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1、化工系统工程课程教学大纲(Chemical System Engineering)一、课程概况课程代码：2501049学分：2学 时：32先修课程：高等数学、物理化学、化工原理、化工热力学适用专业：化学工程与工艺教 材：化工系统工程理论与实践，王健红、冯树波、杜增智编著, 化学工业出版社，2009课程归口:化工与材料学院课程团队：化工核心课教学团队课程性质与任务：本课程属于专业基础课，是化学工程与工艺专业的专业核 心课程，在整个专业人才培养体系中起着承前启后的重要作用。本课程的任务是 使学生初步掌握对过程进行模拟、分析、优化和合成的系统工程方法，培养综合 运用化工基础知识和专业知识处理实际问题
2、的能力。在教学过程中让学生了解化 工系统工程是以系统(特别是大系统)为对象的一门学科，使学生掌握化工系统工 程研究的是化工系统过程整体的特性，让学生理解化工系统工程的模型方法，用 数学模型，即数学方程来描述过程的特性，以达到最优设计、最优控制和最优管 理的目标。以实践为基础，以理论作解释，树立学生理论联系实际的科学观；以 继承经典为首要任务，以发展创新为长远目标，培养学生的创新精神；让学生学 会以全局观观察和评价学术成果，不以偏概全，为毕业后从事相关工作打下基础。二、课程目标及对毕业要求观测点的支撑序号课程目标支撑毕业要求观测点毕业要求1目标1:能够理解掌握化工过程、 化工系统、单元模型的基本
3、概 念、分析原理及方法，能够进行 化工过程的稳态分析与简单模 拟及数学模型的初步建立。观测点1-4：掌握化工 反应、分离等专业知 识。毕业要求1工程知识：能够将 数学、自然科学、工程基础和专 业知识用于解决化学工程与工 艺领域复杂工程问题。2目标2：能够掌握化工过程系统 的数学模型与优化，并结合所观测点2-4：能运用化 工基本原理，分析化工毕业要求2问题分析：能够应 用数学、自然科学和工程科学的学专业知识，了解换热网络、 水网络、氢网络的集成与优化。过程的影响因素，证实 解决方案的合理性。基本原理，识别、表达、并通过 文献研究分析化学工程与工艺 领域复杂工程问题，以获得有效 结论。3目标3：能
4、够采用科学方法对化 工生产过程的复杂工程问题进 行研究，包括分析与解释数据、 综合运用化工系统工程原理，通 过信息综合得到合理有效的结 论并形成综合解决方案。观测点5-1：能够针对 复杂化学工程问题，选 择与灵活使用恰当的 技术、资源、现代化学 工程工具和信息技术 工具。毕业要求5能够针对化学工程 与工艺领域的复杂工程问题，开 发、选择与使用恰当的技术、资 源、现代工程工具和信息技术工 具，包括对化学工程与工艺领域 的复杂工程问题的预测与模拟， 并能够理解其局限性。4目标4：立足于现有科技水平与 成果，掌握科学的学习方法，具 备全局观念及创新精神。观测点12-2：掌握良好 的学习方法，具有不断
5、 学习和适应发展的能 力。毕业要求12具有自主学习和 终身学习的意识，能够追踪化学 工程与工艺相关领域的发展动 态，有不断学习和适应发展的能 力。三、教学内容及要求序号教学内容思政元素预期学习成果教学 学时教学方 式支撑课 程目标1化工系统工程的基本概 念、任务、主要内容和基 本术语：系统、系统工程、 化工系统工程、发展与沿革 等重点和难点：基本任务与 内容、基本方法、常用术语立足于现 有科技水 平与成 果，培养 全局观念 与理论联 系实际的 科学观。能够掌握系统工程 与化工系统工程的 基本概念；掌握基本 任务与内容、基本方 法与技术路线、常用 术语；了解主要技术 手段与工具。6讲授/讨 论/
6、实例 教学等目标12数学模型：化工系统模型 及其自由度、机理模型、流 程结构模型、流程模拟基本 模型、过程单元模型 重点和难点：数学模型的 定义与分类、系统自由度分 析、信息流图与流程结构的 矩阵表征、流程模拟模型能够理解过程系统 的模型及其自由度； 掌握流程结构模型 中的信息流图与矩 阵表达方式；了解流 程模拟的基本模型； 了解过程单元模型 中的混合器、分流 器、平衡闪蒸、换热 器、精微塔板与反应 器。12讲授/讨 论/等目标1目标23数学模型求解方法：基本 概念、线性代数方程组、非 线性一元方程迭代解法、方 程组求解的切割技术、双层 法、常微分方程组初值问题理解数学模型的基 本概念；学会求
7、解线 性代数方程组、方程 求根；了解非线性方 程组的求解方法；了6讲授/讨 论/实例 分析等目标1目标3与动态模拟重点和难点：线性方程组、非线性方程组求解解双层法的基本原 理与关键技术：包括 泡点计算、平衡闪蒸 计算。4流程模拟基本技术：流程 模拟系统的结构与程序设 计、序贯模块法、联立方程 法与联立模块法、化工装置 仿真机重点和难点：序贯模块法 及其求解理解序贯模块法，学 会求解；能够掌握不 可分割子系统的识 另限掌握不可分割子 系统的切割。4讲授/讨 论/等目标2目标35系统综合概述：典型系统 综合问题、换热网络综合 重点和难点：系统综合与 系统优化创新是引 领发展的 第一动 力，坚持 改
8、进创新 的基本原 则，培养 学生创新 精神。能够掌握典型系统 的综合问题、了解系 统综合的基本方法 与关键、了解系统优 化案例。4讲授/讨 论/实例 分析等目标3目标4四、课程实施（一）教学方法与教学手段1 .采用多媒体教学手段，配合例题的讲解及适当的思考题，保证讲课进度的 同时，注意学生的掌握程度和课堂的气氛。2 .课程讲授与案例教学、课堂讨论、线上网络教学、解释等多种教学方式结 合，实行互动研究型教学，重点培养学生的理论素养与问题分析能力。因此，安 排学生自主性的学习内容，要求学生利用曾经学习过的化学有关知识来理解本门 课程的有关内容，从而提高学生分析和解决问题的能力。课上主动参与讨论；课
9、 后按时完成布置的作业，积极进行教学互动交流。（二）课程实施与保障主要教学环节质量要求1备课L掌握本课程教学大纲内容，严格按照教学大纲要求进行课程教学 内容的组织。2,熟悉教材各章节，借助专业书籍资料，并依据教学大纲编写授课 计划进度表3.根据各部分教学内容，构思授课思路、技巧，选择合适的教学方 法。2讲授L要点准确、推理正确、条理清晰、重点突出，能够理论联系实际， 熟练地解答和讲解例题。2 .采用多种教学方式（如启发式教学、案例分析教学、讨论式教学、 多媒体示范教学等），注重培养学生发现、分析和解决问题的能力。3 .能够采用现代信息技术辅助教学。4 .表达方式应能便于学生理解、接受，力求形象
10、生动，使学生在掌 握知识的过程中，保持较为浓厚的学习兴趣。3作业布置与批改学生必须完成规定数量的作业，作业必须达到以下基本要求：L按时按量完成作业，不缺交，不抄袭。2 .书写规范、清晰。3 .解题方法和步骤正确。教师批改和讲评作业要求如下：L学生的作业要按时全部批改，并及时进行讲评。2 .教师批改和讲评作业要认真、细致，按百分制评定成绩并写明日 期。3 .学生作业的平均成绩应作为本课程总评成绩中平时成绩的重要 组成部分。4课外答疑为了解学生的学习情况，帮助学生更好地理解和消化所学知识、改 进学习方法和思维方式，培养其独立思考问题的能力，课外答疑方 式、时间、地点要跟学生商量共同确定，灵活安排。
11、5成绩考核本课程考核的方式为开卷笔试。考试于结课的最后一周进行。有下 列情况之一者，总评成绩为不及格：L缺交作业次数达1/3以上者。2.缺课次数达本学期总授课学时的1/3以上者。五、课程考核（-）课程考核包括期末考试、平时及作业考核等，期末考试采用开卷考试 方式。（二）课程总评成绩=平时成绩x20%+作业x20%+过程性考核10%+期末考试 成绩x50%。具体内容和比例如表所示。成绩 比例支撑目标考核环节考核内容与评价细则目标1目标 2目标 3目标 4平时表现20%课堂不定期点名，考核能否按时到勤，对于旷课、 迟到和早退者适当扣分，根据平时课堂笔记、课堂 回答问题等情况确定平时表现分数。10%
12、10%作 业20%每章节对应有思考题和习题，考核学生对每节课知 识点的复习、理解和掌握度。对每次作业完成情况 做记录并百分制打分。5%5%慕课堂随堂测验，考察学生对教学内容的掌握情 况，以课堂测试的形式进行。5%5%过程性考 核10%采用课程大论文的形式，考察学生学完该课程后的 收获。5%5%期末试卷50%题型考核内容及相应试题选择题主要考核化工系统的基本概念、 系统自由度的基本概念与计算分 析、化工过程的单元模型、化工 过程的稳态分析与模拟15%填空题主要考核化工系统的基本概念、 系统自由度的基本概念与计算分 析、化工过程的单元模型、化工 过程的数学模型与优化15%简答题主要考核系统综合分析
13、、换热网 络综合10%10%合 计100%45%30%15%10%备注：1.课程目标达成度计算方法如下:各课程目标达成度=支撑该课程目标相关考核环节平均得分之和支撑该课程目标相关考核环节总分之和2.作业包括课后习题、单元测试、调研报告、课程论文、案例分析、网 络课堂学习等等。六、有关说明（一）持续改进本课程根据课后作业、考勤、期末考试等考核情况，以及学生、教学督导的 反馈意见，及时对教学中不足之处进行改进，并在下一轮课程教学中改进提高。 针对课程目标设计出课程考核的方式、内容和评分标准，确保课程内容与教学方 式能有效实现课程目标，使得考核结果能够证明课程目标达成Q（二）参考书目及学习资料1王弘轼，化工过程系统工程，清华大学出版社，20062冯宵，化工节能原理与技术（第三版），化学工业出版社，20093姚平经，过程系统工程，华东理工大学出版社，20094姚平经，化工过程系统工程，大连理工大学出版社，19922021年9月1日