化學工程的應用范文

導語：如何才能寫好一篇化學工程的應用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

    重慶科技學院的化學工程與工藝專業為重慶市特色專業,主要方向為石油天然氣化工。近年來,本專業以面向石油化工行業、重慶天然氣化工及地方經濟建設,培養服務于行業和區域經濟的高素質應用型化學工程技術人才為指導思想,逐步形成了以學生工程實踐能力強為特色,遵循理論與實踐并重、專業能力與綜合素質培養并重的原則,按照“重應用、強能力、高素質”的培養方式和“大平臺與分方向”相結合培養工程應用型人才。這些都離不開在培養過程中學院重視其基礎知識的夯實,更是由于對其專業課程進行了科學的定位與設置,以及對實踐環節的改革和探索。在培養學生的創新能力、實踐能力和動手能力、發現問題以及解決問題的能力方面,專業綜合應用實驗擯棄了原來較為簡單的油品常規理化性質檢測實驗,對實驗內容和方式方法都進行了大幅度的改變。

    1.在實驗內容上,針對石油天然氣化工專業特色,我校購買了東方仿真公司的“常減壓煉油仿真系統”與“催化裂化裝置仿真系統”。這兩套系統皆為煉油廠中重要加工裝置的仿真軟件,并開出了“常減壓煉油裝置—冷態開車、正常停車、緊急停車”、“催化裂化反應再生聯合裝置—冷態開車、正常停車”的必做實驗,以及“常見事故及其處理”等選做實驗。學院還購買了“天然氣凈化—脫硫仿真軟件”開放給學生選做,以提高學生對天然氣凈化工藝流程及控制參數的熟悉與理解。此外,化學化工學院即將建成的“化工過程及裝備實踐教學平臺”可為學生提供更多更新的實踐內容,其專業綜合應用能力也會得到更好的鍛煉。

    2.在實驗方式方法上,專業綜合應用實驗一改傳統填鴨式面面俱到的說教式驗證實驗,將學生分成1~4人/組(常減壓裝置授權點較多,故1人/組,而催化裂化裝置授權點較少,故4人/組)進行仿真實驗操作。在實驗開始之前,教師首先結合“石油煉制工程”或“天然氣加工工程”的相關工藝和知識,對軟件進行簡要介紹,然后學生根據工藝路線及物料平衡進行裝置操作。遇到問題,同學自己先思考和解決。這樣可以鍛煉其分析問題解決問題的能力,或者與同學探討解決,以達到培養團隊協作精神的效果。遇到前兩種方式都不能解決的問題時,教師再予以提示和引導,從而很好地鍛煉其綜合素質與能力。此外,由于仿真軟件與企業的中控室的“DCS圖”及“現場圖”模式一致,所以專業綜合應用實驗同樣也使學生能提前扮演了企業員工的角色。

    3.在實驗報告上,教師自己編制報告模板然后通過軟件分發到學生電腦桌面,這樣使學生可以更為方便和快捷地圖文并茂完成實驗報告,打印后交給老師。在實驗分數分布上,“實驗成績記錄”占50%可以充分合理地考察學生的動手結果,“實驗分析與討論”占20%以檢驗學生對實驗是否“知其然,更知其所以然”,這也對其以后畢業論文的撰寫打下了良好基礎。

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關鍵詞：化學工程設計；計算機軟件；數據處理

化學工程設計的目的是利用化學方法和物理方法尋找工業生產的最佳過程，研究工業生產中的共同規律，從而使工業生產的效益最大化。計算機軟件在工業工程設計中的應用已非常普遍，化學工程數學模型計算、實驗設計、工藝流程繪制等，都會用到計算機軟件，化學工程設計中最常見的應用軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN等，研究這些計算機軟件的應用，能有效提高化學工程設計的效率，降低化學工程設計成本，使其設計結果更科學、更可靠。

1化學工程研究的內容及手段

化學工程設計就是對產品生產的化學過程、物理過程進行研究、設計，使其能夠完成大規模的生產任務，使化學科學能更好為工業生產服務。如石油精煉、食品加工、藥品生產、建筑材料生產等，這些都屬于化學工程研究的領域，化學工程設計要對工程的相關因素進行充分的、全面的考慮，并結合裝置效應，解決生產過程中的各類問題，確?；瘜W工程生產過程可靠、安全、有效。這一過程涉及物理、化學、數學等多個學科，結合生產過程開發和操作理論等研究工業生產的最佳形式，包括單元操作研究、化學反應工程研究、傳遞過程研究等，是一項非常龐大且復雜的工程。一方面，化學工程本身比較復雜，它屬于多學科交互的研究范疇，有時物理現象和化學現象同時發生相互影響，研究起來比較復雜。此外，化學工程研究的物質有氣體、液體與固體，多種形態共存，研究起來比較復雜。另一方面，化學工程研究的物系流動時邊界比較復雜，這就導致其設備沒有固定的形態、構造等，要結合不同的生產需要，靈活設計化學工程，致使其設計比較復雜、多變。化學工程的研究方法較多，早期，人們主要通過實驗來研究化學工程的設計，將實驗的過程逐級擴大，以探索工業生產的規律、工藝等，人們將其稱為經驗放大法。隨著化學科學在工業生產中的應用日益廣泛，進入20世紀后，人們逐漸意識到化學工程研究的重要性，開始尋找新的方法對其進行研究，這一時期就出現了因次分析、相似論，研究的具體做法就是將影響過程的眾多因素進行分析歸納，尋找相似的變量，盡可使研究變得簡便，然后再通過實驗求得這些數據的關系，再設計化學過程。這一時期，將數學模型方法應用于化學工程設計中的研究模式已初步形成，利用數學模型法，結合實驗方法，取得重要的數據，再通過實踐鑒別、驗證這些數據，進而完善化學工程的設計。這一時期，化學工程設計面臨的最大問題就是巨大的數據量與人繁重的工作之間的矛盾，而且人工計算、設計中易出錯。計算機誕生后給各行各業的發展帶來了巨大的契機，化學工程研究也迎來了新的局面，計算機在化學工程設計中的應用將人從繁重的運算、數據整理分析等工作中解放出來，提高了人力資源的利用效率，同時節省了時間、研究成本。直到現在，計算機仍是化學工程設計的重要輔助工具，計算機軟件被廣泛應用于化學工程設計當中，成為化學工程發展的重要支柱。

2計算機軟件在化學工程設計中的應用

2.1計算機軟件在化學工程設計中應用的優勢

首先，計算機的數據存儲和處理功能為化學工程研究帶來了方便，化學工程設計者不用再反復、重復收集、整理各類數據，計算機網絡的資源共享性、計算機的數據處理功能，使化學工程研究人員通過計算機應用可以獲得更多的研究資源和設計資源，應用軟件對掌握的資源進行加工、分析，可以得到更準確的結果，這種方法顯然比人工準確、可靠、高效得多。例如，利用MATLAB軟件，可以迅速、準確分析大量數據，快速得到結果。例如，對某企業廢水中的一些有毒物質進行檢測，檢測數據眾多，人工處理起來復雜、麻煩、易出錯，應用MATLAB處理就簡單得多了，輸入相關數據，很快便能得到結果。其次，應用計算機軟件可以使化學工程設計的過程更為直觀、簡便。例如，應用MATLAB軟件可以對數據進行圖像處理，將數據轉化為圖形，還可以在圖中添加文本，這樣能使化學工程研究更方便。又如，使用CAD軟件，可以繪制化學工藝流程，使化學工程設計的內容更精確、美觀、具體，有利于設計者及時發現問題，改變設計思路，使化學工程的設計更完美。再次，計算機軟件可以模擬化學工程實驗和化學工程過程，使研究者和設計者更易得到準確的數據，也使化學工程的內容和方法得到了豐富和完善。

2.2計算機軟件在化學工程設計中的應用實例

化學工程設計中最常用的計算機軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等，這些軟件應用的主要目的是數學建模、化學實驗設計、化學工藝流程繪制、數據處理及數據分析與化學工程分析、設計、核算等。例如，配備一定濃度的溶液，應用計算機軟件依次輸入相關的數據，就能夠得出固體的配置量，這樣大大地提高了化學工程設計的效率，使工程設計得到了優化。又如，利用計算機軟件進行化學制圖，應用MATLAB、CAD都能完成。特別是CAD的三維圖，直觀、立體感強，是現在化學工程研究必不可少的軟件，能夠將化學工藝流程真實、客觀地表現出來，人們通過看圖就能掌握化學工程的概況，方便、快捷，即便不是化工的專業人士通過看圖也能夠了解化學工程的概況和生產流程。

2.3計算機軟件在化學工程設計中的應用問題

計算機軟件、硬件的發展都非常快，軟硬件相互配合才能發揮出計算機應用的最大價值。當前，化學工程設計中計算機軟件的應用存在的一大問題就是大多數化學工程研究者、設計者，過于重視對計算機相關軟件的學習、應用和研究，而忽視了對計算機相關硬件的學習和了解，在計算機應用過程中，計算機硬件的一些小問題就會阻礙工作的繼續進行，甚至造成難以挽回的損失。例如，化學工程設計圖存儲不當，造成設計圖丟失、損毀、被盜等情況發生，影響了化學工程設計的進度和效益。其次，一些化學工程設計者、研究者過于依賴計算機軟件，進而忽視了自身對專業知識的掌握、應用和研究，一旦離開計算機感覺什么事都做不好，這種依賴使其在化學工程設計中缺少創新和鉆研精神，不利于化學工程科學的持續發展。再次，化學工程研究中設計和操作優化問題一直都很突出，在研究過程中，大部分研究者也比較重視實踐研究，計算機軟件也能模擬部分的實驗過程，且其處理分析數據的能力很強，即便如此，將化學工程設計應用到大型生產中還是存在諸多問題，這就啟發我們需要進一步研究化學工程設計的相關軟件，進一步提高其模擬實驗和處理數據的功能，更好解決化學工程研究中的各類問題，最好能綜合不同軟件的應用效果，使軟件的應用更為方便、簡潔、高效。

3結語

化學工程設計中應用計算機軟件，首先應重視計算機軟、硬件的協調發展，這樣才能使軟件更好發揮其作用。其次，化學工程研究的對象相當復雜，計算機軟件作為化學工程設計的輔助工具，對于促進化學工程研究、設計是很有幫助的，但歸根結底它只是化學工程研究和設計的輔助工具，因此，在化學工程研究設計中，更應重視人的主動行為，大膽開發和創新化學工程設計，不斷完善化學工程，使其能更好為工業生產服務。

參考文獻

[1]王莉君,周芳.計算機輔助設計在化工工藝中的作用[J].當代化工研究,2016(3).

[2]單自龍.計算機模擬在化工設計中的應用研究[J].化工管理,2015(1).

[3]趙永華,周艷軍,齊平等.計算機技術在化工設計中的應用[J].中國現代教育裝備,2017(7).

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[關鍵詞]綠色化工技術 化學工程 應用

中圖分類號：T655 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）11-0064-01

0.前言

眾所周知，地球是我們人類目前唯一的、賴以生存的地方。當代工商業的迅猛發展，著實為我們的日常生活帶來了極大的便利，但是與此同時，環境問題已然成為威脅人類健康的頭號殺手。諸多行業的發展共同導致了當今比較惡劣的環境問題，其中，化學工業的生產發展帶來的影響不容小覷。例如我們熟知的工業三廢：即廢氣、廢水、廢渣，由此帶來的環境惡化和生態破壞的題就極為嚴重。在此背景下，為了環境友好型、資源節約型社會的建成，我們必須要落實綠色化工技術在化學工程中的應用和實施。

1.當前化學工業的生產發展中存在的問題

化工產業的生產和發展惠及我們生活和工作的各個方面這點毋庸置疑，更新穎、更先進、更高端的技術使得先前貌似不可能的事情成為可能，一而再的刷新人類技術可抵達的上限。但是，不可否認的是，隨著化學工業的進一步發展，越發嚴重的問題的產生成為了化工產業發展的“替罪羊”。

1.1 環境惡化

近幾年來，尤其是在某些重工業城市的冬季，頻繁而嚴重的霧霾天氣引起了社會各方的廣泛注意，人們對此非常恐慌。霧霾，很大一方面是由于日常的生產生活產生的廢氣導致的，其危害程度不言而喻，而肺癌、呼吸道感染等是其對人類最主要的危害。同時，工業廢水和廢渣的排放使得原本肥沃的土壤、干凈的河流面臨威脅，生物種類銳減，進一步加劇了生態的破壞。而且，據氣象部門不完全資料統計，惡劣天氣的發生頻率也因此增加。

1.2 資源短缺

化工產業生產發展面臨的資源短缺的問題也愈演愈烈。我們都知道，雖然我國的自然資源總量很大，但是對一個有著14億人口的發展中國家來講，其人均占有量就顯得極為貧乏了。再加上工業生產對原材料的利用率比較低、浪費嚴重、缺乏回收再利用技術等實際問題的存在，導致當前資源相對匱乏的問題只會愈來愈嚴重。

2.綠色化工技術概述

鑒于化工產業當前存在的以上兩點問題，如果再不設法改變這一現狀的話，資源短缺、環境破壞的問題將會成為阻礙我們當前化學工程發展的主要因素。因此，發展綠色化工技術就顯得尤為重要。所謂綠色化工技術，核心是綠色，即全面協調可持續的化工技術，這是科學發展觀的基本要求，也是為了促進人與自然的和諧，實現經濟發展和人口資源環境相協調，堅持走生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路。要實現綠色化工技術，就是要通過對現有的化學生產技術和方法進行更進一步的改良和提高，利用最新研究的化學原理成果，旨在降低或減少在化學工業生產的各個環節中產生的化學廢物或能夠污染環境的化工產品，力爭做到零排放，以此來降低化學生產作業對生態環境的污染和可能的危害。同時，對化學生產過程中產生的廢棄資源的再利用也要加大力度，應用最新的技術，用可循環的再生資源這種全新的物質代替先前的化學生業中產生的有害廢物，從而使得資源的利用率得到充分高效的提高。

3.如何在化學工程中應用綠色化工技術

在目前的化學工程中利用高級而先進的綠色化工技術，對自然資源進行更加充分而高效利用的同時，也可以盡可能的降低對環境造成的危害。鑒于綠色化工技術以上諸多優點，我們必須在開發和研究綠色化工技術上苦下功夫。

3.1 積極尋找潔凈新能源

化學原料對化工生產的重要性不言而喻。所謂潔凈新能源，無非就是對環境污染較小、利用率高的化學原料。這類能源有著如下特征：1.方便易獲?。喝绻系墨@取方式就很復雜的話，那么成本自然很高，反而得不償失；2.可循環利用：從而使得提高原材料的利用率成為可能；3.環境危害小：在當前嚴峻環境下，使用無毒無害、對環境污染小的原材料，才符合綠色可持續發展的要求。例如，天然植物，農作物等就是比較理想的潔凈能源。

3.2 革新先進的生產技術

利用先進的清潔生產技術，使得整個化工生產的流程盡可能變得無毒、無害、無污染、無廢棄物排放，即使做不到，也至少要對環境造成的危害達到最低。此技術中包括有輻射熱加工技術，以及綠色催化技術等，在冶金、印染、廢棄物處理等領域已取得較顯著的成果。更廣為人知的一個例子就是海水淡化技術：針對目前水資源的嚴重污染和匱乏問題，人們利用先進的設備對儲量巨大的海水進行淡化，一方面有效地彌補了淡水資源的短缺，另一方面更是產生了低廉清潔的化工原料--氫氧化鎂，完美的做到了一舉兩得。

3.3 生產出環境友好型的產品

近些年來爆發的各類環境污染的例子不勝枚舉，因此人們保護環境的意識也在不斷提高，無磷洗衣粉、新型乙醇汽油、低排量汽車等都成為人們購物的首選，有機、綠色成為了一種消費時尚，對此我們應該感到欣慰。同時，生產出對環境友好的產品也是我們反饋社會、回報自然最好的方式。

4.總結

綜上所述，積極倡導綠色化工技術在化學工程中的應用具有非常重要的社會意義。為了保護人類賴以生存的生態環境，更好的落實社會主義科學發展觀的具體要求，綠色發展的理念應該深入到每個人的內心。通過本文的分析，希望能夠起到一定的作用，保障化學工程的可持續發展。

參考文獻

[1] 井博勛，莒菲.淺議綠色化工技術在化學工程工藝中的應用[J].天津化工，2015，03：10-11.

[2] 高明江.綠色化工技術在化學工程與工藝中的應用研究[J].化工設計通訊，2017，01：35+76.

[3] 桂騰剛.化學工程技術在化學生產中的應用分析[J].化工管理，2016，11：110+112.

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二氧化碳等溫室氣體的排放造成的溫室效應，嚴重威脅著人們的生活環境，威脅著生態的平衡。而傳統的化工生產每年都會產生幾十萬噸的二氧化碳，大量二氧化碳的排放造成全球氣候變暖，溫室效應越來越嚴重，而且由于當時國家針對溫室效應的法律法規制度不夠完善，化工企業排放大量二氧化碳對大氣層的破壞又無需承擔相應責任，人類的生產與發展面臨著嚴重的危機。而隨著南極臭氧層空洞事件的發生，中國乃至整個世界都開始關注溫室效應問題。針對這一問題，大多數化工企業都開始承擔起相應的社會責任，不斷努力的開發新技術，運用綠色科技進行化工生產，改善二氧化碳氣體的排放。舉例來說，化工企業在生產尿素的時候，通過采用對再生產過程中的二氧化碳進行有效的收集，然后利用一些有效的化學反應，比如說CO2為酸性氧化物,可以與堿性氧化物反應生成相應的碳酸鹽，其化學反應公式是：CO2＋Na2O=Na2CO3，然后將反應生成的碳酸鹽又運用到相關的化工生產過程中去。如此一來，一方面可以有效降低二氧化碳的排放量，緩解了溫室效應，另一方面也對二氧化碳資源進行充分的利用。

2運用綠色科技進行海水淡化處理，豐富生活資源

水作為生命之源，無論是工業生產的發展還是人類的生存都離不開水。而人類的水資源特別是淡水資源十分的匱乏，淡水危機問題嚴重影響了人類社會的發展與進步。為此，人類開始嘗試采用海水淡化的綠色化工技術來緩解淡水危機。海水淡化技術初期的研發應用成本非常高，只有少數發達國家才有技術和資金的保障。但是，隨著海水淡化技術的不斷發展和進步，其運用成本也相對降低，于是海水淡化最為一種綠色化工技術不斷的傳入發展中國家，并且通過不斷的創新與發展，取得了很大的成效。目前，隨著綠色科技在化學工程應用的不斷拓展，海水淡化技術的關鍵就是綠色化學工業的應用，一方面利用海水獲取淡水資源，另一方面又不對環境造成任何污染或者危害。而目前，綠色科技在海水淡化處理中的運用，具體來說就是，將氫氧化鎂運用到海水淡化處理中，氫氧化鎂不僅環保可靠，而且成本低廉，操作工藝也相對簡單，而且不用擔心在海水淡化處理過程中產生換進的二次污染，淡化海水的處理效果非常明顯，具有廣闊的應用前景。

3運用綠色科技進行香料香精的化工生產，減少環境污染

香精香料是我國進出口貿易的重要組成部分，而且在我們日常生活中的運用也和廣泛。但是傳統的香精香料的生產缺乏安全的質量保障，而且很容易造成環境的污染。據相關調查統計，歷史上有很長一段時間我國的香精香料的出口受到限制，原因是香精香料中含有的有害雜質嚴重超標，這些歸根結底是由化學生產工藝存在缺陷所導致的，提取材料的成分以及包裝材料的不當使用都會影響香精香料的質量。針對此問題，我國開始拓展綠色科技，將綠色化工技術運用于香精香料的生產中，采用綠色無污染的包裝材料，而且在生產工藝過程中運用綠色科技不斷的降低有害物質的含量，同時嚴格控制香精香料的生產工藝流程，加強產品質檢。運用綠色科技，不斷的研發新的化學生產工藝，進而生產出高質量、低能耗的香料香精，減少環境的污染，促進生產的發展和進步，實現社會經濟與生態環境相協調的可持續發展。

4結語

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關鍵詞：生化工程；生物技術；計算機技術；過程控制；反應器

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）51-0136-02

自上世紀50年代初在國內高校首開發酵工程專業以來，《生化工程》課程一直作為江南大學生物工程專業重點建設的專業基礎課程。圍繞培養實踐型、應用型發酵工程人才，我們在教學中，堅持理論與實踐結合，在教學方法上進行了有益的嘗試。在生化工程的教學過程中，除了圍繞《生化工程》的相關教材講述生化反應動力學與反應器方面的基礎理論外，重點還介紹了最新技術在發酵過程優化與控制以及生化反應器放大中的應用。

一、基于代謝工程和智能工程的集約型發酵過程控制

發酵過程控制技術是利用過程自動控制和系統工程的手段，通過動態調控諸如底物流加速度、通風量、攪拌速度、溫度、pH、操作時間和方式等外部環境因子對發酵過程的性能指標實施優化。發酵過程控制技術可以稱得上是發酵工程的核心關鍵技術。近年來，以人工神經網絡為代表的智能工程技術和以代謝工程為代表的現代生物技術已經逐步、大量地滲入到發酵過程的建模、過程故障診斷和早期預警乃至過程控制與優化等諸多領域。先進的過程控制技術、智能工程技術、代謝工程技術與發酵工程的融合才是現酵過程控制的發展方向和大趨勢。人工神經網絡（artificial neural network，ANN）作為人工智能技術的核心，其固有的學習特性和模擬非線性的能力非常適合發酵過程，目前在發酵工程中的應用相當普遍，在系統辨識、建模、優化、控制等各方面都有廣泛的應用和顯著的效果[1]。神經網絡能由已知的過程輸入得到過程的輸出，從而建立過程模型。

人工神經網絡的廣泛應用主要是由于它具有以下特點：（1）神經網絡具有典型黑箱模型的特性。（2）對于復雜系統，網絡內部各接點間的連接權值包含著對過程輸入、輸出關系的描述，通過選擇一定的網絡拓撲結構和較為方便的學習過程，多層前饋神經網絡能以任意精度逼近任意非線性映射，帶來了一種有效的、智能的表達工具。（3）模型一般為多輸入和多輸出的并行信息存儲與處理結構，從而具有獨特的容錯性和并行計算特點，大量復雜的控制算法能夠得以快速實現，因此可方便地用于多變量控制系統。（4）固有的學習能力降低了系統的不確定性，適應環境變化的泛化能力得到了增加。在估計預測過程中，網絡內部的連接權值的綜合作用即是模型的具體表達，使模型充當了一個逼近真實過程模型的角色。用于網絡的訓練樣本和檢驗樣本能否達到令人滿意的精度或可信度是衡量神經網絡建模效果好壞的主要依據。ANNPR控制策略在控制和優化畢赤酵母生產外源蛋白的控制中起到了很好的效果。例如該控制策略在甘油流加培養階段維持較高的重組畢赤酵母比生長速率，同時避免誘導前甘油的積累，最終提高pIFN-α的產率。除了pIFN-α發酵生產過程，這一新的控制方法還能用于其他畢赤酵母表達外源蛋白的過程。

二、發酵過程在線故障診斷和早期預警技術

在實際的發酵生產過程中，僅僅依靠發酵過程的控制和優化并不能確保生產過程中每一批次的高效和穩定。而且一些在線參數測量電極在工業上的應用還不夠成熟。一旦過程參數偏離最優的控制水平，發酵產量就會大大下降，甚至導致發酵徹底失敗。甲醇營養型畢赤酵母是目前應用效果好且用途最廣泛的一種外源蛋白表達系統。它具有許多明顯的優勢，蛋白分泌表達的啟動子受到誘導劑甲醇的嚴格調控，誘導表達的大部分目標蛋白可以分泌到胞外，有利于降低下游的分離和純化的成本等。在發酵生產過程中，基于OUR變化模式的故障診斷方法是一種常用的方法，但運用單一過程參數進行過程控制和分析不具有代表性。通過選取多個在線參數，針對不同的畢赤酵母發酵過程，建立通用的診斷模型具有廣泛的意義。在畢赤酵母表達重組融合蛋白過程中，在誘導期如何準確有效地控制甲醇的濃度并保持pH值的穩定是發酵過程控制的關鍵。以前的各種基于神經網絡的故障診斷方法大都基于復雜的數據分析和各種網絡的構建，沒有具體結合發酵過程的特性，菌體的代謝以及生理狀態分析，參數的選擇也沒有針對不同階段的發酵特性，識別的效果相對較差。但是通過對所有的在線數據進行評價篩選，基于對誘導期菌體生理狀態和發酵過程參數的深入研究，提出的基于自聯想神經網絡的故障診斷系統能起到很好的效果[2]。

建立具有故障診斷和早期預警功能的自我聯想型神經網絡AANN大致包括五個主要步驟。首先在正常發酵條件下，對一些關鍵過程參數進行在線的監測和存儲，建立具有系統生成、實時數據庫生成等功能的軟件和數據庫。然后建立上述狀態變量的數值以及相應的誤測數據與“正?！焙汀胺钦！卑l酵的性能指標（以產物濃度、生產強度、糖酸轉化率等為基準）間的簡單、定性關系表，從而為實現早期預警后、反推故障原因、及時采取補救措施提供依據和可能的信息。接著建立具有故障診斷和早期預警功能的自我聯想型神經網絡AANN。通過對已知正常發酵樣本數據中未參與訓練、學習的數據進行驗證計算，確認所建立的AANN模型的通用性和精確度可以達到和滿足規定要求。然后建立基于AANN模型的在線故障診斷和早期預警。最后一旦AANN模型檢測到發酵處于“異?！睜顟B，則可以反推可能造成發酵處于“異?！睜顟B的原因。比如說，檢查一下溫度、pH、溶氧電極和尾氣分析儀是否出現故障，氣路和水路（冷卻水）有無堵塞，等等。如果能夠找到原因，則采取相應的補救措施，促使發酵盡快恢復正常；如果確實找不到原因，則可繼續等待一段時間、觀察發酵能否自動恢復正常。如果仍然不行，則應當機立斷、及時放罐?？傊瑧米晕衣撓胄蜕窠浘W絡的目的在于建立以人工智能工程為基礎的、簡易、通用和集約型發酵過程控制系統，并實現發酵過程中的故障診斷和早期預警。

三、計算流體動力學在生化反應器設計和放大中的應用

計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）模擬是21世紀流體力學領域的重要技術之一，該模擬技術的基本原理是利用離散化的數值算法求解控制流體流動的微分方程，得出連續流場在一定區域上的離散分布規律，從而“模擬”流體流動情況。FLUENT是目前世界應用范圍最廣的商業CFD軟件包之一，該軟件在對流態進行數值仿真模擬計算方面有著廣泛應用。帶攪拌的生物反應器在發酵工業有著廣泛應用，攪拌和混合是化學工業中重要的單元操作，體系混合過程和效果往往成為影響反應產率等的重要因素。為評估和研究攪拌系統的傳氧效率和功率消耗，優化反應器的整體結構，采用計算流體力學技術對所設計的新型反應器進行了計算機模擬，采用FLUENT？作為計算平臺，采用基于Euler-Euler方法的Mixture模型處理氣液兩相流問題，氣泡聚并和破裂過程通過群落平衡方程計算，最后將計算結果與實驗測量數據進行比較[3]。計算表明CFD計算的各參數預測值與測量值偏差均在±10%以內，能夠較準確地再現設備內流體的運動狀態。這為利用數值模擬技術優化反應器設計和生物反應器工程放大奠定了基礎。在前期工作中，通過中試生產和80立方生產規模下的結冷膠發酵過程試驗，新型通風發酵罐表現出優良的傳質性能和節能效果，不僅是結冷膠的發酵產率從18g/L提高到22g/L，而且單批發酵過程的電耗節省20%，顯示出技術良好的應用前景。由于這種新型的通風發酵設備在發酵領域具有普遍意義和寬廣應用范圍，對于通風發酵領域的產品都有參考意義，所建立的設計和制造方法對于大型發酵罐的放大方法具有重要的現實參考意義。

采用以CFD數值模擬為主結合實驗測量驗證的方法研究了三層組合槳對黃原膠溶液的氣液分散及混合的效果。根據發酵罐下部通氣的特點，底層攪拌槳選擇徑向流攪拌槳，中層和上層槳設置了軸向流攪拌槳。具體槳型選擇為徑向流槳為SPT槳，軸向流槳為四葉旋槳式攪拌器（KSX）。

四、結束語

生化工程課程具有知識點多，學科交叉性和應用性強的特點。課程項目在實施過程中，教學團隊應該結合最新科研轉化成果，提煉生化工程的典型案例，將生化工程的理論學習與工程學習緊密結合起來。新增案例庫、例題庫等，以典型發酵工程案例為引子，結合生化工程的理論知識，注重培養學生的自學能力和科學的思維方法。注重在課堂上引入最新科研成果，對開拓學生視野、了解生化工程領域最新科學前沿技術的發展具有重要作用。

參考文獻：

[1]史仲平，潘豐.發酵過程解析、控制與檢測技術[M].北京：化學工業出版社，2010.

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關鍵詞：化學反應工程；教學；Excel

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）21-0264-02

化學反應工程是一門實驗和工程計算緊密結合的課程。化學反應動力學的測定需要對實驗結果進行分析、擬合，而反應器設計中，反應器數學模型的求解過程，涉及到迭代計算、微分、積分、數值統計等過程，更是難以通過手算進行求解的。

Excel軟件具有強大的圖表及數值處理功能，用戶無須編程便可進行多項式擬合、非線性單變量求解、多變量規劃求解等復雜計算，在眾多領域都獲得了廣泛的應用[1-3]?，F以根據實驗數據求解反應速率方程、數值積分和非等溫反應器反應器溫度、轉化率求解為例，介紹其在化學反應工程教學中的應用。

一、實驗數據求解反應速率方程

在化學反應工程中，反應式aA+bB=pP+sS的冪指數型反應速率方程可以寫成

二、計算數值積分

在計算管式反應器體積，某一轉化率對應的反應時間等情況時，需要進行積分。當積分公式比較復雜時，無法直接得到解析解，需要用數值方法進行積分。

在excel中，可以用圖4所示的工具表進行計算[5]。表中定義的公式有

delta=（Sheet1！$B$7-Sheet1！$B$5）/500/10^n

F_X=EVALUATE（Sheet1！$B$3&"+0*x"）*delta

Integral_Fx=SUM（F_X）

n=Sheet1！$B$10

X=Sheet1！$B$5+（（ROW（Sheet1！$1：$500）-1）*10^n+TRANSPOSE（ROW（OFFSET（Sheet1！$A$1，0，0，10^n，1））））*delta"

其中delta生成x的分割間距，X生成每個分割點的x值數組，n為精度控制值，F_X為計算每個分割小條的面積，生成一個內存數組，Integral_Fx為將每個小條的面積總和，即f（x）函數的數值積分。

通過輸入被積分函數，積分上下限，選擇計算精度，就可以得到積分的結果。其中選擇高精度結果為6.10861，該結果與解析6.109相差不大，能夠滿足精度要求。

三、計算非等溫反應器的反應溫度、轉化率

在非等溫反應器中，反應速率除了受反應物濃度的影響外，還要受到溫度的影響。放熱反應，放出的熱量使反應速率加快，而反應加快會放出更多的熱量，促使反應溫度進一步升高。因此，對非等溫反應器的計算，要同時聯立物料衡算和能量衡算方程進行求解?？梢杂肊xcel軟件的單變量求根功能來計算。

四、結論

采用Excel軟件，能夠借助現代化的辦公軟件，完成化學反應工程教學中數據分析、圖形展示、數據處理工作。該方法可以大大簡化解題過程，提高教學效率和學習效率，并有助于學生深入了解計算機計算的一般步驟，培養學生的軟件開發能力。

參考文獻：

[1]張香蘭，曹俊雅，張軍，解強.Excel及化工流程模擬軟件在化工專業設計課程中的應用，化工高等教育，2012，（3）：98-102.

篇7

1、教學內容的選擇

為適應我院“培養高素質應用型人才，服務地方經濟社會發展”的要求，首先應從培養應用型人才角度出發，對《化工制圖》的教學體系進行研究，針對教材、教學課件等多個環節，探索并形成一種適用于應用型人才培養的教學體系;其次要注意結合生產實踐，選擇實際生產中具有代表性的設計題目，組織學生去安慶石化現場參觀，實現理論與實踐相結合的目標，能夠極大的激發學生的學習興趣，從而能更好的培養其工程意識和空間想象能力;最后更注重實踐性教學，突出對學生空間想象能力和創新能力的培養。了解AutoCAD在化工制圖中的應用，利用現代化的教學手段來提高學生的繪圖技能。結合安徽大學化學化工學院培養目標和用人單位的需求，推進本課程的改革，提高其教學質量，首先要合理規劃教學內容，進行優化設計。突出化工制圖的特點，將機器零部件、連接件和裝配圖以及化工設備圖、工藝流程圖和管道布置圖的表達特點重點講解;將國家和行業標準規范貫穿教學的始終;在注重理論教學的同時，還要加大實踐教學的力度，合理安排理論和實踐的教學比例。另外，AutoCAD是現代工程設計的一個主要內容，以培養學生較為扎實的制圖基礎，具有空間思維能力、處理化工制圖能力，為后續課程設計服務為目的。

2、教學方法的改進

（1）板書、化工制圖多媒體課件和AutoCAD計算機輔助設計制圖三者結合的教學模式在教學模式上，根據內容選擇不同的教學模式，如:首先從工程實踐中抽象出具有代表性的任務，使學生明確課堂的教學目標，引發學生積極動腦思考和激發學生的求知欲望;然后對給定的任務進行分析，啟發學生嘗試運用已掌握的知識解決新問題，引發學生深入思考和創造思維;接著再闡述相關知識，指出教學內容的重點和難點以及相應的解決方法;下一步進行課堂練習，讓學生舉一反三的運用所學知識解決問題，培養和訓練學生創造性思維，讓學生既動腦又動手，增強實踐能力和獨立解決問題的能力;最后進行課堂小結，總結要點和解決問題的方法途徑、注意事項，加深學生對教學內容的理解。教師用黑板親自示范作圖步驟、作圖的思路以及規范等，可以引導和示范學生手工繪圖，例如，在畫六棱柱時應該先畫定位軸線，再畫出上下兩個底面的三視圖，最后補全棱線。這樣有利于老師與學生互動，提高學生的動手能力。采用多媒體講授作圖，可以做到圖文并貌，并可以呈現二維圖形和三維模型之間的相互轉化，例如學生都感覺到換面法和截交線、相貫線很難理解，通過多媒體可以非常直觀，形象的表現出來，幫助學生建立空間的概念，提高空間想象力。采用AutoCAD計算機輔助作圖是現代工程設計中的一門基礎技能，在化工企業中得到了廣泛的應用，它可以培養學生的空間想象能力和快速處理工程圖樣的能力，從而進一步提高學生的實踐能力。

（2）化工制圖與課程設計相結合

《化工制圖與AutoCAD》是一門理論性很強的課程，如果只注重基礎理論教學，而忽視實踐教學環節，則往往會造成實踐與理論的脫節，同時課堂教學的效果也不理想。充分利用各種實物模型，有機結合生產實際，走進工廠，加強實踐教學環節。在學習化工制圖的過程中，將課程設計中用到的繪圖知識貫穿始終，可以讓學生階段性的練習國標及行業規范的應用，如何繪制工藝流程圖、零件圖及裝配圖等。對于復雜的塔器或熱交換器等化工設備，很難通過語言表達或文字敘述來表達模型演示的效果，這是可以充分利用多媒體工具，AutoCAD能迅速準確的繪制所需的各種化工制圖圖樣，而且具有強大的編輯功能，提高學生繪制各種化工工程圖樣的能力。這樣學生在后續的課程設計中就會對化工制圖的知識靈活運用。通過化工制圖與課程設計的結合，充分培養學生的形象思維能力和空間想象能力，通過啟發和誘導，對學生進行有效的培養和訓練，為學生提供一個生動、形象的立體化教學環境，充分培養學生的空間思維和動手能力。

二、結語

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關鍵詞： 煤氣化 傳統教學方式 情景教學法

前言

煤化工生產為連續化的大規模生產，工藝流程長、設備龐大、自動化程度高，需具有一定專業技能的操作工進行作業。從確保生產穩定、安全、高效、節能、環保等方面考慮，企業不允許實習學生動手操作。另外，煤化工生產裝置投資費用高，近期不可能在學校建立真正的生產實訓基地。由于以上原因，在真正的生產場所鍛煉并提高學生的職業能力、操作技能、通用能力等是有一定難度的。

1.煤氣化課程傳統授課方式

1-煤氣發生爐2-燃燒室3-洗氣箱4-廢熱鍋爐5-洗氣塔6-料斗7-煙

如圖1所示，采用傳統教學方式，間歇式煤氣化生產合成氨原料氣-半水煤氣工藝的介紹以煤氣發生爐為核心，按照設備順序逐一介紹各設備的結構、工作原理、作用及操作控制要點等，然后將整個工藝流程連貫起來介紹原輔材料的輸入和產品的輸出等過程。［1］

傳統教學方式存在的主要問題是：學生讀圖能力較差，對設備結構及工作原理不了解；學生對原料來源、性質、狀態及預處理過程不清楚，對產品的去向不清楚；大多數學生對工藝流程圖的理解難度較大。針對上述問題，筆者嘗試在煤氣化生產工藝中采用情景教學法。

2.情景教學法的應用

情景教學法是教師根據課程內容所描繪的情景，設計形象鮮明的畫面或動畫、視頻短片等，輔之以詳細的解說，使學生仿佛置身其間，如臨其境；師生在此情此景之中進行著的一種情景交融的教學活動。因此，情景教學法對培養學生的學習興趣，啟迪思維，開發智力等方面有獨到之處。

采用情景教學法，一般來說，可以通過“感知―理解―深化”三個教學階段來進行。

2.1 感知――創設畫面，引入情境，形成表象。

如圖2所示，首先介紹氣化原料，即：焦炭、塊煤、型煤等，并設置問題：三種不同原料各自的特征是什么？有何共同點？為什么國內現在多數氮肥企業采用型煤制氣？［2］

多數學生不知道型煤是什么，怎樣加工而成的。此時，可進一步引入一些圖片或視頻短片介紹型煤加工工藝，如圖3所示。

接著介紹煤氣化制合成氨原料氣的氣化劑：空氣和水蒸氣，以及氣化劑的供給方式。

水蒸氣自蒸汽總管來，空氣則通過高壓離心通風機輸送，如圖4所示。

將型煤加入煤氣發生爐，然后交替通入空氣和水蒸氣進行氣化反應，制造合成氨原料氣-半水煤氣，煤氣發生爐結構示意圖及工作原理如圖5所示。

由于煤氣化容易產生氣-固夾帶現象，影響后續工序的正常生產，因此多數氮肥企業在煤氣發生爐出口增設了旋風分離器，以替代傳統工藝流程中的燃燒室，如圖6所示。

經氣-固分離并回收煤氣顯熱后，半水煤氣進入洗氣塔進行冷卻、凈化。

洗氣塔一般采用填料吸收塔，為了讓學生了解塔內的氣液傳質情況，此時播放一段填料塔氣液吸收的視頻錄像，并提供填料塔結構圖和物料進出口示意圖，如圖7所示。

半水煤氣經除塵、回收熱量、洗滌冷卻后，送氣柜儲存，供下一工序使用，圖8是氣柜的外形圖和工作原理圖。

2.2 理解――深入情景，理解流程。

在介紹完煤氣化工藝流程中的原料、產品及主要設備后，此時再引導學生結合課本上所學習到的知識，理論聯系實際思考前面提到的相關問題，并逐一解決。

原料：采用型煤，可以將大量粉煤加工成型，原料適應范圍更廣，原料成本更低，企業經濟效益更好。采用水蒸氣和空氣為氣化劑，主要完成以下兩個化學反應：

C(g)+O2(g)=CO2(g)-Q1

目的：提高爐溫，蓄積熱量，為制氣作準備。

C(g)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)+Q2

目的：大規模制氣。

氣體凈化：半水煤氣經旋風分離器除塵、水膜除塵并降溫，為下一工序脫硫作準備。

能量回收：廢熱鍋爐回收煤氣顯熱，副產低壓飽和蒸氣并返回煤氣發生爐作為氣化劑，以降低制氣成本。

產品輸出：半水煤氣送氣柜儲存供下一工序使用。

2.3 深化――再現情境。

煤氣化生產合成氨原料氣-半水煤氣的過程，是一個典型化工產品的制造過程，主要包含以下兩個單元過程。

①化學反應單元過程――煤氣化過程。

②化工單元操作過程――流體輸送（如空氣及煤氣的輸送、洗滌水的輸送）、傳熱（廢熱鍋爐回收余熱）、非均相物系的分離（旋風分離器氣-固分離）、傳質（洗氣塔）等。

將上述單元過程設備按照情景教學法介紹的先后順序，重新繪制工藝流程示意圖如圖9所示。

3.運用情景教學法的注意事項

設計情景是情景教學法的關鍵，情景設置，直接影響著情景教學法的教學實效。因此創設情景時應注意以下幾點：

3.1有趣味性：通過圖片、動畫或視頻短片等多種形式調動學生學習興趣。

3.2有針對性：必須緊扣教材重點、難點。

3.3有誘發性：引導學生將畫面與問題和書本理論聯系起來，培養創造性思維。

3.4有代表性：是學生在學習中普遍關注卻又不易弄懂的問題，能揭示學生的思維誤區。

3.5有典型性：容易發現或捕捉到材料與理論之間的內在聯系，具體材料能深刻、透徹、全面地說明理論。

參考文獻：

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《西餐工藝學》課程實施理實一體化教學的必要性主要有以下兩點：一是指外在的，即當今社會經濟、文化發展下對職業教育發展的需求；二是指內在的，即從課程本身出發，通過改變教學模式，提高學生對課程內容的把握度。

1.1職業教育的需要

職業教育是我國教育系統中重要的一部分[1]。我國經濟社會發展已經進入一個新階段，社會對職業教育的發展提出了迫切的需求。職業教育水平提升，才能為發展潮流提供更多高質量的職業人才。通過職業教育在全社會弘揚工匠精神，實現培養大量的大國工匠這一職業教育的最終目標。雖然我國的高等職業教育已經發展了十幾年，但是傳統的“一把刀，一口鍋，一個黑板，一張嘴，一本書”的教學模式已經遠遠不能滿足現代教學的需要，社會的發展推動著教育者改變傳統的教學方式，尋找更加適合當代學生學習的教學模式成了教育者的任務之一。對于《西餐工藝學》這門課程，理實一體化的教學方法將更適合學生掌握這門課程。

1.2《西餐工藝學》課程的需要

《西餐工藝學》作為高校烹飪與營養教育、烹調工藝與營養專業的必修課，課程主要介紹西餐的特點、選料、刀工、調味、烹調、裝盤分類等及西餐各主要流派及其特點[2]。通過學習，掌握意大利菜、法國菜和東南亞菜肴的制作，讓學生了解西餐菜肴的特色和魅力。以往我們采用傳統的“先理后實”的教學模式，學生缺少直觀認識西餐的機會，沒辦法較直觀地引導學生走進西餐的大門。掌握西餐生產原理、西餐飲食文化往往是學生一個很大的問題。在傳統教學方法下，學生入門很慢，死記硬背的學習方法讓學生產生厭倦的情緒。理實一體化教學法采用多種教學方法，且各種方法之間相互配合，能讓學生在學中玩、玩中記，理論實踐靈活運用，故能激發學生的學習興趣，學生不覺得枯燥乏味，自然能夠真正有效地吸收老師傳授的知識，達到理想的教學效果。

2.《西餐工藝學》實施一體化教學的條件

理實一體化教學的實施對教學過程提出了新的要求，需要具備以下幾點：

2.1理實一體化教學實訓室

理實一體化教學法是理論與實際操作同時進行，這就嚴格強調了時間和空間的同一性，把基礎理論搬到實訓室中，理論講解和實際操作融為一體，通過教師的講授、示范、輔導等，讓學生全方位地接受知識，充分調動學生的大腦、眼、耳、鼻、口、手等進行學習。還要求該實訓室必須有足夠的空間，能配套西餐制作的各種設備工具，能滿足西餐基礎理論的教學。實訓室既是學習西餐理論知識的課堂，又是學習西餐工藝的課堂[3]。

2.2產學結合實訓室

“神都是用子彈喂出來的”，說明不斷實踐才是學好技術的方法。將生產和學習結為一體的西餐廚房，讓學生有機會將在理實一體化教學實訓室學到的知識，拿到產學結合實訓室進行實驗。學校可以聘請行業大師對學生進行生產指導，學生經過日復一日的練習，勢必能將所學的理論知識真正應用到實際操作中。通過不斷操作，遇到問題時自主思考，讓學生學會運用學到的理論知識解決實際操作中遇到的問題，對理論知識查漏補缺，才能不斷豐富和完善理論知識。同時，在一次次的理論與實操結合的訓練中，不斷提升實際操作水平，使實際操作不落后于理論，讓學生不再僅僅是紙上談兵。

2.3校外實訓室

鑒于在傳統的實習中出現的問題，我們提出要加強學校與企業之間的聯系，積極地探索“工學結合”教學模式在西餐教學中的運用。先安排老師帶著學生一起下企業輪崗學習一個學期，每個學生在每個崗位學習一個月。通過一個學期的工學結合，使學生對廚房的工作程序有清晰的了解，對在崗位工作表現的優缺點有一定的認識，再讓學生回學校學習，將自己在不同工作崗位上所存在的理論知識不足或者實操技能不夠的缺點補上，半年后再出去餐飲企業頂崗實習。通過這樣轉變實習模式，能夠使學生充分地接觸全真的廚房工作模式，認識到自己學習和技能上的不足，重新回校再進行理論和技能的學習，再出去頂崗實習。經過這樣的安排，使學生通過學習后實踐再調整學習后再實踐的形式，更有針對性地得到提高，從而整體上提高教學效率，同時為學生的自主學習和長期職業發展打下較好的基礎。

2.4雙師型教師隊伍

“生源是基礎，教師是關鍵”。教學質量的好壞，關鍵取決于教師教學水平的高低。學校有計劃地讓年輕的教師去行業或餐飲培訓機構進行學習，鼓勵在校教師提高學歷，鼓勵教師開展教育科研和技術科研工作是有一定的必要的。在校老師通過不斷學習，提高自身素質，從而提高整體教師的素質。另外，學校通過與企業的合作，聘用一些行業大師、烹飪大師、餐飲管理人才到學校做兼職教師，以更加直觀的角度，教授學生更多實用的餐飲企業理念，積累實踐經驗，讓學生更加了解餐飲企業的現狀與機遇。通過校內校外相結合，從而提高教師團體的整體能力，這樣才能形成整體優秀的師資力量。

3.理實一體化教學法在《西餐工藝學》課程中的應用

將理實一體化教學法應用在《西餐工藝學》課程中，我們嘗試了很多方法，讓學生掌握的理論知識和實操技能有機結合，使學生在獲得知識技能的同時，學會自主學習和樹立正確的價值觀。

3.1教學前

首先，在學習《西餐工藝學》課程之前，我們增加了“下企業，看?N房”這個環節，讓專業老師帶學生去西廚房參觀學習，并請西廚人員介紹西餐廚房工作流程、各廚房崗位的設置和各崗位的職責等，讓學生真正了解什么是西廚房，熟悉西廚房的工作環境，對西廚房工作有初步的感性認識，從而為學生以后的《西餐工藝學》奠定基礎。

其次，在學習《西餐工藝學》之前，教師會組織一次“大師宣講會”，聘請工作經驗豐富的行業大師，如西餐行政總廚、西餐主管、餐飲總監、人力資源總監等，主要為學生介紹西廚房的就業前景、西廚人員需要具備的能力素質及個人職業生涯發展的規劃等，讓學生知道學什么、怎么學，同時為學生的職業生涯發展規劃奠定基礎。

3.2教學中

3.2.1情景模擬

學生剛開始接觸《西餐工藝學》這門課，對于西餐知之甚少，不了解西餐的種類、文化，不了解西餐廚師的作用，廚房和酒店的哪些部門有聯系。所以，通過創設教學情境，模擬酒店廚房，能夠使學生感受到西餐基礎理論知識的重要性，體會到學習的樂趣。具體安排：將整個班級學生分成若干小組，每三個同學一組模擬成立小型西餐廚房，學生擔任行政總廚崗位，需要完成的任務是從餐廳的起名、廚房人員、樓面人員崗位配置、菜單的編排、設備的需求、成本核算等一系列的任務，學生完成這些任務必須了解西餐廚房的相關理論知識，同時要查閱大量相關資料，實地考察廚房生產運營，學習廚房管理基礎等。學生從原來被動地接受知識變成教學活動的主動參與者。通過教學情境的創設，使學生在實踐中更好地掌握西餐基礎知識。

3.2.2?C合演示

綜合演示在理實一體化教學實訓室進行，配套錄播一體教學平臺。第一階段教學由教師根據西餐正餐上菜順序進行演示教學。具體安排：按照西餐開胃菜，西餐湯類，西餐熱菜，西餐點心順序教學，其中熱菜類按西餐烹調法教學，包括溫煮、沸煮、?h、烤、燴、燜、炸、蒸、煎、炒、鐵扒、串燒。關于基礎湯，兩大基礎冷少司，五大基礎熱少司穿插在具體的菜肴中。如：在演示愷撒沙拉這個菜肴時穿插蛋黃醬少司的制作，演示奶油蘑菇湯菜肴時穿插牛奶少司、奶油少司的制作。另外，還可以將菜肴典故、菜肴制作原理穿插在具體要演示的菜肴當中，做到邊講邊做，讓學生充分了解一個菜肴的由來及背后的故事，激發學生學習的興趣，使教學更有效率。第二階段教學由教師演示歐洲各國經典菜肴，使學生了解更多相關的西餐知識。第三階段教學由教師演示東南亞各國風味菜肴，使其不僅僅局限于傳統的西餐菜肴，通過多方面的涉獵，為下一階段的創新奠定基礎。第四階段由學生自主創新實驗，學生根據以往學習的傳統西餐知識，結合后期的一些新穎的文化知識，根據自己的理念，結合不同的飲食文化，嘗試創造一些新穎的西餐菜式。

3.2.3角色扮演

在日常創新實訓課程當中，將整個班級學生分成若干小組，每四個同學一組模擬成立小型西餐廚房，學生A擔任扒爐廚師，學生B擔任西爐廚師，學生C擔任冷菜廚師，學生D擔任加工廚師，由教師擔任出品主管。實訓地點在產學結合實訓室，學生通過顧客點單，按質按量完成菜肴制作。讓學生真實扮演西廚房廚師進行生產，從而使他們能盡快適應廚房工作，提高綜合技能、管理、團隊合作等各方面能力。

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關鍵詞：建筑工程設計；多學科；設計優化

中圖分類號：TU198文獻標識碼： A 文章編號：

引言：從20世紀80年代至今，我國經濟體制發生了重大變革，建筑行業市場經濟模式基本建立。在新形式下，要樹立一種先進的優化設計思想。設計思想會在不同程度上影響建筑師的創作，但最終決定建筑設計的還是市場，有了完善的市場環境，加上思想明晰的建筑師，國內建筑行業會更具有生命力。

1 多學科優化設計概述

多學科設計優化（簡稱 MDO）是一種通過充分探索和利用工程系統中相互作用的協同機制來設計復雜系統和子系統的方法論。多學科優化設計的中心思想是在復雜系統設計的整個過程中利用分布式計算機網絡技術來集成各個學科的知識，應用有效的設計優化策略，組織和管理設計過程。多學科設計應用于建筑設計中，實現了充分開發利用各個學科間相互作用關系達到協同效應，在建筑設計中進行最優化的系統整合。由于實現了多學科的并行設計，節約了設計時間，更增強了設計的效果。

建筑設計環節在建筑工程項目的全壽命周期中占有重要位置，不僅影響著工程下階段的子項目質量，也影響著建筑的經濟、節能等效應。多學科優化設計體現于建筑工程設計的各個環節，在方案設計階段，涉及到建筑學、環境學、經濟學等學科；在施工圖設計階段涉及結構力學、流體力學、暖通等學科。

目前，建設工程設計中存在耗時、低效、費錢等問題，多學科知識在設計中的應用并未得到綜合整合、優化，學科間存在溝通、交流障礙。設計中，各學科信息得不到共享，成為主要的阻力之一。根據建筑工程設計多學科優化理論有效改善了工程設計的現狀，并經歷了獨立靜態優化、獨立動態優化和均衡優化的理論發展過程，使得設計中各個資源優勢得到有效發揮，合理設計資源結構的配置。也就是改變傳統，將各學科之間的聯系僅限于建筑工程設計的具體問題的應用，多學科優化設計重視了各學科間的緊密聯系、互相作用、綜合效應。不難發現，多學科設計優化將在建筑工程設計各個環節中引起巨大的影響。

2 多學科優化設計的優勢

傳統工程項目設計中，先由建筑設計師制定符合業主要求的設計方案，再由工程項目團隊成員共同設計完成設計圖紙。工程設計團隊一般由結構工程師、機械工程師、暖通工程師、電氣工程師組成。工程設計團隊各工程師在相對獨立的環境下工作，在遇到具體問題時，才通過合作交流、信息共享來解決。最后，通過業主與工程師間的信息交流，完成設計整個過程。這種建筑項目設計僅能滿足符合建筑物設計的各類標準，達到設計上的合理性、實用性，沒有過多的考慮設計過程的系統優化。如在建筑結構設計、建筑機械系統設計、照明系統設計上等都處于各自獨立，使得建筑結構的整體效能、各子系統的配合協同程度低。而且，設計過程多有人工操作完成，且各工作人員間信息交流不便，導致設計階段的耗時長、效率差，影響了整個建筑工程的進度。傳統的設計過程和方法不符合現代設計理念，需要經過創新和改變來完善。分析過去設計環節過程中大致存在如下問題：阻隔了設計師間的交流、信息共享存在障礙，工程師將重心較大投入到設計的管理和執行，忽視了信息的自動化和對信息進行的評價。如果能合理分配設計環節，注重設計環節的資源配置，提高設計的效率和效益，提高信息的自動化水平和信息評價結果，才能真正達到建筑設計的目的。

建筑工程設計中多學科優化設計理念還體現在對于設計多套可行性代替方案上。因為設計理念的最優化來自于對多個可行性方案的不斷的替換和提高。以往，設計工程師注重于一個可行性方案，忽略了設計目的在于最優化的設計。為此，有必要對設計元素做多方面探索、假設，使其達到功能上最優化。設計工程師在良好可變環境下，尋找替代可行方案的多種幾何與非幾何參數，實質是在原有的設計方案上進行修改、替換，達到優化的目的。這類優化設計不太費時，因其不需要對設計參數重新定義。通過多個可替代方案的結合，最終確立一種最為優化的方案，確立最終的決策。并且，在設計過程中，引入參數設計分析自動化替代人工分析操作。避免了參與者在重復進行的人工優化整合方案分析中出錯，也減少了人工工作量，提高了效率和科學化的方案設計，將多余時間用來評估設計結果和作出科學決策。

建筑工程設計中，MDO技術的具體應用：設計團隊通過建立參數拓撲模型來定義設計空間，選擇可變參數以及相關可行域。根據某個參數配置，利用參數化CAD工具，在設計空間中的每個點建立不同的幾何模型。進行幾何模型設計的多學科綜合分析，得出分析結果，通過參數計算出材料、設備的用量、成本。用適于設計空間搜索需要的統計方法來控制新參數配置的選擇，最后通過優化器反饋空間最優的位置。MOD技術的應用，改變了工程師以經驗為主的參數設計，從協助參數指定和對設計空間的規定方面的角色轉變。通過自動化的設備分析設計參數，工程師將重心轉移到解讀、分析、評價設計結果上，為設計管理與執行騰出時間，更能綜合優化設計結果。借助高科技，能減輕設計工程師的工作量，并加強了決策的科學性。

3 多學科設計優化技術的應用

使用對象化的數字物體用以描述和表現真實世界的建筑構件，稱為建筑信息模型。在同一個數據庫的管理下，實現參數化建模，動態捕捉和傳遞建筑信息。參數化的建筑設計模型具有真實世界的行為和屬性表現，實現了設計上的智能性、實用性，通過參數化的設計保持了建模在真實世界的反應，其設計的相互性與真實世界差異不大。而且，該操作方便、快捷。當我們需要對設計圖紙稍加修改時，系統可以實現自動保留原來資料數據，通過設置各構件的相關參數值，可自動生成構件的空間位置。

參數化建模是讓設計工程師從整體、直觀上審查設計建筑本身，幫助分析設計上的缺陷，并給出合理、標準的信息模型，設計工程師只需在此基礎上通過幾何形態的修改來完成工作內容，大大減少了設計工作的重復性。在參數化建模中，應用多學科知識，在建筑設計原有的基礎上，具備靈活性，滿足人類智能化需要。建模設計一般以建立合適的設計對象樹來實現。DOT（Design Object Tree）是設計對象樹英文縮寫，其中DO為設計對象，每個DO包含參數集、約束集、目標集、方法集。

在建筑工程多學科優化設計中，根據設計過程牽涉的各學科特性及要求，分為若干個子系統。每個子系統能夠獨立分析求解、并行優化，建立各個子系統的關系，耦合優化，最終達到整體協調效應即設計的最優解。該優化過程不僅縮短了循環設計的時間，并將多種可替代方案進行整合，實現了提高設計質量的目的和效應的目的，提高了工程管理的組織化水平，基于信息化基礎設計，可操作性強等。

4 結束語

隨著時代的進步，高層建筑的不斷發展，建筑的材料、形式及力學分析模型也將更加復雜與完善。通過對建筑工程設計的優化問題進行分析、探討，從而使建筑設計更加科學、經濟、合理。

參考文獻：