化工机械学科的昨天,今天和明天

化工机械学科专业的昨天、今天和明天

钱才富

北京化工大学机电工程学院北京 100029

摘要：本文回顾了化工机械学科专业产生的历史背景和上世纪50年中的发展概况以及在人才培养上所作的突出成绩；总结了在新世纪专业改名后的教学改革和学科建设情况，指出目前的化工机械学科专业已浴火重生，走出了低谷，展现了良好的发展态势。最后展望了化工机械学科专业的未来，指出在国家大力振兴装备制造业和开展本科教学质量工程建设的大好形势下,化工机械学科专业通过进一步加强教学改革和学科建设，完全可以大有作为,取得更大的辉煌。

关键词：化工机械 教学改革 学科建设

1 应生需要 一路辉煌

1951年大连工学院首先成立化工设备与机械专业，简称为化机专业。这个专业的设立既是向苏学习的产物，也是适应当时国家经济建设特别是化学工业和石化企业突飞猛进发展的需要而设立的。因为当时我国工业经济的体系亟待建立，急需掌握化工过程和机械方面的复合型工程师。1952年全国大学院系大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等成立化工设备与机械专业。1958年北京化工大学、天津科技大学、河北工业大学、太原理工大学、沈阳化工学院、青岛科技大学、郑州大学等成立化工设备与机械专业。

1954年大连理工大学开始招收首届研究生，1956年首届研究生班毕业，是我国化机专业第一批毕业研究生。

化工设备与机械专业本科生所学的课程较多，专业基础课程包括三大部分，一是力学基础，包括固体力学、流体力学、热力学等；二是机械基础，包括工程图学、工程材料、机械原理、机械设计等；三是工艺基础，包括化工原理、物理化学、工业化学等。专业课主要是化工容器设计、化工设备设计、化工机器及化工设备制造技术等。整个课程体系也体现了机械和工艺结合的交叉特色，但专业课课时偏多且内容偏机械，选修课程少，不利于因材施教。

化工设备与机械专业的实践教学包括实习、实验和毕业环节。实习包括金工实习、认识实习和生产实习，应该说在在上个世纪90年代之前，化工设备与机械专业的实习效果是比较好的。化工设备与机械专业实验各校基本上是一致的，包括内压薄壁容器应力测定、外压失稳和高压爆破等设备强度和稳定性实验，离心泵和压缩机的性能测试实验以及临界转速测定、超声波探伤实验。这些实验多为验证性实验，专业特色明显，但课时较少，且对学生动手能力和创新能力方面的训练不够。化工设备与机械专业的毕业环节多为单台设备设计，对学生了解设备结构、设计过程和相关标准很有帮助，但综合训练不够。

在上个世纪90年代之前，各校化工设备与机械专业的科研主要是以压力容器和旋转机械为对象，以力学分析为手段，进行理论分析、结构设计、强度计算和性能表征。这方面的研究也取得了一些突出成就，例如浙江大学朱国辉教授提出的“新型薄内筒扁平绕带高压容器的设计”1984年获国家发明三等奖，这项技术目前已在中国用于数千台高压容器设计，并被列入ASME Ⅷ-1和ASME Ⅷ-2标准的规范案例；华南理工大学陈国理教授提出的“机械手夹紧多层高压容器制造技术”1996年获国家科技进步二等奖。北京化工大学研制成功的卧式进动离心机，1979年获得了国家发明三等奖。

在化工设备与机械专业近半个世纪的发展过程中，一批专业前辈们付出了毕生的心血，王仁东、琚定一、戴树和、朱国辉、陈国理、李培宁、贺匡国、李斯特、王志文、丁信伟等教授都是化工设备与机械专业的开拓者和领军人物。在几代人的努力下，不断壮大的化工设备与机械专业为国家培养了一大批优秀专业人才。由于具有工艺和机械两方面的厚实基础，再加上该专业的学生能脚踏实地，能吃苦耐劳，并具有协作精神，化工机械专业的毕业生一直是供不应求，化工机械专业成了人所共知的名牌专业。许多专业毕业生毕业后从基层做起，一步一个脚印，最后成为企业的设备技术负责人，甚至成为院士和国家重要企、事业单位技术领导。例如北京化工学院化工机械专业毕业，现为北京化工大学教授的高金吉院士；大

庆石油学院化工机械专业毕业，现任中国石油天然气股份有限公司副总裁兼化工与销售分公司总经理的沈殿成高级工程师；沈阳化工学院化工机械专业毕业，现任中国机械工业联合会总工程师的隋永滨教授级高级工程师。

综观上个世纪50年的发展过程，化工设备与机械专业的突出成绩是体现在人才培养上，科研和学科建设虽有成就，但也走了不少弯路，主要是过分注重了强度设计，眼光多集中于单台设备，没有充分发挥工艺和机械交叉的特色。

2 与时俱进 发展内涵

1996年国家教委高教司下发了156号《关于转发工科本科专业目录研究和修订课题组工作会议机要的通知》，1997年下发了《工科本科基本专业目录修订方案》，在该方案中，拟将“化工设备与机械”划归到机械类的“机械设计及其自动化”专业，为此，1997年10月6日-10日在广州华南理工大学，由全国高等学校化工类及相关专业教学指导委员会组织并主持召开了第六届全国化工设备与机械专业校际教学与科研交流会，根据会议的认真讨论结果，由余国琮、时钧、时铭显院士和琚定一、戴树和等著名教授牵头，向国家教委高教司提出了设置“过程装备及控制工程”专业的建议。建议指出，“过程装备及控制工程”专业是一个涵盖多个学科、为多个行业服务的专业，是与其他普通机械类专业有着明显区别的交叉学科专业。1998年，教育部进行专业调整时，采纳了这个建议，将全国“化工设备与机械”专业改为“过程装备与控制工程”专业，化工机械学科专业迈进了新世纪。

由“化工设备与机械”专业改为“过程装备与控制工程”专业，不只是简单的名称改变，更是对专业内涵的拓展和专业知识的更新。“过程”是指处理流程型材料（如气、液和粉粒体等）为主的工业生产模式，包括化工、石油化工、环境工程、制冷工程、生物化工、动力能源、湿法冶金、轻化工和制药等生产过程。“过程装备”与“过程”的原理密不可分，其设计、研究、开发、制造乃至运行，都强烈地依赖于装备内部所进行的物理或化学过程，以及装备外部所处的环境条件。此外，流程的参数（如压力、温度、流量甚至液位）与过程的进行必须实施精确的自动控制，这是过程装备高效、安全、可靠运行的根本保证。“过程装备与控制工程”专业将“过程”、“装备”与“控制”这三个相关学科紧密有机地结合在一起，是以机械为主，工艺与控制为辅的“一机两翼”型的交叉专业。

更名后的过程装备与控制工程专业的课程体系发生了较大的变化，主要体现在加强基础、拓宽知识面和精简专业课程。目前各校的专业课时都作了很大压缩，增加了选修课，特别是加强了控制和计算机技术方面的课程学习。在课堂教学中，为提高教学质量，普遍采用现代教学手段和方法，其中北京化工大学开发的《过程设备设计》多媒体教学课件受到了专业同行的好评，该课件已在全国推广，该门课程2004年被评为国家精品课程，这也是该专业取得的第一门国家精品课程。

专业更名后，特别是在本科教学质量评估的推动下，各校加强了专业实验建设，主要做法是增加控制方面的实验，增加研究型和设计型实验，提高实验装置的综合性和先进性。在这方面，北京化工大学起到了很好的带头作用，他们开发了过程设备与控制多功能综合实验台和过程装备与控制基本实验综合装置，并都申报了国家专利。这是两套实用性很强的先进实验装置，前者能开出8个本科生教学实验，后者能开出6个本科生教学实验。由于功能多、性能先进，受到了全国同行的一致好评，目前已有近20所大学采用，为该专业实验教学水平的提高作出了突出贡献。由于课程改革和实验建设成果突出，“北京化工大学装备与控制工程专业整体教学改革”项目2005年被评为国家级教学成果二等奖，这也是到目前为止该专业取得的最高国家级教学成果奖。

近些年来，由于扩招后实习人数增加，实习经费不足等原因，过程装备与控制工程专业实习安排难度大，校外实习效果不理想。为此，各学校都利用各自的优势拓展实习途径，并建立校内实习基地，实行校内校外相结合的实习模式。例如，北京化工大学过程装备与控制工程专业的生产实习就包括了工厂实习、仿真实习、机器拆装、专业讲座、参观展览会和看录象等内容。通过拆装实习，学生对机器设备中各零部件的结构、装配关系的理解明显加深。在仿真实习中，学生的主动性得到充分发挥，对化工过程、设备性能及控制参有了更深的理解。实践表明，这种校内校外相结合的实习模式既缓解了实习压力，又丰富了实习内容，学生反映不错。

过程装备与控制工程专业的毕业环节基本上沿袭原化工设备与机械专业的模式，但在近些年也有高校

作了一些新的尝试，例如南京工业大学在毕业环节过程中加入了成套设备设计，这种做法对培养学生综合能力很有帮助，但因对老师的要求高，再加上受学生就业找工作的影响，毕业环节进行成套设备设计的做法还没有推广开来。此外，在一些重点院校，过程装备与控制工程专业毕业环节中从事论文研究的学生人数越来越多，这种变化的利与弊目前还是见仁见智。

为加强教学与科研成果之间的交流，以高金吉院士为主任委员的教育部高等学校过程装备与控制工程专业教学指导分委员会继承了历任教指委的传统，每两年召开一次全国过程装备与控制工程专业校际交流会，不定期的召开专题教学研讨会，并于2007年在北京化工大学成功召开了首届过程装备与控制工程论坛。每次会议参加的代表众多，发言积极，讨论热烈，收到了很好效果。

在专业名称改变后一段时间内，过程装备与控制工程专业的认可程度不高，许多高校该专业的学生并非是第一志愿填报。但由于毕业就业率较高，这种现象正逐渐改变，目前各校该专业的学生基本上是第一志愿的学生。同时，新设置该专业的高校以平均每年7-8所的数量增加，过程装备与控制工程专业又再次受到了人们的欢迎。

过程装备与控制工程专业所对应的硕士点和博士点学科名称为“化工过程机械”，是“动力工程及工程热物理”一级学科下的二级学科。经过“十五”期间的建设，学科建设取得了很大发展，目前已有“化工过程机械”博士点且实际招生的高校15所，有硕士点的高校62所，其中浙江大学、北京化工大学、华东理工大学和西安交通大学的“化工过程机械”学科为国家重点学科。应当指出的是过程装备与控制工程本科教学和化工过程机械研究生培养隶属于不同的一级学科，这不利于该专业学科的发展。

近十年来，化工过程机械学科建设在内涵发展和学科交叉两方面下工夫。科研领域由化工、石油化工向轻工、医疗、军工、环保和安全等领域扩展，科研内容由以强度分析为主的单台设备设计与开发向工艺和装备一体化、装备和信息技术结合、装置可靠性及延寿分析、极限条件下的设备设计与开发等方向发展；科研项目由解决具体设备技术问题为主的横向科研向承担国家重大装备技术和企业关键工程技术方向拓展。一些重点院校在这种学科建设内容和方向的传承和转型方面起到了表率作用，举例如下： 近些年来，在高金吉院士的带领下，北京化工大学化工过程机械学科发展很快，形成了化工装备系统诊断与自愈工程、橡塑材料加工机械、新型搅拌反应器装备与技术、高效分离装备与技术和化工过程装置可靠性分析与优化设计等学科方向，承担了许多国家及省部级科研项目，取得了突出成绩，包括获得了多项国家级科技成果奖。

华东理工大学将过程设备及装置的安全保障技术、先进过程装备及系统集成技术及过程强化及微化工机械技术作为主要研究方向。在长江特聘教授涂善东博士带领下，形成了一支年青有为的学术团队，近几年承担了一批国家级科研项目。

浙江大学在保持高压容器和旋转机械研究强势的同时，在计算机辅助工程技术研究方面也取得了突出成绩。目前重点发展方向包括高压技术和设备、高速旋转机械、过程装备数字化、特种流体机械、过程装备节能和环保技术等。

天津大学以多相传质与分离工程与设备、过程装备结构优化及可靠性和膜过程、环保节能技术与设备为化工过程机械学科的主要研究方向。其中多相传质与分离工程方向的学科带头人余国琮院士是我国化工过程机械学科的创建人之一，为该学科的发展作出了重大贡献。

南京工业大学目前化工过程机械的主要研究方向包括高温装置寿命评价和再制造技术、过程装置可靠性与工程风险评估技术、承压设备结构强度与优化设计技术、高效传热传质设备技术。该学校老一辈学科带头人戴树和教授是我国化工过程机械学科的奠基者之一，是化工设备可靠性分析的开拓者，建立了“中石化工程风险分析技术研究中心”。

3 把握机遇 走向未来

化工过程机械学科专业的发展和国家装备制造业的振兴密切相关。一个国家装备制造业的发展水平，已经成为其科技水平、工业水平的综合体现，成为国家经济实力和竞争力的集中代表。世界上美、日、德、法等工业化强国，无不是以强大的机械制造业为国家经济发展的核心和基础。我国装备制造业经过５０多年的发展，取得了令人瞩目的成就，形成了门类齐全、具有相当规模和一定水平的产业体系，成为我国经济发展的重要支柱产业。但我国装备制造业还存在自主创新能力弱、对外依存度高、产业结构不合理、国

际竞争力不强等问题。大力振兴装备制造业，是党的十六大提出的一项重要任务，是树立和落实科学发展观，走新型工业化道路，实现国民经济可持续发展的战略举措。

在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中明确指出，经过15年的努力，在我国科学技术的若干重要方面实现八大目标，其中第一是掌握一批事关国家竞争力的装备制造业和信息产业核心技术，制造业和信息产业技术水平进入世界先进行列。在重点领域及其优先主题中，都列出了和装备制造业相关的具体技术。

2006国家年发布的《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出，要以科技进步为支撑，大力提高装备制造企业自主创新能力；以重点工程为依托，推进重大技术装备自主制造。同时列出了一批重大技术装备和产品作为突破重点。如以一批大型乙烯项目为国产化依托工程，通过引进关键技术消化吸收再创新和自主开发，实现百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯（PX）、对苯二甲酸（PTA）、聚脂成套设备国产化；进行大型煤化工成套设备的研制开发，满足我国能源结构调整的需要。

在国家大力振兴装备制造业、提倡自主创新和加大重大装备国产化进程的有利条件下，化工过程机械学科应抓住这个难得的机遇，发扬学科交叉和集成创新优势，瞄准国家和企业发展过程中需要解决的重大科学和技术问题，进一步加强机械、工艺和信息技术的结合，进一步加强在能源、环保和安全领域的发展，进一步加强专业队伍建设。

在本科教学和人才培养方面，要以教育部质量工程为指引，以教学改革为平台，以专业认证为契机，加强课程体系调整和优化，加强精品教材、精品课程和教学实验中心建设，加强工程教育，加强学生动手能力和创新意识的培养。

四、结束语

化工机械学科专业在国家建设需要中产生，经过几代人的辛勤工作，为国家培养了一大批优秀专业人才。在新世纪中，化工机械学科专业经过内涵拓展和学科交叉，无论是学科建设，还是人才培养，都已走出了低谷，形成了一套行之有效的教学模式和许多特色研究方向。在国家大力振兴装备制造业、提倡自主创新和加大重大装备国产化进程的宏伟大业中，化工机械学科专业完全可以大有作为，争取更大的辉煌。