课堂是人才培养的主阵地，教学改革是提升教育质量的核心动力。在化工类专业中，《化工流程模拟》是连接理论与工业实践的关键桥梁。然而，这门课程曾因软件操作复杂、工程背景深厚而让学生望而却步。今天，让我们一起走进食品与化工工程系王宝忠老师的《化工流程模拟》课堂，看一场“以学生为中心”的SC改革如何让冰冷的软件界面焕发出工程思维的火花。

1.痛点：当“黑箱操作”撞上“工程现实”

《化工流程模拟》是化学工程与工艺专业的核心必修课，要求学生掌握利用Aspen Plus等软件进行物料衡算、能量集成与设备选型的能力。但长期以来，这门课陷入了一种技术性困境：

教师演示累：教师在机房投屏演示点击菜单、输入组分、设置物性方法，操作步骤环环相扣，稍快一步学生就跟不上。

学生犯困多：面对密密麻麻的英文参数和枯燥的收敛容差设置，学生只能机械模仿，课堂抬头率不足50%。

能力脱节重：期末考核时，学生只会做“教师讲过的原题”，面对哪怕一个换热器温度的微调导致流程不收敛，就束手无策，缺乏解决真实工程故障的诊断能力。“如果把流程模拟课教成了‘软件操作说明书背诵课’，那就是教学资源的巨大浪费。SC改革的关键，在于把讲台从机房控制台，搬进虚拟的化工车间。”

2.规范：从“第一行输入”开始建立工程纪律

过去，前两周的课常被浪费在解决软件破解、闪退和环境变量配置上。在新学期第一课，没有急着打开软件，而是与全班共同确立了 《工程师职业素养公约》：

敬畏数据：输入的每一个温度、压力数据必须有理有据，严禁为了收敛而“瞎填参数”；

逻辑优先：先手绘工艺流程草图和物料平衡框图，再动手打开电脑，严禁没有思路就“鼠标乱点”；

复盘文化：模拟结果报错时，先小组会诊查找原因，再求助教师，记录每一次“不收敛”的原因。

“以前软件弹红叉我就慌，直接举手问老师。现在约定俗成，我们先自查物流的相态对不对，那股学习的专业劲儿一下子就上来了。”班级学生反馈道。

方法：把“教师演示台”变成“学生指挥部”，SC改革的核心是将原本的 “教师演示—学生模仿” 线性流程，重构为 “任务驱动—故障寻宝—攻防讲解” 的立体战场。

3.过程：以“精馏塔灵敏度分析与优化”为例的沉浸式课堂

第一步：真实场景导入，而非菜单介绍

课程开始，王老师展示了一张某石化厂真实的操作日报表：“同学们，该厂想通过提高塔顶回流比来提升产品质量，但蒸汽消耗暴增10%，被厂长叫停。今天你们就是工艺工程师，请利用模拟软件找到既能保住纯度又能省蒸汽的拐点。”

第二步：学生成为“操盘手”，互设障碍

接下来，讲台交给学生。分组后的学生不仅要做自己的案例，还要互相“使绊子”。

A组完成基础收敛后，B组悄悄修改了进料中的轻组分含量。

A组需要立刻发现模拟结果的温度分布异常，并通过灵敏度分析工具找出回流量与纯度的非线形关系曲线。

学生主讲环节：A组要上台讲解为什么在某个回流比之后，继续增加回流收益极小（边际效益递减），而B组则要作为“挑剔的车间主任”提出质疑。

“我们组在台上讲为什么选择R=2.8时，台下同学直接问‘如果进料板位置变了呢？’这种被追问的感觉太真实了，逼着我们把模型每一个自由度都摸透。”-2023级化学工程与工艺1班学生课后反馈。

第三步：实时诊断，动态调整难点

在学生操作过程中，王老师通过机房管理软件实时查看各组的收敛状态和错误日志。

如果发现全班80%的小组都卡在撕裂流股的初值设定上，王老师会立刻叫停练习，用5分钟时间集中突破讲解“Wegstein法收敛振荡的处理技巧”。

针对已经快速完成的小组，王老师则下发进阶任务：“如果隔壁车间限电，塔顶冷凝器负荷必须降15%，请给出操作调整方案。”

第四步：案例分层，让每个学生都有获得感

课程案例设计严格遵循 基础层（全收敛）、进阶层（含约束优化）、挑战层（带循环物流的全流程热集成）。

基础层：完成脱丙烷塔的简捷法设计。

挑战层：完成整个乙烯装置分离序列的热泵精馏经济性评价。

对于学有余力的学生，王老师甚至引入了动态模拟的SC联动：“当进料压力波动5%时，你的控制阀PID参数能否Hold住液位？”

4.成效：从“软件焦虑”到“工程直觉”的跃迁

经过一个学期的SC教学改革实践，《化工流程模拟》课堂发生了质变：

课堂参与度显著提升：屏幕监控显示，课堂有效操作时长占比从45%提升至92%，无意义的软件浏览和走神现象基本消失。

解决未知问题的能力增强：在期末的“盲题挑战”中（给出一个从未见过的复杂冷箱换热网络并要求打通流程），学生的自主收敛成功率从改革前的31%跃升至78%。

建立了初步的工程经济思维：学生在提交模拟报告时，不再只给出温度和流量，而是会主动附上公用工程成本比较表和设备投资边际分析。

王宝忠老师感言：“当学生不再问你‘老师，这个叹号报错怎么办’，而是兴奋地跟你说‘老师，我把塔压降了5kPa，冷凝器面积省了，但再降就要淹塔了’，你就知道，SC改革成功了。流程模拟不是用来画图的，是用来权衡与决策的。当课堂的主动权还给学生，那些冰冷的数字背后就有了温度。”

5.总结：工程教育的SC改革永远在路上

SC改革的灵魂是一脉相承的——把课堂还给学生，把真实还给模拟。在数字化转型的大背景下，化工流程模拟课程的SC改革不仅是教学法的革新，更是对未来卓越工程师核心素养的精准画像：不再是只会点鼠标的操作员，而是懂收敛逻辑、懂成本约束、懂权衡决策的工艺架构师。

审核 / 效碧亮