河北科技大学申报书-化工系统工程.doc

河北科技大学精品课程申 报 书学 院 名 称 化学与制药工程学院 课 程 名 称 化工系统工程 课 程 类 型 理论为主课程 实践为主课程所属一级学科名称 化学工程与技术 所属二级学科名称 化学工程 课 程 负 责 人 冯树波 申 报 日 期 2009年12月 课程建设网站网址 /jpk/河北科技大学教务处制二七年五月1. 课程负责人情况1-1基本信息姓 名冯树波性别男出生年月1963/09最终学历博士研究生职 称研究员电 位博士职 务-传 真88632242所在院系化学与制药工程学院化工工艺系E-通信地址（邮编）石家庄市裕华东路70号,050018研究方向过程系统模拟、催化反应过程与工艺，精细化学品合成1-2教学情况1.获得的教学研究和教学改革成果、教师的荣誉、表彰/奖励1 2006，“论文-设计复合教学法在毕业环节教学中的探索”获河北省教育厅和河北省高等教育学会教研成果二等奖，第1主研人；2 2008，“工艺设计驱动的毕业环节教学模式探索与实践”结题，河北省教育科学规划领导小组鉴定，第1主研人；3 2008，“全貌教学法的理论研究与实践探索”结题，河北省教育科学规划领导小组鉴定，第1主研人；4 2008，化工工艺“数字化”教学模式探索与实践，获河北科技大学教研成果2等奖，第1主研人；5 2007年度教学评估先进个人。2.主持的教学研究课题1 2004，主持“论文-设计复合教学法在毕业环节中的应用研究”，校级教学研究项目，2006年结题；2 2006，主持化工工艺“数字化”教学模式研究，校级教研项目，2009年结题；3 2007，主持“工艺设计驱动的毕业环节教学模式探索与实践”，河北省十一五教育科学规划重点课题，2008年结题；4 2005，主持“全貌教学法的理论研究与实践探索”，河北省十五教育科学规划重点课题，2008年结题；5 河北省“药物化工系列课程教学团队”，第2主研人兼质量工程网站负责人；国家级教学团队“化学反应工程”，第5主研人。3.作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文1 2004，论文-设计复合教学法在毕业环节中的探索，化工高等教育；2 2004，“三结合”教学法在过程开发课程教学中的应用，化工高等教育；3 2005，论教学方法、考试制度与学习动力，河北科技大学报；4 2006，论文-设计复合教学法应用研究，河北科技大学报（社会科学版）；5 2007，工艺设计驱动的毕业环节教学模式探索与实践，河北科技大学报；4.近五年来讲授的主要课程课程名称课程类别周学时届数总人数化工系统工程专业主干课，必修课45760化工工艺过程开发研究生选修课45108实验设计与数据分析全校性选修课22625.承担的实践性教学 大学生科技创新实践：1 河北省大学生挑战杯3等奖“生物柴油制备新工艺”，第2指导教师；2 河北科技大学大学生挑战杯2等奖“己内酰胺-环己烷甲酰胺萃取分离技术”，校级2等奖，第1指导教师；3 大学生科技创新实践项目，生物柴油制备工艺及在公交车上应用研究，在研，第1指导教师；4 大学生科技创新项目，生物柴油抗氧剂技术开发，在研，第1指导教师；5 第一届全国大学生节能减排设计竞赛，废弃油脂制取生物柴油设计说明书，陈鹏飞同学获优秀奖，第1指导教师；实践性教学：1“系统工程课程设计”：2004-2009届化工工艺专业本二五个班，总人数760人；2“化工工艺专业”2004-2009届化工工艺专业本科实习（生产实习和毕业实习），总人数320人；3“化工工艺专业”2004-2009届化工工艺专业本科专业实验，总人数达80人；4“化工工艺专业”2004-2009届化工工艺专业本科毕业设计/论文，总人数56人；1-3学术研究1.获得的科学、技术研究成果/奖励 1 2007，“废弃油脂合成脂肪酸甲酯新工艺”，省级鉴定，国际先进，获河北省科技进步3等奖，主持；2 2008，“正己烷溶剂油系列产品生产技术”，获河北省科技进步3等奖，主持；3 2008，“丙烯环氧化反应及催化氧化体系”，河北省自然科学基金委鉴定，国际先进，主持；4 2004，丙烯环氧化催化剂配方及制备工艺，发明专利1项，第1发明人；5 2006，“高纯正己烷生产技术”，石家庄市科技局鉴定，国际先进；获石家庄市科技进步3等奖，主持； 6 2006年度石家庄市优秀科技工作者。2.近五年来承担的学术研究课题1 2005，“高纯正己烷生产技术”，总经费25，到校经费15万元，2005年鉴定，国际先进，主持；2 2005，“丙烯环氧化反应及催化氧化体系研究”，河北省自然科学基金课题，2008年鉴定，国际先进，主持；3 2007，“酯化-醇解耦合反应与催化剂研究”，河北省自然科学基金项目，在研主持；4 2008，“萃取脱芳烃制无苯溶剂油生产技术开发”，总经费15，到校经费10万元，2009年鉴定，国内领先，主持；5 2009，“温敏型聚合物接枝金属卟啉催化剂温控相变性能与环氧化活性研究”，河北省自然科学基金课题，在研，主持。3.在国内外公开发行刊物上发表的学术论文1 2005，H2-O2气氛中丙烯环氧化反应研究进展，现代化工，EI收录，第1作者；2 2008，N-乙烯基己内酰胺的合成，精细化工（重要期刊），第1作者；3 2008，Scale up of the Epoxidation of H2-O2-C3H6-C3H8 mixtures in jet loop reactor system，preprint in 2008 AIChE national meeting，EI收录，第1作者；4 2008，Synthesis of N-vinyl caprolactam and textran grafting copolymer, preprint in ACS national meeting, EI收录，第1作者；5 2009，Synthesis of N-caprolactam ，Catalysis today ，SCI和EI收录，第1作者；2. 主讲教师情况2-1基本信息姓 名赵瑞红性别男出生年月1969/01最终学历博士研究生职 称副教授电 话88632426学 位博士职 务化学工程系主任传 真88632242所在院系化学与制药工程学院化工工艺系E-通信地址（邮编）石家庄市裕华东路70号,050018研究方向过程系统优化、催化反应过程与工艺2-2教学情况讲授化工系统工程, 专业主干课，40学时，1届，93人；从1996年起主讲化工系统工程。指导系统工程课程设计，专业主干课，2周，93人；化工工艺专业毕业实习和生产实习：3届，200人；化工工艺专业实验：3届，110人；毕业论文：连续五年，平均8人/年；2-3学术研究1 发表论文30余篇，其中5篇被SCI、EI收录。2 2005，参加“纳米阻燃材料制备及应用”(编号2002AA302605)，国家863课题结题，国际先进；3 2006，参加国家自然科学基金项目1项，“超重力反应技术制备有序介孔氧化铝”(编号20676010)2. 主讲教师情况2-1基本信息姓 名赵风清性别男出生年月1969/03最终学历博士研究生职 称正高级工程师电 话88632181学 位博士职 务-传 真88632242所在院系化学与制药工程学院化工工艺系E-mailZ通信地址（邮编）石家庄市裕华东路70号,050018研究方向过程系统优化、催化反应过程与工艺2-2教学情况讲授专业外语, 专业主干课，40学时，1届，35人；讲授化工系统工程, 专业主干课，40学时，2届，145人；指导系统工程课程设计，专业主干课，2周，145人；化工工艺专业毕业实习和生产实习：1届，85人；化工工艺专业毕业论文：连续3年，25人；指导学生获2008年“全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛”三等奖（脱硫石膏资源化利用）；指导学生获2009挑战杯“河北省大学生课外学术科技作品竞赛”二等奖（环保型干粉砂浆的研究）；2-3学术研究1 参与国家863重点课题1项，承担1项子课题；2 主持完成建设部研究计划课题1项（项目投资2100万元），经专家鉴定，达到国际先进水平，获河北省科技进步三等奖；3 参加的两项省级课题达到国内领先水平；4 主持市级研究课题7项（其中包括1项市级重大科技攻关课题-节能减排科技专项课题），取得6项鉴定成果，均达到国内领先水平。5 尾矿、矿渣、粉煤灰制蒸压砖项目被评为市科技进步三等奖。6 国内外公开刊物发表学术论文30篇，其中，被SCI/EI收录2篇（第一作者），EI收录4篇（第一作者3篇、第二作者1篇），出版译著1部（第一作者）、主编、参编著作3部（第二作者2部），分别由化学工业出版社和中国石化出版社出版。3. 教学队伍情况3-1人员构成（含外 聘教师)）姓名性别出生年月职称学科专业在教学中承担的工作冯树波男1963/09副研究员化工工艺授课，指导课程设计赵风清男1964/02副教授资源与环境授课，指导课程设计赵瑞红男1969/03高工化工工艺授课，指导课程设计刘宝树男1973/03副教授化工工艺辅导课程设计王建红男1959/02教授化工工艺外聘顾问、定期讲座杨文玲女1969/05教授化工工艺辅导课程设计陈焕章男1962/02教授化工工艺辅导课程设计李秀敏女1964/07教授应用数学辅导课程设计3-2教学团队整体结构教学团队的学历结构、职称结构、年龄结构、学缘结构、师资配置情况（含辅导教师或实验教师与学生的比例）和专业课程还要注明双师结构学历结构：研究生比例100%；职称结构：高级职称比例100%；年龄结构：30-35岁占15%，35-45岁占62.5%，45-55岁占22.5%；学缘结构：北京化工大学博士1名，北京科技大学博士1名，中国石油大学博士1名，清华大学硕士1名；天津大学博士2名；天津大学在读搏士1名；师资配置：学生数/学期240教师数6 教师：学生1:40双师结构：团队大部分教师除理论教学外，均具有丰富的生产实践和工程经验。3-3教学改革与教学研究近五年来教学改革、教学研究成果及其解决的问题（不超过十项）1 2004，论文-设计复合教学法在毕业环节中的应用研究，校级教学研究项目，2005年结题，2006年获河北省高教学会教研成果二等奖。将工艺设计引入到了毕业论文环节中，突出了系统优化思想和化工计算对于化工工艺过程开发的重要性；2 2005，计算机辅助化工工艺过程开发系统，校立基金项目，已结题；为化工领域研究人员提供了一个研发工具平台，可进行单元过程模拟和常用的化工计算；3 2007，化工工艺“数字化”教学模式研究， 校级教研项目，已结题。2008年获河北科技大学教研成果2等奖，突出了化工过程模拟计算在化工工艺专业课程教学中的地位，强化了工程观念的严谨性；4 2007，“工艺设计驱动的毕业环节教学模式探索与实践”，河北省十一五教育科学规划重点课题,2008年结题，将工艺设计引入到了毕业论文环节中，强化了工程观念；5 2005，“全貌教学法的理论研究与实践探索”，河北省十五教育科学规划重点课题，2008年结题，将工艺设计与论文复合，突出了系统优化思想；6 2007，河北省“药物化工系列课程教学团队”立项并建设；7 2009，王建红，冯树波，杜增智编著化工系统工程，化学工业出版社，2009；解决了本课程没有适宜教材的问题。8 2009，完成了化工系统工程课程网络教学平台建设，运转正常，成功实现与学生在网络平台上进行学术交流。3-4师资培养近五年培养中青年教师的措施与成效1 观摩教学，共同提高，鼓励青年教师辅导课程教学和课程设计，参与科研课题，将化工过程系统优化思想贯穿到教学和科研设计工作中，青年教师业务水平得到明显提高；2 应用现有过程模拟软件辅助过程设计、模拟和优化工作，提高了计算机辅助化工设计、数值计算和模拟软件的应用及开发能力，初步形成了优势互补型的课程组；3 积极吸引年轻的博士加入课程建设；4课程描述4-1 本课程在校内发展的主要历史沿革本课程从1981年开始建设，是河北省高校化学工程与工艺专业化工系统工程课程开设最早的院校，在国内也属开设较早的院校。当年，赵焕琪教授总结了多年的教学实践经验，展望化学工程与技术学科的未来，认为化工生产技术必然逐渐从经验向数学模型化过渡，化工过程模拟与系统优化将显示出越来越大的威力，于是自筹资金购买十台微机组建了化工模拟实验室。从此，河北科技大学的前身，河北化工学院，开创了化工过程流程模拟领域的教学和科研工作。先后进行了合成氨生产过程、甲醇生产过程、水煤气变换生产过程和生物柴油生产过程等众多化工过程的流程模拟与系统优化。化工系统工程课程经过多年的课程建设与教学实践的积累，已形成一支知识结构、学历结构、职称结构、年龄结构和学缘结构比较合理、稳定团结、工程能力较强的学术梯队。多次修订教学大纲，教学日历、授课计划、课程设计和试卷评分标准等资料，教学文件齐全。全体教师严格按照大纲和计划的要求授课。大纲符合培养计划的要求，有自己的特色。全体教师全部使用自己制作的多媒体课件授课。教学内容经过多次修改和补充，改善了教学效果，使学生加深了对课程的理解。近年来，构建了突出化工系统工程教学特色的“数字化”教学模式。在化工系统工程的教学中，结合案例教学进行了计算机应用技术、数学建模和技术经济学等多知识点渗透，激发了学生的学习兴趣，开阔了学生的视野，丰富和培养了学生多方面的能力，取得了较好的教学效果。化工系统工程是化工类及相关专业重要的专业主干课程。化工系统工程运用化工热力学、反应动力学、化工单元操作、系统工程、最优化方法、工程数学和计算机编程等方面的知识，结合化工过程中流体流动、混合、传热和传质的传递过程，进行化工工艺过程结构和操作参数的优化，研究化工过程整体特性，实现工艺过程的最佳化，从而提高化学工程与技术的工艺水平。因为化工系统模拟是实现化工工艺的节能降耗的重要工具，所以化工系统工程在化工类及相关专业的课程中处于非常重要的地位。本课程总学时为140学时，课程内容由课堂教学40学时和课程设计100学时两部分组成。主要讲授化工流程模拟技术、非线性方程组求解、大系统模拟与分解方法、运筹学和过程设计与合成。本课程要求学生有较扎实的物理化学、化工热力学、化工原理以及工程数学和计算机基础，主要培养学生应用基础理论知识和所学的专业知识，进行化工过程的建模、设计、合成和优化，为后续其它专业课程的学习以及将来从事化工专业的科研、设计和生产实践打下良好的基础。化工系统工程课程教研组现有教师8人（其中博士6人，硕士1人），全部为高级职称，正高职教师占75。近几年来，教研组教师承担教学改革研究项目5项，发表教改论文5篇，省级教学改革成果2项，获奖1项；承担国家自然科学基金、省部级及横向研究课题近20余项，获河北省科技进步奖三等奖2项，发表学术论文50余篇，其中SCI收8篇，EI收录4篇。依托化学与制药工程学院面积30m2的工程设计实验室，拥有课程设计用计算机等设备10台件，可供教师备课和学生进行课程设计使用。总之，本课程师资力量雄厚，教学条件完备，设备齐全，教学质量和教学队伍稳定，教学效果良好，有较好的发展优势。4-2 理论课和理论（含实践）课教学内容4-2-1 结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况，说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标我校的办学定位和人才培养目标是毕业生要面向生产企业，为地方经济服务。化工产品生产工艺优化是节能降耗的重要手段之一。针对化学工程与工艺专业生源和毕业分配去向统计数据，我校毕业生接触工程实践的机会较多。如何解决化工生产实际问题，降低生产成本的方法之一是运用系统优化思想、方法和手段来对过程系统进行模拟分析和诊断，而这方面能力的培养就得靠化工系统工程方法。课程目标：运用系统工程方法掌握过程设计、合成、模拟和优化的方法。熟悉现有商品化化工过程模拟软件CHEMCAD和ASPEN PLUS的基本功能，灵活使用，能对特定的生产装置或系统进行模拟、优化或设计合成一个新的生产装置。通过参与开发化工流程模拟系统来增强对现有软件内在功能的了解，以更好地使用软件或开发出功能更为先进的模拟软件，提高创新能力。4-2-2 说明本课程的知识模块顺序及对应的学时本课程的知识模块涉及：化工单元过程数学模型、自由度分析、单元过程数学模型建立、非线性方程组求解、过程系统分解、化工过程系统模拟策略、分离序列及换热网络结构确定的过程合成、化工过程模拟软件使用。1 化工单元过程数学模型建立、自由度分析：6学时2 单元过程数学模型建立、非线性方程组求解：12学时3 过程系统分解：6学时4 过程系统模拟策略-序贯模块法、联立方程法和联立模块法：4学时5 单元设备参数与操作参数的优化：2学时6 过程合成-过程系统结构的确定、分离序列及换热网络合成：6学时7 商品化化工过程模拟软件使用：4学时4-2-3 课程的重点、难点及解决办法重点：化工过程系统建模、模拟、优化与合成中，过程模拟是重点；难点：建立数学模型、计算机语言编程计算、高效算法的选取和化工系统工程方法的应用是难点，没有正版流程模拟软件；解决办法：加强计算机语言编程能力的培养与应用；加强课程间的衔接，熟练现有使用流程模拟软件。过程系统工程理论讲解与过程模拟系统软件应用相结合，突出计算机应用。部分章节教学加强案例教学和课堂讨论。针对现有正规出版社教材偏难，不适合我校学生使用，学生综合运用所学知识能力及数学基础差，计算机编程实践较少，难以与化工系统工程课程紧密衔接，正在编写化工系统工程案例精解电子教案作为补充以解决上述问题。同时筹集资金购买正版流程模拟软件。 针对化工系统工程向过程系统工程发展以及向宏观和微观两头延伸的趋势，简要补充食品、轻工和钢铁等非化工过程系统过程的模拟内容以及微观混合、微反应器和介观尺度等过程系统模拟内容，拓宽化工系统工程知识的应用领域。针对目前考研的大趋势，适当增加高等数学和线性代数在本课程中的讲解学时。将数学、化工原理和化工热力学与本课程衔接、进而与后续分离工程和化工工艺学课程衔接。4-2-4 实践教学的设计思想与效果（不含实践教学内容的理论课程不填）课程设计是化工系统工程课程的实践教学内容，是在“化工系统工程”课程之后，集中安排的重要实践性教学环节。在教师指导下，结合某一化工生产工艺独立地开展工艺流程的结构与工艺参数优化设计，旨在培养和提高综合分析、解决实际生产过程整体优化问题的能力。实施效果表明，通过系统工程课程设计锻炼，学生们普遍感觉到系统模拟与优化在化工设计和生产中的重要地位。一个企业要想在市场中有竞争力，必须不断进行技术更新。学生们学习其他课程的自觉性得到大大提高。4-2 实践（验）课教学内容4-2-1课程设计的思想、效果以及课程目标课程设计是化工系统工程课程的实践教学内容，是在“化工系统工程”课程之后，集中安排的重要实践性教学环节。在教师指导下，结合某一化工生产工艺独立地开展工艺流程的结构与工艺参数优化设计，旨在培养和提高综合分析、解决实际生产过程整体优化问题的能力。实施效果表明，通过系统工程课程设计锻炼，学生们普遍感觉到系统模拟与优化在化工设计和生产中的重要地位。一个企业要想在市场中有竞争力，必须不断进行技术更新。学生们学习其他课程的自觉性得到大大提高。课程目标：能熟练运用计算机语言来进行编程调试，模拟给定的过程系统，达到诊断和优化过程系统目的；熟练使用现有主流流程模拟软件进行化工过程的设计、模拟与优化。4-2-2课程内容（详细列出实验实训或其他实践项目名称和学时）课程设计题目出自现有的生产过程，如合成氨变换工段、醋酸乙烯生产工艺、苯加氢生产环己烷、乙苯脱氢生产苯乙烯等。生产工艺相对成熟，数据较全，学生基本上能有章可循，完成起来并不困难。这里的着眼点是使学生从理论学习的轨道逐步引向实际生产，把过去熟悉的定性分析、定量计算逐步和工程估算等手段结合，掌握用化工系统工程原理解决问题的方法。学生围绕化工系统工程课程设计的内容做综合练习，包括整个工艺系统的建模、优化方法的选择、计算机语言编程及上机调试。通过模拟结果，对所研究的系统，进行评价，进而确定最佳系统结构和操作参数。4-2-3本课程教学组织形式与教师指导方法学生自己对给定的过程系统用数学语言建立模型、确定过程系统求解顺序、用计算机语言编程、在计算机上运行调试，求出过程系统最优结构和操作条件。教师以辅导为主。4-2-4考核内容与方法 考核学生的编程能力、建立数学模型能力、对所给过程系统综合分析和作出判断的能力。4-2-5创新与特点以数字化教学模式为手段，以过程系统优化为目标，强化化工计算和系统优化思想；鼓励学生参与到流程模拟软件的开发中，通过开发流程模拟软件，提高使用现有流程模拟软件的能力，做到知其然知其所以然。4-3 教学条件（含教材使用与建设；促进学生自主学习的扩充性资料使用情况；配套实验实训教材的教学效果；实践教学条件；网络教学环境）化工系统工程教材的研究与编著是课程建设的一个重要环节。本课程曾使用化学工业出版社出版的邓正龙编写的化工最优化和科学出版社出版的华东理工大学张瑞生编写的过程系统工程概论，现在使用冯树波老师与北京化工大学王建红教授合作编著的化工系统工程作为教材，教材的更换体现了学科发展与教材同步更新的理念。自2004年开始，课程负责人组织主讲教师和本课程组的老师广泛查阅与化工系统工相关的资料，了解本学科的最新研究成果，多次组织课程组教师和学生代表进行座谈，了解化学工程与工艺专业化工系统工程课程教学的特点以及学生的反馈信息。考虑到学生普遍反映教材内容不易理解的问题，几位主讲教师正在与聘请的北京化工大学教师共同编写一部适合我校学生使用的补充教材化工系统工程案例精解电子教案，预计2010年底出版。电子教案中的所有案例都有具体而且真实的应用背景，有详细的建模、求解、过程系统分解、过程系统优化和过程系统合成步骤。突出了启发式和案例式教学法的应用。实践教学条件：河北科技大学校内计算机房和化学与制药工程学院的计算机房均可使用，部分学生自有笔记本。此外，向化工工艺专业实验渗透了流程模拟思想。如乙酸乙酯反应精馏实验，要求部分学生根据气液平衡数学模型，自己编写程序进行精馏过程的模拟计算，并与实验结果对比。实践表明，受到了良好的效果。系统工程课程设计每届学生设计的题目都不一样，而且都配有课程设计任务书和课程设计指导书。扩充性资料使用情况和网络教学环境：河北科技大学主页已具备交互式网络教学条件。为了适应学生课外学习的需要,已在网上建立了化工系统工程课程网络教学平台。为在课上没有弄明白或未能听课的学生提供一个补救的机会。化工系统工程教案、电子课件、课后练习、学习辅导材料、历届考试题目即参考答案等资源均已上网，教学网站界面内容详尽饱满，为引导学生上网学习、开创开放式教学和资源共享创造了良好的条件。在主页上还设置了一些化工系统工程教学和科研应用方面的网页链接，供学生课外阅读。当遇到与课程关系密切的文章时，我们也会将之放在主页上供师生阅读。主页设有师生留言板，供师生发表对教学的意见、探讨教学方法，并随时为学生答疑。依据教学进程，教师会在留言板上提出一些与所讲概念有关的趣味性思考题让学生回答，并根据学生的解答情况记录平时成绩。结合分层次教学的需要，下一步拟在网上为不同层次的学生提供了不同的辅助教学内容。总之，丰富多彩的教学手段使学生从中得到良好的思维训练。化学工程与工艺专业是以工程实践为主要任务的工科专业。培养目标是能在化工企业从事科研、生产、设计等工作的高级专门技术人才。目前学生的学习状况不足之处是对深层次问题理解不深不透。从我们多年的教学科研实践中，发现化工工艺过程各参数之间量的关系，工艺过程物料及能量转化效率，能耗等必须经过反复计算才能达到最优搭配，而这些反复的计算、校核、核算、试差、优化等环节无一不与数据打交道。通过大量的数字化实践，逐步形成化工工艺过程的整体印象。为此，我们提出了以“数字化”教学来改进化工系统工程课程教学乃至整个专业课程体系教学效果的设想。具体做法是加强各门课程之间的衔接，通过系统工程课程设计给学生们留一些比较大型的作业，做完整的工艺计算，算出数来让数据来说话。化工系统工程课程教学改革主要以流程模拟软件开发为龙头带动化工工艺过程的相关计算与优化。作为一名化学工程与工艺专业的学生，化工计算是基本技能中必不可少的环节。化工计算涉及物性数据计算、物料衡算、热量衡算、动量衡算、相平衡计算、设备优化设计以及系统结构及参数优化等。化工计算的特点是工艺参数多，相互关联性强，仅靠简单计算很难领会其中的内涵。借助计算机程序语言就很容易快速地模拟各个参数的关联程度。针对实践教学方法改革开发了一套集工艺流程设计与模拟、过程系统优化、常规化工计算等多功能的软件平台。它与计算机仿真明显不同的是“数字化”平台参与性强，学生自己可根据平台所提供的模型模块和算法程序以及所学的有关化工工艺原理和模型编写或组装计算机程序代码，然后进行模拟运行。其目的是让学生体会到计算机时代计算工具的重要性，以及通过模拟计算而得出的一些量化的结论。通过这一过程的训练，使学生能充分利用计算机这一强大的学习工具对化工过程有一个更深的理解。供教学使用的化工过程流程模拟、过程系统优化、常规化工计算和工艺设计等多功能的软件平台已初具规模。目前已开发的模块有：甲醇生产过程、合成氨生产过程、水煤气变换生产过程和生物柴油生产过程的流程模拟模块。正在开发的模块有：热力学状态方程模块、物性数据模块、精馏单元模块和常用算法模块。模拟平台功能会逐步得到完善。4-4 教学方法与教学手段（举例说明本课程在教学过程中应用的教学理念、使用各种教学方法的目的及实施过程和实施效果；相应的上课学生规模；信息技术手段在教学中的应用及效果；教学方法、作业、考试等方面的教改举措）1、教学理念：按照天津大学、华东理工大学、浙江大学、北京化工大学、大连理工大学、四川大学和华南理工大学七校联合制定的面向21世纪化学工程与工艺专业培养方案，化工过程模拟、优化与合成是一门必修的化工基础课程。 根据七校多次研讨得到的关于“夯实基础、拓宽专业”，加强综合能力培养和加强化学工程与工艺专业教学实践性的共识，力图通过对原有课程体系和教学内容的整合，面向典型的化工过程系统，培养学生综合运用化工系统工程、化学工艺、化学反应工程和传递与分离工程知识处理实际问题的能力。例如，以典型的、现代的化学工艺过程作为研究对象、载体和实例，使学生学习并初步掌握有效地组织工艺流程，科学地确定系统的操作条件，以实现过程系统高效、平稳运行，达到所期望的技术、经济、环境和资源目标的方法，即系统工程的方法。在作为载体的过程系统的选择方面，注意到了典型性，如有机与无机工艺过程、反应与分离过程、连续与间歇过程和配置了集散式控制手段的过程系统等等；在教学内容的组织方面，尝试突破传统化工系统工程教材的限制，希望从单纯突出系统工程方法论过渡到在介绍基本数学方法的基础上，强调注意运用系统工程思想和方法进行 “案例”分析，突出实践性和综合性。2、教学方法及实施过程和效果：以课堂讲授结合课下辅导以及网络平台互动教学三种教学方法向学生传授化工系统工程知识。课堂教学40学时主要讲授过程系统模拟与优化思想及具体实施方法，通过案例教学引入原理。为配合课堂教学效果，系统工程课程设计实施全程动态跟踪的开放模式。与化工热力学中讲授的封闭系统与开放系统概念类似，课程设计的开放教学模式是指课程设计题目不要求在很有限的指定时间内（一般为1-2周）全部完成。在化工系统工程课堂教学一开课就布置课程设计题目，在课程设计期间完成规定的模拟计算任务后可以酌情给学生成绩。课程设计结束后，随着其他课程的学习，学生对化工专业内容会有新的认识，这时又重新修改以前做过的课程设计内容，应该有一种温故而知新的感觉。直到毕业前夕这道课程设计题目也许还没有做完。但他会给学生带来无限的思考，我能做完吗？这样一种全程动态课程设计模式对学生掌握化工过程设计的全貌，体会从多门课程所学到的多个知识点结合设计一个化工厂而带来的乐趣，确实起到了巨大的作用。从整个过程中学生们体验到大学期间所有所需课程的重要性。这也配合了教育部提出的加大培养应用型人才目标的教学改革。全程动态跟踪的开放式课程设计模式，即“你要设计一个工厂”，体现了设计是更高层次上的实践这一全新的实践教学理念，而不单纯是到工厂转一转和看一看，体现了实践教学的延续性和可拓展功能。甲醇车间的全流程模拟就是一个案例。尽管从原料到产品经历的单元过程众多、流程和设备结构及布置复杂，工艺参数起伏变化较大，但通过对其中某一部分模拟计算，学生体会到了化工过程设计与计算对节能降耗是何等的重要！只有通过计算才会体会到化工工艺的真正内涵。如果不会化工模拟计算，连半个工程师都算不上。有的同学感慨地说，通过模拟计算才知道了化工热力学中讲授的流体PVT状态方程是过程模拟计算用的。虽然以前化工热力学考试也拿到了高分，但确实不知道PR方程是做什么用的。以流程模拟软件的开发为载体，让更多的学生加入到软件开发工作中来，提高学生的工艺设计及优化能力。化工产品生产中工艺条件优化是节能降耗的重要手段。针对生源和毕业分配去向统计数据，毕业生接触工程实践的机会较多。如何解决生产实际问题，降低生产成本，必须运用系统优化思想、方法和手段来对过程系统进行模拟分析。而这方面能力的培养就得靠化工系统计算，即我们提出的数字化教学。具体做法是自己编程计算与现有商品化模拟软件计算相结合的教学方法，通过对比差别，找出原因，深化对知识点的理解。2、信息技术手段在教学中的应用及效果 教师全部采用多媒体授课，PPT课件制作水平逐步提高，突出动态效果。PPT课件将讲授内容布置到一种声音、视觉和色彩和谐的背景下，与教师的讲解融为一体，教师的讲解进展与PPT课件变化同步和无缝连接。实践表明，达到了较好的视听和教学效果。此外，适当采用黑板教学和多媒体教学相结合，有利于通过变换吸引学生的眼球，避免听课时的枯燥乏味感。3、教学方法、作业、考试等方面的教改举措教学方法突出案例教学。一上来就接触工业实际生产过程，如合成氨和甲醇工艺，启发学生们这些工业生产过程是如何一步一步演变而来的。化工系统工程学科中的模拟与优化方法是如何在生产工艺改进中发挥作用的，现在还有没有进一步改进的余地？这样可激发学生们探求化工生产技术内涵的热情，进而认真听讲每一堂课。教材中的文字内容以自学为主，教师课堂上部分讲授，结合课下和网络教学平台辅导。课程作业教师评阅结合学生互评，再辅以教师讲评，并将答案上传到网络教学平台，以促使学生充分利用网络教学平台，提高学习效率和效果；大量开展在线作业方式，学生可到网络教学平台任选一套题目试做，然后发给教师评阅。建立并逐步更新模拟题和试题库。历届考试题目及参考答案全部上传到网络平台，供学生们参阅。化工系统工程课程闭卷考试，主要考察学生们对基本原理和方法的掌握程度和灵活运用能力，尽量减少仅靠死记硬背的内容。系统工程课程设计开卷考试，布置比较大的题目以弥补闭卷考试时间有限，难以完成大工作量，能反映真实水平的考核。学生分成小组集体完成课程设计题目，体会团队的巨大力量，并锻炼学生们的组织能力，为进入社会和工厂进行心理素质锻炼。2009年的课程设计实践表明，教学效果良好。4-5 教学效果（含校外专家评价、校内教学督导组评价及有关声誉的说明；校内学生评教指标和校内管理部门提供的近三年的学生评价结果；课堂教学录像资料要点） 近年来由于我们在师资力量、课程内容、讲授方式、教材建设等多方面持续不断的努力，本课程的教学受到校内外专家的称赞，并获得学生们的好评。1、校外专家评价 北京化工大学化工学院王建红教授对本课程评价：河北科技大学化工系统工程课程，经过多年的建设，做了大量有成效的工作。该课程主要有以下特色：第一，具有一支学术水平高，知识与年龄结构合理，爱岗敬业，团队合作的师资队伍。该课程组多年来坚持教学与科研相结合，积累了从事化工系统工程课程的教学与研究经验。运用现代化教学手段，开发了丰富的网上教学资源。课程组教学思想活跃，整体水平高，教学效果好，取得了一系列教改成果，特别是提出以化工计算为目标的“数字化”教学模式和以开发流程模拟软件为载体提高学生专业课程学习积极性的教学思想很有特色。第二，教材建设成果突出，编著出版了具有适合本校办学特色的化工系统工程，极大地促进了本门课程建设和教学质量的提高。第三，课堂教学采用黑板教学和多媒体教学相结合。利用了多媒体技术生动、形象、直观的特点来展示教学内容。该课程建立了教学网站，可使学生通过互联网上丰富的教学资源来辅助学习，为学生提供了较大的学习空间与良好的学习环境。对于特定的化工过程系统模拟，采用自己编程计算与流程模拟软件计算相结合的教学方法，通过对比差别，找出原因，深化对化工工艺知识点的理解很有特色。我认为河北科技大学化工系统工程课程已具备校级精品课程条件。2、校外专家评价 中国石油大学（北京）化学科学与工程学院卢春喜教授对本课程评价：该课程组师资力量雄厚，多年来始终坚持以科研促教学，以社会的需求促改革，在培养适应地方经济特色、具有创新精神的应用型人才方面作了大量工作。其主要工作如下：多年来该课程组重点加强教学质量提高和教材基本建设，同时重视现代教育技术引用和教学方法的改革，采用CAI教学，为发展CAI教学提供了有益的尝试。近年来，该课程组面向新的时代，全面改革，及时把教改教研成果或学科最新发展成果引入教学，使教学内容更加新颖，信息量大；依托学校的多媒体教学环境和网络设施，建立了网络教学平台供学生浏览。课程负责人与北京化工大学合作出版了一部化工系统工程教材，目前课程组正在编写化工系统工程案例精解电子教材，供学生使用，满足了现代化教学的需要。课程整体教学效果逐年显著提高，特别是提出以化工计算为目标的“数字化”教学模式和以开发流程模拟软件为载体提高学生专业课程学习积极性的教学思想很有特色。我认为化工系统工程课程已具备精品课程条件。3 学生评价结果：冯树波老师：良好赵风清老师：良好赵瑞红老师：良好5自我评价5-1 本课程的主要特色与创新（限200字以内，不超过三项）特色1：坚持教学与科研相结合，积累了许多化工过程模拟案例和课程教学改革经验，运用现代化教学手段，丰富了网络教学资源。特色2 ：对于特定化工过程系统的模拟，采用学生自己编程计算与流程模拟软件计算相结合的教学方法，通过对比差别，找出原因，深化对化工工艺知识点的理解。 结合化工系统工程教学开发的多功能化工计算与流程模拟软件平台能够帮助学生快速掌握化工模拟计算要领。针对目前中普遍存在的假想课程设计问题，化工系统工程课程设计完全根据实际生产需要，进行真刀真枪的模拟计算。旭阳焦化公司的甲醇车间即是一例。通过模拟使学生真实感受到了化工过程设计与优化的来龙去脉，也真正体会到了多知识点结合的乐趣。学习的积极性大大提高。特色3：针对目前工科院校学生普遍重视论文，轻视工艺设计和化工模拟计算的倾向。将数学建模、非线性方程组求解算法研究与系统优化结合起来，形成独具特色的教学理念，可成为河北省化工领域教学的一面旗帜。当今世界是一个信息社会，计算机应用非常普遍。然而，能真正熟练使用计算机用于化工过程设计、生产和开发的技术人员却很稀少。原因是在校期间没有得到足够的训练，实际应用起来有畏难情绪。鉴于此，在化工系统工程课程教学中，提出以化工计算为目标的“数字化”教学模式和以开发流程模拟软件为载体提高学生专业课程学习积极性的教学思想，充分利用快速发展的计算机手段建立化工模拟计算与优化平台。5-2 本课程与校内外同类课程相比，所处的水平随着化学工业以及相关领域的技术进步，化学工程学科逐渐向产品工程学科发展，大系统的模拟优化逐渐发展成为一支专业队伍。很多教授和科研人员投入大部分精力去开发新产品和新工艺。相比之下，专业从事过程系统优化的技术人员较少，而企业又缺乏这样的人才。国内外院校化工工艺专业都在开设化工系统工程课程，但相当一部分不作为重点课程讲授。清华大学、北京化工大学、天津大学、华东理工大学、华南理工大学、大连理工大学、中国石油大学和浙江大学等重点大学设有专门研究机构并开设化工系统工程相关课程。化工系统工程目前尚未有列入国家级精品课程，也没有院校列入省级精品课程。一旦我校该课程列入河北省精品课程，可望带动相关院校观摩学习，起到示范作用，对提高我校在国内化工类院校的影响力大有帮助。目前在河北省内高校开设化工系统工程的院校还都没有申报河北省精品课程，而且课程建设方面普遍进展缓慢。河北科技大学将化工系统工程课程列为重点建设课程，经过三年的建设，已初见成效。基于人无我有，人有我优的原则，现阶段建设并申报化工系统工程精品课非常适宜。我校开设本课程历史悠久，化工系统工程与校外同类课程所处水平相比，属中等偏上水平，5-3本课程目前存在的不足学生综合运用所学知识能力及数学基础差，计算机编程实践较少，难以与化工系统工程课程紧密衔接；无正版流程模拟软件；6课程建设规划6-1-1 本课程的建设目标、步骤及五年内课程资源上网时间表建设目标：完成化工过程模拟计算平台，实现数字化教学目标。建设过程中以化工流程模拟软件开发为载体，让更多的学生和教师参与到软件开发中，扩充流程模拟软件功能。 加强师资队伍建设，引入青年博士教师，改善教学质量。加强教学和教材研究，完成电子教材化工系统工程案例精解。完善网络教学资源与环境建设。加强实践教学课程设计内容，加大课程设计难度，提高我校人才培养质量。步骤1：建设物性数据库；步骤2：建立单元过程及设备数学模型；步骤3：建立模型求解算法模块；步骤4：过程系统求解策略的计算机实施；步骤5：大系统优化实施。课程资源上网时间表：2010：30%授课内容录像上网；2011：60%授课内容录像上网；2012：90%授课内容录像上网；2013：100%授课内容录像上网；2014：更新网站内容。6-1-2 三年内全程授课录像上网时间表在三年内将网上资源配备得更加齐全。2010：30%授课内容录像上网；2011：60%授课内容录像上网；2012：90%授课内容录像上网；6-2 本课程已经上网资源网上资源名称列表1化工系统工程课程简介过程系统工程介绍.doc (22.5 Kb) 、化工系统工程介绍.doc (21.5 Kb) 、化学工程的发展趋势.doc (32.5 Kb) 和化学工程的研究方法.doc2 教师简介3 化工系统工程教学大纲4 授课计