導(dǎo)語：如何才能寫好一篇化學(xué)工程的應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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    重慶科技學(xué)院的化學(xué)工程與工藝專業(yè)為重慶市特色專業(yè),主要方向為石油天然氣化工。近年來,本專業(yè)以面向石油化工行業(yè)、重慶天然氣化工及地方經(jīng)濟(jì)建設(shè),培養(yǎng)服務(wù)于行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的高素質(zhì)應(yīng)用型化學(xué)工程技術(shù)人才為指導(dǎo)思想,逐步形成了以學(xué)生工程實踐能力強(qiáng)為特色,遵循理論與實踐并重、專業(yè)能力與綜合素質(zhì)培養(yǎng)并重的原則,按照“重應(yīng)用、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的培養(yǎng)方式和“大平臺與分方向”相結(jié)合培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才。這些都離不開在培養(yǎng)過程中學(xué)院重視其基礎(chǔ)知識的夯實,更是由于對其專業(yè)課程進(jìn)行了科學(xué)的定位與設(shè)置,以及對實踐環(huán)節(jié)的改革和探索。在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和動手能力、發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題的能力方面,專業(yè)綜合應(yīng)用實驗擯棄了原來較為簡單的油品常規(guī)理化性質(zhì)檢測實驗,對實驗內(nèi)容和方式方法都進(jìn)行了大幅度的改變。

    1.在實驗內(nèi)容上,針對石油天然氣化工專業(yè)特色,我校購買了東方仿真公司的“常減壓煉油仿真系統(tǒng)”與“催化裂化裝置仿真系統(tǒng)”。這兩套系統(tǒng)皆為煉油廠中重要加工裝置的仿真軟件,并開出了“常減壓煉油裝置—冷態(tài)開車、正常停車、緊急停車”、“催化裂化反應(yīng)再生聯(lián)合裝置—冷態(tài)開車、正常停車”的必做實驗,以及“常見事故及其處理”等選做實驗。學(xué)院還購買了“天然氣凈化—脫硫仿真軟件”開放給學(xué)生選做,以提高學(xué)生對天然氣凈化工藝流程及控制參數(shù)的熟悉與理解。此外,化學(xué)化工學(xué)院即將建成的“化工過程及裝備實踐教學(xué)平臺”可為學(xué)生提供更多更新的實踐內(nèi)容,其專業(yè)綜合應(yīng)用能力也會得到更好的鍛煉。

    2.在實驗方式方法上,專業(yè)綜合應(yīng)用實驗一改傳統(tǒng)填鴨式面面俱到的說教式驗證實驗,將學(xué)生分成1~4人/組(常減壓裝置授權(quán)點(diǎn)較多,故1人/組,而催化裂化裝置授權(quán)點(diǎn)較少,故4人/組)進(jìn)行仿真實驗操作。在實驗開始之前,教師首先結(jié)合“石油煉制工程”或“天然氣加工工程”的相關(guān)工藝和知識,對軟件進(jìn)行簡要介紹,然后學(xué)生根據(jù)工藝路線及物料平衡進(jìn)行裝置操作。遇到問題,同學(xué)自己先思考和解決。這樣可以鍛煉其分析問題解決問題的能力,或者與同學(xué)探討解決,以達(dá)到培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神的效果。遇到前兩種方式都不能解決的問題時,教師再予以提示和引導(dǎo),從而很好地鍛煉其綜合素質(zhì)與能力。此外,由于仿真軟件與企業(yè)的中控室的“DCS圖”及“現(xiàn)場圖”模式一致,所以專業(yè)綜合應(yīng)用實驗同樣也使學(xué)生能提前扮演了企業(yè)員工的角色。

    3.在實驗報告上,教師自己編制報告模板然后通過軟件分發(fā)到學(xué)生電腦桌面,這樣使學(xué)生可以更為方便和快捷地圖文并茂完成實驗報告,打印后交給老師。在實驗分?jǐn)?shù)分布上,“實驗成績記錄”占50%可以充分合理地考察學(xué)生的動手結(jié)果,“實驗分析與討論”占20%以檢驗學(xué)生對實驗是否“知其然,更知其所以然”,這也對其以后畢業(yè)論文的撰寫打下了良好基礎(chǔ)。

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關(guān)鍵詞：化學(xué)工程設(shè)計；計算機(jī)軟件；數(shù)據(jù)處理

化學(xué)工程設(shè)計的目的是利用化學(xué)方法和物理方法尋找工業(yè)生產(chǎn)的最佳過程，研究工業(yè)生產(chǎn)中的共同規(guī)律，從而使工業(yè)生產(chǎn)的效益最大化。計算機(jī)軟件在工業(yè)工程設(shè)計中的應(yīng)用已非常普遍，化學(xué)工程數(shù)學(xué)模型計算、實驗設(shè)計、工藝流程繪制等，都會用到計算機(jī)軟件，化學(xué)工程設(shè)計中最常見的應(yīng)用軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN等，研究這些計算機(jī)軟件的應(yīng)用，能有效提高化學(xué)工程設(shè)計的效率，降低化學(xué)工程設(shè)計成本，使其設(shè)計結(jié)果更科學(xué)、更可靠。

1化學(xué)工程研究的內(nèi)容及手段

化學(xué)工程設(shè)計就是對產(chǎn)品生產(chǎn)的化學(xué)過程、物理過程進(jìn)行研究、設(shè)計，使其能夠完成大規(guī)模的生產(chǎn)任務(wù)，使化學(xué)科學(xué)能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。如石油精煉、食品加工、藥品生產(chǎn)、建筑材料生產(chǎn)等，這些都屬于化學(xué)工程研究的領(lǐng)域，化學(xué)工程設(shè)計要對工程的相關(guān)因素進(jìn)行充分的、全面的考慮，并結(jié)合裝置效應(yīng)，解決生產(chǎn)過程中的各類問題，確保化學(xué)工程生產(chǎn)過程可靠、安全、有效。這一過程涉及物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科，結(jié)合生產(chǎn)過程開發(fā)和操作理論等研究工業(yè)生產(chǎn)的最佳形式，包括單元操作研究、化學(xué)反應(yīng)工程研究、傳遞過程研究等，是一項非常龐大且復(fù)雜的工程。一方面，化學(xué)工程本身比較復(fù)雜，它屬于多學(xué)科交互的研究范疇，有時物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象同時發(fā)生相互影響，研究起來比較復(fù)雜。此外，化學(xué)工程研究的物質(zhì)有氣體、液體與固體，多種形態(tài)共存，研究起來比較復(fù)雜。另一方面，化學(xué)工程研究的物系流動時邊界比較復(fù)雜，這就導(dǎo)致其設(shè)備沒有固定的形態(tài)、構(gòu)造等，要結(jié)合不同的生產(chǎn)需要，靈活設(shè)計化學(xué)工程，致使其設(shè)計比較復(fù)雜、多變?；瘜W(xué)工程的研究方法較多，早期，人們主要通過實驗來研究化學(xué)工程的設(shè)計，將實驗的過程逐級擴(kuò)大，以探索工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)律、工藝等，人們將其稱為經(jīng)驗放大法。隨著化學(xué)科學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，進(jìn)入20世紀(jì)后，人們逐漸意識到化學(xué)工程研究的重要性，開始尋找新的方法對其進(jìn)行研究，這一時期就出現(xiàn)了因次分析、相似論，研究的具體做法就是將影響過程的眾多因素進(jìn)行分析歸納，尋找相似的變量，盡可使研究變得簡便，然后再通過實驗求得這些數(shù)據(jù)的關(guān)系，再設(shè)計化學(xué)過程。這一時期，將數(shù)學(xué)模型方法應(yīng)用于化學(xué)工程設(shè)計中的研究模式已初步形成，利用數(shù)學(xué)模型法，結(jié)合實驗方法，取得重要的數(shù)據(jù)，再通過實踐鑒別、驗證這些數(shù)據(jù)，進(jìn)而完善化學(xué)工程的設(shè)計。這一時期，化學(xué)工程設(shè)計面臨的最大問題就是巨大的數(shù)據(jù)量與人繁重的工作之間的矛盾，而且人工計算、設(shè)計中易出錯。計算機(jī)誕生后給各行各業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的契機(jī)，化學(xué)工程研究也迎來了新的局面，計算機(jī)在化學(xué)工程設(shè)計中的應(yīng)用將人從繁重的運(yùn)算、數(shù)據(jù)整理分析等工作中解放出來，提高了人力資源的利用效率，同時節(jié)省了時間、研究成本。直到現(xiàn)在，計算機(jī)仍是化學(xué)工程設(shè)計的重要輔助工具，計算機(jī)軟件被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工程設(shè)計當(dāng)中，成為化學(xué)工程發(fā)展的重要支柱。

2計算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計中的應(yīng)用

2.1計算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計中應(yīng)用的優(yōu)勢

首先，計算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲和處理功能為化學(xué)工程研究帶來了方便，化學(xué)工程設(shè)計者不用再反復(fù)、重復(fù)收集、整理各類數(shù)據(jù)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源共享性、計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能，使化學(xué)工程研究人員通過計算機(jī)應(yīng)用可以獲得更多的研究資源和設(shè)計資源，應(yīng)用軟件對掌握的資源進(jìn)行加工、分析，可以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，這種方法顯然比人工準(zhǔn)確、可靠、高效得多。例如，利用MATLAB軟件，可以迅速、準(zhǔn)確分析大量數(shù)據(jù)，快速得到結(jié)果。例如，對某企業(yè)廢水中的一些有毒物質(zhì)進(jìn)行檢測，檢測數(shù)據(jù)眾多，人工處理起來復(fù)雜、麻煩、易出錯，應(yīng)用MATLAB處理就簡單得多了，輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，很快便能得到結(jié)果。其次，應(yīng)用計算機(jī)軟件可以使化學(xué)工程設(shè)計的過程更為直觀、簡便。例如，應(yīng)用MATLAB軟件可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形，還可以在圖中添加文本，這樣能使化學(xué)工程研究更方便。又如，使用CAD軟件，可以繪制化學(xué)工藝流程，使化學(xué)工程設(shè)計的內(nèi)容更精確、美觀、具體，有利于設(shè)計者及時發(fā)現(xiàn)問題，改變設(shè)計思路，使化學(xué)工程的設(shè)計更完美。再次，計算機(jī)軟件可以模擬化學(xué)工程實驗和化學(xué)工程過程，使研究者和設(shè)計者更易得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，也使化學(xué)工程的內(nèi)容和方法得到了豐富和完善。

2.2計算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計中的應(yīng)用實例

化學(xué)工程設(shè)計中最常用的計算機(jī)軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等，這些軟件應(yīng)用的主要目的是數(shù)學(xué)建模、化學(xué)實驗設(shè)計、化學(xué)工藝流程繪制、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)分析與化學(xué)工程分析、設(shè)計、核算等。例如，配備一定濃度的溶液，應(yīng)用計算機(jī)軟件依次輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)，就能夠得出固體的配置量，這樣大大地提高了化學(xué)工程設(shè)計的效率，使工程設(shè)計得到了優(yōu)化。又如，利用計算機(jī)軟件進(jìn)行化學(xué)制圖，應(yīng)用MATLAB、CAD都能完成。特別是CAD的三維圖，直觀、立體感強(qiáng)，是現(xiàn)在化學(xué)工程研究必不可少的軟件，能夠?qū)⒒瘜W(xué)工藝流程真實、客觀地表現(xiàn)出來，人們通過看圖就能掌握化學(xué)工程的概況，方便、快捷，即便不是化工的專業(yè)人士通過看圖也能夠了解化學(xué)工程的概況和生產(chǎn)流程。

2.3計算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計中的應(yīng)用問題

計算機(jī)軟件、硬件的發(fā)展都非?？欤浻布嗷ヅ浜喜拍馨l(fā)揮出計算機(jī)應(yīng)用的最大價值。當(dāng)前，化學(xué)工程設(shè)計中計算機(jī)軟件的應(yīng)用存在的一大問題就是大多數(shù)化學(xué)工程研究者、設(shè)計者，過于重視對計算機(jī)相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和研究，而忽視了對計算機(jī)相關(guān)硬件的學(xué)習(xí)和了解，在計算機(jī)應(yīng)用過程中，計算機(jī)硬件的一些小問題就會阻礙工作的繼續(xù)進(jìn)行，甚至造成難以挽回的損失。例如，化學(xué)工程設(shè)計圖存儲不當(dāng)，造成設(shè)計圖丟失、損毀、被盜等情況發(fā)生，影響了化學(xué)工程設(shè)計的進(jìn)度和效益。其次，一些化學(xué)工程設(shè)計者、研究者過于依賴計算機(jī)軟件，進(jìn)而忽視了自身對專業(yè)知識的掌握、應(yīng)用和研究，一旦離開計算機(jī)感覺什么事都做不好，這種依賴使其在化學(xué)工程設(shè)計中缺少創(chuàng)新和鉆研精神，不利于化學(xué)工程科學(xué)的持續(xù)發(fā)展。再次，化學(xué)工程研究中設(shè)計和操作優(yōu)化問題一直都很突出，在研究過程中，大部分研究者也比較重視實踐研究，計算機(jī)軟件也能模擬部分的實驗過程，且其處理分析數(shù)據(jù)的能力很強(qiáng)，即便如此，將化學(xué)工程設(shè)計應(yīng)用到大型生產(chǎn)中還是存在諸多問題，這就啟發(fā)我們需要進(jìn)一步研究化學(xué)工程設(shè)計的相關(guān)軟件，進(jìn)一步提高其模擬實驗和處理數(shù)據(jù)的功能，更好解決化學(xué)工程研究中的各類問題，最好能綜合不同軟件的應(yīng)用效果，使軟件的應(yīng)用更為方便、簡潔、高效。

3結(jié)語

化學(xué)工程設(shè)計中應(yīng)用計算機(jī)軟件，首先應(yīng)重視計算機(jī)軟、硬件的協(xié)調(diào)發(fā)展，這樣才能使軟件更好發(fā)揮其作用。其次，化學(xué)工程研究的對象相當(dāng)復(fù)雜，計算機(jī)軟件作為化學(xué)工程設(shè)計的輔助工具，對于促進(jìn)化學(xué)工程研究、設(shè)計是很有幫助的，但歸根結(jié)底它只是化學(xué)工程研究和設(shè)計的輔助工具，因此，在化學(xué)工程研究設(shè)計中，更應(yīng)重視人的主動行為，大膽開發(fā)和創(chuàng)新化學(xué)工程設(shè)計，不斷完善化學(xué)工程，使其能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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[關(guān)鍵詞]綠色化工技術(shù) 化學(xué)工程 應(yīng)用

中圖分類號：T655 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）11-0064-01

0.前言

眾所周知，地球是我們?nèi)祟惸壳拔ㄒ坏?、賴以生存的地方。?dāng)代工商業(yè)的迅猛發(fā)展，著實為我們的日常生活帶來了極大的便利，但是與此同時，環(huán)境問題已然成為威脅人類健康的頭號殺手。諸多行業(yè)的發(fā)展共同導(dǎo)致了當(dāng)今比較惡劣的環(huán)境問題，其中，化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展帶來的影響不容小覷。例如我們熟知的工業(yè)三廢：即廢氣、廢水、廢渣，由此帶來的環(huán)境惡化和生態(tài)破壞的題就極為嚴(yán)重。在此背景下，為了環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會的建成，我們必須要落實綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程中的應(yīng)用和實施。

1.當(dāng)前化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展中存在的問題

化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展惠及我們生活和工作的各個方面這點(diǎn)毋庸置疑，更新穎、更先進(jìn)、更高端的技術(shù)使得先前貌似不可能的事情成為可能，一而再的刷新人類技術(shù)可抵達(dá)的上限。但是，不可否認(rèn)的是，隨著化學(xué)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，越發(fā)嚴(yán)重的問題的產(chǎn)生成為了化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“替罪羊”。

1.1 環(huán)境惡化

近幾年來，尤其是在某些重工業(yè)城市的冬季，頻繁而嚴(yán)重的霧霾天氣引起了社會各方的廣泛注意，人們對此非?？只拧ｌF霾，很大一方面是由于日常的生產(chǎn)生活產(chǎn)生的廢氣導(dǎo)致的，其危害程度不言而喻，而肺癌、呼吸道感染等是其對人類最主要的危害。同時，工業(yè)廢水和廢渣的排放使得原本肥沃的土壤、干凈的河流面臨威脅，生物種類銳減，進(jìn)一步加劇了生態(tài)的破壞。而且，據(jù)氣象部門不完全資料統(tǒng)計，惡劣天氣的發(fā)生頻率也因此增加。

1.2 資源短缺

化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展面臨的資源短缺的問題也愈演愈烈。我們都知道，雖然我國的自然資源總量很大，但是對一個有著14億人口的發(fā)展中國家來講，其人均占有量就顯得極為貧乏了。再加上工業(yè)生產(chǎn)對原材料的利用率比較低、浪費(fèi)嚴(yán)重、缺乏回收再利用技術(shù)等實際問題的存在，導(dǎo)致當(dāng)前資源相對匱乏的問題只會愈來愈嚴(yán)重。

2.綠色化工技術(shù)概述

鑒于化工產(chǎn)業(yè)當(dāng)前存在的以上兩點(diǎn)問題，如果再不設(shè)法改變這一現(xiàn)狀的話，資源短缺、環(huán)境破壞的問題將會成為阻礙我們當(dāng)前化學(xué)工程發(fā)展的主要因素。因此，發(fā)展綠色化工技術(shù)就顯得尤為重要。所謂綠色化工技術(shù)，核心是綠色，即全面協(xié)調(diào)可持續(xù)的化工技術(shù)，這是科學(xué)發(fā)展觀的基本要求，也是為了促進(jìn)人與自然的和諧，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口資源環(huán)境相協(xié)調(diào)，堅持走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路。要實現(xiàn)綠色化工技術(shù)，就是要通過對現(xiàn)有的化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)和方法進(jìn)行更進(jìn)一步的改良和提高，利用最新研究的化學(xué)原理成果，旨在降低或減少在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的化學(xué)廢物或能夠污染環(huán)境的化工產(chǎn)品，力爭做到零排放，以此來降低化學(xué)生產(chǎn)作業(yè)對生態(tài)環(huán)境的污染和可能的危害。同時，對化學(xué)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄資源的再利用也要加大力度，應(yīng)用最新的技術(shù)，用可循環(huán)的再生資源這種全新的物質(zhì)代替先前的化學(xué)生業(yè)中產(chǎn)生的有害廢物，從而使得資源的利用率得到充分高效的提高。

3.如何在化學(xué)工程中應(yīng)用綠色化工技術(shù)

在目前的化學(xué)工程中利用高級而先進(jìn)的綠色化工技術(shù)，對自然資源進(jìn)行更加充分而高效利用的同時，也可以盡可能的降低對環(huán)境造成的危害。鑒于綠色化工技術(shù)以上諸多優(yōu)點(diǎn)，我們必須在開發(fā)和研究綠色化工技術(shù)上苦下功夫。

3.1 積極尋找潔凈新能源

化學(xué)原料對化工生產(chǎn)的重要性不言而喻。所謂潔凈新能源，無非就是對環(huán)境污染較小、利用率高的化學(xué)原料。這類能源有著如下特征：1.方便易獲?。喝绻系墨@取方式就很復(fù)雜的話，那么成本自然很高，反而得不償失；2.可循環(huán)利用：從而使得提高原材料的利用率成為可能；3.環(huán)境危害?。涸诋?dāng)前嚴(yán)峻環(huán)境下，使用無毒無害、對環(huán)境污染小的原材料，才符合綠色可持續(xù)發(fā)展的要求。例如，天然植物，農(nóng)作物等就是比較理想的潔凈能源。

3.2 革新先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)

利用先進(jìn)的清潔生產(chǎn)技術(shù)，使得整個化工生產(chǎn)的流程盡可能變得無毒、無害、無污染、無廢棄物排放，即使做不到，也至少要對環(huán)境造成的危害達(dá)到最低。此技術(shù)中包括有輻射熱加工技術(shù)，以及綠色催化技術(shù)等，在冶金、印染、廢棄物處理等領(lǐng)域已取得較顯著的成果。更廣為人知的一個例子就是海水淡化技術(shù)：針對目前水資源的嚴(yán)重污染和匱乏問題，人們利用先進(jìn)的設(shè)備對儲量巨大的海水進(jìn)行淡化，一方面有效地彌補(bǔ)了淡水資源的短缺，另一方面更是產(chǎn)生了低廉清潔的化工原料--氫氧化鎂，完美的做到了一舉兩得。

3.3 生產(chǎn)出環(huán)境友好型的產(chǎn)品

近些年來爆發(fā)的各類環(huán)境污染的例子不勝枚舉，因此人們保護(hù)環(huán)境的意識也在不斷提高，無磷洗衣粉、新型乙醇汽油、低排量汽車等都成為人們購物的首選，有機(jī)、綠色成為了一種消費(fèi)時尚，對此我們應(yīng)該感到欣慰。同時，生產(chǎn)出對環(huán)境友好的產(chǎn)品也是我們反饋社會、回報自然最好的方式。

4.總結(jié)

綜上所述，積極倡導(dǎo)綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程中的應(yīng)用具有非常重要的社會意義。為了保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，更好的落實社會主義科學(xué)發(fā)展觀的具體要求，綠色發(fā)展的理念應(yīng)該深入到每個人的內(nèi)心。通過本文的分析，希望能夠起到一定的作用，保障化學(xué)工程的可持續(xù)發(fā)展。

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[3] 桂騰剛.化學(xué)工程技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用分析[J].化工管理，2016，11：110+112.

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二氧化碳等溫室氣體的排放造成的溫室效應(yīng)，嚴(yán)重威脅著人們的生活環(huán)境，威脅著生態(tài)的平衡。而傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)每年都會產(chǎn)生幾十萬噸的二氧化碳，大量二氧化碳的排放造成全球氣候變暖，溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重，而且由于當(dāng)時國家針對溫室效應(yīng)的法律法規(guī)制度不夠完善，化工企業(yè)排放大量二氧化碳對大氣層的破壞又無需承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任，人類的生產(chǎn)與發(fā)展面臨著嚴(yán)重的危機(jī)。而隨著南極臭氧層空洞事件的發(fā)生，中國乃至整個世界都開始關(guān)注溫室效應(yīng)問題。針對這一問題，大多數(shù)化工企業(yè)都開始承擔(dān)起相應(yīng)的社會責(zé)任，不斷努力的開發(fā)新技術(shù)，運(yùn)用綠色科技進(jìn)行化工生產(chǎn)，改善二氧化碳?xì)怏w的排放。舉例來說，化工企業(yè)在生產(chǎn)尿素的時候，通過采用對再生產(chǎn)過程中的二氧化碳進(jìn)行有效的收集，然后利用一些有效的化學(xué)反應(yīng)，比如說CO2為酸性氧化物,可以與堿性氧化物反應(yīng)生成相應(yīng)的碳酸鹽，其化學(xué)反應(yīng)公式是：CO2＋Na2O=Na2CO3，然后將反應(yīng)生成的碳酸鹽又運(yùn)用到相關(guān)的化工生產(chǎn)過程中去。如此一來，一方面可以有效降低二氧化碳的排放量，緩解了溫室效應(yīng)，另一方面也對二氧化碳資源進(jìn)行充分的利用。

2運(yùn)用綠色科技進(jìn)行海水淡化處理，豐富生活資源

水作為生命之源，無論是工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展還是人類的生存都離不開水。而人類的水資源特別是淡水資源十分的匱乏，淡水危機(jī)問題嚴(yán)重影響了人類社會的發(fā)展與進(jìn)步。為此，人類開始嘗試采用海水淡化的綠色化工技術(shù)來緩解淡水危機(jī)。海水淡化技術(shù)初期的研發(fā)應(yīng)用成本非常高，只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家才有技術(shù)和資金的保障。但是，隨著海水淡化技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，其運(yùn)用成本也相對降低，于是海水淡化最為一種綠色化工技術(shù)不斷的傳入發(fā)展中國家，并且通過不斷的創(chuàng)新與發(fā)展，取得了很大的成效。目前，隨著綠色科技在化學(xué)工程應(yīng)用的不斷拓展，海水淡化技術(shù)的關(guān)鍵就是綠色化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用，一方面利用海水獲取淡水資源，另一方面又不對環(huán)境造成任何污染或者危害。而目前，綠色科技在海水淡化處理中的運(yùn)用，具體來說就是，將氫氧化鎂運(yùn)用到海水淡化處理中，氫氧化鎂不僅環(huán)?？煽?，而且成本低廉，操作工藝也相對簡單，而且不用擔(dān)心在海水淡化處理過程中產(chǎn)生換進(jìn)的二次污染，淡化海水的處理效果非常明顯，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3運(yùn)用綠色科技進(jìn)行香料香精的化工生產(chǎn)，減少環(huán)境污染

香精香料是我國進(jìn)出口貿(mào)易的重要組成部分，而且在我們?nèi)粘Ｉ钪械倪\(yùn)用也和廣泛。但是傳統(tǒng)的香精香料的生產(chǎn)缺乏安全的質(zhì)量保障，而且很容易造成環(huán)境的污染。據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計，歷史上有很長一段時間我國的香精香料的出口受到限制，原因是香精香料中含有的有害雜質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)，這些歸根結(jié)底是由化學(xué)生產(chǎn)工藝存在缺陷所導(dǎo)致的，提取材料的成分以及包裝材料的不當(dāng)使用都會影響香精香料的質(zhì)量。針對此問題，我國開始拓展綠色科技，將綠色化工技術(shù)運(yùn)用于香精香料的生產(chǎn)中，采用綠色無污染的包裝材料，而且在生產(chǎn)工藝過程中運(yùn)用綠色科技不斷的降低有害物質(zhì)的含量，同時嚴(yán)格控制香精香料的生產(chǎn)工藝流程，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)檢。運(yùn)用綠色科技，不斷的研發(fā)新的化學(xué)生產(chǎn)工藝，進(jìn)而生產(chǎn)出高質(zhì)量、低能耗的香料香精，減少環(huán)境的污染，促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展和進(jìn)步，實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展。

4結(jié)語

篇5

關(guān)鍵詞：生化工程；生物技術(shù)；計算機(jī)技術(shù)；過程控制；反應(yīng)器

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）51-0136-02

自上世紀(jì)50年代初在國內(nèi)高校首開發(fā)酵工程專業(yè)以來，《生化工程》課程一直作為江南大學(xué)生物工程專業(yè)重點(diǎn)建設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。圍繞培養(yǎng)實踐型、應(yīng)用型發(fā)酵工程人才，我們在教學(xué)中，堅持理論與實踐結(jié)合，在教學(xué)方法上進(jìn)行了有益的嘗試。在生化工程的教學(xué)過程中，除了圍繞《生化工程》的相關(guān)教材講述生化反應(yīng)動力學(xué)與反應(yīng)器方面的基礎(chǔ)理論外，重點(diǎn)還介紹了最新技術(shù)在發(fā)酵過程優(yōu)化與控制以及生化反應(yīng)器放大中的應(yīng)用。

一、基于代謝工程和智能工程的集約型發(fā)酵過程控制

發(fā)酵過程控制技術(shù)是利用過程自動控制和系統(tǒng)工程的手段，通過動態(tài)調(diào)控諸如底物流加速度、通風(fēng)量、攪拌速度、溫度、pH、操作時間和方式等外部環(huán)境因子對發(fā)酵過程的性能指標(biāo)實施優(yōu)化。發(fā)酵過程控制技術(shù)可以稱得上是發(fā)酵工程的核心關(guān)鍵技術(shù)。近年來，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的智能工程技術(shù)和以代謝工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)逐步、大量地滲入到發(fā)酵過程的建模、過程故障診斷和早期預(yù)警乃至過程控制與優(yōu)化等諸多領(lǐng)域。先進(jìn)的過程控制技術(shù)、智能工程技術(shù)、代謝工程技術(shù)與發(fā)酵工程的融合才是現(xiàn)酵過程控制的發(fā)展方向和大趨勢。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificial neural network，ANN）作為人工智能技術(shù)的核心，其固有的學(xué)習(xí)特性和模擬非線性的能力非常適合發(fā)酵過程，目前在發(fā)酵工程中的應(yīng)用相當(dāng)普遍，在系統(tǒng)辨識、建模、優(yōu)化、控制等各方面都有廣泛的應(yīng)用和顯著的效果[1]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能由已知的過程輸入得到過程的輸出，從而建立過程模型。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用主要是由于它具有以下特點(diǎn)：（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有典型黑箱模型的特性。（2）對于復(fù)雜系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各接點(diǎn)間的連接權(quán)值包含著對過程輸入、輸出關(guān)系的描述，通過選擇一定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和較為方便的學(xué)習(xí)過程，多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近任意非線性映射，帶來了一種有效的、智能的表達(dá)工具。（3）模型一般為多輸入和多輸出的并行信息存儲與處理結(jié)構(gòu)，從而具有獨(dú)特的容錯性和并行計算特點(diǎn)，大量復(fù)雜的控制算法能夠得以快速實現(xiàn)，因此可方便地用于多變量控制系統(tǒng)。（4）固有的學(xué)習(xí)能力降低了系統(tǒng)的不確定性，適應(yīng)環(huán)境變化的泛化能力得到了增加。在估計預(yù)測過程中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的連接權(quán)值的綜合作用即是模型的具體表達(dá)，使模型充當(dāng)了一個逼近真實過程模型的角色。用于網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本和檢驗樣本能否達(dá)到令人滿意的精度或可信度是衡量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模效果好壞的主要依據(jù)。ANNPR控制策略在控制和優(yōu)化畢赤酵母生產(chǎn)外源蛋白的控制中起到了很好的效果。例如該控制策略在甘油流加培養(yǎng)階段維持較高的重組畢赤酵母比生長速率，同時避免誘導(dǎo)前甘油的積累，最終提高pIFN-α的產(chǎn)率。除了pIFN-α發(fā)酵生產(chǎn)過程，這一新的控制方法還能用于其他畢赤酵母表達(dá)外源蛋白的過程。

二、發(fā)酵過程在線故障診斷和早期預(yù)警技術(shù)

在實際的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，僅僅依靠發(fā)酵過程的控制和優(yōu)化并不能確保生產(chǎn)過程中每一批次的高效和穩(wěn)定。而且一些在線參數(shù)測量電極在工業(yè)上的應(yīng)用還不夠成熟。一旦過程參數(shù)偏離最優(yōu)的控制水平，發(fā)酵產(chǎn)量就會大大下降，甚至導(dǎo)致發(fā)酵徹底失敗。甲醇營養(yǎng)型畢赤酵母是目前應(yīng)用效果好且用途最廣泛的一種外源蛋白表達(dá)系統(tǒng)。它具有許多明顯的優(yōu)勢，蛋白分泌表達(dá)的啟動子受到誘導(dǎo)劑甲醇的嚴(yán)格調(diào)控，誘導(dǎo)表達(dá)的大部分目標(biāo)蛋白可以分泌到胞外，有利于降低下游的分離和純化的成本等。在發(fā)酵生產(chǎn)過程中，基于OUR變化模式的故障診斷方法是一種常用的方法，但運(yùn)用單一過程參數(shù)進(jìn)行過程控制和分析不具有代表性。通過選取多個在線參數(shù)，針對不同的畢赤酵母發(fā)酵過程，建立通用的診斷模型具有廣泛的意義。在畢赤酵母表達(dá)重組融合蛋白過程中，在誘導(dǎo)期如何準(zhǔn)確有效地控制甲醇的濃度并保持pH值的穩(wěn)定是發(fā)酵過程控制的關(guān)鍵。以前的各種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法大都基于復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和各種網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，沒有具體結(jié)合發(fā)酵過程的特性，菌體的代謝以及生理狀態(tài)分析，參數(shù)的選擇也沒有針對不同階段的發(fā)酵特性，識別的效果相對較差。但是通過對所有的在線數(shù)據(jù)進(jìn)行評價篩選，基于對誘導(dǎo)期菌體生理狀態(tài)和發(fā)酵過程參數(shù)的深入研究，提出的基于自聯(lián)想神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷系統(tǒng)能起到很好的效果[2]。

建立具有故障診斷和早期預(yù)警功能的自我聯(lián)想型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AANN大致包括五個主要步驟。首先在正常發(fā)酵條件下，對一些關(guān)鍵過程參數(shù)進(jìn)行在線的監(jiān)測和存儲，建立具有系統(tǒng)生成、實時數(shù)據(jù)庫生成等功能的軟件和數(shù)據(jù)庫。然后建立上述狀態(tài)變量的數(shù)值以及相應(yīng)的誤測數(shù)據(jù)與“正?！焙汀胺钦！卑l(fā)酵的性能指標(biāo)（以產(chǎn)物濃度、生產(chǎn)強(qiáng)度、糖酸轉(zhuǎn)化率等為基準(zhǔn)）間的簡單、定性關(guān)系表，從而為實現(xiàn)早期預(yù)警后、反推故障原因、及時采取補(bǔ)救措施提供依據(jù)和可能的信息。接著建立具有故障診斷和早期預(yù)警功能的自我聯(lián)想型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AANN。通過對已知正常發(fā)酵樣本數(shù)據(jù)中未參與訓(xùn)練、學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證計算，確認(rèn)所建立的AANN模型的通用性和精確度可以達(dá)到和滿足規(guī)定要求。然后建立基于AANN模型的在線故障診斷和早期預(yù)警。最后一旦AANN模型檢測到發(fā)酵處于“異常”狀態(tài)，則可以反推可能造成發(fā)酵處于“異?！睜顟B(tài)的原因。比如說，檢查一下溫度、pH、溶氧電極和尾氣分析儀是否出現(xiàn)故障，氣路和水路（冷卻水）有無堵塞，等等。如果能夠找到原因，則采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，促使發(fā)酵盡快恢復(fù)正常；如果確實找不到原因，則可繼續(xù)等待一段時間、觀察發(fā)酵能否自動恢復(fù)正常。如果仍然不行，則應(yīng)當(dāng)機(jī)立斷、及時放罐?？傊?，應(yīng)用自我聯(lián)想型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的在于建立以人工智能工程為基礎(chǔ)的、簡易、通用和集約型發(fā)酵過程控制系統(tǒng)，并實現(xiàn)發(fā)酵過程中的故障診斷和早期預(yù)警。

三、計算流體動力學(xué)在生化反應(yīng)器設(shè)計和放大中的應(yīng)用

計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）模擬是21世紀(jì)流體力學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，該模擬技術(shù)的基本原理是利用離散化的數(shù)值算法求解控制流體流動的微分方程，得出連續(xù)流場在一定區(qū)域上的離散分布規(guī)律，從而“模擬”流體流動情況。FLUENT是目前世界應(yīng)用范圍最廣的商業(yè)CFD軟件包之一，該軟件在對流態(tài)進(jìn)行數(shù)值仿真模擬計算方面有著廣泛應(yīng)用。帶攪拌的生物反應(yīng)器在發(fā)酵工業(yè)有著廣泛應(yīng)用，攪拌和混合是化學(xué)工業(yè)中重要的單元操作，體系混合過程和效果往往成為影響反應(yīng)產(chǎn)率等的重要因素。為評估和研究攪拌系統(tǒng)的傳氧效率和功率消耗，優(yōu)化反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)，采用計算流體力學(xué)技術(shù)對所設(shè)計的新型反應(yīng)器進(jìn)行了計算機(jī)模擬，采用FLUENT？作為計算平臺，采用基于Euler-Euler方法的Mixture模型處理氣液兩相流問題，氣泡聚并和破裂過程通過群落平衡方程計算，最后將計算結(jié)果與實驗測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較[3]。計算表明CFD計算的各參數(shù)預(yù)測值與測量值偏差均在±10%以內(nèi)，能夠較準(zhǔn)確地再現(xiàn)設(shè)備內(nèi)流體的運(yùn)動狀態(tài)。這為利用數(shù)值模擬技術(shù)優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計和生物反應(yīng)器工程放大奠定了基礎(chǔ)。在前期工作中，通過中試生產(chǎn)和80立方生產(chǎn)規(guī)模下的結(jié)冷膠發(fā)酵過程試驗，新型通風(fēng)發(fā)酵罐表現(xiàn)出優(yōu)良的傳質(zhì)性能和節(jié)能效果，不僅是結(jié)冷膠的發(fā)酵產(chǎn)率從18g/L提高到22g/L，而且單批發(fā)酵過程的電耗節(jié)省20%，顯示出技術(shù)良好的應(yīng)用前景。由于這種新型的通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備在發(fā)酵領(lǐng)域具有普遍意義和寬廣應(yīng)用范圍，對于通風(fēng)發(fā)酵領(lǐng)域的產(chǎn)品都有參考意義，所建立的設(shè)計和制造方法對于大型發(fā)酵罐的放大方法具有重要的現(xiàn)實參考意義。

采用以CFD數(shù)值模擬為主結(jié)合實驗測量驗證的方法研究了三層組合槳對黃原膠溶液的氣液分散及混合的效果。根據(jù)發(fā)酵罐下部通氣的特點(diǎn)，底層攪拌槳選擇徑向流攪拌槳，中層和上層槳設(shè)置了軸向流攪拌槳。具體槳型選擇為徑向流槳為SPT槳，軸向流槳為四葉旋槳式攪拌器（KSX）。

四、結(jié)束語

生化工程課程具有知識點(diǎn)多，學(xué)科交叉性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。課程項目在實施過程中，教學(xué)團(tuán)隊?wèi)?yīng)該結(jié)合最新科研轉(zhuǎn)化成果，提煉生化工程的典型案例，將生化工程的理論學(xué)習(xí)與工程學(xué)習(xí)緊密結(jié)合起來。新增案例庫、例題庫等，以典型發(fā)酵工程案例為引子，結(jié)合生化工程的理論知識，注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和科學(xué)的思維方法。注重在課堂上引入最新科研成果，對開拓學(xué)生視野、了解生化工程領(lǐng)域最新科學(xué)前沿技術(shù)的發(fā)展具有重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]史仲平，潘豐.發(fā)酵過程解析、控制與檢測技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

篇6

關(guān)鍵詞：化學(xué)反應(yīng)工程；教學(xué)；Excel

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）21-0264-02

化學(xué)反應(yīng)工程是一門實驗和工程計算緊密結(jié)合的課程。化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的測定需要對實驗結(jié)果進(jìn)行分析、擬合，而反應(yīng)器設(shè)計中，反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型的求解過程，涉及到迭代計算、微分、積分、數(shù)值統(tǒng)計等過程，更是難以通過手算進(jìn)行求解的。

Excel軟件具有強(qiáng)大的圖表及數(shù)值處理功能，用戶無須編程便可進(jìn)行多項式擬合、非線性單變量求解、多變量規(guī)劃求解等復(fù)雜計算，在眾多領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用[1-3]?，F(xiàn)以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求解反應(yīng)速率方程、數(shù)值積分和非等溫反應(yīng)器反應(yīng)器溫度、轉(zhuǎn)化率求解為例，介紹其在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中的應(yīng)用。

一、實驗數(shù)據(jù)求解反應(yīng)速率方程

在化學(xué)反應(yīng)工程中，反應(yīng)式aA+bB=pP+sS的冪指數(shù)型反應(yīng)速率方程可以寫成

二、計算數(shù)值積分

在計算管式反應(yīng)器體積，某一轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的反應(yīng)時間等情況時，需要進(jìn)行積分。當(dāng)積分公式比較復(fù)雜時，無法直接得到解析解，需要用數(shù)值方法進(jìn)行積分。

在excel中，可以用圖4所示的工具表進(jìn)行計算[5]。表中定義的公式有

delta=（Sheet1！$B$7-Sheet1！$B$5）/500/10^n

F_X=EVALUATE（Sheet1！$B$3&"+0*x"）*delta

Integral_Fx=SUM（F_X）

n=Sheet1！$B$10

X=Sheet1！$B$5+（（ROW（Sheet1！$1：$500）-1）*10^n+TRANSPOSE（ROW（OFFSET（Sheet1！$A$1，0，0，10^n，1））））*delta"

其中delta生成x的分割間距，X生成每個分割點(diǎn)的x值數(shù)組，n為精度控制值，F(xiàn)_X為計算每個分割小條的面積，生成一個內(nèi)存數(shù)組，Integral_Fx為將每個小條的面積總和，即f（x）函數(shù)的數(shù)值積分。

通過輸入被積分函數(shù)，積分上下限，選擇計算精度，就可以得到積分的結(jié)果。其中選擇高精度結(jié)果為6.10861，該結(jié)果與解析6.109相差不大，能夠滿足精度要求。

三、計算非等溫反應(yīng)器的反應(yīng)溫度、轉(zhuǎn)化率

在非等溫反應(yīng)器中，反應(yīng)速率除了受反應(yīng)物濃度的影響外，還要受到溫度的影響。放熱反應(yīng)，放出的熱量使反應(yīng)速率加快，而反應(yīng)加快會放出更多的熱量，促使反應(yīng)溫度進(jìn)一步升高。因此，對非等溫反應(yīng)器的計算，要同時聯(lián)立物料衡算和能量衡算方程進(jìn)行求解?？梢杂肊xcel軟件的單變量求根功能來計算。

四、結(jié)論

采用Excel軟件，能夠借助現(xiàn)代化的辦公軟件，完成化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中數(shù)據(jù)分析、圖形展示、數(shù)據(jù)處理工作。該方法可以大大簡化解題過程，提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)效率，并有助于學(xué)生深入了解計算機(jī)計算的一般步驟，培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張香蘭，曹俊雅，張軍，解強(qiáng).Excel及化工流程模擬軟件在化工專業(yè)設(shè)計課程中的應(yīng)用，化工高等教育，2012，（3）：98-102.

篇7

1、教學(xué)內(nèi)容的選擇

為適應(yīng)我院“培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展”的要求，首先應(yīng)從培養(yǎng)應(yīng)用型人才角度出發(fā)，對《化工制圖》的教學(xué)體系進(jìn)行研究，針對教材、教學(xué)課件等多個環(huán)節(jié)，探索并形成一種適用于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)體系;其次要注意結(jié)合生產(chǎn)實踐，選擇實際生產(chǎn)中具有代表性的設(shè)計題目，組織學(xué)生去安慶石化現(xiàn)場參觀，實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的目標(biāo)，能夠極大的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而能更好的培養(yǎng)其工程意識和空間想象能力;最后更注重實踐性教學(xué)，突出對學(xué)生空間想象能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。了解AutoCAD在化工制圖中的應(yīng)用，利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段來提高學(xué)生的繪圖技能。結(jié)合安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院培養(yǎng)目標(biāo)和用人單位的需求，推進(jìn)本課程的改革，提高其教學(xué)質(zhì)量，首先要合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。突出化工制圖的特點(diǎn)，將機(jī)器零部件、連接件和裝配圖以及化工設(shè)備圖、工藝流程圖和管道布置圖的表達(dá)特點(diǎn)重點(diǎn)講解;將國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范貫穿教學(xué)的始終;在注重理論教學(xué)的同時，還要加大實踐教學(xué)的力度，合理安排理論和實踐的教學(xué)比例。另外，AutoCAD是現(xiàn)代工程設(shè)計的一個主要內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生較為扎實的制圖基礎(chǔ)，具有空間思維能力、處理化工制圖能力，為后續(xù)課程設(shè)計服務(wù)為目的。

2、教學(xué)方法的改進(jìn)

（1）板書、化工制圖多媒體課件和AutoCAD計算機(jī)輔助設(shè)計制圖三者結(jié)合的教學(xué)模式在教學(xué)模式上，根據(jù)內(nèi)容選擇不同的教學(xué)模式，如:首先從工程實踐中抽象出具有代表性的任務(wù)，使學(xué)生明確課堂的教學(xué)目標(biāo)，引發(fā)學(xué)生積極動腦思考和激發(fā)學(xué)生的求知欲望;然后對給定的任務(wù)進(jìn)行分析，啟發(fā)學(xué)生嘗試運(yùn)用已掌握的知識解決新問題，引發(fā)學(xué)生深入思考和創(chuàng)造思維;接著再闡述相關(guān)知識，指出教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)以及相應(yīng)的解決方法;下一步進(jìn)行課堂練習(xí)，讓學(xué)生舉一反三的運(yùn)用所學(xué)知識解決問題，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)造性思維，讓學(xué)生既動腦又動手，增強(qiáng)實踐能力和獨(dú)立解決問題的能力;最后進(jìn)行課堂小結(jié)，總結(jié)要點(diǎn)和解決問題的方法途徑、注意事項，加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解。教師用黑板親自示范作圖步驟、作圖的思路以及規(guī)范等，可以引導(dǎo)和示范學(xué)生手工繪圖，例如，在畫六棱柱時應(yīng)該先畫定位軸線，再畫出上下兩個底面的三視圖，最后補(bǔ)全棱線。這樣有利于老師與學(xué)生互動，提高學(xué)生的動手能力。采用多媒體講授作圖，可以做到圖文并貌，并可以呈現(xiàn)二維圖形和三維模型之間的相互轉(zhuǎn)化，例如學(xué)生都感覺到換面法和截交線、相貫線很難理解，通過多媒體可以非常直觀，形象的表現(xiàn)出來，幫助學(xué)生建立空間的概念，提高空間想象力。采用AutoCAD計算機(jī)輔助作圖是現(xiàn)代工程設(shè)計中的一門基礎(chǔ)技能，在化工企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，它可以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和快速處理工程圖樣的能力，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的實踐能力。

（2）化工制圖與課程設(shè)計相結(jié)合

《化工制圖與AutoCAD》是一門理論性很強(qiáng)的課程，如果只注重基礎(chǔ)理論教學(xué)，而忽視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，則往往會造成實踐與理論的脫節(jié)，同時課堂教學(xué)的效果也不理想。充分利用各種實物模型，有機(jī)結(jié)合生產(chǎn)實際，走進(jìn)工廠，加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)化工制圖的過程中，將課程設(shè)計中用到的繪圖知識貫穿始終，可以讓學(xué)生階段性的練習(xí)國標(biāo)及行業(yè)規(guī)范的應(yīng)用，如何繪制工藝流程圖、零件圖及裝配圖等。對于復(fù)雜的塔器或熱交換器等化工設(shè)備，很難通過語言表達(dá)或文字?jǐn)⑹鰜肀磉_(dá)模型演示的效果，這是可以充分利用多媒體工具，AutoCAD能迅速準(zhǔn)確的繪制所需的各種化工制圖圖樣，而且具有強(qiáng)大的編輯功能，提高學(xué)生繪制各種化工工程圖樣的能力。這樣學(xué)生在后續(xù)的課程設(shè)計中就會對化工制圖的知識靈活運(yùn)用。通過化工制圖與課程設(shè)計的結(jié)合，充分培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力和空間想象能力，通過啟發(fā)和誘導(dǎo)，對學(xué)生進(jìn)行有效的培養(yǎng)和訓(xùn)練，為學(xué)生提供一個生動、形象的立體化教學(xué)環(huán)境，充分培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和動手能力。

二、結(jié)語

篇8

關(guān)鍵詞： 煤氣化 傳統(tǒng)教學(xué)方式 情景教學(xué)法

前言

煤化工生產(chǎn)為連續(xù)化的大規(guī)模生產(chǎn)，工藝流程長、設(shè)備龐大、自動化程度高，需具有一定專業(yè)技能的操作工進(jìn)行作業(yè)。從確保生產(chǎn)穩(wěn)定、安全、高效、節(jié)能、環(huán)保等方面考慮，企業(yè)不允許實習(xí)學(xué)生動手操作。另外，煤化工生產(chǎn)裝置投資費(fèi)用高，近期不可能在學(xué)校建立真正的生產(chǎn)實訓(xùn)基地。由于以上原因，在真正的生產(chǎn)場所鍛煉并提高學(xué)生的職業(yè)能力、操作技能、通用能力等是有一定難度的。

1.煤氣化課程傳統(tǒng)授課方式

1-煤氣發(fā)生爐2-燃燒室3-洗氣箱4-廢熱鍋爐5-洗氣塔6-料斗7-煙

如圖1所示，采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，間歇式煤氣化生產(chǎn)合成氨原料氣-半水煤氣工藝的介紹以煤氣發(fā)生爐為核心，按照設(shè)備順序逐一介紹各設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、作用及操作控制要點(diǎn)等，然后將整個工藝流程連貫起來介紹原輔材料的輸入和產(chǎn)品的輸出等過程。［1］

傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的主要問題是：學(xué)生讀圖能力較差，對設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理不了解；學(xué)生對原料來源、性質(zhì)、狀態(tài)及預(yù)處理過程不清楚，對產(chǎn)品的去向不清楚；大多數(shù)學(xué)生對工藝流程圖的理解難度較大。針對上述問題，筆者嘗試在煤氣化生產(chǎn)工藝中采用情景教學(xué)法。

2.情景教學(xué)法的應(yīng)用

情景教學(xué)法是教師根據(jù)課程內(nèi)容所描繪的情景，設(shè)計形象鮮明的畫面或動畫、視頻短片等，輔之以詳細(xì)的解說，使學(xué)生仿佛置身其間，如臨其境；師生在此情此景之中進(jìn)行著的一種情景交融的教學(xué)活動。因此，情景教學(xué)法對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟迪思維，開發(fā)智力等方面有獨(dú)到之處。

采用情景教學(xué)法，一般來說，可以通過“感知―理解―深化”三個教學(xué)階段來進(jìn)行。

2.1 感知――創(chuàng)設(shè)畫面，引入情境，形成表象。

如圖2所示，首先介紹氣化原料，即：焦炭、塊煤、型煤等，并設(shè)置問題：三種不同原料各自的特征是什么？有何共同點(diǎn)？為什么國內(nèi)現(xiàn)在多數(shù)氮肥企業(yè)采用型煤制氣？［2］

多數(shù)學(xué)生不知道型煤是什么，怎樣加工而成的。此時，可進(jìn)一步引入一些圖片或視頻短片介紹型煤加工工藝，如圖3所示。

接著介紹煤氣化制合成氨原料氣的氣化劑：空氣和水蒸氣，以及氣化劑的供給方式。

水蒸氣自蒸汽總管來，空氣則通過高壓離心通風(fēng)機(jī)輸送，如圖4所示。

將型煤加入煤氣發(fā)生爐，然后交替通入空氣和水蒸氣進(jìn)行氣化反應(yīng)，制造合成氨原料氣-半水煤氣，煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)示意圖及工作原理如圖5所示。

由于煤氣化容易產(chǎn)生氣-固夾帶現(xiàn)象，影響后續(xù)工序的正常生產(chǎn)，因此多數(shù)氮肥企業(yè)在煤氣發(fā)生爐出口增設(shè)了旋風(fēng)分離器，以替代傳統(tǒng)工藝流程中的燃燒室，如圖6所示。

經(jīng)氣-固分離并回收煤氣顯熱后，半水煤氣進(jìn)入洗氣塔進(jìn)行冷卻、凈化。

洗氣塔一般采用填料吸收塔，為了讓學(xué)生了解塔內(nèi)的氣液傳質(zhì)情況，此時播放一段填料塔氣液吸收的視頻錄像，并提供填料塔結(jié)構(gòu)圖和物料進(jìn)出口示意圖，如圖7所示。

半水煤氣經(jīng)除塵、回收熱量、洗滌冷卻后，送氣柜儲存，供下一工序使用，圖8是氣柜的外形圖和工作原理圖。

2.2 理解――深入情景，理解流程。

在介紹完煤氣化工藝流程中的原料、產(chǎn)品及主要設(shè)備后，此時再引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課本上所學(xué)習(xí)到的知識，理論聯(lián)系實際思考前面提到的相關(guān)問題，并逐一解決。

原料：采用型煤，可以將大量粉煤加工成型，原料適應(yīng)范圍更廣，原料成本更低，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益更好。采用水蒸氣和空氣為氣化劑，主要完成以下兩個化學(xué)反應(yīng)：

C(g)+O2(g)=CO2(g)-Q1

目的：提高爐溫，蓄積熱量，為制氣作準(zhǔn)備。

C(g)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)+Q2

目的：大規(guī)模制氣。

氣體凈化：半水煤氣經(jīng)旋風(fēng)分離器除塵、水膜除塵并降溫，為下一工序脫硫作準(zhǔn)備。

能量回收：廢熱鍋爐回收煤氣顯熱，副產(chǎn)低壓飽和蒸氣并返回煤氣發(fā)生爐作為氣化劑，以降低制氣成本。

產(chǎn)品輸出：半水煤氣送氣柜儲存供下一工序使用。

2.3 深化――再現(xiàn)情境。

煤氣化生產(chǎn)合成氨原料氣-半水煤氣的過程，是一個典型化工產(chǎn)品的制造過程，主要包含以下兩個單元過程。

①化學(xué)反應(yīng)單元過程――煤氣化過程。

②化工單元操作過程――流體輸送（如空氣及煤氣的輸送、洗滌水的輸送）、傳熱（廢熱鍋爐回收余熱）、非均相物系的分離（旋風(fēng)分離器氣-固分離）、傳質(zhì)（洗氣塔）等。

將上述單元過程設(shè)備按照情景教學(xué)法介紹的先后順序，重新繪制工藝流程示意圖如圖9所示。

3.運(yùn)用情景教學(xué)法的注意事項

設(shè)計情景是情景教學(xué)法的關(guān)鍵，情景設(shè)置，直接影響著情景教學(xué)法的教學(xué)實效。因此創(chuàng)設(shè)情景時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

3.1有趣味性：通過圖片、動畫或視頻短片等多種形式調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.2有針對性：必須緊扣教材重點(diǎn)、難點(diǎn)。

3.3有誘發(fā)性：引導(dǎo)學(xué)生將畫面與問題和書本理論聯(lián)系起來，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。

3.4有代表性：是學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍關(guān)注卻又不易弄懂的問題，能揭示學(xué)生的思維誤區(qū)。

3.5有典型性：容易發(fā)現(xiàn)或捕捉到材料與理論之間的內(nèi)在聯(lián)系，具體材料能深刻、透徹、全面地說明理論。

參考文獻(xiàn)：

篇9

《西餐工藝學(xué)》課程實施理實一體化教學(xué)的必要性主要有以下兩點(diǎn)：一是指外在的，即當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展下對職業(yè)教育發(fā)展的需求；二是指內(nèi)在的，即從課程本身出發(fā)，通過改變教學(xué)模式，提高學(xué)生對課程內(nèi)容的把握度。

1.1職業(yè)教育的需要

職業(yè)教育是我國教育系統(tǒng)中重要的一部分[1]。我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入一個新階段，社會對職業(yè)教育的發(fā)展提出了迫切的需求。職業(yè)教育水平提升，才能為發(fā)展潮流提供更多高質(zhì)量的職業(yè)人才。通過職業(yè)教育在全社會弘揚(yáng)工匠精神，實現(xiàn)培養(yǎng)大量的大國工匠這一職業(yè)教育的最終目標(biāo)。雖然我國的高等職業(yè)教育已經(jīng)發(fā)展了十幾年，但是傳統(tǒng)的“一把刀，一口鍋，一個黑板，一張嘴，一本書”的教學(xué)模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的需要，社會的發(fā)展推動著教育者改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，尋找更加適合當(dāng)代學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)模式成了教育者的任務(wù)之一。對于《西餐工藝學(xué)》這門課程，理實一體化的教學(xué)方法將更適合學(xué)生掌握這門課程。

1.2《西餐工藝學(xué)》課程的需要

《西餐工藝學(xué)》作為高校烹飪與營養(yǎng)教育、烹調(diào)工藝與營養(yǎng)專業(yè)的必修課，課程主要介紹西餐的特點(diǎn)、選料、刀工、調(diào)味、烹調(diào)、裝盤分類等及西餐各主要流派及其特點(diǎn)[2]。通過學(xué)習(xí)，掌握意大利菜、法國菜和東南亞菜肴的制作，讓學(xué)生了解西餐菜肴的特色和魅力。以往我們采用傳統(tǒng)的“先理后實”的教學(xué)模式，學(xué)生缺少直觀認(rèn)識西餐的機(jī)會，沒辦法較直觀地引導(dǎo)學(xué)生走進(jìn)西餐的大門。掌握西餐生產(chǎn)原理、西餐飲食文化往往是學(xué)生一個很大的問題。在傳統(tǒng)教學(xué)方法下，學(xué)生入門很慢，死記硬背的學(xué)習(xí)方法讓學(xué)生產(chǎn)生厭倦的情緒。理實一體化教學(xué)法采用多種教學(xué)方法，且各種方法之間相互配合，能讓學(xué)生在學(xué)中玩、玩中記，理論實踐靈活運(yùn)用，故能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生不覺得枯燥乏味，自然能夠真正有效地吸收老師傳授的知識，達(dá)到理想的教學(xué)效果。

2.《西餐工藝學(xué)》實施一體化教學(xué)的條件

理實一體化教學(xué)的實施對教學(xué)過程提出了新的要求，需要具備以下幾點(diǎn)：

2.1理實一體化教學(xué)實訓(xùn)室

理實一體化教學(xué)法是理論與實際操作同時進(jìn)行，這就嚴(yán)格強(qiáng)調(diào)了時間和空間的同一性，把基礎(chǔ)理論搬到實訓(xùn)室中，理論講解和實際操作融為一體，通過教師的講授、示范、輔導(dǎo)等，讓學(xué)生全方位地接受知識，充分調(diào)動學(xué)生的大腦、眼、耳、鼻、口、手等進(jìn)行學(xué)習(xí)。還要求該實訓(xùn)室必須有足夠的空間，能配套西餐制作的各種設(shè)備工具，能滿足西餐基礎(chǔ)理論的教學(xué)。實訓(xùn)室既是學(xué)習(xí)西餐理論知識的課堂，又是學(xué)習(xí)西餐工藝的課堂[3]。

2.2產(chǎn)學(xué)結(jié)合實訓(xùn)室

“神都是用子彈喂出來的”，說明不斷實踐才是學(xué)好技術(shù)的方法。將生產(chǎn)和學(xué)習(xí)結(jié)為一體的西餐廚房，讓學(xué)生有機(jī)會將在理實一體化教學(xué)實訓(xùn)室學(xué)到的知識，拿到產(chǎn)學(xué)結(jié)合實訓(xùn)室進(jìn)行實驗。學(xué)?？梢云刚埿袠I(yè)大師對學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)指導(dǎo)，學(xué)生經(jīng)過日復(fù)一日的練習(xí)，勢必能將所學(xué)的理論知識真正應(yīng)用到實際操作中。通過不斷操作，遇到問題時自主思考，讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用學(xué)到的理論知識解決實際操作中遇到的問題，對理論知識查漏補(bǔ)缺，才能不斷豐富和完善理論知識。同時，在一次次的理論與實操結(jié)合的訓(xùn)練中，不斷提升實際操作水平，使實際操作不落后于理論，讓學(xué)生不再僅僅是紙上談兵。

2.3校外實訓(xùn)室

鑒于在傳統(tǒng)的實習(xí)中出現(xiàn)的問題，我們提出要加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)之間的聯(lián)系，積極地探索“工學(xué)結(jié)合”教學(xué)模式在西餐教學(xué)中的運(yùn)用。先安排老師帶著學(xué)生一起下企業(yè)輪崗學(xué)習(xí)一個學(xué)期，每個學(xué)生在每個崗位學(xué)習(xí)一個月。通過一個學(xué)期的工學(xué)結(jié)合，使學(xué)生對廚房的工作程序有清晰的了解，對在崗位工作表現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)有一定的認(rèn)識，再讓學(xué)生回學(xué)校學(xué)習(xí)，將自己在不同工作崗位上所存在的理論知識不足或者實操技能不夠的缺點(diǎn)補(bǔ)上，半年后再出去餐飲企業(yè)頂崗實習(xí)。通過這樣轉(zhuǎn)變實習(xí)模式，能夠使學(xué)生充分地接觸全真的廚房工作模式，認(rèn)識到自己學(xué)習(xí)和技能上的不足，重新回校再進(jìn)行理論和技能的學(xué)習(xí)，再出去頂崗實習(xí)。經(jīng)過這樣的安排，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)后實踐再調(diào)整學(xué)習(xí)后再實踐的形式，更有針對性地得到提高，從而整體上提高教學(xué)效率，同時為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和長期職業(yè)發(fā)展打下較好的基礎(chǔ)。

2.4雙師型教師隊伍

“生源是基礎(chǔ)，教師是關(guān)鍵”。教學(xué)質(zhì)量的好壞，關(guān)鍵取決于教師教學(xué)水平的高低。學(xué)校有計劃地讓年輕的教師去行業(yè)或餐飲培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)，鼓勵在校教師提高學(xué)歷，鼓勵教師開展教育科研和技術(shù)科研工作是有一定的必要的。在校老師通過不斷學(xué)習(xí)，提高自身素質(zhì)，從而提高整體教師的素質(zhì)。另外，學(xué)校通過與企業(yè)的合作，聘用一些行業(yè)大師、烹飪大師、餐飲管理人才到學(xué)校做兼職教師，以更加直觀的角度，教授學(xué)生更多實用的餐飲企業(yè)理念，積累實踐經(jīng)驗，讓學(xué)生更加了解餐飲企業(yè)的現(xiàn)狀與機(jī)遇。通過校內(nèi)校外相結(jié)合，從而提高教師團(tuán)體的整體能力，這樣才能形成整體優(yōu)秀的師資力量。

3.理實一體化教學(xué)法在《西餐工藝學(xué)》課程中的應(yīng)用

將理實一體化教學(xué)法應(yīng)用在《西餐工藝學(xué)》課程中，我們嘗試了很多方法，讓學(xué)生掌握的理論知識和實操技能有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在獲得知識技能的同時，學(xué)會自主學(xué)習(xí)和樹立正確的價值觀。

3.1教學(xué)前

首先，在學(xué)習(xí)《西餐工藝學(xué)》課程之前，我們增加了“下企業(yè)，看?N房”這個環(huán)節(jié)，讓專業(yè)老師帶學(xué)生去西廚房參觀學(xué)習(xí)，并請西廚人員介紹西餐廚房工作流程、各廚房崗位的設(shè)置和各崗位的職責(zé)等，讓學(xué)生真正了解什么是西廚房，熟悉西廚房的工作環(huán)境，對西廚房工作有初步的感性認(rèn)識，從而為學(xué)生以后的《西餐工藝學(xué)》奠定基礎(chǔ)。

其次，在學(xué)習(xí)《西餐工藝學(xué)》之前，教師會組織一次“大師宣講會”，聘請工作經(jīng)驗豐富的行業(yè)大師，如西餐行政總廚、西餐主管、餐飲總監(jiān)、人力資源總監(jiān)等，主要為學(xué)生介紹西廚房的就業(yè)前景、西廚人員需要具備的能力素質(zhì)及個人職業(yè)生涯發(fā)展的規(guī)劃等，讓學(xué)生知道學(xué)什么、怎么學(xué)，同時為學(xué)生的職業(yè)生涯發(fā)展規(guī)劃奠定基礎(chǔ)。

3.2教學(xué)中

3.2.1情景模擬

學(xué)生剛開始接觸《西餐工藝學(xué)》這門課，對于西餐知之甚少，不了解西餐的種類、文化，不了解西餐廚師的作用，廚房和酒店的哪些部門有聯(lián)系。所以，通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，模擬酒店廚房，能夠使學(xué)生感受到西餐基礎(chǔ)理論知識的重要性，體會到學(xué)習(xí)的樂趣。具體安排：將整個班級學(xué)生分成若干小組，每三個同學(xué)一組模擬成立小型西餐廚房，學(xué)生擔(dān)任行政總廚崗位，需要完成的任務(wù)是從餐廳的起名、廚房人員、樓面人員崗位配置、菜單的編排、設(shè)備的需求、成本核算等一系列的任務(wù)，學(xué)生完成這些任務(wù)必須了解西餐廚房的相關(guān)理論知識，同時要查閱大量相關(guān)資料，實地考察廚房生產(chǎn)運(yùn)營，學(xué)習(xí)廚房管理基礎(chǔ)等。學(xué)生從原來被動地接受知識變成教學(xué)活動的主動參與者。通過教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，使學(xué)生在實踐中更好地掌握西餐基礎(chǔ)知識。

3.2.2?C合演示

綜合演示在理實一體化教學(xué)實訓(xùn)室進(jìn)行，配套錄播一體教學(xué)平臺。第一階段教學(xué)由教師根據(jù)西餐正餐上菜順序進(jìn)行演示教學(xué)。具體安排：按照西餐開胃菜，西餐湯類，西餐熱菜，西餐點(diǎn)心順序教學(xué)，其中熱菜類按西餐烹調(diào)法教學(xué)，包括溫煮、沸煮、?h、烤、燴、燜、炸、蒸、煎、炒、鐵扒、串燒。關(guān)于基礎(chǔ)湯，兩大基礎(chǔ)冷少司，五大基礎(chǔ)熱少司穿插在具體的菜肴中。如：在演示愷撒沙拉這個菜肴時穿插蛋黃醬少司的制作，演示奶油蘑菇湯菜肴時穿插牛奶少司、奶油少司的制作。另外，還可以將菜肴典故、菜肴制作原理穿插在具體要演示的菜肴當(dāng)中，做到邊講邊做，讓學(xué)生充分了解一個菜肴的由來及背后的故事，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使教學(xué)更有效率。第二階段教學(xué)由教師演示歐洲各國經(jīng)典菜肴，使學(xué)生了解更多相關(guān)的西餐知識。第三階段教學(xué)由教師演示東南亞各國風(fēng)味菜肴，使其不僅僅局限于傳統(tǒng)的西餐菜肴，通過多方面的涉獵，為下一階段的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。第四階段由學(xué)生自主創(chuàng)新實驗，學(xué)生根據(jù)以往學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)西餐知識，結(jié)合后期的一些新穎的文化知識，根據(jù)自己的理念，結(jié)合不同的飲食文化，嘗試創(chuàng)造一些新穎的西餐菜式。

3.2.3角色扮演

在日常創(chuàng)新實訓(xùn)課程當(dāng)中，將整個班級學(xué)生分成若干小組，每四個同學(xué)一組模擬成立小型西餐廚房，學(xué)生A擔(dān)任扒爐廚師，學(xué)生B擔(dān)任西爐廚師，學(xué)生C擔(dān)任冷菜廚師，學(xué)生D擔(dān)任加工廚師，由教師擔(dān)任出品主管。實訓(xùn)地點(diǎn)在產(chǎn)學(xué)結(jié)合實訓(xùn)室，學(xué)生通過顧客點(diǎn)單，按質(zhì)按量完成菜肴制作。讓學(xué)生真實扮演西廚房廚師進(jìn)行生產(chǎn)，從而使他們能盡快適應(yīng)廚房工作，提高綜合技能、管理、團(tuán)隊合作等各方面能力。

篇10

關(guān)鍵詞：建筑工程設(shè)計；多學(xué)科；設(shè)計優(yōu)化

中圖分類號：TU198文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

引言：從20世紀(jì)80年代至今，我國經(jīng)濟(jì)體制發(fā)生了重大變革，建筑行業(yè)市場經(jīng)濟(jì)模式基本建立。在新形式下，要樹立一種先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計思想。設(shè)計思想會在不同程度上影響建筑師的創(chuàng)作，但最終決定建筑設(shè)計的還是市場，有了完善的市場環(huán)境，加上思想明晰的建筑師，國內(nèi)建筑行業(yè)會更具有生命力。

1 多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計概述

多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化（簡稱 MDO）是一種通過充分探索和利用工程系統(tǒng)中相互作用的協(xié)同機(jī)制來設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)和子系統(tǒng)的方法論。多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計的中心思想是在復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計的整個過程中利用分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來集成各個學(xué)科的知識，應(yīng)用有效的設(shè)計優(yōu)化策略，組織和管理設(shè)計過程。多學(xué)科設(shè)計應(yīng)用于建筑設(shè)計中，實現(xiàn)了充分開發(fā)利用各個學(xué)科間相互作用關(guān)系達(dá)到協(xié)同效應(yīng)，在建筑設(shè)計中進(jìn)行最優(yōu)化的系統(tǒng)整合。由于實現(xiàn)了多學(xué)科的并行設(shè)計，節(jié)約了設(shè)計時間，更增強(qiáng)了設(shè)計的效果。

建筑設(shè)計環(huán)節(jié)在建筑工程項目的全壽命周期中占有重要位置，不僅影響著工程下階段的子項目質(zhì)量，也影響著建筑的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等效應(yīng)。多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計體現(xiàn)于建筑工程設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，在方案設(shè)計階段，涉及到建筑學(xué)、環(huán)境學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科；在施工圖設(shè)計階段涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、暖通等學(xué)科。

目前，建設(shè)工程設(shè)計中存在耗時、低效、費(fèi)錢等問題，多學(xué)科知識在設(shè)計中的應(yīng)用并未得到綜合整合、優(yōu)化，學(xué)科間存在溝通、交流障礙。設(shè)計中，各學(xué)科信息得不到共享，成為主要的阻力之一。根據(jù)建筑工程設(shè)計多學(xué)科優(yōu)化理論有效改善了工程設(shè)計的現(xiàn)狀，并經(jīng)歷了獨(dú)立靜態(tài)優(yōu)化、獨(dú)立動態(tài)優(yōu)化和均衡優(yōu)化的理論發(fā)展過程，使得設(shè)計中各個資源優(yōu)勢得到有效發(fā)揮，合理設(shè)計資源結(jié)構(gòu)的配置。也就是改變傳統(tǒng)，將各學(xué)科之間的聯(lián)系僅限于建筑工程設(shè)計的具體問題的應(yīng)用，多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計重視了各學(xué)科間的緊密聯(lián)系、互相作用、綜合效應(yīng)。不難發(fā)現(xiàn)，多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化將在建筑工程設(shè)計各個環(huán)節(jié)中引起巨大的影響。

2 多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)勢

傳統(tǒng)工程項目設(shè)計中，先由建筑設(shè)計師制定符合業(yè)主要求的設(shè)計方案，再由工程項目團(tuán)隊成員共同設(shè)計完成設(shè)計圖紙。工程設(shè)計團(tuán)隊一般由結(jié)構(gòu)工程師、機(jī)械工程師、暖通工程師、電氣工程師組成。工程設(shè)計團(tuán)隊各工程師在相對獨(dú)立的環(huán)境下工作，在遇到具體問題時，才通過合作交流、信息共享來解決。最后，通過業(yè)主與工程師間的信息交流，完成設(shè)計整個過程。這種建筑項目設(shè)計僅能滿足符合建筑物設(shè)計的各類標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到設(shè)計上的合理性、實用性，沒有過多的考慮設(shè)計過程的系統(tǒng)優(yōu)化。如在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計、照明系統(tǒng)設(shè)計上等都處于各自獨(dú)立，使得建筑結(jié)構(gòu)的整體效能、各子系統(tǒng)的配合協(xié)同程度低。而且，設(shè)計過程多有人工操作完成，且各工作人員間信息交流不便，導(dǎo)致設(shè)計階段的耗時長、效率差，影響了整個建筑工程的進(jìn)度。傳統(tǒng)的設(shè)計過程和方法不符合現(xiàn)代設(shè)計理念，需要經(jīng)過創(chuàng)新和改變來完善。分析過去設(shè)計環(huán)節(jié)過程中大致存在如下問題：阻隔了設(shè)計師間的交流、信息共享存在障礙，工程師將重心較大投入到設(shè)計的管理和執(zhí)行，忽視了信息的自動化和對信息進(jìn)行的評價。如果能合理分配設(shè)計環(huán)節(jié)，注重設(shè)計環(huán)節(jié)的資源配置，提高設(shè)計的效率和效益，提高信息的自動化水平和信息評價結(jié)果，才能真正達(dá)到建筑設(shè)計的目的。

建筑工程設(shè)計中多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計理念還體現(xiàn)在對于設(shè)計多套可行性代替方案上。因為設(shè)計理念的最優(yōu)化來自于對多個可行性方案的不斷的替換和提高。以往，設(shè)計工程師注重于一個可行性方案，忽略了設(shè)計目的在于最優(yōu)化的設(shè)計。為此，有必要對設(shè)計元素做多方面探索、假設(shè)，使其達(dá)到功能上最優(yōu)化。設(shè)計工程師在良好可變環(huán)境下，尋找替代可行方案的多種幾何與非幾何參數(shù)，實質(zhì)是在原有的設(shè)計方案上進(jìn)行修改、替換，達(dá)到優(yōu)化的目的。這類優(yōu)化設(shè)計不太費(fèi)時，因其不需要對設(shè)計參數(shù)重新定義。通過多個可替代方案的結(jié)合，最終確立一種最為優(yōu)化的方案，確立最終的決策。并且，在設(shè)計過程中，引入?yún)?shù)設(shè)計分析自動化替代人工分析操作。避免了參與者在重復(fù)進(jìn)行的人工優(yōu)化整合方案分析中出錯，也減少了人工工作量，提高了效率和科學(xué)化的方案設(shè)計，將多余時間用來評估設(shè)計結(jié)果和作出科學(xué)決策。

建筑工程設(shè)計中，MDO技術(shù)的具體應(yīng)用：設(shè)計團(tuán)隊通過建立參數(shù)拓?fù)淠Ｐ蛠矶x設(shè)計空間，選擇可變參數(shù)以及相關(guān)可行域。根據(jù)某個參數(shù)配置，利用參數(shù)化CAD工具，在設(shè)計空間中的每個點(diǎn)建立不同的幾何模型。進(jìn)行幾何模型設(shè)計的多學(xué)科綜合分析，得出分析結(jié)果，通過參數(shù)計算出材料、設(shè)備的用量、成本。用適于設(shè)計空間搜索需要的統(tǒng)計方法來控制新參數(shù)配置的選擇，最后通過優(yōu)化器反饋空間最優(yōu)的位置。MOD技術(shù)的應(yīng)用，改變了工程師以經(jīng)驗為主的參數(shù)設(shè)計，從協(xié)助參數(shù)指定和對設(shè)計空間的規(guī)定方面的角色轉(zhuǎn)變。通過自動化的設(shè)備分析設(shè)計參數(shù)，工程師將重心轉(zhuǎn)移到解讀、分析、評價設(shè)計結(jié)果上，為設(shè)計管理與執(zhí)行騰出時間，更能綜合優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。借助高科技，能減輕設(shè)計工程師的工作量，并加強(qiáng)了決策的科學(xué)性。

3 多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

使用對象化的數(shù)字物體用以描述和表現(xiàn)真實世界的建筑構(gòu)件，稱為建筑信息模型。在同一個數(shù)據(jù)庫的管理下，實現(xiàn)參數(shù)化建模，動態(tài)捕捉和傳遞建筑信息。參數(shù)化的建筑設(shè)計模型具有真實世界的行為和屬性表現(xiàn)，實現(xiàn)了設(shè)計上的智能性、實用性，通過參數(shù)化的設(shè)計保持了建模在真實世界的反應(yīng)，其設(shè)計的相互性與真實世界差異不大。而且，該操作方便、快捷。當(dāng)我們需要對設(shè)計圖紙稍加修改時，系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動保留原來資料數(shù)據(jù)，通過設(shè)置各構(gòu)件的相關(guān)參數(shù)值，可自動生成構(gòu)件的空間位置。

參數(shù)化建模是讓設(shè)計工程師從整體、直觀上審查設(shè)計建筑本身，幫助分析設(shè)計上的缺陷，并給出合理、標(biāo)準(zhǔn)的信息模型，設(shè)計工程師只需在此基礎(chǔ)上通過幾何形態(tài)的修改來完成工作內(nèi)容，大大減少了設(shè)計工作的重復(fù)性。在參數(shù)化建模中，應(yīng)用多學(xué)科知識，在建筑設(shè)計原有的基礎(chǔ)上，具備靈活性，滿足人類智能化需要。建模設(shè)計一般以建立合適的設(shè)計對象樹來實現(xiàn)。DOT（Design Object Tree）是設(shè)計對象樹英文縮寫，其中DO為設(shè)計對象，每個DO包含參數(shù)集、約束集、目標(biāo)集、方法集。

在建筑工程多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計中，根據(jù)設(shè)計過程牽涉的各學(xué)科特性及要求，分為若干個子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)能夠獨(dú)立分析求解、并行優(yōu)化，建立各個子系統(tǒng)的關(guān)系，耦合優(yōu)化，最終達(dá)到整體協(xié)調(diào)效應(yīng)即設(shè)計的最優(yōu)解。該優(yōu)化過程不僅縮短了循環(huán)設(shè)計的時間，并將多種可替代方案進(jìn)行整合，實現(xiàn)了提高設(shè)計質(zhì)量的目的和效應(yīng)的目的，提高了工程管理的組織化水平，基于信息化基礎(chǔ)設(shè)計，可操作性強(qiáng)等。

4 結(jié)束語

隨著時代的進(jìn)步，高層建筑的不斷發(fā)展，建筑的材料、形式及力學(xué)分析模型也將更加復(fù)雜與完善。通過對建筑工程設(shè)計的優(yōu)化問題進(jìn)行分析、探討，從而使建筑設(shè)計更加科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理。

參考文獻(xiàn)：