基于可视化教学的化工认识实习基地建设

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LABORATORY SCIENCE

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科

第

19卷第6期2016年12月Vol. 19 No. 6 Dec. 2016

基于可视化教学的化工认识实习基地建设

闫兴清\\、周一卉、潘艳秋2,吴雪梅2

(大连理工大学1.化工机械与安全学院；2.化学工程学院，辽宁大连116024)

摘要：实践是高等工程教育尤其是化工类工程人才培养的核心。化工认识实习在高等工程教育实践培养体

系中起到重要作用。大连理工大学化工认识实习基地在构建多种培养学生工程实践教育模式的同时，通过剖 分设备实体以及建立全可视容器两种方式实现了可视化教学，形成了以化工单元操作完全可视化为特色的教 学模式，提高了化工认识实习对学生工程能力的培养。关键词：高等工程教育；认识实习；实践；可视化教学

中图分类号：〇482

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1672-4305.2016.06.049

Establishment of chemical cognition practice based on visualization teaching

YAN Xing-qing1 , ZHANG Jian1 , ZHOU Yi-hui1 , PAN Yan-qiu2, WU Xue-mei2

(1. School of Chemical Machinery and Safety; 2. School of Chemical Engineering，Dalian University of

Technology, Dalian 116024，China)

Abstract ： The core of chemical higher engineering education is the practice. Cognition practice of

chemical engineering plays an important role in cultivating practice ability of higher engineering educa­tion. A teaching mode featuring the visualization of chemical structures has been established in cogni­tion practice base of Dalian University of Technology，by splitting the solid structures and designing the full visual transparent structures， during the establishment of multiple modes of practical engineering education. This visualization teaching method proves to be effective.

Key words： higher engineering education； cognition practice; practice; visualization teaching

最近几年，为了进一步提高实践教学效果，深人 培养学生的工程实践能力和创新素质，大连理工大 学在认识实习基地建设上以典型工艺及设备的可视 为思路，逐渐形成了以可视化教学[|0]为特色的化工 认识实习教学模式，并取得了良好效果。本文介绍 大连理工大学认识实习基地的可视化建设思路，以 供相关院校参考。

实践是高等工程教育尤其是化工类工程人才培 养的核心[1]。在国内逐步推行工程教育专业认证 体系[2]以及教育部卓越工程师教育培养计划构 建[3]的双重背景下，实践教学环节的质量显著影响 工程教育的质量以及卓越工程技术人才的培养[4]。 作为国内高校必备的实践课程，化工认识实习在培 养理工融合的卓越人才体系中起着承上启下的作 用，是工科学生对后续化工专业（基础）课程建立工 程感性认识、激发学习兴趣的重要实践教学环 节[5-6]。目前国内部分高校已建立了具有学科特色 的化工认识实习基地[7-S]。

大连理工大学化工认识实习基地建于1998年， 2000年正式投人使用[9]。在建设过程中，得益于工 程教育专业认证以及教育部卓越工程师培养计划的 构建，大连理工大学构建了多种培养学生工程实践 教育模式的措施，提高了认识实习对学生工程能力 的培养[6]。

1典型容器及设备的可视化

化工单元操作中，设备是基础，工艺是关键。工艺

的可视化需要通过设备的可视实现。本认识实习基地 通过两种方式实现了典型化工容器及设备的可视化。 1.1非透明结构的剖分可视化

针对不透明的钢制设备，通过合理的设计，采用 剖分的方式对其内部结构实现可视。图1为本认识 实习基地中节流阀的教学用具。图1(a)为完整的 节流阀外部结构，通过真实的外观使学生获得对节

闰兴清，等：基于可视化教学的化工认识实习基地建设169

流阀的感性认识。然后，通过可拆式的剖分设计，向 学生展现如图1()的节流阀内部结构，向学生讲解 节流阀的工作原理及动作过程，加深学生的理解力。

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图1

节流阀结构的可视化

目前大连理工大学认识实习基地已经建立了

20余种常见化工管道、管件、阀门以及接头的可拆 式真实结构供教学使用，包括

Y形粗滤器、筒形过

滤器、升降止回阀、立式止回阀、疏水阀、球阀、闸门 阀、节流阀、截止阀、柱塞阀、底阀、旋启止回阀、排污 阀、气动调节阀、蝶阀、安全阀等，如图2所示。

图2

典型管件、阀门、接头的可拆结构形貌

1.2制造透明可视结构

典型化工容器及设备可视化的第二个方法，是 采用全透明的有机玻璃材料，制作并真实再现化工

容器及设备的结构特征。图3分别为催化裂化工艺 中再生器结构及典型的换热器结构。目前本认识实 习基地已经制作了大量的全透明化工容器及设备， 涵盖储罐、塔、换热器、管道、再生器等，如图4所示。

图3全透明容器及设备

图4 350万吨/年可视化催化裂化工艺流程（制作中）

2

典型化工流程的可视化

在解决典型容器及设备可视化问题后，本认识

实习基地对多套化工单元操作及工艺过程进行了全 流程可视化制作。制作过程如下：

(1) 选定目标工艺的目标工厂，详细调研工

实际工艺单元操作布局及尺寸，对设备尺寸、方位、 管道介质及走向等进行细致的测量、拍照并建档；

(2) 依据认识实习基地空间大小选择恰当的放因子，对真实尺寸的工艺单元及设备进行尺寸缩

放，并在整张图纸幅面上布置各设备的位置及方位;(3) 依据单个设备缩放后的尺寸制造单个全

寸容器及设备，并置于规定的位置；(4) 容器及设备制作完毕后，依据实际工业程制作管道，将各设备连接。

图4所示为本认识实习基地正在制作的350万 吨/年可视化催化裂化工艺流程。采用这种方式，使 学生能够快速理解工艺设备、物料走向以及过程原 理，深刻感知工艺过程的内涵，建立深刻的工程观念。

3基地教学内容及教学效果

3.1教学内容

大连理工大学每年在大二学年春季第三学期(小 学期）开展认识实习实践，主要包括工厂认识实习和 校内认识实习两部分。工厂认识实习在实际企业内 开展，而校内认识实习的教学任务，主要在校内认识 实习基地开展。目前，大连理工大学化工认识实习基 地每年接待化工与环境生命学部内化工工程、化学工 艺、化工机械、环境与生命、化工国际班、化工创新班

等20余个班次的教学任务。基地由最初的认识实习 教学，逐渐发展至目前具备认识实习、生产实习、毕业 设计以及创新训练等多类型的本科教学功能。大连理工大学化工认识实习基地内每个班次的 教学时间为4个学时，主要安排四个教学内容：（1)

30万吨合成氨工艺流程教学视频学习；（2)30万吨 合成氨工艺流程可视仿真模型学习；（3)典型设备

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的剖分可视实物模型学习；（4)350万吨/年催化裂 化工艺可视仿真模型学习。从上面教学内容可以看 到，可视化教学已经成为大连理工大学认识实习基 地教学的主要方法。3.2教学效果

学生是工程实践的主体，无论哪种教学方法，教 学效果的好处取决于学生培养的效果。

一方面，可视化结构的实现，使学生获得对设备 外观的感性认识，实现了“所见及所得”、“知识可视 化”的教学效果，显著增强了学生的学习积极性，提 升了学习的主观能动性，有利于化工科学人才的培 养。近几年，可视化教学得到了学生的普遍欢迎和 好评。在每年的创新训练、毕业设计中非常受欢迎。

另一方面，可视化流程的实现，能够使学生充分 理解并掌握典型化工设备的内部结构、物料走向以 及过程原理，深刻感知工艺过程的内涵，建立深刻的 工程观念，提高专业认同感和自主学习能力，并能够 积极引导学生的创造力和创造热情，有利于化工创 新人才的培养。

最后，本认识实习基地通过创新训练、毕业设计 等环节，向学生提供一些开放性的可视设备的设计 及搭建项目。在教师的指导下,通过“搭积木”的方 式完成典型容器及结构的设计、制作及组装。这种 方式能够有效提高学生理论联系实际的能力，培养 其发现问题、解决问题的科学素养，有利于化工实践 类人才的培养。4

结语

大连理工大学化工认识实习基地在构建多种培 养学生工程实践教育模式的措施的同时，通过剖分(上接第167页）

实体以及建立全可视容器及设备两种方式实现了可视化教学，形成了以结构完全可视为特色的教学模式。教学效果表明可视化教学方法,大大提高了学生对设备、工艺流程的掌握程度，提高了专业认同感和自主学习能力，真正实现了“所见及所得”、“知识可视化”的教学目标，从而有效培养了学生的科学素养、创新能力以及实践能力。参考文献（

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