Перестройка учебных программ в контексте многоуровневого образования

ние количества часов аудиторных занятий естественным образом привели к пересмотру и корректировке рабочих программ дисциплин. Корректировка зачастую заключается в том, что ряд разделов дисциплин просто изымаются или же предлагаются студентам для самостоятельного освоения. Даже с учетом возросшего внимания и значения, придаваемого самостоятельной работе студентов по изучению теоретического материала, к активно внедряемым новым технологиям, помогающим студентам успешно работать в этом направлении, трудно согласиться с тем, что такая работа может быть высокоэффективной, когда это касается, скажем, неко-

интересов: автоматизация расчетов технологических параметров в химической промышленности. Автор 42 публикаций торых специальных разделов дисциплин математического цикла.

Объектом нашего внимания являются некоторые проблемные аспекты структуры и содержания образовательных программ подготовки бакалавров по направлению «Технологические машины и оборудование» («Машины и аппараты химических производств» в старой редакции) в Березниковском филиале Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Теоретическая база, обеспечивающая общетехническую подготовку, закладываемую при освоении дисциплин математического и естественнонаучного цикла, а также содержательная часть этой базы чрезвычайно важна для успешного освоения последующих дисциплин профессионального цикла, предусмотренных рабочим учебным планом. Между двумя этими циклами должна существовать устойчивая взаимосвязь, позволяющая выстраивать вертикаль образовательного пространства. В частности, отсутствие у студентов представления о дифференциальных уравнениях в частных производных или об элементах теории поля делает не- возможным освоение значительной части основополагающих понятий и законов таких дисциплин, как «Гидравлика», «Механика жидкости и газа», «Процессы и аппараты химической технологии». Между тем перечисленные дисциплины образуют группу предметов, формирующих профессиональную квалификацию инженера. Для ликвидации подобного рода издержек необходимо осуществлять согласование образовательных программ дисциплин, обеспечивающих общетехническую подготовку, и дисциплин, составляющих профессиональный цикл.

Базовый для нашей специальности расчетно-конструкторский курс «Процессы и аппараты химической технологии», будучи тематически очень насыщенным, имеет сугубо прикладную направленность. Знание теоретических основ процессов химической технологии является инструментом овладения принципами и методами их расчета и оптимизации, навыками проектирования и выбора оборудования, наиболее полно отвечающего требованиям технологий. Соответственно, перед преподавателем этой дисциплины стоит сложная и ответственная задача по формированию у будущих специалистов представления о природе основных гидромеханических процессов, процессов теплопередачи и массообмена, привитию им профессиональных навыков и выработке умений в области процессов и аппаратов химической технологии. В связи с этим изложение теоретических основ курса должно быть целостным и систематическим, последовательно сочетающимся с практическими и лабораторными занятиями. Для достижения этих задач и с учетом того, что приходиться действовать в стесненных рамках урезанных аудиторных занятий, нам представляется целесообразной разработка собственных образовательных технологий, адаптирующих большой объем теоретического материала под требования рабочей программы дисциплины.

Для успешного освоения обучающимися курса «Процессы и аппараты химической технологии» нами был разработан набор автоматизированных расчетных обучающих модулей по каждому разделу этой дисциплины. Расчетный модуль представляет собой программу, созданную в среде Turbo Pascal на языке Pascal, в которой описаны основные закономерности одного из технологических процессов. Осуществляя в диалоговом режиме работу с расчетным модулем, обучающийся изучает основные закономерности и особенности технологического процесса, осваивает принципы и критерии расчета и выбора его параметров.

В качестве примера на рис. 1 представлено диалоговое окно ввода данных, необходимых для расчета процесса абсорбции газообразного аммиака водой в аппарате с подвижной шаровой насадкой [2, 3]. Помимо ввода данных, студенту предлагается выбрать один из восьми возможных параметров оптимизации процесса. В качестве критерия оптимальности выступает степень извлечения аммиака [1].

На рис. 2 представлены результаты расчета и оптимизационного поиска для случая, когда в качестве оптимизируемого параметра выступает диаметр насадочной колонны.

Набор расчетных модулей по всем основным темам дисциплины образует своего рода тренинг-систему, дидактическое средство, использование которого позволяет студентам в рамках аудиторных практических занятий осваивать и усваивать теоретический материал, одновременно получая навыки проведения технологических расчетов.

Реализация такого подхода дает возможность решить одновременно четыре задачи.

Выбрать D:\K0L0NNA3 EXE

Для указания параметра оптимизации поедите циеру Температура газа                •1

Объем газа                       -2

Диаметр корпуса колонны         •3

Доля сооб.сечения о рееетках -4

Диаметр аароо насадки           -5

Плотность аароо насадки         -6

Высота стат.слоя насадки        -7

Объен жидкости                  -8

ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ:

Козееициент сопротиоления       Soprk= 1.4

Пороэность СЛОЯ                 Epso= 1.4

Плотность газа                  Pig: 1.2

Нам.содержание анниака о газе V1 = 1.2 Температура газа                 Т«20

Объен газа                       Ug=40000

Доля сооб.сечения о рееетках F= 0.45 Диаметр аароо насадки          Osh:0.035

Плотность аароо насадки Pish: ЧОО Высота стат.слоя насадки Hetn: 0.27

Объен жидкости UpЧ0

Рис. 1. Диалоговое окно ввода данных

Результаты расчета

При дианетре корпуса колонны          -   1.20

Концентрация анниака о газе на оыходе -  О.064

Концентрация анниака о поде на оыходе - 1135.701

Полное сопротиоление колонны          • 3148.644

Степень иэолечения для 2 секций -    6.346

Удельная эффективность абсорбции      -  6.288

Для заоероения нажните клаеиеу

Рис. 2. Результаты расчета

Во-первых, это освоение обучающимися теоретических основ и закономерностей одного из процессов химической технологии, описываемого отдельным модулем.

Во-вторых, студент знакомится с методологией, последовательностью расчета и выбора основных режимно-технологических и конструктивных параметров рассматриваемого процесса.

В-третьих, вырабатываются навыки оптимизационного поиска, который составляет одну из главных задач проектирования процессов химической технологии.

В-четвертых, студент приобретает навыки и опыт принятия самостоятельных технических решений, наиболее полно отвечающих требованиям технологического процесса.

Все эти задачи решаются одновременно и в кратчайшие сроки, что позволяет достигать по- ставленную цель – обеспечивать освоение студентами громоздкого и трудоемкого курса «Процессы и аппараты химической технологии».