化工工程實(shí)踐教改綜述

1、化工工程實(shí)踐教改綜述 我國現(xiàn)在高等職業(yè)教育雛形始于上世紀(jì)80年代,辦學(xué)宗旨是“依靠地方,服務(wù)地方”,在培養(yǎng)目標(biāo)、教育模式、專業(yè)設(shè)置和管理就業(yè)等方面都區(qū)別于普通高等院校。1994年,全國教育工作會議明確提出了大力發(fā)展高等職業(yè)教育,目標(biāo)是培養(yǎng)一批具有必要的理論和較強(qiáng)的實(shí)踐能力,服務(wù)于生產(chǎn)、建設(shè)和管理第一線的急需人才。高職高專在經(jīng)過了20多年的發(fā)展后,教育教學(xué)理論已經(jīng)相當(dāng)成熟,全國高職院校的總數(shù)和在校生人數(shù)都得到了跨越式發(fā)展。但我們必須承認(rèn),現(xiàn)階段高職教育在工程實(shí)踐教學(xué)方面,無論是辦學(xué)條件還是教學(xué)經(jīng)驗(yàn)都比較薄弱。本文僅就化工專業(yè)教學(xué)方面的探索與同行商榷?；ば袠I(yè)屬于知識密集、技術(shù)密集和資金密集的行業(yè)

2、,同時(shí)也是一個(gè)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相互結(jié)合、交叉和滲透最多的一個(gè)行業(yè)。我們國家近年來經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展,迫切需要一批素質(zhì)高、知識面寬、適應(yīng)能力強(qiáng)和具有開拓創(chuàng)新思維的工程技術(shù)人才,特別是現(xiàn)代大化工生產(chǎn)的知識含量高,生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度也越來越高,對從事生產(chǎn)第一線的操作人員提出了更高的要求。所以高職院校應(yīng)該當(dāng)仁不讓地承擔(dān)起歷史賦予的職責(zé),在教學(xué)工作中,注重對學(xué)生全面能力的培養(yǎng),即不僅要具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)素質(zhì),還應(yīng)具備一定的工程實(shí)踐知識和技能。化工工程實(shí)踐教學(xué)專業(yè)性較強(qiáng),它具有“樹立工程觀念、培養(yǎng)安全意識、啟迪創(chuàng)新思維和提高綜合素質(zhì)”的鮮明特點(diǎn)。對高職院校的學(xué)生來說,它更是一個(gè)必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。 1.

3、國內(nèi)高職院校在化工工程實(shí)踐教學(xué)方案的一些探索近年來,我國的一些高職院校在化工工程實(shí)踐教學(xué)方面進(jìn)行了有益的探索和嘗試,下面介紹兩種代表性的實(shí)踐教學(xué)方案: 1.1.南方某高職院校 (1)方案的總體原則建設(shè)校內(nèi)實(shí)踐基地,滿足化工技術(shù)類專業(yè)高職學(xué)生實(shí)際操作能力培養(yǎng)的需要;滿足化工操作中級工、化工操作高級工、技師考工的培訓(xùn)與鑒定及盡可能滿足中試放大實(shí)驗(yàn)的需要;作為精細(xì)化學(xué)新產(chǎn)品的孵化器。 (2)具體做法建設(shè)兩個(gè)仿真車間,包括實(shí)踐教學(xué)用生產(chǎn)設(shè)備、與化工生產(chǎn)配套的控制系統(tǒng)、真實(shí)的儀表系統(tǒng),學(xué)生可以在設(shè)備上進(jìn)行真實(shí)的操作。與實(shí)際生產(chǎn)不同的是工藝物料采用水、壓縮空氣(仿真物料)。普通化工工藝車間包含精餾、非均相

4、物系分離、吸附單元。多功能車間由高位槽、反應(yīng)釜、冷凝器等組成,并配套公用系統(tǒng)(熱源、冷凍、真空、空壓)。選擇典型精細(xì)化工單元(如硝化、酯化等),用“仿真物料”進(jìn)行實(shí)際操作。 1.2.北方某高職院校 (1)方案的總體原則校外實(shí)習(xí)主要承擔(dān)“生產(chǎn)過程實(shí)踐”的現(xiàn)場教學(xué)任務(wù);校內(nèi)實(shí)習(xí)以提高工程綜合素質(zhì)為主線,將工程知識以直觀的,易于接受的形式反映出來。 (2)具體做法選擇化工生產(chǎn)中具有代表性的大型合成氨裝置作為基地建設(shè)題材,以立體模型、專題錄像片、多媒體教學(xué)軟件、展板、圖片和實(shí)物等多種手段,創(chuàng)建化工企業(yè)的生產(chǎn)氛圍及全方位視角,取材“年產(chǎn)30萬噸合成氨裝置”,按1:30比例建成立體模型,展示合成氨裝置的整

5、體外觀,重點(diǎn)反映工藝流程、管線布置和設(shè)備外部結(jié)構(gòu)等;利用計(jì)算機(jī)軟件,制作系列多媒體軟件,以動(dòng)畫形式表現(xiàn)工藝流程和設(shè)備的內(nèi)外部詳細(xì)結(jié)構(gòu),彌補(bǔ)模型教學(xué)上的不足。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn):“在校內(nèi)進(jìn)行實(shí)際的化工生產(chǎn)有多種不利因素制約,我國高職教育只有少數(shù)幾所院校在校內(nèi)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的化工生產(chǎn)”。還有一些院校開發(fā)了小型的反應(yīng)設(shè)備,通過提前安排、輔導(dǎo)學(xué)生查資料等手段增加學(xué)生的參與意識和創(chuàng)新意識,在實(shí)驗(yàn)室完成合成“洗滌劑”配方的基礎(chǔ)上進(jìn)行了小試生產(chǎn);但對進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模存在很多顧慮,主要原因就是化工產(chǎn)品的選擇以及車間的運(yùn)行模式。 總之,現(xiàn)階段大部分高職院校工程實(shí)踐教學(xué)模式單一的現(xiàn)狀制約了學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮,完全按照

6、原有的老套路進(jìn)行,不利于培養(yǎng)學(xué)生的開拓創(chuàng)新意識,而且不進(jìn)行真正意義上化工產(chǎn)品的生產(chǎn),學(xué)生處理問題、解決實(shí)際問題的能力也很難得到提高。上面介紹的兩種做法都還是規(guī)劃探索階段,目前教育權(quán)威部門就化工工程實(shí)踐教學(xué)也沒有一個(gè)成熟的方案在全國推廣。因此,摸索出一套既適合教學(xué)同時(shí)又能體現(xiàn)真實(shí)化工工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的教學(xué)方案勢在必行。 2.我院在化工工程實(shí)踐教學(xué)方面的改革探索 2.1.準(zhǔn)確定位,建設(shè)適應(yīng)現(xiàn)代化工現(xiàn)狀的工程實(shí)踐 教學(xué)基地群,提高學(xué)生職業(yè)崗位群能力實(shí)踐教學(xué)的形式多樣,“與企業(yè)合作,建立校外實(shí)踐教學(xué)基地”是一種很有效的手段,但受實(shí)習(xí)時(shí)間限制,實(shí)習(xí)效果不是很理想。同時(shí),現(xiàn)代化工生產(chǎn)自動(dòng)化、連續(xù)化和集成化,加

7、之化工生產(chǎn)的易燃易爆性,學(xué)生到現(xiàn)場后,只能學(xué)習(xí)熟悉流程、認(rèn)知設(shè)備,對一些基本的安全生產(chǎn)控制方法,開停車和簡單的事故處理是得不到鍛煉的。特別是近年來,我國企業(yè)大多進(jìn)行了改制,技術(shù)保密工作要求越來越高,好多企業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了拒絕和學(xué)校合作的趨勢。在這種發(fā)展背景下,石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院適應(yīng)社會發(fā)展要求,發(fā)展建設(shè)了新的工程實(shí)踐教學(xué)基地群,包括化工中試車間、化工工程仿真基地、化工原理實(shí)驗(yàn)基地等教學(xué)設(shè)施。在常規(guī)的實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃中,加大工程實(shí)踐教學(xué)比重,使得學(xué)生具備從事化工生產(chǎn)最基本的職業(yè)崗位群能力:化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、化學(xué)化工計(jì)算能力、化工崗位操作能力、化工生產(chǎn)控制和管理能力。 (1)建設(shè)校內(nèi)工程實(shí)踐教學(xué)基地化工中

8、試車間,提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力在實(shí)踐教學(xué)平臺的建設(shè)中,濃縮了化工企業(yè)中大部分的生產(chǎn)單元,包括公用工程區(qū)和生產(chǎn)操作區(qū),公用工程系統(tǒng)可以提供高壓蒸氣(34kg/cm2)、壓縮空氣(7kg/cm2)、冷凍鹽水(-10-30)、真空負(fù)壓(-1kg/cm2)、循環(huán)水系統(tǒng)(520)等。生產(chǎn)區(qū)可以進(jìn)行一些化工中間體和醫(yī)藥中間體的生產(chǎn),包括常壓設(shè)備生產(chǎn)區(qū)和高壓設(shè)備生產(chǎn)區(qū)、演示教學(xué)區(qū)和生產(chǎn)操作區(qū)、一般化工原料生產(chǎn)區(qū)和耐強(qiáng)酸堿生產(chǎn)區(qū)、一般蒸餾區(qū)和高效規(guī)整填料精餾區(qū)、一般精餾區(qū)和共沸精餾區(qū),齊全的硬件設(shè)施為學(xué)生的工程實(shí)踐提供了很好動(dòng)手實(shí)踐平臺。車間內(nèi)所有的設(shè)備布置均按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在生產(chǎn)控制方面從最簡單的反應(yīng)釜間

9、歇手動(dòng)操作到當(dāng)代主流的化工生產(chǎn)控制方法DCS集散控制系統(tǒng),從普通的化工參數(shù)測量手段到自動(dòng)化程度很高的儀表等等。院內(nèi)中試車間的建立有效彌補(bǔ)了校外生產(chǎn)實(shí)習(xí)的不足,是高職化工工程實(shí)踐教學(xué)改革的方向。 (2)建設(shè)校內(nèi)化工仿真教學(xué)平臺,全方位提高學(xué)生的綜合素質(zhì)仿真教學(xué)是運(yùn)用實(shí)物、半實(shí)物或全數(shù)字化動(dòng)態(tài)模型,深層次地揭示教學(xué)內(nèi)容的新方法,是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的高級階段。按照學(xué)院的總體規(guī)劃,我們引進(jìn)北京東方仿真公司化工仿真系統(tǒng),改革實(shí)習(xí)教學(xué)模式,建設(shè)適應(yīng)現(xiàn)代化工的發(fā)展趨勢的校內(nèi)教學(xué)平臺。仿真系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)工業(yè)背景,涉及的仿真軟件都具有真實(shí)的工業(yè)環(huán)境,工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)和自控方案都來源于實(shí)際。學(xué)生以前的實(shí)習(xí)不可能親自動(dòng)手

10、操作,也就達(dá)不到預(yù)定教學(xué)效果。而仿真可以使學(xué)生不進(jìn)工廠就能得到開車、停車和事故處理操作機(jī)會。學(xué)生置身于仿真環(huán)境之中,可以充分調(diào)動(dòng)感覺通道、運(yùn)動(dòng)通道和思維通道的學(xué)習(xí)機(jī)能,接受知識的效率大大提高。 2.2.具體教學(xué)實(shí)施方案 以提高學(xué)生的工程素質(zhì)為主線,沖破傳統(tǒng)的工程實(shí)踐產(chǎn)品生產(chǎn)束縛,開發(fā)新的化工產(chǎn)品用于中試車間的生產(chǎn)實(shí)踐操作;開拓創(chuàng)新,注重發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,探索一種經(jīng)濟(jì)、高效的生產(chǎn)教學(xué)模式。傳統(tǒng)的工程實(shí)踐操作是“酒精”的生產(chǎn)精餾,流程簡單,知識覆蓋面較窄,對學(xué)生處理實(shí)際問題的能力提高程度有限。遼寧某高職利用國家老化工工業(yè)基地優(yōu)勢,和當(dāng)?shù)乜蒲袡C(jī)構(gòu)、企業(yè)合作,連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)含量較高的化工中間體,取得

11、了一定的經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是生產(chǎn)模式固定,生產(chǎn)不允許大的失誤,教學(xué)和經(jīng)營要同時(shí)兼顧,學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到發(fā)揮。在傳統(tǒng)工程實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上,勇于創(chuàng)新,開發(fā)出一套“高效、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、可行”教學(xué)方案是當(dāng)務(wù)之急。 (1)利用有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn),開發(fā)新的化工生產(chǎn)品種有機(jī)反應(yīng)都是可逆反應(yīng),在改變反應(yīng)條件后就會向預(yù)期的方向進(jìn)行。從這個(gè)角度出發(fā),開發(fā)設(shè)計(jì)適合于教學(xué)的化工產(chǎn)品,原料和產(chǎn)品反復(fù)使用,這樣做就可以節(jié)省大量的教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入和回避因教學(xué)生產(chǎn)出的產(chǎn)品銷售所帶來的一系列問題,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。按照實(shí)際教學(xué)要求,可以開發(fā)若干種有機(jī)化合物用于教學(xué)生產(chǎn),下面以乙酸乙酯的合成和水解為例作一介紹。乙酸和乙醇在硫酸催化下進(jìn)行酯化反

12、應(yīng),反應(yīng)步驟包括加料、酯化、粗蒸、中和、洗滌、精餾和出產(chǎn)品,最后利用氣相色譜分析產(chǎn)品中的組分含量。乙酸乙酯的水解利用合成的產(chǎn)品進(jìn)行,反應(yīng)溫度控制6575,催化劑采用無機(jī)酸(為防止堿和反應(yīng)后的乙酸反應(yīng),催化劑最好不用堿),同一種催化劑反應(yīng)速度和用量及濃度有關(guān),反應(yīng)時(shí)間5分鐘左右,反應(yīng)步驟分為加料、水解、精餾、二次精餾、分析等,反應(yīng)中可以將水過量以便提高乙酸乙酯的轉(zhuǎn)換率,二次精餾進(jìn)行反應(yīng)釜內(nèi)乙酸水溶液的提純。以上實(shí)踐操作對提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力有很大的幫助,最關(guān)鍵的是,他們可以在操作中體會到成功的喜悅,發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性積極查找文獻(xiàn)解決生產(chǎn)問題,而且通過對反應(yīng)工藝不斷進(jìn)行優(yōu)化,增強(qiáng)他們的信心,實(shí)

13、習(xí)效果大大提高。 (2)工程實(shí)踐教學(xué)安排(以中試車間為例)第一周教學(xué):教師對學(xué)生進(jìn)行安全教育,闡述實(shí)習(xí)目的、意義和要求,并做好實(shí)習(xí)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。進(jìn)入車間實(shí)習(xí)后,主要進(jìn)行以下教學(xué)內(nèi)容:安全教育;中試車間安全管理規(guī)定的學(xué)習(xí);消防救生知識;中試車間的消防措施;車間水、電、汽的具體位置和相關(guān)規(guī)定;主要生產(chǎn)設(shè)備的名稱、結(jié)構(gòu)、性能及工藝原理;各相關(guān)崗位的操作和安全規(guī)定;主要生產(chǎn)控制點(diǎn),分析取樣點(diǎn)位置;繪制帶控制點(diǎn)工藝流程圖;生產(chǎn)控制軟件“dcs”的認(rèn)知學(xué)習(xí);實(shí)踐操作酒精生產(chǎn)知識;公用工程(循環(huán)水、蒸氣、鹽水)操作規(guī)程;產(chǎn)品檢驗(yàn)。第二周教學(xué):這一周內(nèi)容在前一周基礎(chǔ)上進(jìn)行,學(xué)生對化工生產(chǎn)有了一定的認(rèn)識后“乙

14、酸乙酯”單元的教學(xué)就會事半功倍。內(nèi)容包括:安全生產(chǎn)乙酸乙酯的重要性;生產(chǎn)步驟和注意事項(xiàng);準(zhǔn)備工作、加料開車、酯化反應(yīng);粗蒸、中和、洗滌、精餾、出產(chǎn)品、產(chǎn)品分析;總結(jié)生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)。幾點(diǎn)說明:首先需要指出的是,以乙酸乙酯為例,不同班次的學(xué)生操作是不同的,前一批生產(chǎn)乙酸乙酯,后一批水解上一班生產(chǎn)的乙酸乙酯。循環(huán)操作可以有效解決困惑高職院校校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)資金投入較大的問題,當(dāng)然生產(chǎn)消耗和一些輔料還是必須的。關(guān)于車間的運(yùn)營模式可以借鑒某些高職院校的經(jīng)驗(yàn)?！斑B續(xù)生產(chǎn)”作為生產(chǎn)實(shí)習(xí)的有益補(bǔ)充,可以保證中試車間的不間斷運(yùn)行(開放型)。實(shí)踐證明:“開放型”教學(xué)實(shí)踐模式有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高,近年來已經(jīng)逐漸在高職

15、院校中推廣普及。另外,遼寧工學(xué)院職業(yè)技術(shù)學(xué)院關(guān)于石油化工類高職實(shí)踐教學(xué)體系的做法也很值得同行借鑒。 (3)充分利用現(xiàn)有資源,合理配制,提高使用效率對資源的有效利用是一個(gè)大問題,不僅在教育行業(yè),其它行業(yè)同樣存在這個(gè)問題。這里旨在拋磚引玉,供參考。 化工原理實(shí)踐教學(xué)設(shè)備的改造:化原實(shí)驗(yàn)基地同樣屬于工程實(shí)踐教學(xué)范疇,實(shí)驗(yàn)設(shè)備各個(gè)院校大同小異,包括:吸收、離心泵曲線、流體阻力、精餾、干燥、過濾等單元。這方面可以借鑒學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)很多,我們在教學(xué)手段不斷完善的同時(shí),重點(diǎn)在“一舉兩得”上作文章。例如為了配合“化工儀表及自動(dòng)化”課程的實(shí)踐教學(xué),將普通的數(shù)字顯示儀表改造為“無紙記錄儀”或“微機(jī)顯示”,通過觀察被控變量的變化過程,進(jìn)行自控儀表的“PID”參數(shù)的工程整定。完成操作后,同學(xué)們可以對那些枯燥的理論加深理解,更關(guān)鍵的是這些操作是在“毫無顧慮”的情況下實(shí)現(xiàn)的,這在化工企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場是不可能實(shí)施的。 對中試車間生產(chǎn)設(shè)備再利用:和到化工企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場一樣,到中試車間同樣可以進(jìn)行設(shè)備的認(rèn)知、組裝和維護(hù),對化工機(jī)械專業(yè)的學(xué)生很有幫助;對化工工藝專業(yè)開發(fā)了化工設(shè)備工藝圖的實(shí)訓(xùn),要求學(xué)生對“連接管口方位、管口的定位尺寸,主、側(cè)向視圖的對應(yīng)關(guān)系”都必須準(zhǔn)確到位;化工工藝、化學(xué)制藥、化工機(jī)械和化工環(huán)保專業(yè)可以利用中試車間進(jìn)行AutoCAD的實(shí)訓(xùn);