强化知识应用，贴近工程实践

王 豪，吴 雁，李 敏，王 兵，叶仲斌

(西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500)

石油化工是国民经济的重要组成部分，近年来，油价的走低推动了石油化工行业的发展[1]。四川省十二五和十三五国民经济与社会发展纲要也将油气化工作为特色和优势产业。西南石油大学化工专业长期坚持油气特色，承担着为国家和地方经济建设培养油气化工工程技术人才的责任。

石油炼制工程课程讲授以石油为原料生产燃料、润滑油及沥青等产品的化工过程，是培养油气化工人才的核心专业课程[2]。然而，近年来，通过对毕业生和在校生的调研，发现该课程存在教学内容与实际生产联系不紧密、教学方法单调、知识应用性不足、实验项目没有体现工程性、考核方式不能真实反映学习能力等问题，严重影响了人才培养质量的提高。

针对于此，笔者从教学内容、教学方法、实践环节和考核方式入手，以强化知识应用、贴近工程实践为主线，全面开展了对石油炼制工程课程的改革。

1 更新教学内容，提高知识的工程性和时效性

化工专业人才培养的重要目的是为生产服务，因此，课程内容需要贴近工程实际[3]。近年来，经济社会的发展对炼油工业提出了新的要求，特别是重质劣质原油加工、清洁油品生产和高附加值产品利用[4]，而此部分内容在教材中并未充分体现。此外，石化科技的快速发展也深入影响了企业的生产方式和装置构成，原有的工艺技术普遍经历了升级换代，更新速度明显快于教材。再者，生物质作为原料生产燃料和化工产品已成为炼油和石化工业实现可持续发展的必由之路[5]，应当增加此部分内容，帮助学生树立可持续发展、生态经济、循环经济和低碳经济的理念。

因此，课程增补了能够体现工程实际和新技术的内容，如表1所示。尽管该部分内容仅占课程总学时的10%～15%，但是针对性显著提高，对于学生了解行业最新技术进展、缩短从学校到企业的适应期、拓宽知识面并激发创新意识产生极大帮助。

2 创新教学方法，促进知识的理解和应用

2.1 案例循环式教学

案例是联系理论知识和实际应用之间的重要桥梁[6]。每一个知识点都从实际案例中引出，在讲解知识点后，再用实际案例来说明知识点在生产中的用途，即“从案例引发，延伸到案例”。案例来自两种渠道，一是从实际生产过程中抽提；二是来自教师的科研经历或文献报道，如表2所示。大量案例的使用，不仅体现了知识点的应用价值，还能有效激发学生的学习兴趣[7]。

石油炼制工程的核心知识仍然是物质和能量的转化与传递，基于此原理的部分技术在石油工业上游领域也得到有效应用。西南石油大学石油工程学科实力较强，不少化工专业毕业生从事石油工业上游领域工作。因此，尝试将案例延伸到上游领域中，用石油炼制工程的知识点来分析和解决上游领域的工程问题，如表2所示，使学生体会到学科的交叉和融合。

表2 案例循环教学实例

2.2 知识点的大串联

石油炼制工程属于工艺学类课程，是所有专业基础课程知识点的集成和应用。以往的教学中，学生普遍反映课程内部知识点、课程与先修专业基础课知识点之间的衔接不紧密，逻辑关系混乱，影响学习效果。

因此，在教学中突出体现知识点的串联和综合应用。授课时，注意启发和引导学生用以前学过的专业基础课程的知识分析石油炼制工程的知识点，用课程前期章节的知识点分析当前章节的内容，如表3所示，使学生体会到完整知识链的形成过程和知识的系统性[8]。

表3 知识点的串联教学实例

2.3 教学的形象化

由于化工过程的安全因素和条件限制，学生难以直接接触设备和装置，导致学习效果不佳。因此，借助多媒体和实物模型使理论知识形象化，激发学生学习兴趣并加深对知识的理解[9]。自2014年以来，制作了大量视频和动画素材辅助多媒体教学，包括发动机工作状况、汽油机爆震及提升管反应器等。为了加强学生对炼厂流程的整体认识，2013年底，学院花费16万元购置了一套炼油厂流程沙盘模型和原油常减压蒸馏装置放大模型，通过不同颜色和流向的灯光反映管线中的不同物料及其流动方向及蒸馏塔中的温度分布规律，使学生对炼厂流程形成整体认识。

2.4 校企深度融合，提升工程培养能力

针对教师工程背景薄弱的不足，与四川石化、京博石化等企业合作开展联合教学，由企业选派现场经验丰富且具备一定理论基础的高级工程师和教师共同承担教学工作。在教学中，将理论知识点融入工程实际。首先由教师讲解理论知识，如某工艺的化学反应原理，热力学和动力学特征等。再由企业专家结合工程经验为学生讲解实际工程案例，如如何通过工艺参数的调整改变产品组成和分布、反应器压降与原料组成和催化剂性质之间的关系等。不仅提高了学生的学习兴趣和效果，也有效提升了教师的工程能力[10]。

3 构建以小型连续反应装置为核心的工程化和综合性实验项目

以往石油炼制课程实验项目以油品性质测试为主，并且与前期专业基础课实验项目之间缺乏联系。既不能反映工程实际要求，特别是没有体现化工生产连续性和集成性的特点[11]，也不能反映化工知识的综合性和系统性的特点[12]，更难以考查学生将理论知识应用于工程实践的能力。

针对于此，本课程以石油炼制真实过程(柴油加氢精制)为目标反应，构建了以微型连续反应装置为核心，涵盖流体输送、换热等单元操作设备和DCS控制系统，并结合大精仪器分析手段，能够体现多门课程知识点的综合性和工程化的实验项目。

该实验项目为6学时，主要由单元设备操作、工艺控制、产品分析、故障诊断和生产调整5个部分组成。

1)单元操作部分：由学生完成催化剂的装填、吹扫和预硫化，包括反应器的拆装、催化剂的装填、启动原料泵、设定加热炉温度、进气、升压和调节气体流量及启动冷却水循环等。

2)工艺控制部分：按照接近工程生产实际的工艺条件，在DSC系统上调节反应温度、空速和氢油比。

3)产品分析部分：取液体产品，在硫氮分析仪上分析产品硫含量，在近红外分析仪上分析产品的烃类组成和十六烷值等，在模拟蒸馏气相色谱仪上测定产品的馏程和收率。

4)故障诊断部分：教师根据工程实际，设定故障，如原料油流量为零、反应器温度突升及气体流量下降等，要求学生根据所学知识判断原因，提出解决方案并实施。

5)生产调整部分：针对炼厂在实际生产中遇到的加氢后柴油硫含量或十六烷值或收率不达标等问题，要求学生根据所学知识分析原因，通过改变工艺参数，如温度、空速和氢油比等提出解决方案，然后测试产品性质，检验方案是否正确。

该实验项目的前三部分主要考查操作能力，后二者则通过设置故障和产品要求，引导学生利用所学理论知识分析问题，并通过实验方案设计和实验结果的分析得出解决问题的方法，如图1所示。此类实验项目不仅与工程实践高度吻合，而且综合运用多个知识点，几乎涵盖所有的专业课程，体现了化工生产连续化和知识集成的特点，能够有效考查学生对知识的掌握和综合运用程度。而且，由于实验内容较多，学生4～6人一组，可以根据各自特长，采取分工协作的方式完成，有效提高了团队意识。

该实验项目自2016年首次面向2013级学生作为选开实验，24人选作；2017年开始作为2014级化工卓越班的必修实验，32人参加；经过实验室进一步的改造，从2015级培养方案开始，作为必修实验，面向全专业学生开设。学生普遍反映通过该实验，不仅能够感受到化工生产的过程性，锻炼了实践动手能力，更重要的是能把所学的专业知识用在解决工程问题上，受益匪浅。

图1 体现工程化和综合性的石油炼制工程实验项目

4 完善课程考核方式，重点评价知识应用水平

考核是检验教学效果的重要手段，以往的考核体系存在平时成绩以考勤和作业情况为主，不能真实反映学生学习情况；考题以知识点的背诵、公式的记忆和计算为主，偏离工程实践，不能反映学生对知识的应用能力[13]。针对于此，重点开展了平时成绩和考题的改革。

4.1 设定差异化的平时成绩采信度

回归平时成绩的初衷，作为评价学生学习情况的指标。以最终考试卷面成绩作为判定平时成绩的依据，设定不同的平时成绩采信度。考试卷面成绩低于54分，则说明学生平时学习不合格，平时成绩不采信，卷面成绩即为最终成绩；考试卷面成绩在54～59分，则平时成绩部分采信，最终成绩不超过65分；考试卷面成绩在60分以上，则按照规定比例全部采信平时成绩。差异化的平时成绩采信度准确反映了学生对学习的投入程度，有效减少了浑水摸鱼、心不在焉的陋习。

4.2 考题体现知识的应用

大幅减少以知识点记忆为主的考题，增加从工程实践和社会热点话题中抽提出的，能够反映多个知识点综合应用的题目，如表4所示。既能促使学生理解学习专业知识的真谛在于运用其解决实际工程问题，又基本杜绝了平时不上课，考前靠突击背重点就能通过甚至获得高分的不良现象，使得分数真实反映出学生在学习投入、方法和能力上的差异。

表4 考查知识综合运用能力的考题示例

5 结束语

针对以往教学过程中存在的内容陈旧、方法简单、理论联系实践不足及考核方式不科学等问题，以强化知识运用，贴近工程实践为主线，从课程内容、教学方法、实践环节和评价方式入手，对石油炼制工程课程开展了全方位的改革和实践，显著提高了课程内容的工程性和时效性，极大改善了课程教学效果，重点突出了实验项目的工程性和综合性，准确评价了学生学习效果，从而有效提升了教学质量。

通过对2011～2014级本科生的问卷调查、中期教学交流和师生座谈，学生反映课程内容更贴合工程实践、授课更精彩、实验收获更大、考核方式更科学，有效提升了学生学习兴趣和学习效果，巩固和增强了本专业毕业生在油气化工领域的竞争力。