管道工艺设计课程工程项目实践场所的构建与应用

1、管道工艺设计课程工程实践场所地构建与应用-设计论文管道工艺设计课程工程实践场所地构建与应用江国业，胡艳娇（中国民航大学机场学院，天津 300300）摘要：针对工程教育地现状，分析了构建工程场所地必要性根据管道工艺设计课程地特点，提出在现有实践环节地基础上用仿真软件作为工程实践地主 要组成部分.分析了仿真软件地基本结构及其在 CDIO工程教育各环节中地作用 介绍了管道工艺设计课程一体化教案地教案组织.关键词：管道；工艺设计；工程实践场所；仿真； CDIO中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324 （2014）10- 0178-02一、构建工程实践场所地必要性传统工程教育偏

2、重于理论教案，而忽视工程实践训练，这就造成了如下两种情况：一是教师为了保证教案内容地系统性和完整性，受制于教材以及参考教材 地章节安排和内容组织，缺乏工程实践训练，或者工程训练与理论教案脱节， 不能实现联动.整个教案有照本宣科之嫌，学生学习枯燥乏味，提不起兴趣，教 案效果差.二是一个专业地各门课程多局限于工程上地某一环节，没形成一个整体， 与实际脱轨，无法获得实战经验.学生学完课程后不能胜任相关工程在整个生命 期内地工作，培养出地是工程师半成品，与企业地需求和期望差距较大.人们已经逐渐认识到，工程教育地目标是培养学生能够在现代团队地环境下，构思一设计一实施一运行具有高附加值地复杂工程产品、过程

3、和系统1.要想学生理解构思一设计一实施一运行地工程背景，他们必须融入围绕C、D、I、O组织地实践场所2.它可以是新建地楼房或使用功能经过重新定位地 其他实验室和房间，能够支持简单及复杂地个人或工程小组进行构思一设计一 实施一运行地全过程3.这样地场所无非企业地实习或工程操练、校内实验等 在CDIO教案模式下，企业深度参与教案过程，以实际工程工程为训练平台和 工程教育环境，但实际操作中具有接收能力和意愿地企业数量不足以满足学生 实践地需要.为了提高学生地实践能力，同行做了有益地探索4-6，建立室内环道实验室，管道控制系统和调度仿真系统.传统实验室基本上是围绕一个学科学 习特定地能力或希望学生在工

4、程中充当比较被动地角色，主要以演示实验为 主，没有为构思、设计以及团队建设提供足够支持.传统实验室有局限性，无法直接替代工程实践场所，建设校内工程实践场所非常必要 7-8.二、管道工艺设计课程工程实践场所地构建与应用（一）管道工艺工程实践场所地构建在CDIO教案模式中，教师提出需求，学生构思（ C）,生成设计方案（D），然后做成产品（I），并运行和维护（O）.CDIO方法来源于机械工程、汽车、航空及电力工程1，所以这种思路对机电类学科非常适合.一个管道工程需要经历规划、设计、建设（实施）和运行 四个阶段地生命周期.但设计结果很难做成实体产品，动辄几百上千公里地管道 在室内加以建造和运行显然是不

5、现实地，无法体现建设环节，亦无法对自己设 计地方案进行检验.一般意义地工程实践场所不能满足教案要求.通常情况下，企 业界用国际通用软件对设计方案进行测试后再进行施工建设，并用软件进行运 行优化.这些软件很多地方不符合中国用户地使用习惯，部分功能与中国工程不 匹配，并且依赖进口，价格高昂显然，不可能每一个专业或课程都能及时获得 或获得足够地经费支持9，购置此类软件.在整合室内环道实验室地基础上，开发管道仿真软件用于教案，与学生工 作后地设计和运行地环境和模式一致，可以检验设计结果地合理性.这是构建管道工艺设计课程工程实践场所地一条可行途径 有了管道仿真软件之后，学生可 以计地有效性和可靠性，亦可

6、以学习管道操作方法，积累管理在软件平台上搭 建自己设计地管道，通过测试分析检验设经验，使学生获取工程工程整个生命 周期地经验和实践能力这样就构成完整地CDIO教案过程.（二）仿真软件地应用以静态仿真和动态仿真为核心模块地仿真软件，在D-I-O三个环节中起重要作用，如图1所示仿真软件可以完成管道设计计算、虚拟管道搭建、失效性 分析、适应性分析与应急反应操作学生通过工程可行性研究，确定管道设计数 据，完成工艺设计后，用仿真软件搭建与初步地设计结果相符地虚拟管道，利 用静态仿真和动态仿真模块对设计结果进行适应性分析和失效分析，验证设计 地准确性和合理性，并将结果反馈给设计部分；可利用仿真软件完成调度

7、计划 编制与应急反应培训.部分软件界面如下：（三）教案组织一般管道工艺课程地实践手段包括室内环道实验、企业实习、上机实验、课程设计和软件仿真等.课堂教案和实践环节按照一体化理念分三阶段实施.1.企业实习阶段：到管道站场参观学习，或者参与工程，对输气管道建立感性认识2.课堂教案与工艺设计阶段：理论教案与工艺设计同步进行.期间需要通过环道实验了解管道特点和运行 规律，通过上机实验，编制辅助设计程序，确定部分设计参数设计结果导入仿真软件评价测试，并制定该管道地调度方案和应急反应方案3.拓展研究阶段：对学习过程中发现地自己感兴趣地问题，通过环道实验、自编程序和仿真 软件研究解决这样，依照CDIO模式从

8、整体安排教案内容，在有限资源下补足C、D、I、O各环节地教案资源，尤其是解决工程实践场所问题，在CDIO四个层面上进行整合应用，构成完整地 CDIO教案过程，对学生获得工程工程整个生命周 期地经验和实践能力不无裨益.参考文献：1 EdwardF.Crawley，等，编.重新认识工程教育M.顾佩华，沈民奋，陆小华，译.北京：高等教育出版社，2009.2陈文杰，任立军，张林，杨锋.新加坡理工学院基于 CDIO模式地工程教案改革J.职业技术教育，2009，（ 35）： 91-93.3査建中，何永汕.中国工程教育改革三大战略M.北京理工大学出版社，2009.4陈婧，梁法春.输气管模拟实验系统开发J.实验室科学，2010 ,（01 ）: 87-89.5王明阳，于达.输气管道仿真教案系统地研发J.实验室研究与探索，2006，（ 06）： 650-652，656. 熊辉.仿真技术在输气管道调度管理、培训中地应用J.石油工业技术监督，2005，（ 05）: 75-77.7李顺汀.校内教案实习基地是培养工程实践能力地重要场所J.江苏高教，1991，（ 03）: 55-57.8陆顺寿，曹其新.新颖地创新实践场所 -“实学创新工坊”建设J.实验室研究与探索，2012