化工系統(tǒng)工程課程教學(xué)大綱

1、化工系統(tǒng)工程課程教學(xué)大綱（Chemical System Engineering）一、課程概況課程代碼：2501049學(xué) 分：2學(xué) 時(shí)：32先修課程：高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝教 材：化工系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，王健紅、馮樹波、杜增智編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2009課程歸口：化工與材料學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)：化工核心課教學(xué)團(tuán)隊(duì)課程性質(zhì)與任務(wù)：本課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)核心課程，在整個(gè)專業(yè)人才培養(yǎng)體系中起著承前啟后的重要作用。本課程的任務(wù)是使學(xué)生初步掌握對(duì)過(guò)程進(jìn)行模擬、分析、優(yōu)化和合成的系統(tǒng)工程方法，培養(yǎng)綜合運(yùn)用化工基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)處理實(shí)際問(wèn)題的能力

2、。在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生了解化工系統(tǒng)工程是以系統(tǒng)(特別是大系統(tǒng))為對(duì)象的一門學(xué)科，使學(xué)生掌握化工系統(tǒng)工程研究的是化工系統(tǒng)過(guò)程整體的特性，讓學(xué)生理解化工系統(tǒng)工程的模型方法，用數(shù)學(xué)模型，即數(shù)學(xué)方程來(lái)描述過(guò)程的特性，以達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目標(biāo)。以實(shí)踐為基礎(chǔ)，以理論作解釋，樹立學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)觀；以繼承經(jīng)典為首要任務(wù)，以發(fā)展創(chuàng)新為長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；讓學(xué)生學(xué)會(huì)以全局觀觀察和評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)成果，不以偏概全，為畢業(yè)后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求觀測(cè)點(diǎn)的支撐序號(hào)課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求觀測(cè)點(diǎn)畢業(yè)要求1目標(biāo)1：能夠理解掌握化工過(guò)程、化工系統(tǒng)、單元模型的基本概念、分析原理及方法

3、，能夠進(jìn)行化工過(guò)程的穩(wěn)態(tài)分析與簡(jiǎn)單模擬及數(shù)學(xué)模型的初步建立。觀測(cè)點(diǎn)1-4：掌握化工反應(yīng)、分離等專業(yè)知識(shí)。畢業(yè)要求1工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題。2目標(biāo)2：能夠掌握化工過(guò)程系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與優(yōu)化，并結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識(shí)，了解換熱網(wǎng)絡(luò)、水網(wǎng)絡(luò)、氫網(wǎng)絡(luò)的集成與優(yōu)化。觀測(cè)點(diǎn)2-4：能運(yùn)用化工基本原理，分析化工過(guò)程的影響因素，證實(shí)解決方案的合理性。畢業(yè)要求2問(wèn)題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。3目標(biāo)3：能夠采用科學(xué)方法對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，

4、包括分析與解釋數(shù)據(jù)、綜合運(yùn)用化工系統(tǒng)工程原理，通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論并形成綜合解決方案。觀測(cè)點(diǎn)5-1：能夠針對(duì)復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題，選擇與靈活使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代化學(xué)工程工具和信息技術(shù)工具。畢業(yè)要求5 能夠針對(duì)化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)化學(xué)工程與工藝領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。4目標(biāo)4：立足于現(xiàn)有科技水平與成果，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，具備全局觀念及創(chuàng)新精神。觀測(cè)點(diǎn)12-2：掌握良好的學(xué)習(xí)方法，具有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。畢業(yè)要求12具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，能夠追蹤化學(xué)工程與工藝相

5、關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。三、教學(xué)內(nèi)容及要求序號(hào)教學(xué)內(nèi)容思政元素預(yù)期學(xué)習(xí)成果教學(xué)學(xué)時(shí)教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1化工系統(tǒng)工程的基本概念、任務(wù)、主要內(nèi)容和基本術(shù)語(yǔ)：系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、化工系統(tǒng)工程、發(fā)展與沿革等重點(diǎn)和難點(diǎn)：基本任務(wù)與內(nèi)容、基本方法、常用術(shù)語(yǔ)立足于現(xiàn)有科技水平與成果，培養(yǎng)全局觀念與理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)觀。能夠掌握系統(tǒng)工程與化工系統(tǒng)工程的基本概念；掌握基本任務(wù)與內(nèi)容、基本方法與技術(shù)路線、常用術(shù)語(yǔ)；了解主要技術(shù)手段與工具。6講授/討論/實(shí)例教學(xué)等目標(biāo)12數(shù)學(xué)模型：化工系統(tǒng)模型及其自由度、機(jī)理模型、流程結(jié)構(gòu)模型、流程模擬基本模型、過(guò)程單元模型重點(diǎn)和難點(diǎn)：數(shù)學(xué)模型的定義與分類、系統(tǒng)

6、自由度分析、信息流圖與流程結(jié)構(gòu)的矩陣表征、流程模擬模型能夠理解過(guò)程系統(tǒng)的模型及其自由度；掌握流程結(jié)構(gòu)模型中的信息流圖與矩陣表達(dá)方式；了解流程模擬的基本模型；了解過(guò)程單元模型中的混合器、分流器、平衡閃蒸、換熱器、精餾塔板與反應(yīng)器。12講授/討論/等目標(biāo)1目標(biāo)23數(shù)學(xué)模型求解方法：基本概念、線性代數(shù)方程組、非線性一元方程迭代解法、方程組求解的切割技術(shù)、雙層法、常微分方程組初值問(wèn)題與動(dòng)態(tài)模擬重點(diǎn)和難點(diǎn)：線性方程組、非線性方程組求解理解數(shù)學(xué)模型的基本概念；學(xué)會(huì)求解線性代數(shù)方程組、方程求根；了解非線性方程組的求解方法；了解雙層法的基本原理與關(guān)鍵技術(shù)：包括泡點(diǎn)計(jì)算、平衡閃蒸計(jì)算。6講授/討論/實(shí)例分析等目

7、標(biāo)1目標(biāo)34流程模擬基本技術(shù)：流程模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)、序貫?zāi)K法、聯(lián)立方程法與聯(lián)立模塊法、化工裝置仿真機(jī)重點(diǎn)和難點(diǎn)：序貫?zāi)K法及其求解理解序貫?zāi)K法，學(xué)會(huì)求解；能夠掌握不可分割子系統(tǒng)的識(shí)別；掌握不可分割子系統(tǒng)的切割。4講授/討論/等目標(biāo)2目標(biāo)35系統(tǒng)綜合概述：典型系統(tǒng)綜合問(wèn)題、換熱網(wǎng)絡(luò)綜合重點(diǎn)和難點(diǎn)：系統(tǒng)綜合與系統(tǒng)優(yōu)化創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，堅(jiān)持改進(jìn)創(chuàng)新的基本原則，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。能夠掌握典型系統(tǒng)的綜合問(wèn)題、了解系統(tǒng)綜合的基本方法與關(guān)鍵、了解系統(tǒng)優(yōu)化案例。4講授/討論/實(shí)例分析等目標(biāo)3目標(biāo)4四、課程實(shí)施（一）教學(xué)方法與教學(xué)手段1.采用多媒體教學(xué)手段，配合例題的講解及適當(dāng)?shù)乃伎碱}，保證

8、講課進(jìn)度的同時(shí)，注意學(xué)生的掌握程度和課堂的氣氛。2.課程講授與案例教學(xué)、課堂討論、線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、解釋等多種教學(xué)方式結(jié)合，實(shí)行互動(dòng)研究型教學(xué)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的理論素養(yǎng)與問(wèn)題分析能力。因此，安排學(xué)生自主性的學(xué)習(xí)內(nèi)容，要求學(xué)生利用曾經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的化學(xué)有關(guān)知識(shí)來(lái)理解本門課程的有關(guān)內(nèi)容，從而提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。課上主動(dòng)參與討論；課后按時(shí)完成布置的作業(yè)，積極進(jìn)行教學(xué)互動(dòng)交流。（二）課程實(shí)施與保障主要教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量要求1備課1.掌握本課程教學(xué)大綱內(nèi)容，嚴(yán)格按照教學(xué)大綱要求進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容的組織。2.熟悉教材各章節(jié)，借助專業(yè)書籍資料，并依據(jù)教學(xué)大綱編寫授課計(jì)劃進(jìn)度表3.根據(jù)各部分教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)思授課思路、技巧

9、，選擇合適的教學(xué)方法。2講授1.要點(diǎn)準(zhǔn)確、推理正確、條理清晰、重點(diǎn)突出，能夠理論聯(lián)系實(shí)際，熟練地解答和講解例題。2.采用多種教學(xué)方式（如啟發(fā)式教學(xué)、案例分析教學(xué)、討論式教學(xué)、多媒體示范教學(xué)等），注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。3.能夠采用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教學(xué)。4.表達(dá)方式應(yīng)能便于學(xué)生理解、接受，力求形象生動(dòng)，使學(xué)生在掌握知識(shí)的過(guò)程中，保持較為濃厚的學(xué)習(xí)興趣。3作業(yè)布置與批改學(xué)生必須完成規(guī)定數(shù)量的作業(yè)，作業(yè)必須達(dá)到以下基本要求：1.按時(shí)按量完成作業(yè)，不缺交，不抄襲。2.書寫規(guī)范、清晰。3.解題方法和步驟正確。教師批改和講評(píng)作業(yè)要求如下：1.學(xué)生的作業(yè)要按時(shí)全部批改，并及時(shí)進(jìn)行講評(píng)。2.教

10、師批改和講評(píng)作業(yè)要認(rèn)真、細(xì)致，按百分制評(píng)定成績(jī)并寫明日期。3.學(xué)生作業(yè)的平均成績(jī)應(yīng)作為本課程總評(píng)成績(jī)中平時(shí)成績(jī)的重要組成部分。4課外答疑為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助學(xué)生更好地理解和消化所學(xué)知識(shí)、改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)其獨(dú)立思考問(wèn)題的能力，課外答疑方式、時(shí)間、地點(diǎn)要跟學(xué)生商量共同確定，靈活安排。5成績(jī)考核本課程考核的方式為開卷筆試?？荚囉诮Y(jié)課的最后一周進(jìn)行。有下列情況之一者，總評(píng)成績(jī)?yōu)椴患案瘢?.缺交作業(yè)次數(shù)達(dá)1/3以上者。2.缺課次數(shù)達(dá)本學(xué)期總授課學(xué)時(shí)的1/3以上者。五、課程考核（一）課程考核包括期末考試、平時(shí)及作業(yè)考核等，期末考試采用開卷考試方式。（二）課程總評(píng)成績(jī)=平時(shí)成績(jī)20% +作

11、業(yè)20% +過(guò)程性考核10%+期末考試成績(jī)50%。具體內(nèi)容和比例如表所示?？己谁h(huán)節(jié)成績(jī)比例考核內(nèi)容與評(píng)價(jià)細(xì)則支撐目標(biāo)目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4平時(shí)表現(xiàn)20%課堂不定期點(diǎn)名，考核能否按時(shí)到勤，對(duì)于曠課、遲到和早退者適當(dāng)扣分，根據(jù)平時(shí)課堂筆記、課堂回答問(wèn)題等情況確定平時(shí)表現(xiàn)分?jǐn)?shù)。10%10%作業(yè)20%每章節(jié)對(duì)應(yīng)有思考題和習(xí)題，考核學(xué)生對(duì)每節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握度。對(duì)每次作業(yè)完成情況做記錄并百分制打分。5%5%慕課堂隨堂測(cè)驗(yàn)，考察學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，以課堂測(cè)試的形式進(jìn)行。5%5%過(guò)程性考核10%采用課程大論文的形式，考察學(xué)生學(xué)完該課程后的收獲。5%5%期末試卷50%題型考核內(nèi)容及相應(yīng)試題選

12、擇題主要考核化工系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)自由度的基本概念與計(jì)算分析、化工過(guò)程的單元模型、化工過(guò)程的穩(wěn)態(tài)分析與模擬15%填空題主要考核化工系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)自由度的基本概念與計(jì)算分析、化工過(guò)程的單元模型、化工過(guò)程的數(shù)學(xué)模型與優(yōu)化15%簡(jiǎn)答題主要考核系統(tǒng)綜合分析、換熱網(wǎng)絡(luò)綜合10%10%合 計(jì)100%45%30%15%10%備注：1. 課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算方法如下：2. 作業(yè)包括課后習(xí)題、單元測(cè)試、調(diào)研報(bào)告、課程論文、案例分析、網(wǎng)絡(luò)課堂學(xué)習(xí)等等。六、有關(guān)說(shuō)明（一）持續(xù)改進(jìn)本課程根據(jù)課后作業(yè)、考勤、期末考試等考核情況，以及學(xué)生、教學(xué)督導(dǎo)的反饋意見(jiàn)，及時(shí)對(duì)教學(xué)中不足之處進(jìn)行改進(jìn)，并在下一輪課程教學(xué)中改進(jìn)提高