所以除盐工艺的水处理系统再生过程中就必定产生大量的酸、碱废水。不经处置的废液就直接排放，会污染水域、影响农作物及鱼类正常生长和危及人民群众的健康。这就必须要进行废酸、碱的处理，以使排放水 PH 值达到允许排放的标准。

阴阳床再生过程中会产生一定量的废碱和废酸（总量约占化学制水10%），通常采用的方法是把这些废碱和废酸排到中和池中，进行自然中和，但实际使用中很难达到自然中和处理的目的，即废碱和废酸混合反应后 pH 值不能满足环保排放（pH值6-9）标准。其工作原理就是设置一个中和池，让阴阳离子交换器再生所产生的废酸碱液排放到中和池中，首先让废酸碱液自行中和，并根据需要，加入适量的酸碱进行中和，然后排放掉废液。为了加快中和速度，这里设置压缩空气管进行搅拌，使得加入作调节用的酸（或碱）与废液能够混合均匀、互相中和。

3 化学水处理系统的自动控制

3.1 过滤器自动控制过程

运行时水经上部进水阀进入过滤器，过滤后的水从下部送出。当过滤器出水浊度超过规定值时必须进行反冲洗。进行反冲洗操作时，将过滤器内的水排放到滤层上缘为止，首先用压缩空气（气压 0.6-1.0MPa）吹洗，然后用水和压缩空气混合冲洗，再反洗，最后正洗至水质合格后运行或备用。根据具体的工艺要求设定上部排水、吹洗、混合冲洗、反洗的时间。

3.2 强酸阳离子交换器自动控制

运行过程中，当出水的钠离子浓度超过规定值时必须进行再生，再生主要有反洗、排水、顶压、还原、置换、正洗等工艺步骤。反洗又分小反洗和大反洗两种，一般经过10-20个制水周期后进行一次大反洗，由于大反洗后再进行还原时，还原剂的用量应比平时增加 20%-50%，所以需要增加一个补充还原过程。各个步骤的时间需要根据具体的工艺要求设定。

3.3 强碱阴离子交换器自动控制

运行过程中，当出水的SiO2含量超过规定值时必须进行再生，再生主要有反洗、还原、置换、正洗等工艺步骤。各个步骤的时间需要根据具体的工艺要求设定。

3.4 除盐系统的流程控制

一级除盐系统联接方式可分为单元制和母管制，不同的联接方式具有不同的控制方法。单元制是指系统正常运行时，当某套设备失效时，备用的整套设备运行，失效设备整套停止并进入再生状态。采用单元制联接，只要系统设计合理，只需监测阴床出水的 Si02含量，就可判断该套设备是否失效。母管制是指系统正常运行时，当某个设备失效时，备用的该类设备运行，失效的设备停止并进入反冲洗或再生状态。对两个相同设备的操作可分为手动和自动，设置一个手动一自动位（1：自动 0：手动），通过改变手动一自动位来进行手动和自动的切换。手动状态下设备由用户控制，用户可以根据需要对任一单台设备进行运行、停止、反冲洗或再生；自动状态下设备由程序控制，当某个设备失效时，备用的该类设备自动运行，失效的设备停止并进入反冲洗或再生状态。设备可以是过滤器、强酸阳离子交换器或强碱阴离子交换器。

4 总结

本文主要介绍了化学水处理的必要性，几种典型的锅炉用水名称，重点叙述了锅炉补给水的工艺流程，为电厂化学水处理系统的改造提供了理论依据和指导方向，具有重要的应用价值。

参考文献：

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关键词：工学结合；一体化课程教学；团队协作能力

工学结合教学应该是以行动为导向，强调教师（师傅）的教为主导，学生的学（行动）为主体，以师生之间或学生之间的协作行动为主要的方式，以学生的专业能力（技能）和社会能力整合后综合性的实践能力作为主要评价依据的课程体系。工学结合一体化教学是在课程的学习过程中能够最大化地理论联系实际，在真实的生产环境完成学习任务的一种教学模式，这种教学与生产零距离的学习方式，能够使学生的综合素质水平得到迅速而有效的提升，为学生将来的职业发展奠定良好的基础。

一、工学结合一体化概念

1.工学结合一体化

工学结合，就是以就业为导向，让学生在校学习期间有机会进行生产一线和具体工作任务的实际操练，把所学知识用于生产实践，又将实践中遇到的问题，通过再学习寻找解答，得以提高，即“学习---实践---再学习---再实践”，使学生的专业知识和职业技能得到全面提升，成为受用人单位欢迎的技能型人才。在坚持“做中学，做中教”的教学模式下，学生的思想道德素质、吃苦耐劳精神、专业技能都有不同程度的提高。

当前不少的中职学校都十分注重校企合作，与企业进行深度融通，建立实训基地。工学结合一体化课程教学都是直接将上课的地点设立在工厂中或企业在学校设立生产车间，把生产和教学结合在一起，教师（师傅）把课程讲解过程中结合到生产实际中去，让学生能够了解一些具体的设备的具体使用步骤，产品的加工流程和加工工艺等。教师（师傅）将时间充分的留给学生，让学生在生产实践的过程中能够更好得理解课程的内容，并掌握相应操作技能。总的来说，通过工学结合一体化的课程教学模式，尤其对于工科类专业的学生来说，对其专业发展起到了非常有效地帮助，而且也在一定程度上培养了学生之间的团队协作能力。

2.工学结合一体化课程开展的必要性

当前在中职学校中开展工学结合一体化课程教学是非常有必要的，一方面对于当前以就业为导向的人才培养起到了非常有效的帮助。在传统教学过程中，存在大部分的学生在学校掌握了大量的理论知识，但是到企业进行工作的时候，感觉无从下手，不清楚该怎么做，不知道一些具体的设备该如何操作，并且往往课本上所学习到的内容与实际操作是存在非常大的差异的。

因此在这种就业环境之下，开展工学结合一体化课程教学对学生的发展起到了非常积极的帮助。学生在实际的课程学习过程中，教师手把手的教导学生具体的设备和仪器该如何使用，在使用的过程中需要注意哪些问题，在实际的操作过程中那些突况与书本上的知识是不同的，通过工学结合一体化的课程教学，学生的实际动手能力得到了有效地提高。而且在教学时候，学生们之间的团队协作能力也能得到潜移默化的提升。

总的来说，在中职学校中开展工学结合一体化课程是非常有必要的，不仅能够使学生未来的职业发展更加顺畅，而且在工学结合一体化课程学习过程中，学生的团队协作能力得到了有效的提升，为将来参加工作奠定坚实的基础。【1】

二、工学结合一体化课程开展培养团队协作能力的具体对策

前面我们对当前工学结合一体化课程开展的概念以及必要性进行了简单分析，可以看出在目前的发展来看，工学结合一体化课程教学对学生的帮助是非常大的，为学生未来的就业奠定了良好的基础。同时在我看来通过工学结合一体化课程大大培养了学生的团队协作意识，使学生能够重视团队的重要性。下面我们具体来看一下在工学结合一体化课程教学中培养学生团队协作能力的对策。

1.强化教师的业务培训，提升教师的专业技能和素养

要能很好地推行工学结合教学模式的改革，教师的专业技能和素质的提高至关重要。做好教师的培训工作，提高教师自身的专业水平和能力，应分期分批到企业生产一线学习实践。教师应了解企业的生产工艺流程，了解企业文化、产品工艺流程、岗位人员的职责和需求等。在校企合作中，应重视对教师职业实践能力的培养，坚持教师下企业实践制度的切实推行。只有这样教师才能在实践中获得本专业范围内的实践知识和技能，了解企业的组织管理和实施，并学习合理的工作方式；还能熟悉学生未来的职业环境，了解企业里的问题和社会现状。只有这样教师才能掌握企业新技术的进展情况，了解学科专业的前沿领域，开阔的视野，积累实践经验和对工作深刻的感性体验。只有这样教师才能正确地引导学生，有效地开展团队教育，保证工学结合一体化的顺利进行。

2.工学结合一体化课程教学实行分组培养学生团队能力

在当前大部分的工学结合一体化课程学习过程中，学生如果没有进行分组是很难在学习的过程中接触到设备或者一些仪器的练习的。因为很大一部分设备数量上有一定的限制，无法保证每一位同学都能够充分的接触这些设备。因此在进行课程学习的过程中，进行分组学习的模式不仅能够使每位同学的实践能力得到充分的提升，而且也在一定程度上培养了学生的团队协作意识。【2】

在工学结合一体化课程开展的过程中，教师将班级中学生进行小组划分，然后每一个设备或者仪器对应一个小组，这样教师在讲述完一个具体的设备该如何操作或者如何使用之后，就以小组的方式来进行操作。在操作的过程中教师应当重视培养学生的团队协作意识，比如在一些设备的使用时，让某一位同学管理设备一个方面的操作，让另外几位同学管理设备其他几个方面的操作，然后在设备实践的过程中，想要将设备使用好，就需要同学们之间进行有效的沟通和讨论，在操作的过程中学生们之间就会逐渐建立团队意识，为了能够将设备使用好，就会树立团队协作的意识。

总的来说，在进行工学结合一体化课程教学过程中，教师需要重视分组的重要性，分组能够使每一位同学都能够接触到一些具体设备的使用等，对学生的学习效果以及学习兴趣都有极大的帮助。而且以分组形式来进行课程教学对学生的团队协作能力有很大的提升。【3】

3.优化课程内容，改进教学方式，提升学生团队协作能力

在进行工学结合一体化的课程教学过程中，教师应当转变传统的教学思路，重视课程学习过程中学生团队协作能力的培养，重视课程学习中实践性认知的重要性。在教学的过程中突出职业素养，以培养学生的职业素养为重，把课程的改革转变为以学生为中心的课堂讲学模式，在课堂讲学过程中重视学生的主观能动性发展，同时重视学生在课堂的交流沟通时间，对于一些问题不要急于解答，可以先让学生在讨论的过程中，来寻求问题的解决思路，通过讨论的方式所得到的答案对学生来说，印象是非常深的，并且通过与同学讨论的学习方式也使学生之间的团队协作能力得到了有效的提高。

同时，在一体化教学中注重以项目为引领，任务驱动，让学生以团队合作的方式进行任务策划、任务分工、任务实施以及任务效果反馈，实现项目的综合效果。下面以“PLC控制三相电机的YD启动”项目教学任务为例，进行说明。

（1）教学准备、分组。分组时模仿企业生产班组情况，每组设一名班组长，老师扮演电气安装（维修）车间主任角色。（2）分发任务。利用PLC对镗床主轴控制电路进行电气改造。（3）讨论并制定任务的实施方案。为引导学生学习，要给每名学生发一份工作任务单，工作单主要是模仿企业岗位实际技术文件的内容。学生在组长组织下，发挥团队协作精神，积极探讨最佳的方案。（4）方案的实施---线路安装调试。首先各组根据设计的方案完成PLC与电器元件的实物连接。连接完成要由两个以上同学进行对照检查，然后利用编程软件完成PLC程序的调试及上传工作。各组在电路安装调试好以后要通电试验，以检验方案的正确性。如电路不能实现任务所提出的功能，小组要组织讨论，分析查找故障原因所在，并修改设计方案。（5）项目完成效果评价。通过小组互相评议，对各组方案的设计、实施中存在的问题进行总结，并对本次实训的重点知识内容进行拓展应用。

这样的一体化项目教学，不仅要求学生有独特创新的想法，而且要付诸于行动，学生以小组合作的形式完成任务，能有效地培养高度的团队合作意识和创新实践能力。

总的来说，在进行工学结合一体化课程教学的过程中教师一定要合理的转变教学观念，优化改善传统的教学管理，强化学生在课堂中的主体地位，培养学生的团队协作意识，提高学生的专业学习能力，同时让学生在课程学习中进一步提升自己解决问题和创新实践能力。

总结

综合上文所述，本文我们主要从工学结合一体化课程教学的基本内涵以及开展的必要性进行入手分析，可以看出在当前社会发展的背景之下，以工学结合一体化课程教学所培养出来的学生其所具备的专业素养以及实践认知能力是非常高的，相比于传统教学模式而言，学生在工学结合一体化课程教学中能够深刻体会到团队协作能力的重要性，并且在团队合作的过程中一步一步的发现问题，分析问题解决问题，通过工学结合一体化课程教学，学生在专业技能得到提高的同时团队协作能力得到充分的提升，教师在教学过程中应当重视这一教学模式。【4】

参考文献：

[1] 梁珍.技工院校工学结合一体化教学改革的理论与实践[J].中国教育技术装备，2013，（15）：142-144.

[2] 李京泽.“工学结合一体化”大学生创业中心教学管理模式[J].教育与职业，2013，（17）：103-104.

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论文摘要：当前，在职业教育努力服务经济建设的大背景下，怎样创新中等职业学校的化学工艺专业教学，为地方经济建设搞好服务？笔者认为，应当认真把握专业课程教学和学生就业的关系，结合中等职业教育的发展现状及化学工艺学科教学的特点，通过对专业课程的正确定位和教学方法的进一步改革，努力培养高素质的化学工艺职业劳动者。  

 

一、中等职业教育现状分析 

中等职业教育其实就是就业教育，这已经成为人们的一个共识。也就是说，人们越来越感受到职业教育对社会经济发展的重要作用，越来越认识到职业教育与市场经济的紧密联系，认识到市场经济对职业教育资源的配置利用。同时，市场也对职业教育的发展起着制约和促进作用，主要表现在：生源市场构成了职业教育的入口环节；产业结构和市场需求构成了职业教育的运行环节；就业市场影响着职业教育的出口环节。市场已成为影响职业教育的重要因素，在一定程度上讲，市场变化已成为职业教育发展变化的一个晴雨表。 

二、 化学工艺学科特点分析 

根据教育部面向21世纪中等职业教育教材建设的精神，以及培养高素质化工职业劳动者的要求，化学工艺课程立足化工工艺岗位操作工所需要基本知识、基本原理和基本技术，在介绍化工生产原料、阐述化学工艺基本知识与原理的基础上，选择可体现化学工艺特点的工艺，讨论工艺原理、工艺条件及工艺流程，使学生学习掌握化工生产的基础知识，基本原理和技术，为走向生产岗位奠定化工职业基础。 

三、 经济建设与学生就业的关系 

“校企合作、工学结合”是当前我国职业教育改革与发展的方向，国务院《关于大力发展职业教育的决定》指出，要大力推行校企合作、工学结合的培养模式。教育部《关于全面提高中等职业教育教学质量的若干意见》指出，要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式，把工学结合作为中等职业教育人才培养模式改革的重要切入点。而地方经济的特色就直接影响到校企合作和学生的就业问题。例如：我们济源地区的工业企业以聚氯乙烯、焦化、多晶硅、金属冶炼等为主，在工艺学的教学中，主要应该介绍一些这方面的产品加工和综合利用的工艺。 

四、如何改革化学工艺学教学 

1．改革思路是要以市场为基础 

以市场调研为基础，结合地方工业的特点对化学工艺课程内容及要求进行定位。首先，课程定位必须要实事求是。职业教育办学方向就是依靠市场办专业，如果脱离了这个目标，那么课程定位就是无源之水。其次，职业学校的学生基础比较薄弱，学生的水平差距也比较大，学生缺乏兴趣，容易失去学习动力，所以我们要了解教学的主体即学生的实际情况。教学内容应按学生的实际学习能力和就业市场需求进行适当的删减，应着重介绍与实操和就业企业紧贴的内容。注重理论联系实际。教学内容突出实用性，引发学生的学习兴趣，让学生感觉到学有所用，充分调动学生的主动性和参与意识。在此基础上确立课程的性质任务和教学目标。重新进行课程定位，根据学生的实际情况对教学内容进行适当的删减和补充。紧抓当地重点工业、新兴工业项目，结合地方的主要资源从原料、产品、工艺特点、用工需求等方面入手确定教学内容。 

   　2. 基本方法是要与地方经济相结合 

目前中等职业教育的专业课教材中，化学工艺学教材中的内容大多是以一些相对完善，通用的一些工艺作为核心内容。由于不同地区化工行业的资源、人才需求和生产工艺不同。现行教材中很多内容并不能很好的被企业、教师和学生认可。在实际教学过程中，应当将一些本地具有代表性、基础性的工艺作为核心教学内容，将化学工艺中的工艺学基础知识融入核心工艺完成教学目标。如我们济源地区以树脂生产、煤化工和化肥生产为主。教学内容就应当与企业合作制定以树脂生产、煤焦化、煤气化和化肥生产的工艺作为主线，将工艺学基础知识和生产工艺相结合为内容的校本教材。 

3. 实施化学工艺教学的几项措施 

一是要加强教师的业务能力培训及师资队伍建设。首先，要重视学历、职称的提高与实践本领和研发能力的培养。鼓励教师主动到当地相关企业锻炼为行业企业提供各种技术支持与服务。同时参与行业标准的制订，积累实际工作经验，提高实践教学能力。其次，组建“校企互通、动态组合”的兼职教师队伍。拓宽兼职教师来源，建立校外兼职教师数据库，通过正式引进、柔性引进和与企业“共引共享”等方式，聘请当地行业企业技术骨干和能工巧匠来校兼职上课。 

二是要针对岗位特点使用特殊教学模式。项目教学、生产性实训等职业教育大力提倡的教育模式都是对传统理论教学、课堂教学的“颠覆”。随着项目教学和生产性实训等教学模式的推进，带动了校企合作办学模式、学做合一学习模式和产教结合教学模式的改革。以工作任务为中心，许多项目教学实施安排在校内和校外企业开展生产性实训。开展项目课程和生产性实训不仅是培养学生职业技能的重要方式，同时也是培养学生良好职业道德、科学创新精神的理想途径。 

三是工学交替，将理论与实际相结合。以学科教育模式针对化学工艺基础知识进行教学，以实训、实验、现场管理教学进行针对性训练。将地方企业与学校理论知识与实践技能教育紧密结合起来，是一种主要以专业技术工人为培养目标的职业教育制度。化学工艺教学过程中的理论知识部分要在进行实践、实训时进行强化和讲解。将实际操作所需知识在课堂上进行分析和理解。如在聚氯乙烯化工工艺课程的教学过程中，要在学生掌握部分安全和理论知识后到企业观摩学习。在理解工艺和实际操作后回到学校重新对理论和操作知识进行学习和反馈，能够就能更好地让学生掌握知识。 

4.关于专业教学考核与评价的方法 

一是现场实训考核。以能否胜任岗位工作为标准。占总评成绩60%。二是对工艺的认识、理解考核。以在企业现场进行提问及考核的方式。占总评成绩30%。三是工艺基础知识笔试成绩考核。占总评成绩10%。 

 

参考文献： 

[1]国务院关于大力发展职业教育的决定[z]．国发[2005]35号 

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    我们对我校化学工程与工艺专业近五年来的招生率和就业率进行了统计和分析。近5年来的第一志愿的平均报考率约为26%,就业率约为95%。低的报考率说明学生对该专业的认识不足或缺乏兴趣和自信,而高的就业率说明化工行业对该专业的需求量较大。从生源的招生率来看,重庆的约占65%,外地约占35%。从就业的人员从事行业的统计数据来分析,从事化工行业的约占70%,其他行业的约占30%。从就业率的地域分布来看,在重庆工作的约占75%,在其他省份工作的约占25%。从上述分析数据可看出:一方面是大部分学生为调剂生,存在对专业兴趣不足或缺乏专业自信,因此,必须在第一个实践性教学环节-认识实习中激发学生的专业兴趣和培养学生对化工行业的热情及专业自信心;另一方面,我校培养的化工人才绝大部分服务于本地,因此,我校化学工程与工艺专业担负着为重庆化工行业输送工程性技术人才的重任。

    2全国同类高校的化学工程与工艺专业认识实习的现状

    目前,全国高校的认识实习时间几乎都安排在学习专业课之前,安排为期一周的认识实习,旨在使学生初步了解专业内容,增强学生对各种化工企业的感性认识,激发学生学习后续专业课程动力和兴趣,以增强学生对后续要学习的化工原理、分离工程、化工工艺学和化工设计等专业课程有初步的认识。但普遍存在认识实习的时间短,经费有限等问题,认识实习仅体现于单纯的现场参观实习。我校在大一结束的夏季学期安排了为期1周的认识实习,由指导老师带队参观西南地区的大中型化工企业和研发机构,同样由于实习经费和时间有限,学生只能看、问、听不能动手操作。对于尚未接触专业课的大学生来说,这种走马观花的认识实习显得生疏且抽象,学生只能看到表面的企业生产情况、工艺流程与设备,无法深入理解化工是我市的支柱产业之一,更不能激发他们对化工行业的热情和兴趣,进而导致我校化工专业大部分调剂学生对专业的积极性降低等实际问题。对2006、2007和2008届化工专业的学生在认识实习后进行座谈会交流,50%以上的学生认为这种认识实习效果一般,甚至有近5%的学生认为实习效果甚微。因此,面临招生就业的新形势,如何提高认识实习效果与实习效率是急需解决的课题。

    3我校化学工程与工艺专业认识实习的改革与探索

    3.1强化校企产学研合作实习基地

    基于重庆长寿天然气化工产业园区,涪陵化肥化工产业园区和万州盐化工产业园区三大化工基地的地域特色优势和发展,地方高校培养的化工应用型人才大部分会服务于重庆的地方支柱产业,因此,我们选择了具有地方特色的产学研合作基地,既让学生深入了解重庆化工产业的发展,同时也解决了实习经费有限和工厂不愿接收大规模学生实习等问题。选择的特色产学研合作基地如下:一是与我校开展合作共建工程技术研究中心的江津德感工业园区的“重庆三峡油漆股份有限公司”和万州盐化工园区“重庆大全新能源有限公司”等,二是我校科技特派员下乡入园进企的涪陵李渡工业园区的“中化重庆涪陵化工有限公司”和“巫山天地农业开发有限责任公司”等,三是与我校专家开展科技攻关合作的北碚产业科技园区的“重庆仪表材料研究所”、长寿化工园区的“重庆紫光化工股份有限公司”和“重庆博赛矿业(集团)股份有限公司”等,四是与我校开展广泛科研合作的科研院所“重庆化工研究院”和“重庆化工设计研究院”等。这不但使我们与各单位确定了稳定的合作关系,实习过程不会敷衍应付。企业指导老师也会因为校企合作认识到自己是实习工作的负责人员,会更加积极主动地参与实习,并愿意与学生交流,热心回答学生所提出的问题,取得较好的实习效果。

    3.2打造专业的认识实习的师资队伍

    学校选派教师深入实习基地或相关企业和从企业中选聘具有较高理论水平和素质的技术人员作为实习指导教师,提高教师的实践能力,为实习教学提供重要的保证条件。如为了让学生更好地了解无机化工工艺学“合成氨”的生产工艺流程,我们邀请了建峰化工有限公司的技术总工为我们讲解空分、气化、净化、合成等四个工序,充分理解原料气如何制备和净化,合成氨反应塔的结构及能量综合运用与节能减排。在学习有机化工工艺学时,我们派送了教师去紫光化工有限公司挂职学习蛋氨酸等有机产品的生产工艺,再进行认识实习的指导。通过打造专业的师资队伍,认识实习的效果明显增强。

    3.3开展三大化工园区的专家大讲堂

    围绕重庆的化工产业发展,为更好地让学生了解重庆化工产业链布局,邀请三大化工园区的管委会领导和实习工厂总工程师及车间技术高工来校讲学,使学生更好地了解实际工业生产,减少现场实习的盲目性。为了让学生更好地理解“天然气化工”的产业发展和高附加值精细化学品和高分子化学品产业,邀请长寿化工园区管委会主任来我校讲学,让学生理解石油化工、天然气化工、氯碱化工、生物质化工、精细化工和新材料产业的布局及相互关系,深入理解“产业项目一体化、环境保护一体化、公用工程一体化、物流配送一体化、管理服务一体化”等可持续发展观和循环经济理论,构建学生工程思维。为让学生理解“磷化工”产业在我市经济发展中的作用和地位,邀请了中化重庆涪陵化工有限公司的总工程师给学生介绍磷化工产业的概况、发展历程、市场动态,并详细讲解各车间的工业原理、工艺流程、生产设备及本专业领域最先进的新技术、新工艺、新材料、新设备、研究热点以及市场前景。这些大讲堂激发了学生的求知欲,增强对其所学专业的使命感和责任感,从而增加了他们学习专业知识的动力。

    3.4引入现代CAE技术

    在学生看、问、听的实习过程中,学生无法了解各种反应器、换热器、精馏塔和泵等设备的内部结构的,这对学生学习后续的专业课程,如化工原理、化学反应工程、分离工程和化工工艺学,是非常不利的。基于这方面的考虑,我们做了两方面的准备。一是准备了专门的实习课件,课件中包含了大量的实物照片(原料,反应工艺和产品分离和输送)、实景录像(具体流体输送、搅拌、精馏、吸收和干燥等单元操作)等,课件真实、形象、生动地展示出离心泵、搅拌反应器、精馏塔和换热器等设备的内部结构,并让学生对尚未学到的化工单元操作原理、典型设备结构和操作有所了解。二是我们建立了计算机仿真实习系统,将认识实习工厂的具体产品的生产工艺(如合成氨制气、净化、合成工艺),所涉及的单元操作(吸收、干燥和精馏等),典型设备(离心泵、反应器、精馏塔和换热器等)作为主要内容,对生产工艺进行模拟,让学生在计算机上模拟工业过程,对制气、净化、合成等工艺的管件、阀件和控制仪表进行操作,对工艺参数进行控制和调节,进行开、停车及事故处理等各种仿真操作。这些计算机辅助教学技术可激发学生的学习兴趣,增强学生思考问题、解决问题的能力,培养学生的创新能力。

    3.5强化认识实习教学管理与指导

    加强实习教学管理与考核有利于提升学生的认识实习效果,让学生意识到化工工业生产过程不仅仅是需要先进的化工技术,更重要是的是理解化工生产过程是严谨而有序的,监管是严格科学的。我们要求学生在实习过程中需严格按照工艺操作规程和工艺要求,认真做好实习记录,不得有丝毫松散与马虎。每一个工段实习结束,开展了现场技术人员与学生、教师的研讨会,引导学生在认识实习过程中大胆怀疑,提出问题、分析问题和解决问题。实习结束,我们开展了认识实习的交流会,启发学生思维,培养在生产实践中的创新观念和创新能力。实习结束时需要提交实习报告(包括实习时间、地点、工厂概况、实习车间的主要设备与工艺流程图、产品的生产原理和工艺流程草图、三废处理和环境保护、实习心得体会和合理化建议)。

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与基础英语相比，专业英语的教学内容大都不固定，但目前专业英语的教材有限[5]。目前我校采用的是由化学工业出版社出版的大学英语专业阅读教材编委会组织编写的《化学工程与工艺专业英语》[6]，比较欠缺清洁能源生产方向的高质量有针对性的教材，因此化工专业英语的教材的改编和建设成为此课程教学改革中的关键。教与学的方法在一定程度上取决于教材内容[7]。然而目前没有关于清洁能源生产方向的专业英语教材，也没有与煤化工或者石油加工方向的教材，只有中国石化出版社出版的与石油化工类相关的教材—《石油加工专业英语》，教材涉及的加工工艺都比较旧，教材的前沿性不够强。因此，目前迫切需要一本涵盖最新加工工艺和学科前沿的清洁能源生产方向的专业英语教材。对于化工专业主要的基础课程，比如《化工原理》，《化工热力学》，《化工设备设计基础》，《化学反应工程》与化工专业英语的结合，对化工专业课程《石油炼制工程》，《洁净煤技术》，《天然气加工工程》，《化工工艺学》，《化工分离工程》，《化工流程模拟机优化》等课程中涉及到到典型生产和加工工艺以及化工流程模拟软件的介绍，与专业英语课程进行整合并进行内容上的优化，以编写适应实际化工清洁能源生产的专业英语教材，为即将走出学校步入社会的化学工程与工艺专业的毕业生奠定一定的基础。在此基础上加入一些原版英文的科技报告及科技简报，对提高学生的专业阅读和写作水平有很大的帮助，也可以加入一些科技英语写作初步入门的材料，专业英语不同于大学基础英语，内容更多地侧重于阐述化工专业的理论知识、学科发展，典型工艺和新工艺、前言工艺技术水平的发展等。化工专业英语涉及大量的化工领域的专业性词汇，在新教材中此归结为化工工程项目、工艺流程、化学物质及特性、化工设备和管道工程等五部分。这样，分成具体的模块来展开词汇的讲解，专业性更强，有利于学生的对于专业词汇的掌握。从教材的主体内容来说，教材主体内容分成以下四个重要的模块：化工专业基础模块，化工专业模块，流程模拟软件简介和化工科技英语写作。其中，化工专业基础模块主要结合物理化学，化工热力学，化学反应工程和化工原理，介绍化工生产中的典型单元操作的基本原理和主要设备；化工专业模块，主要结合现修的专业课程，介绍煤化工(煤制甲醇、煤制烯烃、煤制天然气等)、煤层气综合利用、清洁油品生产、生物质能转化、稀土洁净化生产以及其它加工业等领域的基础知识和典型的工艺流程，迫在内容上更加丰富，能够体现出现代化工行业在各个方面的发展特色和基本概况，能够带领学生更细致体会化工专业发展前沿，有助于培养学生的工程实践意识和专业素质。

2化工专业英语教学实践改革的方案——专题报告教学模式

在教材中完善的同时，及时更新化工专业英语的教学大纲和课程教授内容的PPT制作。在此主要强调PPT的模块式教学，将课程的教授分成八个系列专题报告，每一个专题可以论述一个具体领域的概况，便于学生更全面地认识化学工程与工艺专业究竟是一个怎么样的行业。结合学生已修过的《化工热力学》、《化工原理》、《分离工程》、《洁净煤技术》、《化工设计》、《石油炼制工程》专业课，尤其是煤化工(煤制油、煤制天然气、煤制甲醇、煤制烯烃)、煤层气综合利用、清洁油品生产、生物质能转化、稀土洁净化生产等领域发展，列举出各个领域中典型的工艺进行介绍，可以更加深刻理解各个工艺过程。比如，专题报告五主要介绍聚丙烯聚丙烯产品的特点和用途，生产工艺的具体流程和特点，以及催化剂的特性。专题报告教学模式(图2)的教学更能提高学生对于前言工艺和典型的认识和熟悉，为学生步入社会和工作岗位奠定一定的基础。

3科技论文写作的初步入门

通常情况下，科技英语论文文章结构严谨，文体形式多样化，如论文、论述、实验报告、教材、专利、说明书等，文章尊重客观事实，多以叙述原理，描述自然现象为主，用词严谨、理论推导多、表达明确、逻辑性强。为此，从化工领域的期刊中(比如，Industrial&EngineeringChemistryResearch.，AIchE，Energy&Fuel等)中选取几篇文章，每篇论文的大体框架基本为题目、作者及地址、摘要、前言、实验部分、结果与讨论、结论、致谢、参考文献等九个部分，然后进行阅读讲解，着重介绍阅读过程中如何迅速把握论文的重点，哪些需要精读，哪些需要略读，在此基础上才能有效提高阅读论文的效率。在熟练阅读的基础上，针对以上的论文框架，展开具体每个部分应该怎样去写，并进行举例说明。每讲完一部分，需要给出一个题目，要求同学们一起来讨论并给出一个具体的写作方案，这些全部都要求学生在课堂上完成，这样便于及时消化内容，达到趁热打铁的效果。在学期末组织学生模拟参加一次国际学术会议，将课上的同学分成几个大组，各组的学生可以在课下利用课余时间搜集一些针对化工领域的相关材料，亲自动手组织和编写材料，制作PPT，并与其它组的学生进行交流和讲解，这样既能使学生及时了解当今世界最新科技动态，又能将本人在专业领域研究的新成果和新思路直接与同行进行交流。这样也可以打破传统的以教师为主的劣势，充分发挥学生的主观能动性和团队协作能力，从读、写、讲上突破自我，更加适应专业英语对于化工专业人才的培养。

4结语

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随着我国经济水平的提高及工业的大规模发展，水环境污染也越来越严重，地表水及地下水出现了许多新增污染物，给人们身体健康产生严重危害。为了遏止水环境继续恶化，一些新技术、新工艺应运而生。在给排水科学与工程专业课程体系中，《水处理新技术》正是这样一门重要专业课[1]，它强调污水处理的“新技术”、“新工艺”，具有较强的工程实践性，兼具一定的理论知识。该课程涉及范围广泛，内容较多，但课程学时较短，如何在短时间内培养学生工程实践能力，是广大教学工作者面临的一个共同难题。笔者尝试通过案例教学法让学生更好地掌握课程知识，培养学生分析问题与解决问题的能力，并在此与广大同行探讨案例教学法设计的要点。

1 案例应注重理论与实践紧密结合

理论知识是工程实践的基础，在2012年教育部《高等教育本科专业》中将“给水排水工程”专业更名为“给排水科学与工程”专业[2]，名称的更换标志着科学理论基础在专业人才培养的重要性。因此在《水处理新技术》课程教学的案例选用上，需要理论与工程实践并重，同时与教材紧密结合，通过案例来启发学生思考，并建立理论和实践的联系。

在生物脱氮新技术单元，以短程硝化-反硝化工艺（SHARON）工艺为案例进行介绍。传统硝化过程是指氨氮（NH4+）先氧化成亚硝氮（NO2-），再被氧化成硝态氮（NO3-），两个步骤分别由氨氧化细菌（AOB）和亚硝化氧化细菌（NOB）催化完成（式1和式2）。

NH4+ + 1.5O2――NO2- + H2O + 2H+ （1）

NO2- + 0.5O2――NO3- （2）

这两个过程是独立的，且亚硝酸还原菌能够以NO2-为底物进行反硝化反应（式3），而不是传统观念认为只能以NO3-为底物进行反硝化反应（式4）。

在案例教学中通过介绍短程硝化-反硝化的微生物学理论知识，使学生更容易理解SHARON工艺的运行方式与特点。综合比较化学反应式1和2，理论上氧气（O2）可以节省25%，对应工艺过程中可以节省曝气量25%；综合比较化学反应式3和4，甲醇（CH3OH）可以减少40%，对应SHARON工艺反硝化过程中可以节省外加碳源40%。这样从理论和工艺两方面进行案例分析，加深学生对SHARON工艺的理解，并增加其对生物脱氮新技术的认识。

2 案例需具有新颖性和典型性

与文献相比，教材往往具有一定的滞后性。在《水处理新技术》教材中介绍的新技术、新工艺，它们的特点与应用范围可能会随着实际工艺研发而发生一些变化。为了及时掌握这些变化，需要阅读最新文献。案例选用上也要紧跟水处理新技术的发展，及时补充新知识，才能避免学生走出校园后出现知识与实际情况脱节的问题。

在厌氧生物处理技术中，以厌氧颗粒污泥为案例，介绍最新的分子生物学技术――荧光原位杂交技术（FISH）在厌氧颗粒污泥菌群检测中的应用，讲解其在厌氧颗粒污泥形态特征检测中的应用，并介绍厌氧颗粒污泥形成的机理。通过这些讲解，让学生了解厌氧生物处理技术的最新发展成果与研究技术。

另外，案例选用要具有典型性与代表性，不能只有一、两篇文献的报道，而要得到广大同行的认可，并经过工程实践的检验，这种案例才更有说服力。

3 案例应与科研紧密联系

我校《水处理新技术》课程是在给排水科学与工程专业大四上学期开设，很多学生即将开展毕业设计（论文），一些同学随后会进入研究生阶段开展课题研究。因此可以通过案例激发学生兴趣，培养学生科研能力。在氧化沟工艺介绍时，以我国的第一座三沟式氧化沟污水处理厂――邯郸市东污水处理厂为案例，介绍氧化沟工艺运行流程图、各构筑物的运行参数及对污染物的处理效果。这样学生在做排水方向毕业设计，遇见氧化沟工艺的设计就能与课堂知识联系起来；或者学生在做氧化沟生物脱氮的毕业论文的时候，课堂所学知识可以为毕业论文的开展提供良好的基础，进一步为研究生生物脱氮相关课题研究奠定基础。

4 增强与学生的互动性

教学过程中，学生的积极参与是保证教学效果的重要因素[3]。因此案例实施过程中，老师需要充分挖掘学生潜力，调动他们的积极性，提高其学习兴趣和主动参与意识，从而培养学生发现问题、分析问题与解决问题的能力，达到提高《水处理新技术》教学质量的目的。值得注意的是，课堂中往往是几个表现突出的学生主动性强，而部分学生则好像事不关己，不会积极参加案例的讨论[4]。因而在案例教学过程中，除了关注表现积极的学生外，还需要强制性地要求一些不参与讨论的学生发表观点，活跃整个课堂气氛，增强案例法的教学效果。

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关键词： 煤气化 传统教学方式 情景教学法

前言

煤化工生产为连续化的大规模生产，工艺流程长、设备庞大、自动化程度高，需具有一定专业技能的操作工进行作业。从确保生产稳定、安全、高效、节能、环保等方面考虑，企业不允许实习学生动手操作。另外，煤化工生产装置投资费用高，近期不可能在学校建立真正的生产实训基地。由于以上原因，在真正的生产场所锻炼并提高学生的职业能力、操作技能、通用能力等是有一定难度的。

1.煤气化课程传统授课方式

1-煤气发生炉2-燃烧室3-洗气箱4-废热锅炉5-洗气塔6-料斗7-烟

如图1所示，采用传统教学方式，间歇式煤气化生产合成氨原料气-半水煤气工艺的介绍以煤气发生炉为核心，按照设备顺序逐一介绍各设备的结构、工作原理、作用及操作控制要点等，然后将整个工艺流程连贯起来介绍原辅材料的输入和产品的输出等过程。［1］

传统教学方式存在的主要问题是：学生读图能力较差，对设备结构及工作原理不了解；学生对原料来源、性质、状态及预处理过程不清楚，对产品的去向不清楚；大多数学生对工艺流程图的理解难度较大。针对上述问题，笔者尝试在煤气化生产工艺中采用情景教学法。

2.情景教学法的应用

情景教学法是教师根据课程内容所描绘的情景，设计形象鲜明的画面或动画、视频短片等，辅之以详细的解说，使学生仿佛置身其间，如临其境；师生在此情此景之中进行着的一种情景交融的教学活动。因此，情景教学法对培养学生的学习兴趣，启迪思维，开发智力等方面有独到之处。

采用情景教学法，一般来说，可以通过“感知―理解―深化”三个教学阶段来进行。

2.1 感知――创设画面，引入情境，形成表象。

如图2所示，首先介绍气化原料，即：焦炭、块煤、型煤等，并设置问题：三种不同原料各自的特征是什么？有何共同点？为什么国内现在多数氮肥企业采用型煤制气？［2］

多数学生不知道型煤是什么，怎样加工而成的。此时，可进一步引入一些图片或视频短片介绍型煤加工工艺，如图3所示。

接着介绍煤气化制合成氨原料气的气化剂：空气和水蒸气，以及气化剂的供给方式。

水蒸气自蒸汽总管来，空气则通过高压离心通风机输送，如图4所示。

将型煤加入煤气发生炉，然后交替通入空气和水蒸气进行气化反应，制造合成氨原料气-半水煤气，煤气发生炉结构示意图及工作原理如图5所示。

由于煤气化容易产生气-固夹带现象，影响后续工序的正常生产，因此多数氮肥企业在煤气发生炉出口增设了旋风分离器，以替代传统工艺流程中的燃烧室，如图6所示。

经气-固分离并回收煤气显热后，半水煤气进入洗气塔进行冷却、净化。

洗气塔一般采用填料吸收塔，为了让学生了解塔内的气液传质情况，此时播放一段填料塔气液吸收的视频录像，并提供填料塔结构图和物料进出口示意图，如图7所示。

半水煤气经除尘、回收热量、洗涤冷却后，送气柜储存，供下一工序使用，图8是气柜的外形图和工作原理图。

2.2 理解――深入情景，理解流程。

在介绍完煤气化工艺流程中的原料、产品及主要设备后，此时再引导学生结合课本上所学习到的知识，理论联系实际思考前面提到的相关问题，并逐一解决。

原料：采用型煤，可以将大量粉煤加工成型，原料适应范围更广，原料成本更低，企业经济效益更好。采用水蒸气和空气为气化剂，主要完成以下两个化学反应：

C(g)+O2(g)=CO2(g)-Q1

目的：提高炉温，蓄积热量，为制气作准备。

C(g)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)+Q2

目的：大规模制气。

气体净化：半水煤气经旋风分离器除尘、水膜除尘并降温，为下一工序脱硫作准备。

能量回收：废热锅炉回收煤气显热，副产低压饱和蒸气并返回煤气发生炉作为气化剂，以降低制气成本。

产品输出：半水煤气送气柜储存供下一工序使用。

2.3 深化――再现情境。

煤气化生产合成氨原料气-半水煤气的过程，是一个典型化工产品的制造过程，主要包含以下两个单元过程。

①化学反应单元过程――煤气化过程。

②化工单元操作过程――流体输送（如空气及煤气的输送、洗涤水的输送）、传热（废热锅炉回收余热）、非均相物系的分离（旋风分离器气-固分离）、传质（洗气塔）等。

将上述单元过程设备按照情景教学法介绍的先后顺序，重新绘制工艺流程示意图如图9所示。

3.运用情景教学法的注意事项

设计情景是情景教学法的关键，情景设置，直接影响着情景教学法的教学实效。因此创设情景时应注意以下几点：

3.1有趣味性：通过图片、动画或视频短片等多种形式调动学生学习兴趣。

3.2有针对性：必须紧扣教材重点、难点。

3.3有诱发性：引导学生将画面与问题和书本理论联系起来，培养创造性思维。

3.4有代表性：是学生在学习中普遍关注却又不易弄懂的问题，能揭示学生的思维误区。

3.5有典型性：容易发现或捕捉到材料与理论之间的内在联系，具体材料能深刻、透彻、全面地说明理论。

参考文献：

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关键词：石油化工工艺；教学改革；实践教学

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）37-0040-02

一、引言

《石油化工工艺学》是继基础课和专业基础课之后，化学工程与工艺专业主干专业课程之一。其主要任务是从石油化工生产工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，阐明石油化工工艺的基本概念和基本理论，介绍典型工艺的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与节能降耗分析。与化工专业其他课程相比，该课程具有明显的特殊性：综合性强，知识点多；课程内容广泛，新工艺多；应用性强，理论与实际紧密结合。所以刚刚完成基础课和专业基础课学习、缺乏工程概念和实践经验的大学生，要面对以原油蒸馏、催化裂解、催化重整等工业化装置为研究对象的非理想的、动态的、复杂多样的生产实际问题，以及大量的新概念、新工艺等，会感到无所适从，甚至厌烦、畏惧。目前，《石油化工工艺学》仍以课堂教学为主。虽有少学时的实践教学，但企业从确保生产稳定、安全等方面考虑，不允许实习学生动手操作。另外，传统的“一块黑板，一支粉笔”的教学方法根本不能让学生对复杂的实际工艺过程真正理解、掌握，更不要说现场实际控制操作了。所以该课程教学效果较差，急需改革。针对该课程的特点及教学现状，为了确保教学质量，提高教学效果，我们进行了教学改革探索。

二、强化课堂教学

《石油化工工艺学》以课堂教学为主。为了提高教学质量，培养学生兴趣和学习的积极性、主动性，更好地实现理论与实践的有机结合，首先应以教学手段的改革强化课堂教学。一方面引入了多媒体教学手段，借助多媒体的声光交互、动静结合的特点给学生全新的视觉感受，极大地提高学生的学习兴趣；以图片、声像资料和动画方式展示一些设备和生产工艺流程，解释一些抽象的原理，展现一些复杂工艺流程中单元操作的实现过程等，直观、形象，能帮助学生深入理解、开阔视野、增加兴趣，使其在有限的时间内容易接受，实现了高效且良好的教学效果[1]。另一方面应借助学校开通的网络教学平台，丰富课堂教学内容，在教学过程中根据需要及时地向学生介绍最新工艺、与课程相关的国内外研究动态、企业生产现状等，并对社会行业发展和人材结构需求等信息进行传递。除此之外，网络教学平台还可以实现师生的互动，使老师及时了解学生的困惑和对课程的掌握情况，以便课堂教学中有的放矢。这些教学手段的实施都大大地提高了教学质量和教学效果。其次以教学方法的改革强化课堂教学。传统的“满堂灌”教学方法，已无法满足要求，需要采用多种教学方法并用。譬如启发引导式[2]、讨论式、情境教学式[3]、工程案例式[4，5]等。该方法既能增加师生之间的教学互动，又能激发学生的好奇心、学习兴趣和求知、探索精神；既培养学生将基础理论应用到专业课中的学习方法，又提高学生对实际问题的综合分析能力和解决能力。这些教学方法的改革活跃了课堂氛围，实现了师生的共同参与，改善了教学效果，提高了教学质量。

三、加强实践教学

石油加工过程错综复杂。虽然课堂教学中运用多种教学方法，既注重了知识的交叉和融合，又注重了知识领域的拓宽和工程案例的结合，但是学生没有实践经验，缺乏综合分析的能力和将理论知识应用到实际工程问题的意识，所以必须加强实践教学环节。认识实习、专业综合实验、顶岗实习等多种实践类教学手段，不仅仅是理论教学的补充和完善，更是学生实践能力培养与训练的重要教学环节。首先使学生通过认识实习对石油化工工艺主要工艺的生产有一定的概念和认识，然后通过课堂教学，在具备“必须、够用”理论知识的基础上，通过专业综合实验、顶岗实习等实践环节，循序渐进的分层实训，使学生逐步将石油化工工艺关键理论与生产实际融为一体，这不仅为操作技能的训练和形成提供了强有力的支撑，而且建立了工程意识、理论与实践相结合的意识，具备了在实践中学习的能力、综合应用知识分析和解决实际问题的能力以及人际交往与团队协作精神[6]。

四、培养工程思维能力

尽管先修课程如《化工原理》等已引入“工程”概念，且在教学中从教学方法、手段、实践等多个环节也引导学生建立工程意识，但还需要学生进一步在实践中自己主动的、习惯性的去强化工程意识，培养工程思维能力。譬如，学生自编工艺[7]，让学生自选课题，用分析与综合的方法根据工程实际生产编制工艺并组织讨论；请实习基地的外聘企业专家定期进入学校，走上讲台，开设应用技术讲座、工程案例分析；学生自制剪辑并配有录音的工厂装置图片、工艺图片，以及一些现场教学录像；老师和学生走进企业，现场教学；深入车间，顶岗实习等，这些都可以在实践中培养并强化工程意识，使学生逐渐地学会从工程观念的角度考虑每一个生产环节，配置合理的流程，实现生产的最优化。

五、改革教学模块

根据专业、课程特点和教学目标，整个教学过程由原来的“满堂灌”和专业实验两个模块改为五个模块：认识实习模块、理论教学模块、专业综合实验模块、现场教学模块和顶岗实习模块。认识实习模块使学生近距离接触生产流程、设备等，建立感官认识和概念，并产生好奇、兴趣和探索的欲望；理论教学模块是指学生学习理论知识，并在老师的引导下应用理论知识去分析工程中的实际问题，结合企业的装置图片、讲解和现场教学录像等建立工程观念、分析并解决实际问题；专业综合实验模块是指学生可以自由选题，根据认识实习和理论教学所掌握的知识，通过分析和综合考虑自编工艺，在指导教师的指导下独立完成。这不仅使学生获得了学有所用的成就感，而且培养了学生综合思维能力、动手能力和分析解决实际问题的能力；现场教学模块既使学生巩固了理论知识，又系统化的深入认识了工艺流程、设备等，还强化了学生的工程观念及综合分析能力；顶岗实习模块则是针对生产实际中的某个工段或车间进行更深入和细致的学习与研究，包括流程、设备、操作条件的调试、简单故障的排除等，最终实现理论和实践的统一，并使学生能应用工程观念、理论知识去综合分析和解决实际生产问题，具备一定的动手操作技能和排除故障的能力。

通过这些模块的训练和学习，毕业后的学生不仅具有扎实的专业理论知识，且具有一定的现场操作技能和水准，缩短了工作后的“再教育”过程，基本可以实现“零距离”上岗。

六、结语

总之，改革后的《石油化工工艺学》课程，在五大教学模块中通过分层教学、强化课堂教学、加强实践教学训练、培养工程思维能力，不仅确保了教学质量，取得了良好的教学效果，而且还有效地提高了学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力，基本实现“零距离”上岗。

参考文献：

[1]温得英.多媒体课件教学的利与弊[J].信息与教学探索，2008，（9）：164-165.

[2]王虹，李翠清，靳海波，等.基于工程素质教育的石油加工工艺学课程改革与实践[J].化工高等教育，2010，27（4）：47-49.

[3]田伟军.情境教学法在煤化工工艺课程中的应用[J].考试周刊，2009，（4）：179-180.

[4]罗学海，王晓梅.工程案例教学法在工科课堂中的应用探讨[J].湖北成人教育学院学报，2007，13（5）：98-99.

[5]贾绍义，夏清，吴松海，等.工程案例教学法在化工原理课程教学中的应用[J].化工高等教育，2010，（3）：78-81，96.

[6]王要令，赵振新，马步伟.《煤化工工艺学》课程教学改革探索[J].科技信息，2010，（22）：2.

[7]王健祥.《有机化工工艺学》课程教学初探[J].泰州职业技术学校学报，2002，2（3）：54-56.

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关键词：有限元分析；冲压模具设计；DYNAFORM；板料成形

冲压模具设计课程是我校材料成型及控制工程(模具方向)本科专业的一门主干专业课程。通过该课程的学习要求学生掌握冲压变形的基本理论；掌握冲裁模、弯曲模和拉深模的结构特点及其设计方法；掌握冲压工艺的制定方法；能够正确地设计一般冲压模具结构和冲压模具几何参数；了解冲压新工艺、新型模具及冲压技术的发展方向，为毕业后从事模具设计与制造等相关技术工作奠定必要的基础。

由于冲压模具设计是一门知识涵盖面宽、实践性强、综合性强的课程，涉及模具从设计、制造、安装、调试、维护到操作整个工艺流程的各个环节，无工程背景的大学生大多不了解什么是模具，什么是冲压模具。如果在教学过程中仍然沿袭传统的以灌输知识为主的教学模式，必然会使学生产生厌学情绪，学生学得累，有枯燥难懂的感觉，加上学时有限，教师感觉时间紧，往往不能在重要知识点上进行深化，严重影响教学效果，使该课程难以达到其应有的培养目标。因此，在冲压模具设计课程的教学过程中，教师应当不断地探索一些先进的教学方法，使一些抽象的理论和工艺方法能够达到深入浅出的目的，加强学生的感性认识，提高学生的学习积极性，以获得良好的教学效果。我们结合教学和科研工作经历，简述有限元分析方法在冲压模具设计课程教学中的应用。

一、有限元分析软件简介

目前国内外广泛用于冲压模具有限元分析的软件主要有AUTOFORM，LS-DYNA3D，FORMSYS，PAM-STAMP，ROBUST以及ETA/DYNAFORM等。在本文中，将采用ETA/DYNAFORM作为冲压模具设计课程的辅助教学软件。ETA/DYNAFORM是由美国工程技术联合公司(Engineering Technology Associates，简称ETA公司)和Livemore软件技术公司(简称LSTC公司)联合开发的基于LS-DYNA求解器和ETA/FEMB前、后置处理器完美组合并用于板料冲压成形CAE分析的专业软件包，它综合了LS-DYNA960、970强大的板料冲压成形分析功能以及自身强大的前、后处理功能，应用于板料冲压成形工业中模具的设计和开发。

二、ETA/DYNAFORM分析的一般步骤

ETA/DYNAFORM软件系统包括：前置处理模块、提交求解器进行求解计算的分析模块以及后处理模块。前置处理模块主要完成典型冲压成形CAE分析FEM模型的生成与输入文件的准备工作，求解器进行相应的有限元分析计算，求解器计算出的结果由后置处理模块进行处理，用于模具设计及工艺控制研究。运用ETA/DYNAFORM软件进行板料冲压成形CAE分析的一般步骤如图1所示。

三、有限元分析软件的教学应用实例

在冲压模具设计课程教学中，拉深工艺是一种重要的板料成形工艺(如图2所示)，在凸模1的作用下，置于凹模4和压边圈2之间的毛坯3的环形部分产生塑性变形，并不断被凸模拉入凸模与凹模之间的间隙内而形成零件。毛坯在变形区III的切向(变形圆周方向)为压缩变形，径向为伸长变形。切向的压缩变形使得变形区III在拉深过程中易出现褶皱。径向的伸长变形使得变形区II在拉深过程中易出现破裂。以上内容在授课过程中对于缺乏感性认识的学生来说，抽象的文字描述和简单的图片很难使学生印象深刻。为此，本文以厚度为1.0mm，材料为ST16的带凸缘圆筒形制件为例，运用ETA/DYNAFORM软件模拟拉深成形过程。通过模拟结果及动画演示帮助学生亲身感受和直观理解概念，理论联系实际，提高了授课效果。

带凸缘圆筒形制件简图如图3所示，根据拉深工艺计算制件的毛坯尺寸D≈201mm，并判断需要加压边圈且拉深次数为一次。

利用三维CAD软件建立凸模和毛坯的实体模型，并导入ETA/DYNAFORM软件中，划分网格，定义毛坯、工具，设置工艺参数，定义工具运动曲线与力曲线，建立的有限元模型如图4所示，设置分析参数并提交求解计算。

得到制件的FLD图如图5所示，制件的壁厚分布如图6所示，制件的应力分布如图7所示。从模拟结果可以直观地看出，拉深的变形区较大，金属流动性大，拉深过程中位于凸缘部分的材料受到拉应力和压应力作用而有起皱趋势；凸模底部的材料变形很小，拉深不充分；处于凸模圆角区的材料因受到径向拉深而减薄较大，但未发生破裂。说明制定的制件冲压工艺是合理的。模拟结果和冲压模具设计教学中拉深工艺的相关内容十分吻合，由此可以使学生生动地理解板料拉深变形时各个区域的应力应变情况，壁厚和硬度的变化情况，破裂和起皱的形成原因等，避免了传统教学中的不足，不仅使学生容易接受，而且印象非常深刻。

四、结束语

将有限元分析方法与冲压模具设计课程教学有机结合，利用ETA/DYNAFORM的模拟分析和直观的动图显示功能，把拉深工艺中抽象的理论和概念用十分直观的形式表达出来，使学生更易于理解和掌握，培养了学生的学习兴趣，有效地解决了教学中的一些疑难问题。并在一定程度上使学生理论联系实际，不仅学到了先进的模具设计技术，还提高了计算机运用能力，增强了分析问题、解决问题的能力，为以后的工作打下了坚实的基础。

参考文献

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[2]龚红英.板料冲压成形CAE实用教程[M].北京：化学工业出版社，2010

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关键词：高校； 酒精工艺学 ； 案例式教学

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1002-4107（2014）05-0007-02

酒精工业是我国改革开放以后有重大发展的一个产业，因为我国以可再生资源为原料的酒精开始进入新能源――燃料乙醇时代，这不仅可以充分利用可再生资源，还很好地解决了汽车尾气的环保问题。酒精工艺学是生物工程专业的一门重要的专业课，其工艺有一百多年的发展历史。由于生物工程技术突破性的发展，酒精工业将有一个更大的发展和技术进步。

培养大学生具有一定的技术思想和具体工艺的技术能力同等重要，传统教学比较侧重基础理论，与具体的技术思想和技术能力尚有较大的距离，不易增强学生投身具体产业的积极性，不利于激发大学生立志创业。为适应高素质、高水平的创新型人才的培养目标，改变教学中重理论轻实践、重知识轻素质的传统模式，就必须建立以技术应用能力和基本素质为主线的教学新体系。

案例教学是指教育者本着理论与实际有机整合的宗旨，遵循教学目的要求，以案例为基本素材，将学习者引入一个特定的真实工艺中，通过师生之间的双向互动，促使学生充分理解问题的复杂性、变化性、多样性等属性的重要教学形式。应用案例教学会使学生运用所学到基本理论知识和分析方法更好地联系实际，增强独立分析解决问题的能力。本文将对黑龙江大学现代酒精工艺学课程教学过程中的案例式教学进行探讨。

一、薄板换热器应用的案例式教学

酒精生产过程中使用换热器的工序较多，如液化、糖化工序中的液化醪冷却、糖化醪冷却，发酵工序中的发酵醪液冷却，蒸馏工序中发酵醪液的预热，酒精蒸气的冷却，DDGS生产过程中蒸发酒糟离心液的二次蒸气冷凝等都需要使用换热设备。但就其使用的换热器而言，过去的蛇管冷却器、喷淋冷却器、列管式冷却器现在基本不多见，近年发展起来的薄板换热器越来越受青睐。

板式换热器是以波纹板为传热介质的新型高效换热器，因其具有传热效率高、结构紧凑、不易结垢、可拆卸清洗、热损失极小、可利用低温热源等优点而被广泛用于轻工、食品、化工、制药、动力机械等部门。对于薄板换热器的教学以原黑龙江华润酒精有限公司的糖化醪工序使用螺旋板换热器在实际运行中的情况为例进行案例式教学。针对实际生产中该发酵系统出现的换热器物料出口温度偏高且进料不均，―直影响生产的稳定运行，结合当时企业的工艺改造进行课堂讨论，薄板换热器改造如图1、图2所示。

该工艺为180 m2的可拆式螺旋式换热器，进出口管径均为200 mm，所使用的糖化醪泵的最大流量为120 m3／h，因此糖化醪在换热器内的流速只有1.062 m／s，螺旋板换热器的理想流速为（1―2）m／s。由于两台换热器分料不均，其中必然有一台流速低于换热器内物料的最小流速，而使换热效率大大下降；另一台也达不到预期的效率。因此将A线两台螺旋板换热器的物料管路由并联改为了串联，效果明显。通过对实际工艺改造的讨论，学生进一步理解了换热器和糖化醪泵的匹配在实际生产中的重要性，特别是换热器连接的差异在实践中的重要性。

图1A线糖化醪用螺旋板换热器并联示意图

二、酵母连续培养的案例式教学

酵母连续培养是按顺流方式，在一只或几只顺次连接的罐中进行。它为连续发酵准备了种子扩培的必要条件。酵母糖化醪连续加入首罐，同时添加酵母种液。酵母糖化醪沿酵母扩培罐或罐组流动，酵母不断增殖，当醪液从酵母罐或酵母罐组最后一罐流出时，已是成熟的生产用酵母菌种，应及时送往发酵罐。

对于酵母连续培养工艺，流程式的文字教学不利于学生理解连续培养的本质，教学中结合俄罗斯酒精厂的酵母顺流式连续培养流程进行教学如图3所示，糖化醪进入贮罐，在其中55℃保温，继续糖化45―60min，用泵经换热器加热醪液至75―78℃并送入混合罐。在混合罐中保持20―30min，进行巴斯德灭菌，然后醪液被送入气液分离器，在这里产生的二次蒸气被喷嘴吸走，并与蒸汽混合后用于换热器的热源。消毒后的糖化醪用泵经换热器冷却至28―30℃，送往三个酵母增殖罐。然后再向三个酵母罐连续流加糖化醪。二级酵母罐接受来自一级酵母罐的酵母种液，同时流加30℃的糖化醪。学生主要针对三级不同酵母种子罐的连接、设计大小、培养液流速以及工艺过程进行讨论。

通过此案例教学，学生很好地掌握了酵母连续培养的基本工艺：按顺流方式，在一只或几只顺次连接的罐中进行，它为连续发酵准备了种子扩培的必要条件，酵母糖化醪连续加入首罐，同时添加酵母种液，酵母糖化醪沿酵母扩培罐或罐组流动，酵母不断增殖，当醪液从酵母罐或酵母罐组最后一罐流出时，已是成熟的生产用酵母菌种，应及时送往发酵罐。

图3酒精厂酵母顺流式连续培养流程

三、酒精连续发酵的案例式教学

连续发酵过程的实现是生物化学工程等多学科发展与结合的结果，连续发酵的设备运行稳定并提高其利用率。采用连续发酵法生产酒精，使设备始终处于发酵运行状态，通常需要20天对罐进行一次清洗、灭菌，极大地减少了发酵辅助时间，同时，连续发酵时，醪液进入发酵罐即进入主发酵期，可提高设备利用率20%以上。

对于酒精连续发酵工艺，教学中结合哈尔滨酿酒总厂五罐连续发酵生产流程进行讲解。如图4所示，把培养好的成熟酵母由酵母罐送入预发酵罐后，以5m3/h的流速将糖化醪液连续输入预发酵罐，至预发酵罐装满。待发酵罐中糖度达到8.0―9.0 BX，温度达到32―33℃时，以5m3/h的速度输入1号发酵罐，仍往预发酵罐以5 m3/h的流速输送糖化醪，同时向1号发酵罐以25m3/h的流速送入糖化醪。1号 罐满后，以30m3/h的速度输入2号罐，2号罐满后再以同样的速度输入3号、4号和5号发酵罐。当5号发酵罐中的成熟发酵醪液量达到60%―70%后按同样的速度送入蒸馏塔进行蒸馏。在发酵进程中，1号发酵罐内的温度控制在33―34℃；2号、3号发酵罐内温度控制在36―38℃；4号发酵罐内温度控制在33―34℃；5号发酵罐内温度控制在32―34℃。发酵罐中糖的消耗速度非常快，当3号发酵罐的外观糖已耗至零，5号发酵罐的外观糖为负值，发酵醪外观糖不再下降，酒精含量不再增加时为发酵成熟醪，可以输送至蒸馏塔中进行酒精蒸馏。发酵总时间为60―65h。

通过此案例教学，学生对连续发酵的真正含义以及连续发酵的优点有了新的认识：多个发酵罐在同一水平的基础上，罐之间的发酵醪液靠泵输送，罐之间醪液不仅可按顺序输送，每个罐还设计了自体循环，在自体循环中通过螺旋板换热器降温，这种顺序连接发酵罐方式，在实际运行中发酵效果很好，是彻底取代间歇发酵工艺的设备基础。

图4水平连接发酵系统

四、多塔差压蒸馏的案例式教学

对于差压蒸馏系统，教学中结合安徽特酒厂多塔差压蒸馏机组进行讲解。如图5所示，对于差压蒸馏的节能性、气相过塔和液相过塔的优缺点、塔形的选择、塔的规范尺寸、CO2分离器的大小、差压蒸馏与常压蒸馏的优缺点以及整个工艺过程进行探讨。通过此案例教学，学生对于多塔的含义、差压酒精蒸馏的意义、多塔蒸馏的工艺有了深刻的理解。

图5安徽特酒公司六塔差压蒸馏系统

石油资源日益枯竭不可避免，酒精作为可再生能源具有其他能源不可比拟的优势，酒精行业在未来将有更大的发展。为适应酒精行业对应用、创新型人才的需求，就必须改变酒精工艺学教学中重理论轻实践、重知识轻素质的传统模式，建立以技术应用能力和基本素质为主线的教学新体系，结合现代酒精行业的最新工艺进行案例式教学无疑是培养应用、创新型人才的捷径。

参考文献：

[1]贾树彪，李盛贤，吴国峰等.新编酒精工艺学[M].北京：化学工业出版社，2009：8.

[2]章克昌.酒精与蒸馏酒工艺学[M].北京：中国轻工业出版社，1995：1.

[3]刘罗华，汤琼.工科院校大学数学的案例式教学探讨[J].湖南工业大学学报，2010，(2).

收稿日期：2013-10-05