周爱东
摘要：在南京大学全面施行“三三制”本科教育变革布景下，在国家级试验教育演示中心及国家级教育团队建造中，着力构建一支赋有立异认识和立异才能的教育科研复合型化工根底试验教育团队，敞开化工仿实在训，引导学生进行工程模仿，进步学生科研本质，打造精品教材，为培育职业未来领军人物和立异人才夯实根底。
关键词：化工根底试验；团队建造；仿真练习；工程模仿；科研本质
在“通识教育与个性化培育融通”的理念根底上，2009年南京大学敞开了“三三制”本科教育变革。2014年“三三制”教育变革取得标志性作用，以学生开展为中心的“三三制”本科人才培育系统构建与施行项目荣获高等教育国家级教育作用特等奖。
化工根底试验是使用化学、化学等专业的中心专业课，是培育化工科学研讨和工程技能人才进程中一个重要的工程教育环节，与化工原理、反响工程、化工专业实习、化工规划等课程严密联接，并构成有机的全体，具有较强的工程特征。在“三三制”人才培育方式的辅导下，化工根底试验课程以培育学生立异实践才能和个性化开展为中心，结合本学科特征，构建契合学生个性化、多元化开展的研讨性试验教育系统。在日益重视培育学生立异、归纳本质的新局势下，合理规划、调整化工根底试验的教育内容和方式，对进步教育质量、培育学生的工程本质和立异才能有非常重要的含义。
一、教育团队建造
教育团队建造是教育变革与开展进程中的关键问题，直接关系到“三三制”人才培育方式的详细执行力。我校化学试验教育中心是第一批国家级演示中心，化工根底试验课程是国家级化学试验课程教育团队承当的中心专业课程之一。团队成员从事绿色化工进程的理论探究、传质与别离元件的开发、天然产品的绿色深加工、工程规划等方面的科学研讨，创始的“超级浮阀塔板等新技能研制及其在工业节能减排方面的使用”项目取得2011年度国家科学技能进步二等奖，“先进塔器别离技能研制及使用”项目取得2015年度我国产学研协作立异作用一等奖，作用已大规划使用于石化质料和产品的别离、天然物质的提取深加工，为企业发明了巨大的经济、社会和环境效益，并在AIChEJ，CES，IECR等国际化工尖端期刊宣布100余篇科研论文。强壮的科研力气为根底教育供给有力的支撑，团队活跃开展教育研讨工作，近5年来掌管或作为骨干成员承当十余项国家级、省级、校级教育变革课题，在一流中心期刊上宣布多篇教育研讨论文。
二、化工根底试验变革行动
在完结流体活动、传热、精馏、吸收、过滤、枯燥、萃取、停留时刻散布等经典化工根底试验教育的根底上，咱们采纳了如下行动。
1.敞开化工仿实在训
现代化的化学工业规划巨大、工艺流程杂乱，所需检测、监控数据繁复，悉数或部分工段选用在线操控，完结自动化出产。化工根底试验需求习惯现代化学工业自动化出产的新情况，选用敞开式化工仿实在训教育办法引领大工程观布景下化学工业人才培育。
经过对催化裂化反响再生系统、石油炼制常减压系统、30万吨组成氨设备等全流程级化工仿真工艺流程的深化剖析，设备功用、规划参数、操作参数、工艺方针、安全出产的介绍，再实践在出产进程的全工况实时动态特性，有助于学生建立和储藏典型进程工程的布景常识，包含工艺流程、设备规划思路、操作工艺参数、自动操控计划等，透彻了解出产工艺流程的安排原则、设备内部结构、物料活动状况及物料发作物理化学改动的原理、工艺条件的操控手法、系统工程等更深化的内容。动态仿真数学模型的杰出优势在于将模仿千变万化的工况变为实践，敞开化工仿实在训供给了发明性地进行操作操控计划探究的或许。以30万吨组成氨设备出产工艺流程动态仿真模仿为例，工艺包含天然气转化、脱碳、氨组成、冷冻及氨收回、氢收回5个工序，完结动态反响组成氨各操作点参数（如：液位、温度、压力、流量、物料反响改动、方针产品质量操控、自动操控进程完结）随负荷改动而呼应的动态作用，仿实在训的仿真操作员在逻辑程序组态、操作办法、画面方式、趋势功用、事端追寻、CRT报警方式、工程核算等各方面与出产实践中控室系统及现场手操方针共同，悉数操控操作、逻辑维护、操控逻辑与实践设备完全相同。敞开仿实在训中，贯穿系统观念和大局优化的思维进行流程级仿真工艺流程系统的操作，遵从安全操作规程和恰当工程实践的操作规范，完结安全高效地开车、运转、泊车（含紧迫泊车），深化了解进程工程的工艺及操控系统的动态特性，熟练高效辨认和校对提早设置的设备毛病，把握常见事端的应急处理预案，在耳濡目染中培育对杂乱化工进程动态运转的剖析和决议计划才能，出产的安排、和谐、管理才能。领会现代化工大出产的安全空气、立异空气、文化空气，培育学生的大工程观，回归工程实践。
2.引导学生进行工程模仿
跟着核算技能和化工进程系统模型化技能的开展，化工进程模仿能够用于完结化工进程及设备的数据核算、工艺规划、操作模仿、优化剖析、毛病诊断、工艺改造和归纳点评等多种使命，能够节省很多试验本钱、时刻，加速推动新产品和新工艺的开发进程。现阶段，化学工业逐步趋向大型化、集中化和接连化开展，尤其在当今资源缺少、动力严重的局势下，对绿色化工、节能减排以及环境友好等方面提出了更高的要求。怎么充分使用化工进程模仿技能并选用最优化的工艺计划，最大极限地进步出产功率，是工业上亟待解决的问题。
Aspen Plus应运而生，它是一款功用强壮的规范大型通用流程模仿软件，用户广泛国际各大化工、石化出产厂家、闻名工程公司。教育团队当令将Aspen Plus模仿软件引进化工根底试验教育中，规划出一系列工程出产使命，辅导学生完结。如：根据Aspen Plus的乙腈-水共沸系统的精馏模仿与优化试验。该试验选用双塔串联变压精馏工艺，详细工艺为：质料经换热器加压预热后送入T101精馏塔，选用高压操作，T101塔釜取得较纯的乙腈产品，塔顶为乙腈一水共沸物，该共沸物送入T102精馏塔，T102塔为低压精馏塔，因为压强改动导致乙腈-水共沸物组成发作改动，T102塔底取得含微量乙腈的废水，可送去废水处理，而含较多乙腈的塔顶共沸物则经过泵加压后作为循环流股送回T101塔与质料混合，以收回其间的乙腈。经过制作拟二元气液平衡相图，断定双塔接连萃取精馏的工艺流程，并使用灵敏度剖析考察萃取精馏塔的全塔理论板数、质料进料方位、回流比、塔顶/釜热负荷、操作压力等要素对别离作用的影响。模仿与优化成果为乙腈水共沸系统别离进程的规划和操作供给了根据。
3.进步学生科研本质
教育团队在根底试验中进行研讨型教育，引导学生在根底试验中进行研讨型学习。活跃进行科学研讨的团队，在教育中能够称心如意地用科研所必要的实践精力和发明精力感染学生。学生备受鼓动，得到启迪，很大程度上得益于团队为学生建立起成功的典范。
团队进行科学研讨能够不断地罗致该学科范畴最前沿的研讨作用，并用最新的研讨作用和学科前沿动态来丰厚实践教育内容，开宣布若干规划和研讨型化工归纳试验，包含：CO2，在氨基功用离子液体的吸收/解吸试验、超滤一纳滤一反浸透组合膜处理大豆乳清废水、超临界CO2，萃取玫瑰精油、气液循环喷发反响器功能测验、塔器功能测定试验、方形水槽内流场特性的PIV剖析。这些试验不再是限制在对讲义理论常识的验证，而是与工程实践出产、学科前沿热门严密结合，有利于拓展学生的视界，建立立异认识，激起学生从事本学科科学研讨的爱好，加强学生科研本质的练习。在试验教育中创设一个“在研讨中学习”的空气，营建研讨情境，带领学生走进科学殿堂、亲历科学实践、体会科学魅力，完结强化基本技能练习、杰出立异才能培育、到达科学本质进步之方针，促进人才生长。
三、打造精品教材
高等学校完结人才培育方式的立异，势必要进行教育内容和课程系统的变革，与教育内容变革密切相关的一个重要方面就是建材建造。
试验教育变革的重要突破口是瞄准学科开展前沿，优化试验教育系统，开设与学科前沿密切相关的试验项目，丰厚教育资源。高水平的试验教材能够优化学生的常识、才能和本质，需求当令更新试验教材。为习惯“三三制”教育变革及人才培育的需求，以化工根底试验教育团队为班底，组成一支本学科专业范畴内有深沉学术造就，长时间在教育、科研一线潜心研讨的7人博士团队编写《化工根底试验》教材，约请学科带头人张志炳教授担任教材主审，教材于2016年1月在高等教育出书社出书，遭到许多兄弟院校师生及广大读者广泛重视。教材凝练了化工根底试验的根底常识，在讲清基本原理和办法的一起，说明试验的规划思路，一起重视培育学生的立异认识及发现、剖析和解决问题的才能。将课程内容分为根底常识、试验差错剖析与试验数据处理、化工数据的收集与操控技能、根底试验、归纳试验、化工仿真与进程模仿等六个常识模块进行深化浅出解说，表现了常识点的根底与延伸，而且浸透学科前沿发展。教材习惯“双一流建造”严重战略决议计划、南京大学“三三制”本科教育变革第二阶段要求，秉承闻名化学家戴安邦先生倡议的“全面的化学教育和试验室教育”理念，有力促进了试验教育质量的继续进步。
