本文作者：歐陽曙光 王世杰 韓軍 何選明 史世莊 徐珍 單位：武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院

隨著計算機硬件和軟件的飛速發(fā)展，計算機的應(yīng)用已深入到各個專業(yè)領(lǐng)域。將計算機技術(shù)與其他學(xué)科交叉融合，形成了眾多以計算機應(yīng)用為核心的新技術(shù)、新手段和新興學(xué)科。將計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)應(yīng)用于化學(xué)形成了計算機在化學(xué)中的應(yīng)用(又稱計算機化學(xué))這個新興化學(xué)分支學(xué)科[1]，主要研究領(lǐng)域有：化學(xué)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、化學(xué)結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)的計算機處理技術(shù)、化學(xué)中的人工智能方法、計算機輔助分子設(shè)計、計算機輔助合成路線設(shè)計等[1-3]。

將計算機與應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和計算機科學(xué)交叉融合形成了化學(xué)計量學(xué)這個新興化學(xué)分支學(xué)科[1-4]，其基本任務(wù)是研究運用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、計算機科學(xué)、以及其他相關(guān)學(xué)科的理論與方法優(yōu)化化學(xué)量測過程,并從化學(xué)量測數(shù)據(jù)中最大限度地獲取有用的化學(xué)信息[4]。將計算機和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)信息處理形成了化學(xué)信息學(xué)這個新興化學(xué)分支學(xué)科。它利用計算機技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對化學(xué)信息進行表示、管理、分析、模擬和傳播，以實現(xiàn)化學(xué)信息的提取、轉(zhuǎn)化與共享，揭示化學(xué)信息的實質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系，促進化學(xué)學(xué)科的知識創(chuàng)新[5-6]。

計算機在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛和深入，比較典型的應(yīng)用有：實驗數(shù)據(jù)的分析與處理、化工過程分析與開發(fā)(計算機仿真)、化工過程設(shè)計(工藝計算，計算輔助繪圖)、化工過程控制、化工信息管理和化工文獻檢索與管理[7-15]。在這個背景下，化工類的工程技術(shù)人員如果沒有較強的計算機應(yīng)用能力，將直接影響到其對工作崗位的勝任程度。當前大學(xué)階段的計算機應(yīng)用能力培養(yǎng)主要集中在低年級階段，在高年級階段由于教學(xué)重點轉(zhuǎn)移到專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，往往忽視了對計算機應(yīng)用能力的繼續(xù)培養(yǎng)，造成畢業(yè)生的計算機應(yīng)用能力不能滿足實際需求。本研究以武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)為例對化工專業(yè)本科生高年級階段強化計算機應(yīng)用能力培養(yǎng)進行一些初步探索，以期提高畢業(yè)生的計算機應(yīng)用能力。

1優(yōu)化培養(yǎng)計劃

1.1增設(shè)《計算機在化工中的應(yīng)用》

《計算機在化工中的應(yīng)用》定位為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)修選課，其內(nèi)容包括緒論、觀測數(shù)據(jù)分析與處理(以MATLAB為工具軟件)、計算機在化工過程分析中的應(yīng)用、計算機在化工過程設(shè)計中的應(yīng)用、計算機在化工過程控制中的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)上的化學(xué)化工資源和常用化學(xué)化工軟件。該課程由計算機和化工專業(yè)的一些相關(guān)課程交叉融合而成，教學(xué)時數(shù)為36，其中14學(xué)時為上機實踐學(xué)時。其任務(wù)是結(jié)合化學(xué)工程與工藝專業(yè)特點，進一步提高學(xué)生應(yīng)用計算機解決化工領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)問題的能力。掌握應(yīng)用計算機處理實驗數(shù)據(jù)的方法，掌握應(yīng)用計算機進行化工過程分析的基本方法，掌握應(yīng)用計算機進行化工過程設(shè)計的方法，掌握各種計算機控制系統(tǒng)的基本概念、組成、工作原理和優(yōu)缺點，掌握利用計算機網(wǎng)絡(luò)獲取化學(xué)與化工資源的方法，掌握常用化學(xué)化工軟件的使用方法。

1.2增設(shè)《化工CAD繪圖與識圖》

《化工CAD制圖與識圖》定位為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)修選課，其內(nèi)容包括AutoCAD繪圖軟件及其應(yīng)用、化工設(shè)備常用零部件圖樣及結(jié)構(gòu)選用、零件的連接及其畫法、化工工藝圖、化工設(shè)備圖和AutoCAD三維化工制圖。該課程由《化工制圖》和《AutoCAD繪圖》整合而成，教學(xué)時數(shù)為36，其中14學(xué)時為上機實踐學(xué)時。其任務(wù)是通過本課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生繪制和閱讀化學(xué)工程設(shè)備圖和工藝流程圖的基本能力，尤其要重點培養(yǎng)學(xué)生運用AutoCAD高效率繪制化學(xué)工程設(shè)備圖和工藝流程圖的能力。

1.3合理安排課程開設(shè)順序

俗話說：“拳不離手，曲不離口”，要想提高學(xué)生的計算機應(yīng)用能力，必須不斷給他們提供練習(xí)的機會，因此計算機應(yīng)用課程和相關(guān)專業(yè)課程的開設(shè)順序就比較關(guān)鍵。以武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)的培養(yǎng)計劃為例，考慮到主干專業(yè)課程要到第6學(xué)期和第7學(xué)期才開設(shè)和在主干專業(yè)課程教學(xué)中強化學(xué)生的計算機應(yīng)用能力培養(yǎng)更能體現(xiàn)學(xué)以致用的原則，把《計算機在化工中的應(yīng)用》和《化工CAD制圖與識圖》這兩門課程均安排在第6學(xué)期開設(shè)。學(xué)生學(xué)完這兩門課程之后，其所學(xué)知識和技能就可在化工原理課程設(shè)計、燃氣工程、高炭化學(xué)與碳材料工程基礎(chǔ)、煉焦化學(xué)、煉焦化學(xué)工學(xué)實驗和畢業(yè)設(shè)計等課程的學(xué)習(xí)或?qū)嵺`環(huán)節(jié)中得到應(yīng)用、鞏固和提高。

2在專業(yè)理論教學(xué)中融入計算機應(yīng)用

2.1引導(dǎo)學(xué)生運用計算機進行工藝計算

在化工課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和實際工程設(shè)計中都離不開工藝計算，而且工藝計算環(huán)節(jié)的計算量通常都較大，計算過程比較煩瑣。如用手工進行計算，不僅要花費很長的時間，而且容易出錯。為了簡化計算過程，縮短計算時間，前輩們做了大量工作，如簡化計算模型，在公式推導(dǎo)過程進行近似處理以簡化最終的計算公式，繪圖工藝計算圖表等[16-17]。但利用這些手段所縮短的計算時間非常有限，而且是以犧牲計算結(jié)果的準確性作為代價。在當今計算機應(yīng)用已得到大范圍普及的時代，運用計算機進行工藝計算已是大勢所趨。盡管一些教材和一些設(shè)計規(guī)范中仍在推薦傳統(tǒng)的手工計算方法，但人們在工程實踐中更熱衷于運用計算機進行工藝計算。因此教師在專業(yè)課教學(xué)中要主動引導(dǎo)學(xué)生運用計算機進行工藝計算，這樣既能提高計算效率和準確性，又能培養(yǎng)學(xué)生運用計算機解決專業(yè)技術(shù)問題的興趣，進而在計算實踐中提高其計算機應(yīng)用能力。燃氣管網(wǎng)水力計算是燃氣管網(wǎng)設(shè)計中一項非常繁瑣和復(fù)雜的工藝計算。用手工計算的方法對一個擁有數(shù)十個環(huán)的燃氣管網(wǎng)進行水力計算，往往會讓人望而生畏，但如果運用計算機來計算，計算速度就非?？?，準確性也很高[14]。計算工作配方是炭素材料生產(chǎn)中的一項比較復(fù)雜的工藝計算。所謂工作配方，就是當規(guī)定了每一鍋糊料的總重后，如何根據(jù)指定的配方(理論配方)以及各種炭質(zhì)原料在破碎篩分后的實際粒度分布情況，進一步計算從每一種顆粒貯料斗中應(yīng)取料的重量[18]。手工計算過程非常繁瑣，計算效率低下，而且準確度也不太高。如果采用計算機來計算工作配方，則可以克服手工計算的所有缺點，從而達到快捷、準確地確定炭材料生產(chǎn)工作配方并應(yīng)用于實際生產(chǎn)中[15]。運用計算機進行工藝計算有兩種方法，一種是利用現(xiàn)成的商業(yè)軟件，如MATLAB,MATHCAD,EXCEL等；一種是利用編程語言開發(fā)專門的工藝計算軟件。不管什么方法都能提高學(xué)生的計算機應(yīng)用能力。