時間:2023-06-13 16:26:29
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化工案例分析,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:化工 清潔生產 工藝改造 循環冷卻水 節能減排
中圖分類號:TQ325.3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)006-067-02
1 前言
該化工公司是采用用多元醇、多元酸等進行酯化縮聚生產聚酯產品的企業。我公司作為清潔生產技術服務單位輔助該公司開展清潔生產審核工作。在該公司的清潔生產審核過程中,在我們幫助下,企業確定實施節能降耗的清潔生產方案多個。這里僅以2個效益明顯的典型項目“酯化生產工藝改造”和“循環冷卻水系統改造”作為例子,作為同類企業進行節能減排改造的借鑒。
2 企業情況
該公司生產過程的酯化反應需要加熱、抽真空的條件下,通過反應釜間歇進行,反應的不同階段要求的溫度和真空度都不同。企業有新舊2套生產裝置,新舊生產裝置的差別主要是反應的加熱方式不同,舊裝置采用各反應釜獨立配置的燃燒機燃燒柴油產生的煙氣進行加熱,而新裝置則采用導熱油鍋爐進行供熱。
3 問題和解決方案
3.1 酯化生產工藝改造
3.1.1 存在問題
本來新裝置是在經過舊裝置實踐后,進行改進設計提升后的新建項目。但建成后經過一年多的試產,發現新裝置雖然生產效率比舊裝置高,但產品質量始終不如舊裝置,返工率較高,企業技術人員多方查找原因,調整工藝,但始終未能解決問題。
針對新裝置存在的質量問題,我們分析兩套裝置都屬同一個企業管理,并由生產部統一管理生產和工藝,原料、配方、過程控制、人員、管理等因素都沒有太大差異,并可以由技術管理人員調整改善,這些都不應該成為新裝置產品質量問題的影響因素,問題原因還要從套裝置設備和工藝的差異中查找。
從工藝、設備等方面來看最大差異就是兩套裝置加熱方式不同,舊裝置用燃燒機進行加熱,由于燃燒機煙氣導熱系數小,單位體積比熱容低,整個傳熱環節熱量傳遞阻力最大在于煙氣到反應釜壁間的氣固間的傳熱,釜壁上的熱量能通過物料的攪拌迅速均勻地傳到物料中,反應釜壁溫度較低,物料受熱比較均勻;而新裝置由盤管中通過的高溫導熱油加熱,雖然導熱油溫度比燃燒機的煙氣低,但液體導熱油和氣體的煙氣比較具有導熱系數大、單位體積比熱容高的特點,傳熱環節阻力最大的地方變成了粘性較大的釜內物料,這就容易導致導熱油加熱盤管入口段的局部表面溫度過高,這部位的反應物料溫度過高,導致縮聚反應過度、副反應增加等問題,從而影響產品質量。而且反應在不同階段要求的溫度也不同,全部由高溫導熱油加熱也有其不合理之處。
3.1.2 解決方案
由于新裝置設備已經建成,不太可能改回燃燒機加熱的模式。于是我們根據一些企業應用情況,建議該公司將原來的一級導熱油加熱系統改成二級導熱油加熱,改善一級導熱油加熱系統熱沖擊大、受熱不均勻的問題。改造前后原理圖見圖1。
圖1 反應釜加熱方式改造示意圖
從圖1可以看出加熱系統改造變化不大,改進后的二級導熱油加熱系統只是在原來進釜的加熱盤管外增設一臺導熱油泵,構成二級閉環導熱油循環系統,導熱油泵流量大于原一級導熱油最大流量,保證一級系統的導熱油能全部通過油泵和二級系統的較低溫度導熱油混合降溫后再進入加熱盤管。初級導熱油流量則根據反應物料加熱溫度的需要通過原有的調節閥加入二級導熱油系統中進行漸次升溫,避免高溫的初級導熱油直接進入加熱盤管造成物料局部過熱。只要導熱油泵產生的流量大于調節閥全開時的初級導熱油流量,則調節閥全開時也能確保把初級導熱油全部引入加熱盤管用于加熱,并且由于少了盤管的阻力,導熱油流量將比原來還大,因此理論上改造后系統并不會降低系統原有的最大升溫速度,保持較高的生產效率,還可以在需要時保持升溫均勻平穩,最大限度地消除了原來局部過熱問題,也有利于不同反應階段不同的溫度控制。
經此改造雖然要增加一臺導熱油泵,增加了設備投入和電力消耗,電耗增加并不多,卻換取產品質量的明顯提升。而且系統升溫平穩后,在保證產品質量前提下可以適當加快升溫速度,縮短反應時間,提高生產效率,總體上降低單位產品能耗。
3.2 循環冷卻水系統改造
3.2.1 存在問題
通過對企業用水量的統計發現該公司用水大戶在于一般企業新鮮水用量不大的循環冷卻水系統。因為該公司的循環冷卻水系統除了供給各類換熱設備的循環冷卻水外,還同時作為水環真空泵的工作用水,而水環真空泵的工作用水經過使用后含有反應釜抽出來的有機物,必須排到污水站進行處理而不能返回循環系統重復使用,導致冷卻水系統濃縮倍數過低,遠低于一般循環冷卻水系統2-4倍的濃縮倍數。
3.2.2 解決方案
水環真空泵用水主要起到真空泵內空間分隔作用,對水質要求不高,只要控制在一定溫度之下就能保證真空泵正常工作。真空泵的流水在某種程度上只是為了避免工作過程中水溫過高所要求的。而實際上這個真空泵的用水量已占到新鮮水量的75%。通過對現場設備觀察分析發現,真空泵工作時排水溫度較低,溫升不明顯,顯然真空泵工作用水流量設置過大。因此我們建議在真空泵排水口設置溫度傳感器,再通過溫度變送調節閥控制真空泵的水流量,以保證既滿足真空泵正常工作,又能最大限度地減少真空泵工作用水的目的。
另外,我們還發現污水站處理后的廢水水質較好,而且循環冷卻水系統由于通過水環真空泵的排放,水置換量較大,能較好地維持系統水質,完全可以將部分處理后廢水送回冷卻水系統回用。為避免回用廢水及濃縮倍數增加后循環冷卻水水質惡化,可通過向冷卻水系統投加水穩劑的方式提高冷卻水的質量,保證冷卻系統的運行效能。
經過溫度控制改造,真空泵用水量已降低到原來的60~70%,對真空度沒有不良影響。在污水站清水池增加一臺水泵和相應的輸送管網系統,將經過處理達標的廢水送到循環水冷卻池,直接將水用于循環冷卻和真空泵使用。改造后廢水回用量已達到30~34t/d,是原來循環冷卻水系統新鮮用水量的1/3左右,其余部分仍由自來水補充。盡管回用水有機物含量有所增加,由于該系統受真空泵用水量大的影響,循環水系統的濃縮倍數很低,改造后水質情況良好,對生產工藝沒有不良影響。
經過改造后,經過真空泵排放的污水量減少了,廢水COD濃度有所增加,但沒有超出污水站設計范圍。由于水量減少,生化處理的停留時間比原來延長了0.8~0.9倍,更有利于污水處理。據測定,清水池COD濃度比原來降低5%左右,說明該改造對廢水減排是有利的。加上廢水的回用,排放廢水量的降低,大大降低了COD等污染物的排放總量。
該項目改造投入費用很少,卻大大降低了新鮮取水量。減排了大量的廢水和污染物,經濟和環境效益十分顯著。
4 結束語
1.1研究背景及意義
近幾年來,隨著中國經濟的飛速發展,石化行業進入了高速發展的階段。新增的石化工程建設項目層出不窮。雖然目前國內的中石化基礎建設項目,已經有一套比較成型的控制管理模式,但其中仍然存在著很多問題。加之,隨著國際石化巨商的加入,因為受到其先進的項目管理控制方式的影響,使得傳統的項目管理模式,跟不上新管理的腳步,因此產生了的一系列的問題。因此,筆者認為在現階段對中石化工程建設項目的控制因素進行深入的研究,具有較為積極的現實意義的。
1.2文獻綜述
2002年,安全工程研究院派出30多個人的團隊,參加了上海賽科乙烯項目的HSE管理工作。按照由中國石化、BP公司共同成立的賽科董事會的決議,賽科對于HSE管理組,由60多個人組成,最終賽科乙烯機械完工,用時4900萬工時,但期間沒有重大事故和死亡事故的發生,HSE創造的業績卓越。JimErnzen和TomFeeney提出,以承包商為主導的質量控制和質量保證體系,業主方對承包方在質量上進行激勵,可以加強承包方對工程質量提高的動力。對于工程質量的問題,我國認為,工程質量需要由政府監督、建設單位負責、建筑產品的直接生產者這三個方面負責。對于工程費用控制,其基本上是分階段進行的,費用控制偏重于控制施工階段,注重對施工工程量和單價的審核和控制,然而對投資估算、工程實施方式、設計和采購階段的費用控制明顯忽視了。1983年,美國RIMS年會上,世界各國的學者,共同通過了“101條風險管理準則”,作為各國風險管理的一般性的準則,詳細規定了合同風險管理的相關內容,合同風險的產生原因、識別、轉移等。
2相關理論基礎
2.1石化工程建設項目及其特點
在石化行業,工程建設項目相當的多,呈現出迅速發展的態勢。石化工程建設項目的特點,主要體現在以下四個方面:(1)大規模的工程投資,對工程管理的水平提出了較高的要求。(2)由于大量新技術、新材料、新設備等不斷被用,工程技術的發展明顯加快。(3)特殊性的生產條件及安全要求,促使工程質量提出更加嚴格的標準。(4)工程所涉及的專業領域比較多,使得對施工現場的管理,難度相當大。
2.2項目控制的基本理念
隨著石化工程建設項目的逐漸規范,工程建設項目的設計體制,以及管理體制的改革,也變得更加的深入。原來單一化的施工、采購和設計模式,已經被現代化的項目管理總承包及工程建設項目總承包的形式所代替。基于理論,石化工程項目的控制要素,主要包括項目的“HSE”控制、質量控制、合同控制、費用控制、進度控制這五大類。
2.3項目控制要素
工程項目的控制要素分為五大類,即項目的HSE控制、質量控制、合同控制、費用控制、進度控制。
3石化工程建設項目控制要素
3.1HSE控制
在石化工程建設項目中,要充分考慮到的問題是,項目完工并進行投產之后,操作人員、施工現場中的員工、周邊居民的身體是否出現健康問題。推行建設HSE管理體系,既實行了中國石化集團公司關于安全、環境與健康管理的要求,更是石化建設企業,用于新市場的開拓發展、國內外激烈的競爭、新的品牌的創立以及謀求生存發展的強大支撐。
3.2質量控制
因為石油化工行業的產品及原材料,基本都具有一些缺點,如有毒有害、高壓高溫、易爆易燃等,因此,加強石化工程建設項目的質量控制顯得尤為重要,應該將其貫穿于整個的石化工程建設項目,包括開車、安裝、管理、施工、采購、設計等全過程中。
3.3費用控制
費用控制,是石化工程建設項目管理的組成部分之一,它的存在,可以有效地促進石化工程建設項目順利地進行各項活動。因此,石化工程建設項目,通過加強費用控制的工作,可以及時地發現目前的費用控制問題,后針對問題,采取有效的控制措施,以此提高費用控制的質量與效率。
3.4進度控制
對于石化工程建設項目的施工進度,存在較多的影響因素,包括自然因素、設備和材料因素、人為因素。人為的因素是最主要的影響因素。這是由于,人可以控制石化工程建設項目的施工質量、完工時間、施工時間等,其次,是物資供應的因素,當材料周轉不靈、不能合理的配置人力資源等,均會對石化工程建設項目的施工的進度起到嚴重的阻礙作用。
3.5合同控制
在石化工程建設項目的合同控制方面,除了有效的控制費用控制、進度控制之外,還應該對技術文件、項目監理分工、項目管理、項目施工、采購、設計的控制;項目的設計標準規范控制、設計原則控制、設計基礎控制等進行控制。
4案例分析
4.1HSE控制案例分析
4.1.1項目概況項目名稱:東部原油管網俄國油引進配套慶鐵線擴能改造工程線路工程施工3標段。概況:該標段的線路總長達61.46km,穿越達6處,線路的管徑為φ813mm,農安輸油站以北
。4.1.2項目的HSE控制項目的HSE管理目標:
(1)戰略目標:減小事故發生率、減小傷害率、降低污染,創造優質工程。
(2)健康目標:嚴防重大食物的中毒事件;充分確保全體參建人員的健康。
(3)安全目標:防止重大的交通事故;謹防火災、爆炸事故等。
(4)環保目標:保證實現清潔生產,保護自然和生態環境。
4.2質量控制案例分析
4.2.1項目概況項目名稱:上海賽科90萬噸乙烯項目。概況:整個項目從2002年3月28日正式投入建設。2005年3月18日,90萬噸/年乙烯裝置,進入生產階段的試車。2005年6月29日,90萬噸/年乙烯項目正式的投入運行。
4.2.2項目的質量控制根據賽科項目的特點,歸納出如下的具體要求:
(1)工程設計。需要通過工程質量審計程序,確保設計的實施符合賽科的標準。
(2)施工質量。按照中國國家或有關行業頒發的現行施工質量驗收標準,對施工的現場質量進行驗證和評價。
(3)設備、材料質量。必須建立相關的程序,控制施工/安裝的材料、物料和設備的采購、供應和交貨過程。
(4)健康、安全、環保。不發生死亡事故;不發生損失事故;不發生記錄事故;不發生溢漏事故等。
4.3費用控制案例分析
4.3.1項目概況項目名稱:某中外合資公司。概況:年產35萬噸的CS項目系,引進國外專有的生產技術,項目科研投資估算為145000萬元,竣工決算為130200萬元,節約14800萬元。
4.3.2項目的費用控制中外合資項目費用控制的辦法有以下幾種。
(1)確定費用控制的目標。根據集團公司批準的初步設計,大約計算總投資下浮8.5%為項目費用控制的總目標。
(2)利用贏得值評估原理分解相關費用。
(3)確定項目的實施模式,采用EP+Cm的管理模式。
(4)推行限額設計控制費用。從費用控制的角度,對施工圖設計階段的設備材料的規格、標準、選型進行控制。
(5)推行限額采購控制設備材料采購費。
(6)施工階段的費用控制。大規模推行流水作業,充分利用現在的機械設備,提高機械設備的利用率。
4.4進度控制案例分析
4.4.1項目概況項目名稱:中國石油化工股份有限公司廣州分公司加工中東含硫原油及生產清潔燃料配套改造工程。概況:通過對挖潛進行改造,達到集中處理中東含硫原油、調整產品結構、提升產品質量的目的。
4.4.2項目的進度控制
(1)在2004年8月30日,主體裝置開始打樁,在2005年5月30日,常減壓蒸餾裝置土建正式開始。
(2)硫磺回收裝置在2005年12月3日中完成,2006年3月舊投料開始試車。
(3)常減壓蒸餾裝置2006年3月31日完成,5月7日投料開始試車。
(4)加氫聯合裝置中加氫精制裝置2006年6月12日完成,7月26日加氫聯合裝置打通全流程。
(5)延遲焦化裝置2006年7月30日完成,9月16日投料開始試車。
(6)加氫催化等裝置的擴能改造,2006年7月施工完成。
4.5合同控制案例分析
4.5.1項目概況項目名稱:“儀征-長嶺”原油管道項目與岳陽長嶺煉油廠原油加工量擴改工程的配套項目。概況:在湖南石油在已建成投產的“長嶺-株洲”成品油管道工程的基礎上,南延廣東、西延婁底的續建項目。
4.5.2項目的合同控制合同的目的,為了確定各方面的權利、義務與職責,并在各方面之間對風險進行分配,因此需要合理的控制項目的合同風險。具體做法如下。
(1)要適當的進行招投標決策,否則會導致合同違約。
(2)工程量清單要準確無誤,否則會導致合同的改變。
(3)需要聯系項目的計劃執行,不能脫節,確保安全環境,防止安全事故發生,否則會影響合同目標的執行。
5結語
(1)引入HSE專業管理團隊,能夠有效改善項目的管理狀況。
(2)對于大型石化工程建設項目,應建立嚴密的質量保證體系及質量責任制。
(3)化工工程費用的控制應該貫穿于工程建設的全部過程,在很大程度上,費用控制的好壞取決于對項目實施的各個階段的控制措施。
(4)建立工程進度的變更方案,建立和健全工程設計的變更制度、標外工程委托及結算管理辦法,制定有效的管理審批流程,并嚴格的按程序執行。
關鍵詞:卓越計劃;《石油化工過程及裝備》;過程裝備與控制工程;課程建設
“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”)是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》的重大改革項目。東北石油大學在2011年被批準為教育部“卓越計劃”第二批試點高校,其中過程裝備與控制工程專業是首批入選專業。經過5年多的改革與實踐,專業建立了以培養“石油石化行業卓越工程師”為目標的人才培養模式,并開展了與之相適應的專業改革和建設,取得了較好的效果。其中,《石油化工過程及裝備》是過程裝備與控制工程系根據“卓越工程師”培養要求,對該專業課程進行調整和整合出的一門專業主干課程。該課程既具有較強的理論性又緊貼工程實際,對學生畢業后從事設備專業及相關工作具有舉足輕重的作用。本文從《石油化工過程及裝備》的課程定位出發,對案例分析的運用、師資力量建設、突出實踐教學地位以及開發仿真課件和網絡平臺、改革考核機制等措施進行探討,以適應過程裝備與控制工程“卓越人才”培養目標需要、適應市場需求。取得的經驗和成果可為同類院校相近專業開展卓越工程師教育培養計劃提供借鑒。
一、課程描述
《石油化工過程及裝備》是研究石化設備工藝設計和結構設計的專業課。該課程整合過程裝備流體力學、過程流體機械中流體力學基礎部分和機器工作原理部分、化工原理,并加入化工過程反應動力學,融入石油石化特色,形成了一門集流體力學、反應動力學、質量傳遞動力學、傳熱動力學和各類型石油石化裝備結構設計的綜合性課程,分上下兩冊,計劃學時為128學時。在裝備專業卓越工程師教育體系中,該課程不僅是學習后續課程及在各個學科領域中進行理論研究和實踐工作的必要基礎,是卓越工程師教育實訓環節之一――石油石化設備設計實訓的先導課程,而且對學生綜合能力的培養,提高學生專業素養以及整體的素質,為在未來的學習工作中提高科研能力和創新能力都起著重要的作用。因此,建設好《石油化工過程及裝備》課程對于進一步提升本學科培養水平及影響力具有重要的意義。
二、課程目前存在的不足
《石油化工過程及裝備》有堅實的資源基礎和建設經驗,但是要符合卓越工程師培養的要求,將單元設計捏合成有機的整體,并將各個資源合理搭配使用,仍然需要做大量的工作。
課程參考書目的建設。迫切需要在現有條件下,對《石油化工過程及裝備》課程參考書目進行整合和革新,以滿足卓越工程師培養計劃要求,符合課程發展和專業發展的需要。
石油化工過程及裝備實驗課程體系的建設,對流體流動和化工單元操作的實驗需要進行開發與整合,形成系列化的實驗教學體系,輔助學生對課程教學內容的消化與吸收。
課程多媒體資源建設。需要在化工原理,過程流體機械,和過程裝備流體力學基礎上,整合多媒體資源,革新教學CAI課件。
建設適合本課程的實踐教學條件和教學環境。在對課程內容進行整合和細化的基礎上,對課程設計進行調整,以實現對學生整體觀和大局觀的培養。
三、課程改革與實施
根據“卓越工程師”培養計劃要求,針對上述存在的不足,經過多次系內和課程改革團隊會議討論,研究和修改,已經完成了對課程的整合以及新課程教學大綱的建設工作。目前主要著力于課程教學內容細節的優化,并在石油化工過程與相應裝備應用間確立明確的邏輯關系,以其實現課程內的良好過渡,為學生更好的吸收、消化石油化工過程中所涉及到的單元操作基礎知識、計算分析過程和工程應用案例打下堅實基礎。在以上思路下,圍繞《石油化工過程及裝備》課程改革有如下實施路徑。
(一)提高案例分析在課程內容中的比重
《石油化工過程及裝備》工藝計算部分公式繁多,為了方便學生學習并掌握此門課程,通過導入案例、案例實際應用和完成大作業等方式,在教學實施過程中引入典型案例的方法。一方面以案例為切入點,引出相關的原理、技術等;另一方面根據實際案例分析來講解例題,使學生深入理解基本原理,更重要是讓學生掌握如何利用所學理論知識去解決工程實際問題。例如“導熱速率方程式”一講當中可選擇鍋爐導熱的案例,鍋爐爐墻屬于多層平壁導熱,里面爐管屬于圓筒壁的導熱,再比如選擇管道以黃夾克作保溫,若已知管道內外側的工業溫度,可讓同學們計算所需要多厚的黃夾克作保溫等實例。
(二)加強實踐環節,提高學生實踐能力
《石油化工過程及裝備》課程的實踐教學主要體現在課程匹配實驗、石油石化設備設計實訓和本科畢業設計這3個環節。安排必修實驗教學8學時。石油石化設備設計實訓當中包含一周的典型設備工藝設計,學生運用給定的工藝參數進行工藝計算,確定設備的特性尺寸。這一周課程設計和畢業設計中某些題目涵蓋了換熱器工業計算、塔設備工藝計算以及攪拌釜工藝計算等。同時聘請大慶石化、大慶油田設計院工程師作為學生校外指導老師,舉辦多次科技講座,為學生講授設備工藝設計過程等專題,并到油田、石化等單位現場各科室全面參觀學習。另外,吸收部分學生參與專業教師創新團隊的科研項目,對學生進行產學研結合教育,使其具有相應理論知識和較強實踐能力,使其成為為經濟社會發展服務的專門人才。
(三)研制課程仿真實驗課件、開發課程資源共享平臺
在“卓越計劃”實施的過程中,隨著高校視頻資源建設的逐步推進,如何使建設的資源得到充分利用成為探索的主題,而資源平臺的建設發揮著至關重要的作用。因此,在課程建設中,制作與實驗教學相匹配的仿真實驗課件,構建課程資源庫、開發課程資源共享平臺,實現資源的網絡化服務。學生可以在《石油化工過程及裝備》實驗課實際操作之前,在網絡平臺的CAI課件上進行學習操作方法、操作步驟,避免實際操作中出現問題。營造一種符合現場實際的仿真教學環境,輔助學生對課程教學內容的消化與吸收。平臺運行后,不斷革新技術、后期管理和維護具備可持續性,保證學習效果的積極性和長效性。
(四)建設一支適應“卓越工程師”培養要求的教師隊伍
“卓越計劃”必須以建設一支具有豐富實踐經歷、滿足人才培養要求的高水平教師隊伍才能保證“卓越計劃”的順利實施并取得預期成果。因此,師資隊伍方面,課程負責人在本專業具備豐富的教學經驗和現場實踐經驗,青年教師具備博士學位,課程團隊積極從事教學改革與教學研究,并針對本課程制定教學改革規劃,制定青年教師培養規劃,具體措施如下。
1.青年教師的培訓。鼓勵課程組教師參與國內外專業課程教學研討和訪問交流,并定期把青年教師送到外院校、設計院等單位進修培訓,積累現場工作經驗,為學生講授課程時以現場實際為導向,掌握本學科發展前景。
2.提高青年教師教學水平。教研室定期開展教學研究活動,省規劃辦、省高教學會立項時,鼓勵青年教師積極參與立項,要求青年教師撰寫教研論文。教研內容主要涉及本學科人才培養模式、課程體系設置等方面。通過學習和研討,讓相關教師具備堅實的過程設備設計、化工原理等專業知識,掌握所承擔的課程在教學環節中的作用,以及與其他課程的銜接關系。
3.青年教師講課比賽。積極推舉教師參加各級教學新秀評選和各類賽課活動,以此促進教師的成熟和教學進步。通過以上措施加強師資隊伍建設,從而更好地推動課程建設。
(五)考核機制的改革
本門課程采用多樣的考核方式,考查學生分析問題和解決問題的能力,不再采用單一的閉卷考試模式。課程組成員將《石油化工過程及裝備》考核分為閉卷考試占60%、平時成績占40%,平時成績由三部分組成:實踐部分20%、大作業10%、研究性學習10%。閉卷考試類型包括選擇填空題、分析題、計算題等。實踐部分主要用于考查學生的實際操作能力、合作學習能力等,這部分內容由實驗操作過程和實驗報告質量確定。大作業是案例教學的一個重要環節,學生通過完成大作業,提高其獨立思考能力與理論聯系實際的能力。研究性學習主要是學生加入裝備大學生創新團隊、參與教師所研究的科研項目,培養學生創新能力。
關鍵詞:案例;市場營銷;案例教學
市場營銷是一門科學、一門藝術,也是一種經濟活動。市場營銷學的概念、原理與策略是人們實踐的結晶。市場營銷案例教學是引導學生在掌握市場營銷理論知識的基礎上,進一步去了解社會和企業的實際,并從中發現問題、分析問題,提高解決問題、處理人際關系和增強學習能力的一種十分有效而獨特的教學方法。
一、市場營銷案例基本知識
1、由來
“案例”譯自英語單詞case,醫學上譯作“病例”;法學上譯作“案例”或“判例”;在商業或企業管理的教學中,往往譯作“個案”、“實例”、“案例”等。
案例教學法是指以案例為教學媒介,在教師的指導下,運用多種方式啟發學生獨立思考,對案例提供的客觀事實和問題分析研究,提出見解,作出判斷和決策,從而提高學生分析問題和解決問題能力的一種理論聯系實際的啟發式教學方法。
有“總經理搖籃”美稱的美國哈佛大學商學院從1924年首開案例教學風氣之先河。自此以后,哈佛MBA(工商和管理碩士)在學習期間必須修完800多個案例。通過這種將學生置于一個實際經營者的立場來學習經營管理的方法,哈佛造就了一批美國有史以來最有適應能力和解決問題能力的“職業老板”,截至1974年,該院49屆畢業生有1/5的人已經成為百萬富翁,有一半以上的人在各大公司擔任總經理或首席業務主管的要職,目前美國最大的500家公司總經理,有1/5是從該院畢業的,《幸福》雜志稱頌該學院為“豪富之班”。許多成功之士在回憶大學生活時,都認為案例教學使他們受益匪淺。由于哈佛大學案例教學的成功,使紐約大學,哥倫比亞大學,斯坦福大學,弗吉尼亞大學生等美國著名大學紛紛仿效,案例教學法得到廣泛的普及。我國案例教學的引進是伴隨著改革開放而逐漸發展起來的。至今,案例教學學已經成為營銷管理類專業不可缺少的教學內容和教學手段。
2、特征
市場營銷案例具有以下幾個特點:
1)營銷案例具有鮮明的教學目的性
這里所指教學目的有兩層含義:第一層是狹義的目的,指通過案例的分析,讓學生驗證、操習和運用營銷的某些概念、理論和方法,以達到學生能深刻領會、掌握、提高這些知識與技能的目的;第二層是廣義的目的,這與工商管理教育的基本目標——重在能力培養——是密切聯系的。這個“能力”概括了未來營銷者應具備的主要能力:學習能力(快速閱讀、做筆記、抓要點、列提綱、查資料、演繹與歸納等),人際交往能力(口頭和書面表達、陳述見解與聽取意見、小組交流溝通等),解決問題的能力(發現和抓住問題、分清輕重主次、分析原因、擬定各種解決問題的措施等)。
實踐證明,營銷案例教學是一種行之有效的教學形式,是貫徹理論聯系實際原則的一種很好的教學方法。
2)營銷案例具有高度的擬真性
高度擬真性是指案例接近營銷的真實情況,案例中主要事實必須來源于營銷實踐;為保密或其他目的,允許對名稱和某些數據加以掩飾,必要時允許對素材刪減合并,但案例基本上是對事實的白描式記錄。其目的是要使學生身臨其境,被帶入一種高度擬真情景之中。高度擬真也反映出它所提供的信息是零亂的、含蓄的,甚至是不完全的或多余的。因為現實的企業營銷決策,往往就是在信息不全的情況下作出的。營銷者應具備估計風險與收益的可能性、權衡利弊和果斷決策的能力。案例教學正是培養這種能力。通過案例教學,迫使學生透過看似顛三倒
四、有虛有實、一團亂麻的企業營銷狀況的描寫,學會觀察、思考、分析、整理、加工、演算、假設、判斷、比較和決策。這種情景教學正是案例學習的特點和優點。
3)營銷案例具有相當的隨機性
營銷案例與其他領域的案例不同。如在醫學上案例稱為病例,在軍事上案例稱為戰例,在法律上稱為判例,等等。這些案例的共同特征是應用大量對以往實際情況和經歷的介紹材料,來訓練學生,以期學習前人分析解決問題的經驗,并不要求學針對這些材料,獨立地提出解決辦法。而營銷案例的側重點是介紹真實的營銷情形,這情形中就包含了許多已經或待解決的問題。案例所提供的營銷問題,或者雖在案例中已得到解決,但要求對解決問題的思路、途徑和辦法加以評論;或者案例對問題的解決只字不提,由學生去觀察、挖掘、分析、提出自已認為合適的、滿意的解決辦法和方案。
3、作用
案例教學雖然不是萬能的,但卻是一種獨特的、重要的且很有效的教學方法。它在工商管理教育中有著特殊的意義。
1)有助于豐富學科理論知識和加深對學科理論的理解
案例具有提供知識的功能,能使學生了解到某一國家、地區、行業及某類組織的背景知識,有助于拓展視野、增長知識。任何案例都或多或少地蘊藏著學科思想,因此,案例分析可以通過從個別到一般、從具體到抽象的認識方法,揭示隱含在案例中的學科思想,尋求帶有普遍指導意義的內在規律,使之上升到理論的高度。同時,案例分析與一般教學中以抽象理論框架為依托、以具體事例為佐證的方法正好相反。所以,相對來說,案例教學使問題更容易理解,更具有思辨性和啟發性。
2)能極大地增強學生的社會適應能力
學生通過大量案例的分析與討論,不僅可以得到多方面的訓練,而且可以從中總結出處事的原則與方法、經驗與教訓。這些原則、方法、經驗和教訓能反映出特定時代某種活動的內在規律。掌握了這些規律,學生就可以此作為參考和借鑒,觸類旁通,應付各種復雜的工作環境,增強社會應變能力和適應能力。
3)能更好地指導學生的實踐活動
案例本身就是理論聯系實際的橋梁。案例分析的一個突出特征就是采用大量的真實事例作為分析的對象和內容。優秀的案例往往以現實問題作為研究對象,以事實為依據,并將理論知識寓于案例中。通過案例分析,可以使大量的感性認識上升為理性認識,從而更好地指導學生的實踐活動。
4)能有效地將知識轉化為技能
案例教學的最終目的是要將學生的知識轉化為技能。學生經過系統的理論學習,其理論往往會掌握得比較全面,但由于缺乏實際操作經驗,往往導致能力的欠缺。案例教學最主要的功能就是為學生提供一個逼真的、具體的情景,迫使他去思考,去分析,去處理問題,從而得到實際鍛煉的機會。同時,案例教學本身也需要學生之間的合作、交流、分析與研討,這就有利于培養學生合作共事和溝通交流的能力。因此,案例教學是適應工商管理教育特點的行之有效的教學方法和手段。
二、市場營銷案例分析技能
案例分析是案例教學的關鍵環節,它主要包括以下技巧問題。
1、案例分析的角度、過程、方法
1)案例分析的基本角度
案例學習者面對的是已發生的人和事。案例分析的有效途徑是將自己置于案例涉及的組織中,是當事人而不是局外人。因此案例分析有兩個基本角度:一是當事者的角度。在案例分析時,有意將自己融會于案例所描述的情景之中,站在案例中主要角色的立場去觀察思考,才能有真實感、壓力感和緊迫感。二是主管者的角度。這是為了使案例分析具有全局性和綜合性,學習者應直接把自己當作主管者,站在此高度去觀察、分析、處理問題。2)案例分析的一般過程
它包括以下幾個步驟:
(1)找出案例的主要矛盾,即關鍵問題是什么。
(2)找出與關鍵問題相關的背景、內容與重點。
(3)選擇適合本案例的一般分析方法。
(4)有明確分析的系統及主次關系,并找出建構自己分析邏輯的依據。
(5)從案例提供的大量而雜亂的信息中,歸納出條理與順序,并提出初步解決思路。
3)案例分析的一般方法
(1)系統法。
系統法將案例中的組織看作一個整體,用系統的觀點去分析這個組織及某個工作系統的各個組成部分和它們的相互聯系、因果關系,有助于深刻理解有關行動和更清楚地看出問題,這是系統法的思維模式。系統法的模式則多采用圖示工具,因為用圖能幫助人們理清系統的有關過程、各有關因素在系統中的地位和作用,如決策樹形圖、因果關系圖等。
(2)行為法。
著眼于分析組織中各種人員的行為和人際關系,因為組織是由人組成的,有關的組織因素和技術也是由人的行為來體現的。人們的認識、信念、態度、個性等心理因素,人在群體中的表現,人與人之間的交往、溝通、沖突和協調,組織中的與外界環境的關系,他們的價值觀、行為規范和社會結構等,都是行為法所要關注的。
(3)決策法。
對于用系統法分析的結論,向已構成的決策樹提出多種備選方案,采用一些規范化、程式化的模型和工具,進行定量分析或定性分析,進行對比和評價,為經營管理決策提供有力的依據。
2、案例分析中教師的角色與作用
案例分析中有兩種主要的角色:一是教師,二是學生。教師是導演,負責提供教學案例材料,組織學生開展討論;學生是演員,根據老師提供的案例材料進行思考與討論,并對案例中提出的各種問題作出正確的結論。案例分析效果的好壞與導演的導技、演員的演技都有重要的關系。
從總體上講,教師在整個案例分析過程中要做好以下三方面的工作(此處只做簡單介紹)。
1)教學準備。這階段主要工作包括:選擇恰當的案例、擬訂思考題或討論題、確定案例教學的組織形式。
2)主持案例討論。案例分析不是講授,主要是組織學生討論。案例分析課開始,教師用幾分鐘簡要介紹一下案情,布置討論思考題。學生利用一定的時間,對照討論題,反復思考,推敲案情;待學生基本熟悉案情,得出基本結論時,再組織討論。
3)討論后總結。課堂討論結束后,教師一般要作一個總結。總結的目的主要是肯定那些具有創造性的見解和符合邏輯的分析,并從理論上加以說明,當然也要指出討論中存在的缺點和不足。
3、案例分析中學生的學習過程
學生是案例分析的主體,案例分析的過程基本上是學生通過自已努力來逐步領悟的過程。換句話說,案例分析過程,對學生來講既是一種收集分辨信息、分析查找問題、擬訂備選方案和作出決策的縱深演進的過程;同時,也是從個人閱讀分析到小組學習討論,再到全班交流,形成共識的過程。
從總體上講,學生在整個案例分析過程中要做好以下幾方面工作:
1)學習準備
(1)案例閱讀。這一步驟是在課外完成的。先由教師指定某一案例,并推薦相關的參考文獻,圍繞特定案例布置幾個思考題,引導學生去“讀”案例。
(2)課堂預備討論。在學生個人閱讀分析的基礎上,根據教師劃分或學生自由組合的小組進行全班課堂討論的準備工作。
2)課堂討論
這個環節是案例教學的重要部分,是師生教與學所作努力的集中體現,也是學生主動參與、積極思考、相互合作以發揮他們分析問題能力的關鍵。這一階段應注意的問題是:
(1)課堂討論包括的步驟。首先是“擺事實”,由學生簡要回憶案例中的主要情節;然后是“找問題”,問題可能不止一個,這就要在各組討論發言中羅列并分清主次。下一步就是“查原因”,找出問題產生的根源,于是便可對癥下藥,提出有針對性的對策和措施。每一小組所列對策必須有兩個或兩個以上,權衡比較后就可“作決策”了。
(2)注意傾聽別人的發言。課堂討論是學習案例的極好機會,而“聽”正是討論中學習的重要的方式。聽之所以重要,是因為課堂討論的好壞不僅決定于每一個人的努力,而且也取決于全班的整體表現。集體的分析能力是因全班而定的,它的提高不僅靠個人的經驗的積累,也要靠全班整體的提高。重要的是要使全班同學學會自己管理好自己,自己掌握好討論,不要離題萬里,將討論引入歧途。
(3)要積極參與、主動進取。足球界有句名言:“一次良好的進攻就是最佳的防守。”這話對案例討論完全適用。要在討論中收到理想的結果,使每個學生在這個過程中都有所收益,需要所有學生的積極參與。學生要努力做到敢于發言、善于發言和不怕發言不當。你不敢發言,無非怕出了差錯,丟了面子。你總想等到萬無一失、絕對有把握時再發言,可惜這種機會是極為罕見或根本沒有的。積極參與的精神能使學生勇于承擔風險,而做好營銷工作是不能不承擔風險的,這種精神正是優秀營銷主管最重要的品質之一。
(4)記錄學習心得。養成記錄學習心得的習慣,對于案例學習研究乃至以后實際工作至關重要。如此聚沙成塔,持之以恒,即會收到量變到質變的效果。心得既有個人閱讀中的體會,也有課堂討論中別人發言的新穎觀點和獨到之處。
3)撰寫書面分析報告
經過閱讀分析、小組研究和課堂討論幾個階段后,案例學習的認識、收獲由淺入深,由少到多,這時教師會要求每個人上交書面報告。
三、市場營銷案例教學范例
為了進一步深化與提高市場營銷案例的教與學,幫助學生提高案例閱讀、個人分析與準備、分組預備討論等學習效率,特提供一個案例供教師教學與學生學習參考。
案例:潔麗日用化工公司
十幾年前,潔麗公司與日本麗斯公司技術合作,往國內引進該公司麗斯品牌的化妝品,雙方各投資40%,另有20%由當地建廠的鄉鎮個體戶出資。日本麗斯品牌在日本不出名,但由于中國當時開放不久,日用化學品和化妝品缺乏,大家也不在乎品牌。十幾年間,合資生產的麗斯牌化妝品,在江南一帶頗具知名度,有數百個專柜遍布城鄉各地的小百貨商店,并有幾百位化妝師(銷售與推廣)和美容店。近幾年,由于人們消費水平提高的緣故,以及不少歐美品牌進入中國市場,麗斯在人們心目中地位下降,銷路萎縮。此時那幾個占20%份額的小股東希望讓出股份。假使你是潔麗公司的負責人,你有哪些應對策略和方案?
(1)有三種可能方案:
方案1:品牌重新定位。
方法2:收購散戶小股東的股份,使潔麗公司控超過50%,然后找一流的廠商技術合作,或一流產品。
方法3:尋找機會脫售持股。
(2)方案的分析:
方案一:
利:可利用原有的銷售渠道、服務人員以及與經銷商的良好關系、化妝品本身的價值較難衡量的較高的附加值,重新定位鎖住目標市場。
弊:因為市場變化快,進口關稅逐漸降低,會使整個企業轉型有較高的風險。
方案二:
利:Ⅰ.可利用原有的銷售渠道與服務人員。
Ⅱ.除可重新定位外,還可與其他知名品牌廠商合作,進入其他市場。
Ⅲ.控股權擴大,經營方式較有彈性。
弊:Ⅰ.投資金額較大。ⅠⅡⅢ
Ⅱ.日方態度不易掌握。
方案三:
利:避免激烈競爭,可將資金轉作他用。
弊:原有的渠道和人員、隊伍全部放棄相當可惜。新晨
(3)建議:
采用方案二,接受小股東的退股請求。
本題的關鍵點是:
1、想要放棄原有的市場或產品,而進入全新的陌生領域,即僅靠創造新產品,而放棄原有產品來改善公司目前的狀況,都可能使企業受到更大的損傷。
2、產品的創新或多角度經營,也有可能為公司創造更好的將來,成敗的關鍵在于信息的搜集是否齊全、利弊評估是否準確。
參考文獻:
(1)楊明剛,市場營銷100個案與點析,華東理工大學出版社2004年出版
(2)林軍,案例教學法在市場營銷教學中的應用[J].甘肅政法成人教育學院學報,2003.3
(3)姜元橋,推銷技巧,高等教育出版社,1998年出版
高級會計師考試從2003年開始,至今已經歷了7年。2010年是考試的改革之年,無論考試思路還是考試大綱都發生了很大的變化。本文就這些變化以及應采取的應對策略談談看法。
一、考試思路新變化
隨著經濟的發展,越來越多的中國企業走向世界,躋身于世界500強之列。與之相適應,中國傳統財務會計人員的知識結構急需進行調整,以適應時代要求。高級會計師是企業(單位)的高級理財人員,他們通常以總會計師、財務總監、首席財務官等身份對企業的會計信息系統、價值管理、風險控制承擔重要職責。為了調整高級財務會計人員的知識結構,今年《高級會計實務》考試的思路發生了新變化,主要體現在以下幾點:
一是“高”:高級財務會計人員應具備戰略規劃能力,從公司全局和長遠發展思考問題,制定公司財務戰略,保障公司健康持續的發展。
二是“新”:高級財務會計人員要利用最新的金融工具進行投資、籌資和風險管理,通過資本運營創造價值。
三是“實”:高級會計師資格考試注重實用性,通過學習,能提高財務會計人員在財務管理中的實際操作水平。比如,在“企業并購”章中,要求學員掌握企業并購的動因與作用、企業并購的類型、企業并購的流程、并購融資與支付對價、企業并購后的整合、企業并購會計等,這些內容環環緊扣,步步深入,非常實用。
二、考試大綱新變化
基于以上考試思路的變化,今年《高級會計實務》考試大綱發生了重大變化,由以前側重考核會計核算轉向側重考核財務戰略、財務管理和風險控制。考試大綱的內容和主要變化見表1。
三、應試策略
(一)認真研讀考試大綱
考試大綱框定了考試的內容,由于高級會計師考試不同于初級、中級職稱考試,不講究知識的系統性,而是注重高精尖的知識,因而,認真研讀考試大綱是高效率復習的最有效方法。
(二)了解出題規律
高級會計師考試采用開卷筆答方式,采用案例分析的題型,完全不同于中級職稱考試,沒有單選、多選等題型,不要求死記硬背。通過案例分析,考核應試者運用會計、財務、稅收等相關的理論知識、政策法規,對所提供的有關背景資料進行分析、判斷和處理業務的綜合能力。
(三)掌握答題技巧
由于高級會計實務采用案例分析的題型,在回答問題時就不像單選、多選那樣答案是唯一的,而是開放性的,答案可以多樣化。考生應掌握答題技巧,才能準確回答問題。
例1:2009年試題中,案例分析二考核內部控制,要求考生根據《企業內部控制基本規范》的要求,分析、判斷該公司董事會會議形成的上述決議中有哪些不當之處,并簡要說明理由。其中資料(1)表述董事會決議內容是:“控制目標。會議首先確定了公司內部控制的目標是要切實做到經營管理合法合規、資產安全,嚴格按照法律法規及相關監管要求開展經營活動,確保公司經營管理過程不存在任何風險”,考生應這樣答題:
“1.內部控制目標定位于保證經營管理合法合規、資產安全的觀點不恰當。理由:內部控制目標不僅包括合理保證經營合法合規、資產安全,還包括財務報告及相關信息真實完整目標、經營效率和效果目標、促進實現發展戰略的目標。
2.確保公司經營管理過程不存在任何風險的觀點不恰當。理由:內部控制的任務是將風險控制在可承受度范圍內”。
答題時注意:考核內部控制應回答“不恰當”,不要回答“不正確”,因為內部控制屬于“規范”,而不是“規定”;答題不要過于冗長,應簡明扼要,抓住關鍵詞。
例2:在2009年試題中,案例分析八考核了金融資產轉移,題干是:“20×8年10月1日,甲公司將持有的戊公司債券(甲公司將其初始確認為可供出售金融資產)出售給庚公司,取得價款2 500萬元已于當日收存銀行;同時,甲公司與庚公司簽訂協議,約定20×8年12月31日按2 524萬元的價格回購該債券,該債券的初始確認金額為2 400萬元,假定截至20×8年10月1日其公允價值一直未發生變動。當日,甲公司終止確認了該項可供出售金融資產,并將收到的價款2 500萬元與其賬面價值2 400萬元之間的差額100萬元計入了當期損益(投資收益)”,要求根據資料,分析、判斷甲公司的會計處理是否正確,并簡要說明理由;如不正確,還應說明正確的會計處理。考生應這樣答題:
“1.甲公司出售戊公司債券的會計處理不正確。
理由:根據金融資產轉移會計準則的規定,在附回購協議的金融資產出售中,轉出方將予回購的資產與售出的金融資產相同或實質上相同、回購價格固定或是原售價加上合理回報的,不應當終止確認所出售的金融資產。企業應將收到的對價確認為一項金融負債(或負債)。
2.正確的會計處理:出售戊公司債券不應終止確認該項可供出售金融資產,應將收到的價款2500萬元確認為一項負債(或金融負債、其他應付款、短期借款),并確認24萬元的利息費用(或財務費用)”
答題時應注意:要求判斷是否正確,就回答“正確”或“不正確”,不要嗦;簡明扼要寫出正確的處理辦法就行。
(四)合理安排復習時間
在高級會計師考試中,學員均是單位的業務骨干、財務負責人,工作非常繁忙。無論多忙,一定要上班時每天堅持復習3小時左右,休假日復習時間在8小時左右。在復習時,先認真研讀考試大綱,然后做習題,最后練習模擬題。
關鍵詞: 《電氣控制及PLC技術》 工程案例式 教學設計
1.引言
《電氣控制及PLC技術》課程是電氣工程及其自動化專業課程體系中的核心專業課,是一門理論與實踐結合、應用性和工程性很強的課程。
傳統的PLC技術及應用課堂教學以講授各章節的理論知識為中心,學生以學習理論為主,對工業電氣工程中的實際應用能力缺乏訓練,學生難以建立“工業工程控制系統”的概念,缺乏工程應用能力。
本文通過工程案例式教學法激發學生的學習興趣,帶動基礎知識學習,鍛煉學生的工程應用能力,最終培養出能夠進行專業的PLC自動化工程項目設計、編程、調試、維修技術的高技能人才,能直接為企業所用的“成品”人才。
通過行業、企業調研,PLC目前廣泛應用在自動機床控制、機電產品生產工藝過程控制、采礦和冶金工業控制、化工生產過程控制、輕紡生產控制、鍋爐和水塔控制中、木材加工控制、交通運輸,以及市容市貌裝飾等方面,綜合以上企業需求,擬定8個相對應的工程案例:1)裝配流水線PLC自動控制系統;2)交通燈PLC自動控制系統;3)自動切割機PLC自動控制系統;4)恒溫恒壓供熱供水PLC控制系統;5)電梯PLC自動控制系統;6)化工生產線PLC自動控制系統;7)數控機床PLC自動控制系統;8)紡織機PLC自動控制系統。8個案例涵蓋了學生的就業范圍,符合工程案例的4個要求:目的性、真實性、啟發性、生動性。通過這些工程案例的學習,學生具備相應的工程能力。
2.工程案例式教學內容設計
針對選定的工程案例,以啟發引導式教學方法,讓學生主動了解工藝過程分析控制過程理解控制要求分解控制任務學習所需理論知識設計PLC控制系統編制PLC控制程序。在這個過程中涵蓋了大綱中的所有教學任務。
以第四個工程案例恒溫恒壓供熱控制系統為例,采用以上教學方式,學生們通過分析了解獲得圖1所示某校學生公寓恒溫恒壓供熱控制系統圖,進一步分析其控制要求,得到其PLC控制系統圖,如圖2所示。
3.建立以工程應用能力考核為核心的學生質量評價體系
學生質量評價實行工程案例學習過程考核方式,采取過程考核與綜合考核相結合,過程考核在實施教學任務過程中進行,每個任務完成后,學生自查、教師評價,按平時的考勤、學習態度、聽課情況、實踐能力、項目完成情況等進行評價;課程結束后進行綜合考核即期末考試。一改以往的“教師一次性”評價方式,讓學生進行自我評價及互評,再結合老師評價一起確定學生的最終評定成績。
工程案例式學習過程考核分為:基礎理論考核,占35%;分組討論結果考核,占20%;參與度考核,占15%;總結及設計終稿考核,占20%;其他課程考核,占10%,以及附加成果加分。
4.結語
采用工程案例式教學方法,培養企業需求的人才,提高學生的企業工程應用能力,關鍵在于工程案例的選取、教學過程的設計實施和教學效果的評價。本文以恒溫恒壓供熱控制系統為例,從這三個方面入手介紹了本校的《電氣控制及PLC技術》課程教學情況,以求與企業要求實現無縫對接,培養出能夠進行專業的PLC自動化工程項目設計、編程、調試、維修技術的高技能人才,能直接為企業所用的“成品”人才。
參考文獻:
[1]張永華.應用案例教學法提高大學生工科素質的探討[J].云南農業大學學報,2012.6(1).
我校化工專業課程設計安排順序是在大二學完《化工原理》課程后做《化工原理課程設計》,大三學完《化工設備機械基礎》后做《化工設備機械基礎課程設計》,但是《化工設計》這門課后沒有課程設計,《化工原理》著重于介紹工藝流程操作條件優化和設定,而《化工設備機械基礎》著重于設備的介紹,在學習完《化工儀表自動化》、《化工反應工程》、《化工工藝學》后學習《化工設計》。《化工設計》是一個綜合性的化工設計知識的介紹,把以前的設計知識融合為一體,所以在《化工設計》課程后安排一個《化工綜合設計》可以讓學生把以前所學的知識串聯起來,通過設計學生明白了以前所學的課程知識的真正用途,知道了怎樣利用理論知識去思考和解決實際問題,并且對以后的畢業設計在心理上也有了一定的準備[4]。課程設計的時間安排上也應有所調整,專業課程設計是一個綜合性的環節,每一個化工工藝和化工設備等方面的設計問題的解決要想讓學生達到理想的設計效果,需要大量的時間查閱資料,計算畫圖,所以一個星期的設計周期太短,完成不了工作量。這個問題可以通過兩種途徑解決:第一在課程設置上,理論課結束后安排兩到三周的時間讓學生做設計。第二授課老師在理論教學過程中就可以根據所授內容把設計內容安排給學生,讓學生邊學習理論知識邊進行設計,帶著目的去學習,效果更好。
2本科院化工類教師隊伍的建設
2.1教師知識體系的調整
作為理科出身的教師要拓展自己的知識結構,從理科思維模式里面跳出來,可以從兩個方面改變自己的知識結構。首先作為高校教師肯定要有自學的能力,通過自己學習拓展化工方面的知識,第二學院采取“請進來”和“走出去”的模式。“請進來”就是請相關院校經驗豐富的老師來授課,“走出去”就是讓教師到外面辦學成熟的工科院校去學習相關的理論知識或者到相關企業掛職,積攢實踐和工程經驗,培養工程和創新思維[6]。教師的知識體系的完整和實踐經驗的豐富才能提高化工類學生課程設計的能力。
2.2建設一個以化工類課程設計為中心的教學團隊
作為化工類課程設計的指導老師,一般一門課程實踐最多只能指導20人左右的學生,一門課程設計就需要5個左右的老師進行指導。要想達到一個很好的指導效果,指導老師必須對所指導的內容和相關知識有很深的專業功底。而化工類課程設計所涉及到的內容比較多,比如說《化工設備機械基礎課程設計》著重于設備的計算設計[7],《化工原理》著重于工藝流程條件的優化[8],指導老師可能只上其中的一門課程,那對其它課程體系和主要內容的掌握可能就不夠。這樣在指導過程中就不能夠全面的解決學生的問題。基于這種情況,我們可以建設一個以化工類課程設計為中心的教學團隊。在這個團隊里面,每個人都要講授與化工類課程設計相關的每一門課程。這樣教師不僅可以在授課的過程中做到真正的集體備課,采他人之長,避己之短[9]。團隊里每一個教師還可以通過這種方法掌握所有與化工類設計相關的知識,在指導每一門課程設計的時候都能做到把握大局。只有你對這門課程有深入的了解,你才能夠很好的指導化工類課程設計。
3教學方法的改革
傳統的化工類課程設計的教學方法就是在理論課結束后老師布置課程設計的題目,一般設計周期為一周,一周時間類學生進行設計計算,中間有問題隨時和老師交流,設計結束后交給老師檢查。這樣的課程設計題目單調重復,學生在設計的過程中沒有形象的設備工藝流程實體概念,只是教條的按照書本知識計算模擬,很難達到化工課程設計的創新實踐能力的培養。所以教學方法和教學方式也應該有所調整。
3.1授課過程中的加大案例分析與實踐的部分
在授課過程中的加大案例分析與實踐的部分,我校從單一師范性院校轉型為應用型本科學院后加大了與企業的合作,走產學研發展的道路。每年都有很多老師到企業掛職,也提供了很多實習見習的基地,在發展產學研的同時也給教學提供了一定的優勢。以《化工設備機械基礎課程設計》為例,《化工設備機械基礎課程設計》主要是對三種典型化工設備換熱器、塔設備、反應釜的設計,在講解它們結構的時候,帶學生到企業里面變看實物變講解,這樣學生才能對法蘭、對裙座、對換熱器的不同管板有形象的認識,這樣面對相關設備的設計時就能有很好的把握[10]。另外在傳統化工設計的設計書和圖紙完成后可以根據具體的課程設計讓學生分組做與設計相關的模型。比如《化工原理課程設計》可以讓學生做一個工藝流程模型,化工設備機械基礎課程設計》可以讓學生做一個設備的模型,我們所在的課程小組就用卡紙做過相關的設備模型和工藝流程模型,極大激發了同學們的積極性,學生為了能做好其中的附件和主體設備,會自主的去查閱大量資料。在課程設計答辯后做一個模型展覽,既能增加設計者的自豪感,也會激發下一屆學生的學習積極性。
3.2以參加化工類設計比賽帶動學生工程能力的培養
國內現在以化工設計為主的大賽很多,比如“華南化工設計大賽”、“中國石化-三井化學杯”等化工設計大賽[11]。對于化工專業的學生,在授課過程中教師傳授一些相關賽事的內容,展示一下以往參賽者的作品,激發學生的積極性。在具體的指導過程中,可以采用專兼職教師同時指導的模式,由學校的教師指導專業課基礎的學習,由企業的工程師進行課程設計專項訓練,提高學生的工程設計能力。在2013年的“中國石化-三井化學杯”材料與化工學院學生第一次參賽就獲得華中賽區一等獎,國家二等獎的好成績,不僅讓參賽學生的綜合實踐工程能力得到了大幅度的提高,還給下一屆的學生樹立了好的榜樣。很多化工專業的學生從大二就開始著手為化工競賽打基礎,學習相關軟件和繪圖工具,提高自己的工程實踐和創新能力。參加比賽很好的帶動了化工課程設計能力的培養。
4結語
關鍵詞:化工原理;工程意識;實踐教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)19-0198-02
化學工程專業應當培養學生綜合地運用科學原理、方法和技術對已有技術進行消化吸收并具備一定的研究開發能力,解決化工生產過程中的復雜工程問題,同時能夠在工程項目中完成工藝、設備和控制等方面的合理設計。中國的高等工程教育模式下的畢業生在進入企業后沒有嚴格的工程師崗位培訓系統,也很少有工程項目的集中實踐經驗。中國工程教育的培養和當前社會市場經濟轉型期對工程技術人才的需求已經不匹配。大批經由高等院校工程教育培養出來的工程技術人才往往較難適應生產企業、設計院等單位對人才的要求。
化工原理課程是一門以化工單元操作為主要內容,以“三傳”研究方法論為主線的工程技術基礎課,它不同于化學和物理化學等基礎學科,因為基礎課程以簡單的、理想的模型做為研究對象,采用的是嚴密的數學分析法;而化學工程學科都要面向實際的繁雜的工程問題,加上生產過程中影響因素繁多、物系的巨大差異、操作條件各不相同,大多數問題需要依靠理論指導下的工程化手段來解決。因此在本科教學中應該盡早讓學生建立技術經濟思維能力,培養工程思維模式,樹立工程觀念、工程意識,進而讓學生能用工程觀念分析、解決工程實際問題。本文從研究方法的角度,并結合化工原理的理論教學、實驗教學和課程設計等環節來探討對化學工程師的培養問題。
一、理論教學實現工程意識培養和思維轉變
在當前的化工教育中,前兩年的學習課程基本沒有重點培養工程的觀念,學生基本上學習的就是工程基礎、物理、高等數學、基礎化學等理論性較強的課程。所以,學生對設計、工程沒有明確的認識,不能把理論與實際相結合。化工原理是一門銜接基礎化學課程、后續的化學反應工程、傳遞過程等專業課的一門主干課程。基礎化學課程的知識不僅是分析化工過程問題的重要工具,還是化工過程的基礎。如流體輸送、換熱、蒸發、精餾、萃取、吸收等單元過程教學中所涉及到的化學原理知識,都是學生在前期物理、化學學習過程中的重點內容。另外,目前出版的化工原理教材內容大都按設計計算―操作分析―單元設備設計的章節結構來編寫,課堂教學中應對單元設備的作用、功能進行對比分析,使學生明白其相同點與差異,增強學生對單元設備的正確選型、設計的綜合能力。雖然各種單元操作基本方程的推導很重要,但是還應該把應用作為重點,培養學生的工程觀念,讓學生能夠理論與實際問題相結合。案例教學在過程分析中的出發點是單元操作的物理化學原理或者物理,終點是工程目的。在分析時,暫時擺脫繁多公式的約束,通過推理、邏輯思維,發現問題、提出問題、討論和解決問題。以數學作為基本工具,對過程進行數學模型識別,建立模型,進行實際的案例分析。
因此,在化工原理課程的理論、實踐教學過程中就應該在理論的基礎上盡可能提高學生的工程意識。具體來說,首先讓學生明白化工原理與前面所學的物理、化學是性質完全不同的課程。強調此課程如何把研究成果開發放大為中試,再開發為生產規模,是連接基礎研究與工業生產的架橋。通過加強案例教學,使學生盡早樹立工程觀念[1]。雖然各單元操作的數學模型的推導重要,但更應該側重實際工程應用,讓學生能夠將理論與實際工程相結合,培養學生的工程觀念。
二、化工原理實驗教學中強化理論知識消化吸收與工程應用概念
實驗環節是研究問題和學習的重要環節,既是培養學生理論與實際相結合的重要方法,也能訓練學生的動手能力和實驗技能。化工原理實驗是同理論課程教學一起開展的實踐性教學環節,實驗涉及到工程實際,實驗設備和工藝流程相對復雜,部分實驗裝置甚至接近于中試。為激發學生的學習興趣和增強工程實踐能力,加強實驗教學是化工原理教學改革的一個重要切入點。如在實驗教學中,教師可以把科研中的單元過程,如分離工程案例分析引入到實驗教學課堂,既可以豐富實驗教學的內容,又能夠提高學生對化工實踐和解決實際問題的認識[5]。在化工原理實驗中,學生能夠接觸到與實際生產設備結構性質相同的工程實驗裝置,能夠提升學生的工程意識。對于每個實驗,如果能夠要求學生獨立分析單元設備的結構、設備的布置、實驗裝置流程,再結合教師的詳細講解,這樣就可以使學生在實驗過程中初步形成工程化概念。
完善實驗教學方法,提高實驗技能,訓練工程思維,是實驗教學成功的關鍵所在。增強實驗教學的每個環節監控,包括流程預習、實驗裝置、課堂理論講解、實驗操作技能培養、實驗數據分析和綜合成績考評等。實驗過程中及時發現實際工程問題、找出解決方案,也算是建立工程觀念的一條有效途徑。通過觀察實驗現象,來引發學生自己思考問題。化工原理實驗教W的內容緊緊圍繞實驗研究方法設計,學生可以在實踐中鞏固理論課所學的方法論。
三、化工原理課程設計突出理論教學與工程設計的對接
化工原理課程設計是一個綜合性的實踐教學環節,可提升學生的綜合應用能力,通過學生獨立完成規定單元操作設計的訓練,掌握相關工藝、機械設計的能力;課程設計環節以實際應用為目標,通過實踐可提高工程意識和實際應用能力。而且通過該環節,可使學生綜合運用相關課程理論知識,增強查閱文獻數據的能力,并增強通過工程語言如圖表、文字表達設計結果的能力,進而可以提升學生的工程制圖的能力。這樣,學生通過一次課程設計,可以掌握機械設計的訓練、單元設備相關工藝,使工程的概念得以提升。
應當指出的是,課程設計的目的不單純是為設計而設計,而是培養學生解決問題和分析問題的綜合能力。在進行課程設計之前,學生基本沒有參加過工程實踐,所以指導教師有必要提醒學生,工程上的問題往往受到諸多因素影響,不像他們以前所學的自然科學范疇的數學、化學和物理等課程的答案是唯一的,工程問題的答案往往不止一個。所以需要將每種可行方案進行可靠性、先進性和經濟性等方面的比較和選擇,最終選擇一個可靠的實施方案。經過這樣的指導和親自參加工程設計實踐,學生的靈活性和工程應變能力都能夠得到初步鍛煉,進而為他們今后走上工程師崗位打下初步基礎。課程設計主要是針對實際工程中的問題,讓學生得到實際鍛煉的機會,課程設計內容注重理論聯系實際工程。請工程經驗豐富的工程師現身講解學生需要面對的專業熱點問題或典型工程問題。讓學生走進企業、工廠實踐,了解和感受工業生產過程的實際狀況。另外要培養學生的工程實踐能力,強調工程軟件(PRO II,Aspen,Auto CAD等)的上機操作與實際應用,加強學生的工程培訓實踐教學,讓工科學生掌握這一進步的設計手段。
四、結語
要加強學生工程意識的培養,我們在搞好理論教學、實驗教學和工程設計的同時,更多地要讓學生走出課堂,深入生產和科研實際。使學生能夠將所學的知識應用于研究和解決生產問題的工程實踐中,讓學生體會到解決實際工程問題的喜悅與自豪。要逐步培養學生重踐、重應用的熱情,培養學生積累資料的習慣和興趣,培養學生尋找課題、在生產實際中發現問題、掌握解決問題的步驟和方法,在教學過程中培養學生工程化的思維,培養他們熱愛化學工程專業,使學生熱愛所學專業。
參考文獻:
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Paying Attention to the Cultivation of Basic Qualities of Chemical Engineers in the Teaching Process of Chemical Engineering Principle
YUAN Jun,ZHANG Jian-shu
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832003,China)
關鍵詞 情境認知 教學模式 初探
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
On Coal Chemical Technology and Equipment
Teaching Mode Based on Situational Cognition
CHEN Xiaojuan, WANG Chang, TAN Xin
(Mechanical Engineering School, Inner Mongolia University
of Science & Technology, Baotou, Inner Mongolia 014010)
Abstract During the process of teaching of "The coal chemical technology and equipment", the situated cognitive theory was applied, the teaching model was reformed and innovated correspondingly, and the teaching practice and examination were planed. These have proved that the teaching effect had been improved significantly.
Key words situational cognition; teaching model; initial exploration
高等教育承擔培養創新人才的歷史使命,要著力培養學生的創新意識,提高工程創新能力,從而要求教師能夠打破傳統的教育觀念與模式,引導學生形成自主探究和體驗知識的過程。情境認知理論在教學過程的應用,不僅更新了學生對學習的理解,而且逐漸成為了學習理論領域研究的主流。
1 情境認知理論應用概述
情境認知理論應用到教學之中,能夠達到學生掌握知識和知識實踐的目的,基于情境認知的教學就是由教師創造有利于創新思維的教學、學習情境。針對不同的教學內容,教師可以進行問題情境、案例情境及工程背景情境等情境的創設,通過問題情境的解答過程、案例分析討論的探索過程,具體工程及背景的研究過程等多種方式的拓展性教學,引導學生創造性地運用自身知識去自主發現問題、討論問題、解決問題,培養學生的創新思維和學習能力。
2 基于情境認知的煤化工技術及裝備課程教學模式的探索
2.1 課堂教學環節
本環節中,針對不同教學內容,建立不同情境認知的教學模式,使知識點形象化、實際化,知識結構條理化,學生能夠在具體的情境中掌握教學內容,實現理論與實踐的統一認知。
2.1.1 采用“三位一體” 案例式情境認知教學方法,提高課堂效率
所謂案例式“三位一體”教學是指將設備、儀表以及工藝三者有機結合,并加強相關課程引入的綜合教學。現代煤化工具有自動化程度高、工藝先進以及設備大型化的特點,將控制理論加到教學中并加以化工工藝知識的學習,可以讓學生更快地適應現代化工的發展和要求。將多學科知識應用到該課程教學當中,用工程實例來啟發學生,在循序漸進的案例情境教學中,通過對大量案例的講授、分析,學生更易于體驗和掌握知識,也能從中學會理論聯系實際的方法。
2.1.2 充分利用多媒體手段,構建工程情境認知背景下的教學方式
此情境的創設需要教師收集充足的教學素材,并加以整理完善,應用好此種教學方式可以加大信息的傳遞量,同時對設備內部結構等復雜專業知識給學生以感性認識。比如在專業設備的講解過程中要結合工程實際構建合理的工程情境,利用影像圖片資料講解設備的關鍵部件及運行原理,以及相關知識點在工程和現實生活中的應用,讓學生切實感受到知識的用途,而不是單純的理論。讓學生學會從工程實際考慮問題,帶著問題聽課,真正做到理論和實踐的結合。
2.1.3 創設互相交流的合作情境,激發學生探究問題的熱情
在合作和交流的過程中,學生可以感受不同的思維方式和思維過程,合理地調整、豐富自己的認識,獲得知識。教學中,教師要根據學習的需要,適時組織學生的合作與交流,提出具體的目標和要求,使學生在相互啟發、互相補充的學習活動中,獲得知識,發展能力,逐步形成合作與創新意識。在合作情境的創設和認知應用中,學生的主觀能動性和自主學習的熱情都有了極大的提高。
2.2 實踐教學環節
實踐教學是夯實課堂教學成果的關鍵步驟,合理創設實踐教學的情境,對有效縮短學生在校期間的學習內容與實際工作應用之間的差距,有著極為顯著的作用。
2.2.1 合理的情境創設和高度仿真實訓結合的拓展性教學
拓展教學旨在讓學生變成學習的主體。主要進行工藝仿真實訓,輔以設備的拆裝和儀表的認識。使學生在掌握了書本上的基本原理、工藝流程和設備的基礎上,結合完整的模擬工藝流程和實際背景材料,通過先進的網絡多媒體設施,科學地了解煤化工工業體系及其知識需求。運用所學理論知識,系統化地認識實際工藝流程。通過改革傳統的驗證性實驗,創造仿真工程實訓環境,對于鞏固教學成果,提高學生的分析能力和在復雜情況下的決策能力起到明顯效果。
2.2.2 情境教學和研究性教學結合的隨機進入式教學模式
將情境教學和研究性教學結合,旨在提高當理論基礎知識學習扎實,對工藝指標理解深刻后,完成指定題目的課程設計或學術論文的質量。在所創設的情境中,把煤化工技術及裝備教學問題作為研究課題,統攬煤化工方面多家學派的學術觀點,隨機并及時地總結,深入地研究探討所涉及的學術問題,并將這些信息應用于自己的學習和研究,達到檢驗知識成果的目的,最終提升學生綜合運用基礎理論知識的能力。
2.3 考核環節:改革考核方式,重視學習過程
情境認知理論認為,評價的本質是一種價值判斷。為了真實地體現學生學習的價值。本課程的考核以考核動手能力、分析解決問題的能力為主要目標,輔以傳統的教學考核,實現多元化考核。具體而言,主要有以下幾種方式:(1)用多任務標準取代單一評價,如在對學生考核時綜合考試、論文、仿真實訓、課堂討論、提問等多種成績,全面考查學生的知識掌握程度和實際運用能力等方面。(2)以真實任務為標準的評價,以實地考核學生實驗操作,過程評定課程設計,答辯式論文綜述等方式為主,讓學生逐漸學會運用所學知識去分析和解決工程實際問題。
3 結語
實踐證明,在煤化工技術及裝備教學中理論講解與情境教學相結合,取得了良好的教學效果。教師只有不斷學習,并結合學生就業的需要,更新知識結構,積極開展教學研究與探討,吸收最新的學科成果,注重教學方法,采用合理的教學模式,才能使教學質量不斷提高。
本文系內蒙古科技大學校內重點教改《以培養工程應用型人才為導向的煤化工技術及裝備課程改革》資助項目(項目編號:JY2011005)
參考文獻
[1] 宋偉強.基于情境認知的聚合物結構分析研究性教學探討[J].中國校外教育,2010(1):59.
一、案例教學法在政治教學中的作用
(一)有利于激發學生學習的興趣
在傳統的教學過程中,教師是課堂的主體,教師的主要任務就是將眾多的知識點機械地灌輸給學生,學生被動地接受知識。在這樣的課堂上教師忽視了學生的接受能力,師生之間也沒有太多互動,久而久之學生感到政治課堂枯燥乏味,所以更不用提課堂效率。而采用案例教學法,在學習了一個知識點之后接著給學生舉出一個生動形象的案例,這樣不僅可以吸引學生的注意力,還可以激發學生學習的興趣,進而提高學習效率。
(二)有助于學生的理解和記憶
很多教師認為,政治學科與其他學科不同,只要把重要的知識點背過就可以了,不需要過多的解釋。這種教學觀念是不正確的,首先學生學習思想政治不僅僅是為了應付考試,更主要的是提高他們的思想道德素養,為社會主義現代化建設培養高素質的接班人。其次,高中階段有很多政治內容比較難理解,很多學生雖然背過了但還是不理解。鑒于此,采用案例教學法就可以將抽象的知識形象化,促進學生對艱澀難懂的知識點的理解,有助于學生對知識點的記憶。
(三)有助于提高學生分析問題的能力
受傳統教學模式的影響,教師只重視學生理論知識的學習,限制了學生主觀能動性的發揮和探究能力的發展。采用案例教學法,學生可以將學習的理論知識與具體的教學案例相結合,生動形象的案例可以給學生一種身臨其境的感覺。教學案例在課堂上的引入,有利于學生主觀能動性的發揮,可以引導學生思考問題和探究問題,進而尋找恰當的理論知識來解決問題。此外,案例分析法可以引導學生主動參與到課堂教學過程中,在自主、合作、探究的過程中提高學生分析問題和解決問題的能力。
二、案例教學法在政治教學中的具體應用
(一)精選案例
要想在初中政治教學中有效的運用例教學法其方法有很多,而就筆者看來,最為重要的一點就是要精選案例。眾所周知,例教學法主要就是以案例為代表來突出政治教學的主題。所以,如果案例選取不好,那么會直接影響教學目標的達成。因而,初中政治教師在案例的選擇上要明確一下幾點:第一,案例的選擇要突出教學的知識點,同時具有時代性以及啟發性;第二,案例的選擇要貼近學生的實際生活,選擇與學生以及學生生活、學習等多個方面息息相關的案例;第三,案例的選擇要具有時效性,這一點也是十分重要的。新課改后,對于初中政治教學的一個重要教學要求就是要具有時效性。
(二)采用多樣化的教學方式來導入案例
與此同時,教師還應在課堂上一改以往那種自己所習慣的沉悶的教學方式,而多采用一些新穎的手段來使得自己的課堂教學變得活躍起來。一個很好的方法就是多讓學生去參與一些課堂上的討論,通過這一方式來讓學生發揮其學習的主體地位,這樣他們不但能很好地切身參與到課堂上來,還能有助于他們思考的投入程度,他們課堂上的學習效率也會因此得到提高。
例如,當我在講《公平是社會穩定的“天平”》這一節內容的時候,我會要求學生在課堂上進行有關話題的討論,讓他們思考社會生活中存在哪些不公平的現象,然后讓他們選出小組代表上臺講述一下他們對這些現象的看法并舉出一些事實案例。這樣一來,學生就能很好地在討論中對這一問題和現象進行透徹地思考和分析,從而有效幫助他們將課本上所學到的內容聯系并運用到社會熱點案例的解讀上來,讓他們學以致用。
(三)充分利用信息化工具
除了以上兩個方面的應用外,要想使得案例教學法在初中政治教學中得以有效的應用,還需要充分的利用當前信息化的工具,例如多媒體技術等。多媒體技術在近年來已經在教學中以其自身的優勢而被廣泛的運用在教學中。而將多媒體技術與案例教學法有效的結合,勢必會對教學效果有很大的幫助。以《初中政治》七年級上冊第九課“保護自我”這一章節的案例教學來說,如果教師在進行案例陳述的過程中,能用多媒體視頻播放的模式代替傳統平鋪直敘的方式引進案例素材,必然會收到更好的效果。
關鍵詞:電力系統;運籌學;課程體系;教學改革
作者簡介:游文霞(1978-),女,湖北嘉魚人,三峽大學電氣與新能源學院,副教授。(湖北宜昌443002)
基金項目:本文系“面向電力系統的運籌學與最優化理論課程體系改革與實踐”(項目編號:YKC201009)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)17-0043-02
運籌學是一門廣泛應用現有的科學技術知識和數學方法解決實際中提出的專門問題,為決策者選擇最優決策提供定量依據的科學。[1]由于運籌學側重解決實際問題,三峽大學電氣與新能源學院自2000年獲得電力系統及其自動化專業工學碩士點以來就開設了該課程,并將其設置為基礎學位課。設置該課程的初衷是要求電自專業碩士研究生能夠運用數學優化的思維方法解決電力系統的實際問題。通過本課程的學習,學生應當掌握基本的定量思維技巧,并具有運用科學的定量分析方法解決電力系統實際問題的能力及思維習慣,為后期進行科學研究打下堅實的理論基礎。因此,本課程在電自專業碩士研究生的培養體系中占有重要地位。
傳統的“運籌學”教學過于注重定義的解釋、定理的推導以及手工演算的訓練,缺乏對運籌學分析問題、解決問題方法的講授,學生普遍覺得“運籌學”難學,培養出的學生存在“學而不知其用”的通病。為了克服這些問題,切實提高人才培養質量、加強“運籌學”的專業基礎地位并充分發揮“運籌學”在科學研究中的作用,三峽大學電氣與新能源學院運籌學課程組教師針對電自專業人才培養面向電力系統的特點,開展了“運籌學”課程教學改革,從教學內容、教學方式以及考核與評價等方面進行了大膽探索,勇于創新,敢于實踐,產生了很好的效果。本文就該課程教學改革與實踐進行了總結。
一、教學內容改革
運籌學是一門應用科學,它來源于實踐,在實踐中得以發展并服務于實踐。電自專業碩士研究生“運籌學”課程擔負著對學生定量分析和優化決策電力系統實際問題的能力進行培養的任務。因此,要想取得良好的教學效果,“運籌學”的教學必須從實際電力問題出發,抽象出優化模型并加以求解,并根據計算結果對實際問題進行解釋說明。這樣既有助于學生消化理論知識,又能夠激發學生的學習興趣。在改革過程中突破原有“運籌學”課堂教學側重于基本原理和算法的理論講授模式,根據運籌學在電力系統中的應用實際,重新設計了該課程的教學環節:除了理論教學外,增設了實驗教學環節,輔以大量具有電力背景的案例加以分析,并合理分配各部分的教學學時。其中,理論教學是實踐教學的基礎,案例分析是理論知識的應用,實驗教學則為案例分析提供了必要的前提,三個環節有機組合,形成一個完整的教學體系。它們之間的關系如圖1所示。
1.理論與案例分析教學內容設計
“運籌學”課程具有理論性強的特點,所以要求學生具有較好的數學分析能力。根據“運籌學”課程中各理論方法的特點將理論教學內容分為三大部分:數學規劃、組合優化與隨機優化。在教學過程中,強調基本原理的講解、優化方法的運用以及求解算法的推導。
為了引導學生正確理解運籌學的基本理論方法,培養學生對運籌學的學習興趣,提高學生應用運籌學分析、解決實際問題的能力,真正做到學知所用,在理論教學環節的基礎上增加了案例教學,輔以相關電力系統案例分析對理論知識加以強化。電力系統規劃、設計和運行中的諸多優化與決策問題都可以運用運籌學來尋求解決方法,例如配電網重構、電力系統檢修計劃、電力系統的經濟運行與控制、水力發電中的水庫優化調度、電力系統安全評價、電力需求側管理、電力市場競價、電力企業管理等。[2]理論與案例分析教學內容具體安排如表1所示。其中,線性規劃、整數規劃、非線性規劃、動態規劃、網絡優化與排隊論是教學重點。
表1理論與案例分析教學內容表
教學內容 教學章節 案例教學
數學規劃 線性規劃 輸電線路規劃問題;發電機組燃料管理問題
整數規劃 配電網時間檢修計劃問題;發電機組最優啟停問題
目標規劃 電力項目優先開發次序問題;電力企業投資規劃問題
非線性規劃 火電系統有功負荷經濟調度;水火電系統有功負荷經濟調度
動態規劃 水庫優化調度;發電功率最優增長問題
組合優化 網絡優化 配電網檢修最優負荷轉移路徑問題;配電網重構
統籌圖 電力設備檢修規劃問題;電力施工進度規劃管理
隨機優化 排隊論 電力負荷預測問題;電力系統主干網帶寬容量決策問題
決策分析 電力企業績效評估;電力設備采購決策問題
對策論 電力市場競價問題;電力企業管理問題
2.實踐環節教學內容安排
實踐環節的增設是為了讓學生能夠借助計算機軟件對運籌學問題進行問題描述、數據處理、模型建立與求解,使學生掌握使用相應軟件輔助解決運籌學問題的基本方法,鞏固理論課程學習內容,為進一步學以致用打下基礎。實踐教學內容的安排注重突出理論教學重點。時間安排上,實驗教學與理論教學穿插交互進行,相輔相成。
考慮到授課對象是具有較強自學能力和較好實驗配備的碩士研究生,對于通用的運籌學模型求解工具,如QSB、WinQSB、Excel和Lindo/Lingo等教學中會提及,[3]但要求學生自學掌握。實驗教學部分重點講解Matlab優化編程,[4]講授分為基礎篇與提高篇:基礎篇主要幫助學生鞏固有關原理和概念,鍛煉學生利用計算機工具分析求解一般問題的能力;提高篇中會適當擴充優化算法及其實現方面的內容,如遺傳算法、粒子群算法、魚群算法、免疫算法等,以開闊學生的視野,重難點是遺傳算法與粒子群算法的Matlab編程實現。具體實驗內容與目的要求如表2所示。
表2實驗課教學內容及目的要求
實驗內容 目的要求
基礎篇 線性規劃 熟練掌握Matlab優化工具箱,掌握Matlab中求解線性規劃的基本算法:單純形法與內點法,能編寫Matlab程序求解線性規劃問題,并進行靈敏度分析,正確完成求解過程及分析過程
整數規劃 編程實現求解整數規劃的割平面法與分枝定界法的Matlab程序,能熟練進行相關問題的求解和分析。有能力的同學進一步掌握分解算法的Matlab實現技術,對混合整數規劃問題進行分析
無約束優化問題 掌握幾種常見的求無約束問題的算法,如黃金分割法、拋物線法、牛頓法、導數計算法等,能熟練運用Matlab求解無約束問題,了解不同求解算法及其實現過程的特點
約束優化問題 能熟練編寫約束優化算法的Matlab程序,如外點罰函數法、內點罰函數法、拉格朗日乘子法,弄清如何尋找罰函數,選擇效用函數等基本問題。有能力者可掌握Rosen梯度投影法與復合形法
提高篇 遺傳算法 掌握遺傳算法基本思想,能熟練運用遺傳算法與直接搜索工具箱編寫Matlab程序。能應用遺傳算法處理整數規劃、約束優化、動態規劃、網絡規劃等優化問題,進行正確的求解與分析
粒子群算法 理解粒子群算法的基本思想與實現過程,能用Matlab編寫粒子群算法求解線性規劃、非線性規劃、網絡規劃、排隊論等隨機規劃數學模型,并能對仿真算法與結果進行分析
二、教學方式改革
“運籌學”就學科特點而言,強調“系統集成、學科交叉、講求效益”,注重以客觀需求為牽引,以實際問題為指導,以技術發展為推動力,明確目的與任務,講求方法與理論,注重交叉與合作、追求優化與效益。結合運籌學的這些特點在以下三個方面對課程教學方式進行了改革探索。
1.強調討論式教學
課堂教學過程中不再一味地在講臺上解釋定義、推導定理、演示手工計算步驟,而是在課堂上引入討論式的教學方式。在引入案例分析教學之余,還將學生生活、學習中接觸到的點滴通過形象的例子來說明。解釋運籌學深奧的理論與定理,采用拋磚引玉的方式和提問的方法拋出探索性的話題,激發學生自主思考問題、主動表達觀點的欲望,讓學生加入到教學活動中來,使其由教學過程中的被動接受者變成積極主動的參與者,盡量寓趣于學,寓教于樂,讓學生在思索探討的過程中輕松領悟到運籌學中所包含的學術精髓。
2.有效結合多媒體演示與傳統板書
教學過程中辯證使用多媒體教學手段:對于書寫不方便(如案例資料)、書寫表達不直觀(如圖論與網絡)以及對上次課堂教學的溫習等,采用多媒體教學手段;而對于重點、難點,知識點連貫性與邏輯性較強的章節,則側重于黑板板書的形式,讓學生利用板書時間,作短時間地整理停頓和思考準備,調整思維進入下一個知識點,避免了照屏宣科的單調。這兩種教學方式有效結合,既充分利用了多媒體教學信息量大、快速便捷的優勢,又發揮了黑板板書過程清晰明了、便于理解的特點,提高了教學效果。
3.引入分組交互式教學
在教學環節中引入分組交互式的開放教學模式,通過布置電力系統優化與決策的課題,讓學生自主分組,每個小組自主選擇一個課題,以項目承擔的方式在課堂外展開研究式學習。教學方式采取分階段實施,層層推進的方式。要求學生完成前期調研與資料搜集、進行問題明確、需求分析、方案設計、軟件設計與實現、成果總結、報告遞交、分組答辯等環節,以期培養學生獨立的科研能力與團隊協作精神。
三、考核和評價方式改革
本課程考核方式采用了閉卷考試與平時大作業相結合的形式,每部分成績各占最后總成績的50%。相關評分標準是:
在課程結束后通過閉卷考試,考查學生對運籌學的相關概念與基本原理的理解程度。要求學生能運用相關理論與方法對實際問題進行深入分析與數學建模,掌握模型的求解算法與實現步驟。
平時大作業的成績主要是根據分組交互式教學環節中展開的研究式學習后提交的報告與答辯情況來評定。學生能夠結合實際課題搜索文獻,分析數據,綜合應用運籌學理論建立模型,采用Matlab編寫程序,進行計算機仿真,對模型進行正確求解。求解結果要真實可靠,并能結合研究的實際問題對求解結果做出較為深入的分析與解釋說明。
四、教學效果
1.課堂教學效果
通過理論與實踐教學內容的設計和多種教學方式的綜合運用,學生在課堂上能夠跟隨老師積極主動地進行思考和回答問題,對學習充滿了興趣;通過引入大量具有專業背景的案例分析,學生能夠清楚地了解課程學習的實用性,能夠主動提出問題,并在老師的引導下主動用優化思想來考慮問題,建立模型;大多數同學能夠獨立地完成實驗內容,部分同學還能夠自發地將課程學習與自己的學術研究方向結合起來。
2.大作業反饋教學效果
大作業能夠充分發揮學生的主觀能動性。這不僅鞏固了課堂和教材上的內容,還有效地訓練和培養了學生的識別、分析和整理數據資料的能力,有助于提高學生對實際問題深入分析的能力,培養創造性的思維模式。已有學生結合導師的科研項目做大作業,所取成果經過進一步整理后已經在中文核心以上的雜志上發表。
五、結論
運籌學是三峽大學電自專業碩士研究生培養方案中的重要內容,該課程的教學改革與實踐已經積累了豐富經驗。下一步將根據學術型碩士、全日制學位型碩士以及工程碩士的不同特點,進一步有針對性地開展改革,以提高研究生的培養質量。相關經驗對于工科的其他專業的人才培養也有借鑒意義。
參考文獻:
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關鍵詞: 煤氣發生爐;安全;運行
中圖分類號:TQ54 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)05-0311-02
1 問題的提出
《發生爐煤氣站設計規范》(GB50195-2013)已于2013年5月1日正式實施,該標準是《發生爐煤氣站設計規范》(GB50195-94)的修訂版。本次修訂的一項重要內容就是明確規定“壓力大于等于0.1MPa的煤氣發生爐水夾套,應符合現行國家標準《鋼制壓力容器》GB150的有關規定”[1]。
2 煤氣發生爐簡介
煤氣發生爐是為化工、機械、冶金、建材、輕工、耐材等行業熱加工車間提供混合發生爐煤氣的設備,應用廣泛。常見的煤氣發生爐有一段式發生爐和兩段式發生爐。一段煤氣發生爐設備簡單,由爐體、水夾套、爐頂裝置、出渣系統組成,所產煤氣為熱粗煤氣,適應于輸送距離不遠,對煤氣的潔凈度要求不高的爐窯。兩段煤氣發生爐是在一段煤氣發生爐的基礎上增加一個干餾段,使煤在氣化之前通過充分干餾,兩段煤氣發生爐所產煤氣比較干凈,并且輸送距離長,對煤質的要求沒有一段爐高,不受場地限制,可進行加壓后遠距離輸送,應用較為廣泛。水夾套是煤氣發生爐的關鍵部件之一,水夾套內側是高溫的煤層,煤通過不完全燃燒產生煤氣,燃燒產生的熱量通過水夾套內的水來冷卻。其主要作用是降低火層側壁溫度,延長設備使用壽命;其次是置換顯熱,提供生產用蒸汽。根據煤氣發生爐型不同,水夾套通常有壓力容器型和常壓型兩種。通常,由于兩段式煤氣發生爐氣化壓力較高,探火孔汽封蒸汽壓力一般為0.294~0.326MPa,因此,兩段式煤氣發生爐水夾套為壓力容器型。
3 煤氣發生爐案例分析
煤氣發生爐生產制造單位較多,有正規的、有資質的大型機械制造廠,也有不正規的、無任何資質的小廠,這些小廠不具備壓力容器制造資質,生產的產品給煤氣發生爐的安全使用埋下了巨大安全隱患,煤氣發生爐安全生產事故時有發生。
如:案例一、1981年4月24日,河北省某縣化肥廠造氣工段煤氣爐發生爆炸事故,造成死亡3人,重傷1人,輕傷4人,經濟損失7.8萬元。經事故調查分析,事故的主要原因之一是:該煤氣發生爐的技術資料和圖紙都是從其它地方購買的,該設備12mm厚的鋼板,只焊透3.6mm,也未進行X光射線檢測。案例二、1985年9月2日,秦皇島市某工廠煤氣發生爐發生爆炸,死亡8人,經濟損失10萬余元。經事故調查分析,事故的主要原因之一是:操作工在排除下煤機故障時,煤氣發生爐水夾套發生嚴重缺水,操作工突然發現水夾套缺水,盲目向夾套注水,造成水夾套過熱鋼板遇冷急劇收縮而龜裂,在水夾套內蒸汽急聚膨脹壓力作用下,使龜裂處撕開大的破口造成爆炸。而后夾套剩余的水和汽涌向爐內遇到熾熱的燃燒層,產生了高壓蒸汽和水煤氣與爐內炭火形成二次爆炸。此次事故造成如此嚴重損失,主要在于第二次爆炸。案例三、2003年9月,某沿海城市一家民營企業煤氣發生爐發生爆炸,死亡2人。經事故調查分析,事故的主要原因之一是:2名操作工在上夜班時,因為水夾套產生蒸汽壓力高,汽包安全閥時常超壓打開,發出刺耳的聲音,兩人感覺很不適應,其中甲說干脆把安全閥下的閥門關一些,可能聲音小些,另一位認為可行,甲就將閥門關了幾圈,刺耳的聲音沒有了。但是危險卻降臨了,由于安全閥無法泄壓,夾套承受壓力越來越高,最終發生了爆炸[2]。
4 煤氣發生爐安全運行措施
通過上述案例可以看出,設備存在先天缺陷,無正規設計、制造單位,粗制濫造;操作失誤,不按照操作規程進行操作等是煤氣發生爐水夾套發生爆炸事故的主要原因。根據筆者多年從事化工設備管理和檢修的經驗,從以下幾方面介紹煤氣發生爐水夾套爆炸的原因及防治措施。
4.1 設備存在先天缺陷,或檢修質量不合格引起水夾套爆炸事故
4.1.1 爆炸原因 ①壓力大于等于0.1MPa的水夾套,未按照國家標準《鋼制壓力容器》GB150進行設計、制造,存在先天不足,使用過程中導致爆炸。②設備檢修時,未按照壓力容器檢修要求對待,隨意進行施工,造成水夾套焊接質量低劣,使用過程中導致爆炸。
4.1.2 預防措施 ①壓力大于等于0.1MPa的煤氣發生爐水夾套嚴格按照《固定式壓力容器安全技術監察規程》(TSG R0004-2009)、《鋼制壓力容器》(GB150)等進行設計、制造、驗收,保證煤氣發生爐水夾套質量符合承壓設備質量要求[3]。②壓力大于等于0.1MPa的煤氣發生爐水夾套在設備檢修時,承壓部位水夾套的檢修應嚴格按照壓力容器檢修的要求進行:檢修單位應取得壓力容器相應制造資質;焊工應取得相應特種設備焊接資質;檢修焊接后應進行無損檢測并合格,需要進行熱處理時還應進行消除應力熱處理。③此外,壓力大于等于0.1MPa的煤氣發生爐水夾套的日常使用管理工作中,設備應嚴格按照壓力容器的有關規定進行管理、使用,由專門檢驗機構定期對承壓部位進行檢驗,及時發現設備缺陷并對缺陷維修、處理,保證煤氣發生爐安全運行。
4.2 無操作規程或不按照操作規程操作,操作工隨意對設備進行操作引發爆炸事故
4.2.1 爆炸原因 ①壓力大于等于0.1MPa的煤氣發生爐水夾套已屬于壓力容器范圍,但有的企業疏于對壓力容器的認識,未制定《壓力容器操作規程》,操作人員隨意進行壓力容器操作而引發爆炸事故。②企業有壓力容器操作規程,但操作規程無針對性、可操作性,使操作人員無可適從,隨意操作而引發爆炸事故。
4.2.2 預防措施 制定煤氣發生爐水夾套的《壓力容器操作規程》,操作人員嚴格按照操作規程進行操作,掌握好本崗位壓力容器操作程序和操作方法,并認真填寫操作運行記錄。
4.3 操作人員無壓力容器操作資質證書,違章操作引發爆炸事故
4.3.1 爆炸原因 壓力大于等于0.1MPa的煤氣發生爐水夾套的壓力容器操作人員未經質監部門培訓,未取得《特種設備操作人員資質證》,沒有壓力容器操作技能和工作經驗而引發爆炸事故。
4.3.2 預防措施 ①對于壓力大于等于0.1MPa的煤氣發生爐水夾套的操作人員,必須經質監部門培訓合格并取得《特種設備操作人員資質證》方可上崗進行操作。②操作人員操作期間應堅守崗位,嚴格按照操作規程進行操作,嚴禁超壓、超負荷運行。③點火前,認真檢查水夾套進出口閥門、蒸汽出口閥門是否完好,并保證進出口水閥門開啟;正常運行過程中,應保證蒸汽出口閥門開啟、通暢。④水夾套應按規定時間加水,避免斷水或水量不足;操作中密切注視水位變化,如確實斷水應停爐待降溫后再慢慢加水,不可加水過急和直接補充冷水;如因泄漏缺水,可連續加水,暫時維持生產;如發現水夾套進、出口閥未打開,應按規定開啟,切不可盲動。⑤嚴格執行操作規程和交接班制度,不得在操作時擅自離崗。
4.4 煤氣發生爐水夾套無安全附件或安全附件不合格引發爆炸事故
4.4.1 爆炸原因 壓力大于等于0.1MPa的煤氣發生爐水夾套上未裝設壓力表和安全閥,或動作不靈敏、失效,在出現超壓時,根本不能或不能正確指示其壓力和泄壓。
4.4.2 預防措施 水夾套應安裝壓力表、安全閥等安全附件,并經質監部門檢驗合格后方可使用;安全附件應定期檢驗,確保靈敏、準確,不合格者及時修復或更換。
參考文獻:
[1]GB50195-2013,發生爐煤氣站設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2013年5月第1版.