本文作者：歐陽曙光 王世杰 韓軍 何選明 史世莊 徐珍 單位：武漢科技大學化學工程與技術學院

隨著計算機硬件和軟件的飛速發展，計算機的應用已深入到各個專業領域。將計算機技術與其他學科交叉融合，形成了眾多以計算機應用為核心的新技術、新手段和新興學科。將計算機科學、數學應用于化學形成了計算機在化學中的應用(又稱計算機化學)這個新興化學分支學科[1]，主要研究領域有：化學數據庫技術、化學結構與化學反應的計算機處理技術、化學中的人工智能方法、計算機輔助分子設計、計算機輔助合成路線設計等[1-3]。

將計算機與應用數學、統計學和計算機科學交叉融合形成了化學計量學這個新興化學分支學科[1-4]，其基本任務是研究運用數學、統計學、計算機科學、以及其他相關學科的理論與方法優化化學量測過程,并從化學量測數據中最大限度地獲取有用的化學信息[4]。將計算機和計算機網絡技術應用于化學信息處理形成了化學信息學這個新興化學分支學科。它利用計算機技術和計算機網絡技術，對化學信息進行表示、管理、分析、模擬和傳播，以實現化學信息的提取、轉化與共享，揭示化學信息的實質與內在聯系，促進化學學科的知識創新[5-6]。

計算機在化工領域中的應用已經非常廣泛和深入，比較典型的應用有：實驗數據的分析與處理、化工過程分析與開發(計算機仿真)、化工過程設計(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，化工類的工程技術人員如果沒有較強的計算機應用能力，將直接影響到其對工作崗位的勝任程度。當前大學階段的計算機應用能力培養主要集中在低年級階段，在高年級階段由于教學重點轉移到專業基礎課和專業課，往往忽視了對計算機應用能力的繼續培養，造成畢業生的計算機應用能力不能滿足實際需求。本研究以武漢科技大學化學工程與技術學院化學工程與工藝專業為例對化工專業本科生高年級階段強化計算機應用能力培養進行一些初步探索，以期提高畢業生的計算機應用能力。

1優化培養計劃

1.1增設《計算機在化工中的應用》

《計算機在化工中的應用》定位為化學工程與工藝專業的一門專業修選課，其內容包括緒論、觀測數據分析與處理(以MATLAB為工具軟件)、計算機在化工過程分析中的應用、計算機在化工過程設計中的應用、計算機在化工過程控制中的應用、網絡上的化學化工資源和常用化學化工軟件。該課程由計算機和化工專業的一些相關課程交叉融合而成，教學時數為36，其中14學時為上機實踐學時。其任務是結合化學工程與工藝專業特點，進一步提高學生應用計算機解決化工領域專業技術問題的能力。掌握應用計算機處理實驗數據的方法，掌握應用計算機進行化工過程分析的基本方法，掌握應用計算機進行化工過程設計的方法，掌握各種計算機控制系統的基本概念、組成、工作原理和優缺點，掌握利用計算機網絡獲取化學與化工資源的方法，掌握常用化學化工軟件的使用方法。

1.2增設《化工CAD繪圖與識圖》

《化工CAD制圖與識圖》定位為化學工程與工藝專業的一門專業修選課，其內容包括AutoCAD繪圖軟件及其應用、化工設備常用零部件圖樣及結構選用、零件的連接及其畫法、化工工藝圖、化工設備圖和AutoCAD三維化工制圖。該課程由《化工制圖》和《AutoCAD繪圖》整合而成，教學時數為36，其中14學時為上機實踐學時。其任務是通過本課程的學習培養學生繪制和閱讀化學工程設備圖和工藝流程圖的基本能力，尤其要重點培養學生運用AutoCAD高效率繪制化學工程設備圖和工藝流程圖的能力。

1.3合理安排課程開設順序

俗話說：“拳不離手，曲不離口”，要想提高學生的計算機應用能力，必須不斷給他們提供練習的機會，因此計算機應用課程和相關專業課程的開設順序就比較關鍵。以武漢科技大學化學工程與技術學院化學工程與工藝專業的培養計劃為例，考慮到主干專業課程要到第6學期和第7學期才開設和在主干專業課程教學中強化學生的計算機應用能力培養更能體現學以致用的原則，把《計算機在化工中的應用》和《化工CAD制圖與識圖》這兩門課程均安排在第6學期開設。學生學完這兩門課程之后，其所學知識和技能就可在化工原理課程設計、燃氣工程、高炭化學與碳材料工程基礎、煉焦化學、煉焦化學工學實驗和畢業設計等課程的學習或實踐環節中得到應用、鞏固和提高。

2在專業理論教學中融入計算機應用

2.1引導學生運用計算機進行工藝計算

在化工課程設計、畢業設計和實際工程設計中都離不開工藝計算，而且工藝計算環節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果的準確性作為代價。在當今計算機應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計規范中仍在推薦傳統的手工計算方法，但人們在工程實踐中更熱衷于運用計算機進行工藝計算。因此教師在專業課教學中要主動引導學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，又能培養學生運用計算機解決專業技術問題的興趣，進而在計算實踐中提高其計算機應用能力。燃氣管網水力計算是燃氣管網設計中一項非常繁瑣和復雜的工藝計算。用手工計算的方法對一個擁有數十個環的燃氣管網進行水力計算，往往會讓人望而生畏，但如果運用計算機來計算，計算速度就非常快，準確性也很高[14]。計算工作配方是炭素材料生產中的一項比較復雜的工藝計算。所謂工作配方，就是當規定了每一鍋糊料的總重后，如何根據指定的配方(理論配方)以及各種炭質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工作配方并應用于實際生產中[15]。運用計算機進行工藝計算有兩種方法，一種是利用現成的商業軟件，如MATLAB,MATHCAD,EXCEL等；一種是利用編程語言開發專門的工藝計算軟件。不管什么方法都能提高學生的計算機應用能力。