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(河南工程學院 材料與化學工程學院 ， 河南 鄭州 450000)

Aspen Plus在應用型化工人才培養(yǎng)中的應用

呂和坤，郭丹，趙龍濤，陳壘

(河南工程學院 材料與化學工程學院 ， 河南 鄭州 450000)

應用型化工人才的培養(yǎng)是地方本科院?；I(yè)的重要目標。介紹了在化工專業(yè)課教學過程中引入Aspen Plus軟件進行輔助教學，在優(yōu)化教學內(nèi)容、提高學習興趣、提高學習效率、強化課程之間的聯(lián)系等方面進行了有益的探索，認為引入Aspen Plus軟件可以加深學生對專業(yè)知識的理解，提高學生的工程實踐能力。

Aspen Plus ； 應用型化工人才 ； 培養(yǎng)

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，企業(yè)對高素質(zhì)應用型人才的需求日益旺盛，對人才的創(chuàng)新能力、應用能力和實際操作能力提出了更高的要求。河南工程學院作為一所新建的本科院校，從河南省社會經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)狀出發(fā)，貫徹落實教育部提出的卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，大力培養(yǎng)社會發(fā)展所需要的高層次應用型人才。在這一背景下，我?；瘜W工程與工藝專業(yè)進行了相應的改革，將人才培養(yǎng)的重點放在高層次應用型化工類創(chuàng)新人才上，對化工專業(yè)的課程設置、內(nèi)容優(yōu)化和實踐教學等方面進行了教學改革與探討，開展了化工類專業(yè)應用型人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的研究。

化學工程與工藝專業(yè)是傳統(tǒng)專業(yè)，具有高度的綜合性和實踐性，高度的資金密集性和知識密集性?；どa(chǎn)過程涉及因素多，并隨著現(xiàn)代工程技術和信息技術的高速發(fā)展，面臨著新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。對于本?；I(yè)而言，培養(yǎng)的本科人才應該是大批直接面向一線的生產(chǎn)、技術轉(zhuǎn)化、推廣和管理的應用型人才。與研究型人才相比，化工類專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)更加貼近化工生產(chǎn)實踐，要具備更強的解決現(xiàn)實生產(chǎn)中工程技術問題的能力，既有足夠的理論基礎和專業(yè)素養(yǎng)，又能夠理論聯(lián)系實際、將知識應用于實際。為使學生具備上述能力，我們將先進的化工設計軟件Aspen plus引入到化工專業(yè)課程體系之中，在平時的教學中使用，大大增強了學生的專業(yè)能力。此外，在軟件的使用過程中，還加深了對基礎知識的理解。

1 Aspen Plus軟件在教學中的使用

Aspen Plus是大型通用流程模擬系統(tǒng)，全稱為“過程工程的先進系統(tǒng)”(Advanced System for Process Engineering，ASPEN)，已廣泛應用于全球各大化工、石化、煉油等過程工業(yè)制造企業(yè)及著名的工程公司，是應用最為廣泛的化工類設計軟件之一。該軟件經(jīng)過多年來不斷地改進和提高，已先后推出了多個版本，應用案例數(shù)以百萬計。

在教學中，我們的原則是：以“突出實用”為出發(fā)點，結(jié)合Aspen軟件相關功能，利用軟件解決實際問題，在引導學生學習和使用軟件過程中，掌握基礎知識并提升能力。我們主要在化工熱力學、分離工程以及化工設計等課程上使用。

1.1優(yōu)化內(nèi)容設置，突出應用能力的培養(yǎng)

化工專業(yè)的課程體系較復雜，一些核心課程理論性較強，學生對基本概念等基礎知識的掌握普遍不扎實。一般情況下，化工專業(yè)教學內(nèi)容和教學方法都是傳統(tǒng)和規(guī)范的。專業(yè)課程教學主要通過課堂講解為主，并輔以作業(yè)、習題，教材結(jié)構通常為“原理”—“模型”—“應用”。

在教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)這種傳統(tǒng)的教學方法存在一些問題：①一些較為抽象的概念難易理解，如化工熱力學中的逸度系數(shù)和活度系數(shù)的概念；②一些課程公式繁多，推導困難，如化工熱力學中偏離函數(shù)表達式的推導；③某些計算過程較為復雜，數(shù)據(jù)處理繁瑣，手工計算費時費力，而且容易出錯，如分離工程中的多級氣液平衡的計算，計算上的困難限制了學生應用所學知識分析和解決實際問題，容易造成畏難情緒。

對于難易理解的概念，我們優(yōu)化了課堂內(nèi)容，弱化了教材中“原理”和“模型”部分，將精力主要放在“應用”上。在講解原理的基礎上，通過使用Aspen Plus軟件建立流程，在軟件的運行過程中加深理解，邊使用，邊理解。對于難易推導的公式，弱化推導過程，強調(diào)應用，在使用Aspen Plus軟件的過程中掌握這些公式的應用。在運用軟件解決問題的過程中，繁雜的計算都交給軟件后臺來完成，降低了問題的復雜性，也不容易出現(xiàn)錯誤。通過這些教學改革，學生對基本概念和公式的使用方面的能力得到了較大的提高。

1.2激發(fā)學習興趣，提高學習效率

化工專業(yè)的一些專業(yè)課較難、較枯燥，內(nèi)容多且相互聯(lián)系緊密，學生普遍存在畏難情緒，學習積極性不高。在適當?shù)臅r候引入Aspen軟件，通過培養(yǎng)學生的學習興趣，有意識地去挖掘化工專業(yè)的“興趣點”，激發(fā)學習動力。

通常首先在課堂上向?qū)W生介紹與課程相關的Aspen單元模塊，讓學生熟悉各個模塊，然后讓學生在運用模塊解決實際問題的過程中理解所學知識。在“化工熱力學”課程中，讓學生學習物性原理在過程系統(tǒng)模擬中的運用，對流體的物性和氣液平衡過程進行模擬計算。在“分離工程”課程中，對多級氣液平衡進行計算。在“化工設計”和“畢業(yè)設計”課程中，要求學生對針對特定的生產(chǎn)目的，從簡單的流程開始設計，逐漸擴大到一個工段甚至整個工藝流程的設計，并對化工生產(chǎn)系統(tǒng)進行模擬和優(yōu)化。通過軟件計算之后，還要求學生們將計算結(jié)果與手工計算的結(jié)果相比較。通過比較，學生深入理解了所學的知識，而整個過程也是比較有趣的，激發(fā)了學習的動力。

1.3強化課程之間的聯(lián)系，增強知識的靈活運用能力

化工熱力學、分離工程、化工設計和畢業(yè)設計等化工專業(yè)的專業(yè)課程，即相互獨立，又有較強的聯(lián)系。特別是化工設計和畢業(yè)設計，更是對所有課程的綜合考驗。我們在教學的過程中發(fā)現(xiàn)，很多同學對于過去所學的專業(yè)知識，由于應用極少，存在著遺忘的情況。通過Aspen軟件的學習和使用，讓學生經(jīng)常運用所學的知識解決問題，較好地避免了這種情況。此外，在軟件的使用過程中，隨著專業(yè)課程的深入，讓學生逐漸從簡單的單元模塊模擬，過渡到化工生產(chǎn)系統(tǒng)的模擬和優(yōu)化，從單一的軟件的操作學習，轉(zhuǎn)向解決設計性和綜合性問題；從知識的學習逐漸轉(zhuǎn)向能力的培養(yǎng)，從而達到培養(yǎng)學生綜合運用專業(yè)知識和計算機技術解決實際問題的能力的目的。

2 使用軟件時存在的問題

Aspen Plus軟件在化工專業(yè)課程教學中的引用，提高了學生的學習興趣，提高了教學效果，學生反映較好。但在教學的過程中，發(fā)現(xiàn)了以下幾個問題：①Aspen Plus軟件的使用降低了學生的計算能力。良好的計算能力是化工專業(yè)畢業(yè)生所應該具備的，軟件的輔助計算只能認為是工具。在教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)有一些學生在解決問題時過度依賴軟件，忽視了自身能力的提高。針對這種情況，我們在“化工原理”和“化工原理課程設計”課程中仍全部采用手工計算，通過詳細的計算過程熟悉化工設計的基本原理和方法，鍛煉計算能力，打好專業(yè)基礎。在“化工熱力學”、“分離工程”和“化工設計”等課程中，先進行手工計算，再用軟件進行計算，最后再相互比較。通過上述措施，基本上解決了計算能力降低的問題。②有些學生使用軟件解決問題時“知其然不知其所以然”，只會機械的使用軟件，對其中包含的基本理論和知識并不關心。對于這種情況，在軟件教學時多講解基礎理論在軟件中的體現(xiàn)，必要時刻采取“反轉(zhuǎn)課堂”等方式，盡可能的加深學生對軟件的理解。

3 結(jié)束語

將Aspen Plus化工流程模擬軟件應用于化工專業(yè)課的教學已經(jīng)有3年了，通過此次教學的改革，使軟件的使用與課程教學內(nèi)容有機結(jié)合，已經(jīng)取得了一定的效果。軟件的運用，明顯提高了學生的學習興趣，加深了對課程內(nèi)容的理解，減輕了計算工作量，提高了學習效率和質(zhì)量，開闊了學生的視野和自主創(chuàng)新能力。同時通過軟件的學習，提高了學生的工程實踐能力，培養(yǎng)了學生應用計算機進行科學研究的能力，達到了教改的目的。

G642.4

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1003-3467(2017)09-0059-02

2017-05-28

河南工程學院博士基金(D2013004)

呂和坤(1981-)，男，講師，從事化工熱力學方面的研究工作，電話：15939009691，E-mail：lvhekun@126.com。