管道工藝設(shè)計課程工程實踐場所的構(gòu)建與應(yīng)用

江國業(yè)，胡艷嬌

摘要：針對工程教育的現(xiàn)狀，分析了構(gòu)建工程場所的必要性。根據(jù)管道工藝設(shè)計課程的特點，提出在現(xiàn)有實踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上用仿真軟件作為工程實踐的主要組成部分。分析了仿真軟件的基本結(jié)構(gòu)及其在CDIO工程教育各環(huán)節(jié)中的作用。介紹了管道工藝設(shè)計課程一體化教學(xué)的教學(xué)組織。

關(guān)鍵詞：管道；工藝設(shè)計；工程實踐場所；仿真；CDIO

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）10-0178-02

一、構(gòu)建工程實踐場所的必要性

傳統(tǒng)工程教育偏重于理論教學(xué)，而忽視工程實踐訓(xùn)練，這就造成了如下兩種情況：

一是教師為了保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，受制于教材以及參考教材的章節(jié)安排和內(nèi)容組織，缺乏工程實踐訓(xùn)練，或者工程訓(xùn)練與理論教學(xué)脫節(jié)，不能實現(xiàn)聯(lián)動。整個教學(xué)有照本宣科之嫌，學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥乏味，提不起興趣，教學(xué)效果差。

二是一個專業(yè)的各門課程多局限于工程上的某一環(huán)節(jié)，沒形成一個整體，與實際脫軌，無法獲得實戰(zhàn)經(jīng)驗。學(xué)生學(xué)完課程后不能勝任相關(guān)工程在整個生命期內(nèi)的工作，培養(yǎng)出的是工程師半成品，與企業(yè)的需求和期望差距較大。

人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識到，工程教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生能夠在現(xiàn)代團(tuán)隊的環(huán)境下，構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行具有高附加值的復(fù)雜工程產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)[1]。要想學(xué)生理解構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行的工程背景，他們必須融入圍繞C、D、I、O組織的實踐場所[2]。它可以是新建的樓房或使用功能經(jīng)過重新定位的其他實驗室和房間，能夠支持簡單及復(fù)雜的個人或項目小組進(jìn)行構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行的全過程[3]。這樣的場所無非企業(yè)的實習(xí)或項目操練、校內(nèi)實驗等。在CDIO教學(xué)模式下，企業(yè)深度參與教學(xué)過程，以實際工程項目為訓(xùn)練平臺和工程教育環(huán)境，但實際操作中具有接收能力和意愿的企業(yè)數(shù)量不足以滿足學(xué)生實踐的需要。為了提高學(xué)生的實踐能力，同行做了有益的探索[4-6]，建立室內(nèi)環(huán)道實驗室，管道控制系統(tǒng)和調(diào)度仿真系統(tǒng)。傳統(tǒng)實驗室基本上是圍繞一個學(xué)科學(xué)習(xí)特定的能力或希望學(xué)生在項目中充當(dāng)比較被動的角色，主要以演示實驗為主，沒有為構(gòu)思、設(shè)計以及團(tuán)隊建設(shè)提供足夠支持。傳統(tǒng)實驗室有局限性，無法直接替代工程實踐場所，建設(shè)校內(nèi)工程實踐場所非常必要[7-8]。

二、管道工藝設(shè)計課程工程實踐場所的構(gòu)建與應(yīng)用

（一）管道工藝工程實踐場所的構(gòu)建

在CDIO教學(xué)模式中，教師提出需求，學(xué)生構(gòu)思（C），生成設(shè)計方案（D），然后做成產(chǎn)品（I），并運行和維護(hù)（O）。CDIO方法來源于機(jī)械工程、汽車、航空及電力工程[1]，所以這種思路對機(jī)電類學(xué)科非常適合。一個管道工程需要經(jīng)歷規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)（實施）和運行四個階段的生命周期。但設(shè)計結(jié)果很難做成實體產(chǎn)品，動輒幾百上千公里的管道在室內(nèi)加以建造和運行顯然是不現(xiàn)實的，無法體現(xiàn)建設(shè)環(huán)節(jié)，亦無法對自己設(shè)計的方案進(jìn)行檢驗。一般意義的工程實踐場所不能滿足教學(xué)要求。通常情況下，企業(yè)界用國際通用軟件對設(shè)計方案進(jìn)行測試后再進(jìn)行施工建設(shè)，并用軟件進(jìn)行運行優(yōu)化。這些軟件很多地方不符合中國用戶的使用習(xí)慣，部分功能與中國工程不匹配，并且依賴進(jìn)口，價格高昂。顯然，不可能每一個專業(yè)或課程都能及時獲得或獲得足夠的經(jīng)費支持[9]，購置此類軟件。

在整合室內(nèi)環(huán)道實驗室的基礎(chǔ)上，開發(fā)管道仿真軟件用于教學(xué)，與學(xué)生工作后的設(shè)計和運行的環(huán)境和模式一致，可以檢驗設(shè)計結(jié)果的合理性。這是構(gòu)建管道工藝設(shè)計課程工程實踐場所的一條可行途徑。有了管道仿真軟件之后，學(xué)生可以計的有效性和可靠性，亦可以學(xué)習(xí)管道操作方法，積累管理在軟件平臺上搭建自己設(shè)計的管道，通過測試分析檢驗設(shè)經(jīng)驗，使學(xué)生獲取工程項目整個生命周期的經(jīng)驗和實踐能力。這樣就構(gòu)成完整的CDIO教學(xué)過程。

（二）仿真軟件的應(yīng)用

以靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真為核心模塊的仿真軟件，在D-I-O三個環(huán)節(jié)中起重要作用，如圖1所示。仿真軟件可以完成管道設(shè)計計算、虛擬管道搭建、失效性分析、適應(yīng)性分析與應(yīng)急反應(yīng)操作。學(xué)生通過工程可行性研究，確定管道設(shè)計數(shù)據(jù)，完成工藝設(shè)計后，用仿真軟件搭建與初步的設(shè)計結(jié)果相符的虛擬管道，利用靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真模塊對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行適應(yīng)性分析和失效分析，驗證設(shè)計的準(zhǔn)確性和合理性，并將結(jié)果反饋給設(shè)計部分；可利用仿真軟件完成調(diào)度計劃編制與應(yīng)急反應(yīng)培訓(xùn)。

部分軟件界面如下：

（三）教學(xué)組織

一般管道工藝課程的實踐手段包括室內(nèi)環(huán)道實驗、企業(yè)實習(xí)、上機(jī)實驗、課程設(shè)計和軟件仿真等。課堂教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)按照一體化理念分三階段實施。

1.企業(yè)實習(xí)階段：

到管道站場參觀學(xué)習(xí)，或者參與項目，對輸氣管道建立感性認(rèn)識。

2.課堂教學(xué)與工藝設(shè)計階段：

理論教學(xué)與工藝設(shè)計同步進(jìn)行。期間需要通過環(huán)道實驗了解管道特點和運行規(guī)律，通過上機(jī)實驗，編制輔助設(shè)計程序，確定部分設(shè)計參數(shù)。設(shè)計結(jié)果導(dǎo)入仿真軟件評價測試，并制定該管道的調(diào)度方案和應(yīng)急反應(yīng)方案。

3.拓展研究階段：

對學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的自己感興趣的問題，通過環(huán)道實驗、自編程序和仿真軟件研究解決。

這樣，依照CDIO模式從整體安排教學(xué)內(nèi)容，在有限資源下補(bǔ)足C、D、I、O各環(huán)節(jié)的教學(xué)資源，尤其是解決工程實踐場所問題，在CDIO四個層面上進(jìn)行整合應(yīng)用，構(gòu)成完整的CDIO教學(xué)過程，對學(xué)生獲得工程項目整個生命周期的經(jīng)驗和實踐能力不無裨益。

參考文獻(xiàn)：

[1]Edward F.Crawley，等，編.重新認(rèn)識工程教育[M].顧佩華，沈民奮，陸小華，譯.北京：高等教育出版社，2009.

[2]陳文杰，任立軍，張林，楊鋒.新加坡理工學(xué)院基于CDIO模式的項目教學(xué)改革[J].職業(yè)技術(shù)教育，2009，（35）：91-93.

[3]査建中，何永汕.中國工程教育改革三大戰(zhàn)略[M].北京理工大學(xué)出版社，2009.

[4]陳婧，梁法春.輸氣管模擬實驗系統(tǒng)開發(fā)[J].實驗室科學(xué)，2010，（01）：87-89.

[5]王明陽，于達(dá).輸氣管道仿真教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)[J].實驗室研究與探索，2006，（06）：650-652，656.

[6]熊輝.仿真技術(shù)在輸氣管道調(diào)度管理、培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2005，（05）：75-77.

[7]李順汀.校內(nèi)教學(xué)實習(xí)基地是培養(yǎng)工程實踐能力的重要場所[J].江蘇高教，1991，（03）：55-57.

[8]陸順壽，曹其新.新穎的創(chuàng)新實踐場所——“實學(xué)創(chuàng)新工坊”建設(shè)[J].實驗室研究與探索，2012，（02）：98-100，121.

[9]王旃.基于約束條件的CDIO漸進(jìn)部署模式研究[J].高等工程教育研究，2009，（5）：44-47.

基金項目：中國民航大學(xué)教育教學(xué)研究課題《有限資源下輸氣管道CDIO工程實踐場所的構(gòu)建與應(yīng)用》，中國民航大學(xué)本科專業(yè)綜合改革項目（2013）。endprint

摘要：針對工程教育的現(xiàn)狀，分析了構(gòu)建工程場所的必要性。根據(jù)管道工藝設(shè)計課程的特點，提出在現(xiàn)有實踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上用仿真軟件作為工程實踐的主要組成部分。分析了仿真軟件的基本結(jié)構(gòu)及其在CDIO工程教育各環(huán)節(jié)中的作用。介紹了管道工藝設(shè)計課程一體化教學(xué)的教學(xué)組織。

關(guān)鍵詞：管道；工藝設(shè)計；工程實踐場所；仿真；CDIO

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）10-0178-02

一、構(gòu)建工程實踐場所的必要性

傳統(tǒng)工程教育偏重于理論教學(xué)，而忽視工程實踐訓(xùn)練，這就造成了如下兩種情況：

一是教師為了保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，受制于教材以及參考教材的章節(jié)安排和內(nèi)容組織，缺乏工程實踐訓(xùn)練，或者工程訓(xùn)練與理論教學(xué)脫節(jié)，不能實現(xiàn)聯(lián)動。整個教學(xué)有照本宣科之嫌，學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥乏味，提不起興趣，教學(xué)效果差。

二是一個專業(yè)的各門課程多局限于工程上的某一環(huán)節(jié)，沒形成一個整體，與實際脫軌，無法獲得實戰(zhàn)經(jīng)驗。學(xué)生學(xué)完課程后不能勝任相關(guān)工程在整個生命期內(nèi)的工作，培養(yǎng)出的是工程師半成品，與企業(yè)的需求和期望差距較大。

人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識到，工程教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生能夠在現(xiàn)代團(tuán)隊的環(huán)境下，構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行具有高附加值的復(fù)雜工程產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)[1]。要想學(xué)生理解構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行的工程背景，他們必須融入圍繞C、D、I、O組織的實踐場所[2]。它可以是新建的樓房或使用功能經(jīng)過重新定位的其他實驗室和房間，能夠支持簡單及復(fù)雜的個人或項目小組進(jìn)行構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行的全過程[3]。這樣的場所無非企業(yè)的實習(xí)或項目操練、校內(nèi)實驗等。在CDIO教學(xué)模式下，企業(yè)深度參與教學(xué)過程，以實際工程項目為訓(xùn)練平臺和工程教育環(huán)境，但實際操作中具有接收能力和意愿的企業(yè)數(shù)量不足以滿足學(xué)生實踐的需要。為了提高學(xué)生的實踐能力，同行做了有益的探索[4-6]，建立室內(nèi)環(huán)道實驗室，管道控制系統(tǒng)和調(diào)度仿真系統(tǒng)。傳統(tǒng)實驗室基本上是圍繞一個學(xué)科學(xué)習(xí)特定的能力或希望學(xué)生在項目中充當(dāng)比較被動的角色，主要以演示實驗為主，沒有為構(gòu)思、設(shè)計以及團(tuán)隊建設(shè)提供足夠支持。傳統(tǒng)實驗室有局限性，無法直接替代工程實踐場所，建設(shè)校內(nèi)工程實踐場所非常必要[7-8]。

二、管道工藝設(shè)計課程工程實踐場所的構(gòu)建與應(yīng)用

（一）管道工藝工程實踐場所的構(gòu)建

在CDIO教學(xué)模式中，教師提出需求，學(xué)生構(gòu)思（C），生成設(shè)計方案（D），然后做成產(chǎn)品（I），并運行和維護(hù)（O）。CDIO方法來源于機(jī)械工程、汽車、航空及電力工程[1]，所以這種思路對機(jī)電類學(xué)科非常適合。一個管道工程需要經(jīng)歷規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)（實施）和運行四個階段的生命周期。但設(shè)計結(jié)果很難做成實體產(chǎn)品，動輒幾百上千公里的管道在室內(nèi)加以建造和運行顯然是不現(xiàn)實的，無法體現(xiàn)建設(shè)環(huán)節(jié)，亦無法對自己設(shè)計的方案進(jìn)行檢驗。一般意義的工程實踐場所不能滿足教學(xué)要求。通常情況下，企業(yè)界用國際通用軟件對設(shè)計方案進(jìn)行測試后再進(jìn)行施工建設(shè)，并用軟件進(jìn)行運行優(yōu)化。這些軟件很多地方不符合中國用戶的使用習(xí)慣，部分功能與中國工程不匹配，并且依賴進(jìn)口，價格高昂。顯然，不可能每一個專業(yè)或課程都能及時獲得或獲得足夠的經(jīng)費支持[9]，購置此類軟件。

在整合室內(nèi)環(huán)道實驗室的基礎(chǔ)上，開發(fā)管道仿真軟件用于教學(xué)，與學(xué)生工作后的設(shè)計和運行的環(huán)境和模式一致，可以檢驗設(shè)計結(jié)果的合理性。這是構(gòu)建管道工藝設(shè)計課程工程實踐場所的一條可行途徑。有了管道仿真軟件之后，學(xué)生可以計的有效性和可靠性，亦可以學(xué)習(xí)管道操作方法，積累管理在軟件平臺上搭建自己設(shè)計的管道，通過測試分析檢驗設(shè)經(jīng)驗，使學(xué)生獲取工程項目整個生命周期的經(jīng)驗和實踐能力。這樣就構(gòu)成完整的CDIO教學(xué)過程。

（二）仿真軟件的應(yīng)用

以靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真為核心模塊的仿真軟件，在D-I-O三個環(huán)節(jié)中起重要作用，如圖1所示。仿真軟件可以完成管道設(shè)計計算、虛擬管道搭建、失效性分析、適應(yīng)性分析與應(yīng)急反應(yīng)操作。學(xué)生通過工程可行性研究，確定管道設(shè)計數(shù)據(jù)，完成工藝設(shè)計后，用仿真軟件搭建與初步的設(shè)計結(jié)果相符的虛擬管道，利用靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真模塊對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行適應(yīng)性分析和失效分析，驗證設(shè)計的準(zhǔn)確性和合理性，并將結(jié)果反饋給設(shè)計部分；可利用仿真軟件完成調(diào)度計劃編制與應(yīng)急反應(yīng)培訓(xùn)。

部分軟件界面如下：

（三）教學(xué)組織

一般管道工藝課程的實踐手段包括室內(nèi)環(huán)道實驗、企業(yè)實習(xí)、上機(jī)實驗、課程設(shè)計和軟件仿真等。課堂教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)按照一體化理念分三階段實施。

1.企業(yè)實習(xí)階段：

到管道站場參觀學(xué)習(xí)，或者參與項目，對輸氣管道建立感性認(rèn)識。

2.課堂教學(xué)與工藝設(shè)計階段：

理論教學(xué)與工藝設(shè)計同步進(jìn)行。期間需要通過環(huán)道實驗了解管道特點和運行規(guī)律，通過上機(jī)實驗，編制輔助設(shè)計程序，確定部分設(shè)計參數(shù)。設(shè)計結(jié)果導(dǎo)入仿真軟件評價測試，并制定該管道的調(diào)度方案和應(yīng)急反應(yīng)方案。

3.拓展研究階段：

對學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的自己感興趣的問題，通過環(huán)道實驗、自編程序和仿真軟件研究解決。

這樣，依照CDIO模式從整體安排教學(xué)內(nèi)容，在有限資源下補(bǔ)足C、D、I、O各環(huán)節(jié)的教學(xué)資源，尤其是解決工程實踐場所問題，在CDIO四個層面上進(jìn)行整合應(yīng)用，構(gòu)成完整的CDIO教學(xué)過程，對學(xué)生獲得工程項目整個生命周期的經(jīng)驗和實踐能力不無裨益。

參考文獻(xiàn)：

[1]Edward F.Crawley，等，編.重新認(rèn)識工程教育[M].顧佩華，沈民奮，陸小華，譯.北京：高等教育出版社，2009.

[2]陳文杰，任立軍，張林，楊鋒.新加坡理工學(xué)院基于CDIO模式的項目教學(xué)改革[J].職業(yè)技術(shù)教育，2009，（35）：91-93.

[3]査建中，何永汕.中國工程教育改革三大戰(zhàn)略[M].北京理工大學(xué)出版社，2009.

[4]陳婧，梁法春.輸氣管模擬實驗系統(tǒng)開發(fā)[J].實驗室科學(xué)，2010，（01）：87-89.

[5]王明陽，于達(dá).輸氣管道仿真教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)[J].實驗室研究與探索，2006，（06）：650-652，656.

[6]熊輝.仿真技術(shù)在輸氣管道調(diào)度管理、培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2005，（05）：75-77.

[7]李順汀.校內(nèi)教學(xué)實習(xí)基地是培養(yǎng)工程實踐能力的重要場所[J].江蘇高教，1991，（03）：55-57.

[8]陸順壽，曹其新.新穎的創(chuàng)新實踐場所——“實學(xué)創(chuàng)新工坊”建設(shè)[J].實驗室研究與探索，2012，（02）：98-100，121.

[9]王旃.基于約束條件的CDIO漸進(jìn)部署模式研究[J].高等工程教育研究，2009，（5）：44-47.

基金項目：中國民航大學(xué)教育教學(xué)研究課題《有限資源下輸氣管道CDIO工程實踐場所的構(gòu)建與應(yīng)用》，中國民航大學(xué)本科專業(yè)綜合改革項目（2013）。endprint

摘要：針對工程教育的現(xiàn)狀，分析了構(gòu)建工程場所的必要性。根據(jù)管道工藝設(shè)計課程的特點，提出在現(xiàn)有實踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上用仿真軟件作為工程實踐的主要組成部分。分析了仿真軟件的基本結(jié)構(gòu)及其在CDIO工程教育各環(huán)節(jié)中的作用。介紹了管道工藝設(shè)計課程一體化教學(xué)的教學(xué)組織。

關(guān)鍵詞：管道；工藝設(shè)計；工程實踐場所；仿真；CDIO

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）10-0178-02

一、構(gòu)建工程實踐場所的必要性

傳統(tǒng)工程教育偏重于理論教學(xué)，而忽視工程實踐訓(xùn)練，這就造成了如下兩種情況：

一是教師為了保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，受制于教材以及參考教材的章節(jié)安排和內(nèi)容組織，缺乏工程實踐訓(xùn)練，或者工程訓(xùn)練與理論教學(xué)脫節(jié)，不能實現(xiàn)聯(lián)動。整個教學(xué)有照本宣科之嫌，學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥乏味，提不起興趣，教學(xué)效果差。

二是一個專業(yè)的各門課程多局限于工程上的某一環(huán)節(jié)，沒形成一個整體，與實際脫軌，無法獲得實戰(zhàn)經(jīng)驗。學(xué)生學(xué)完課程后不能勝任相關(guān)工程在整個生命期內(nèi)的工作，培養(yǎng)出的是工程師半成品，與企業(yè)的需求和期望差距較大。

人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識到，工程教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生能夠在現(xiàn)代團(tuán)隊的環(huán)境下，構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行具有高附加值的復(fù)雜工程產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)[1]。要想學(xué)生理解構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行的工程背景，他們必須融入圍繞C、D、I、O組織的實踐場所[2]。它可以是新建的樓房或使用功能經(jīng)過重新定位的其他實驗室和房間，能夠支持簡單及復(fù)雜的個人或項目小組進(jìn)行構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行的全過程[3]。這樣的場所無非企業(yè)的實習(xí)或項目操練、校內(nèi)實驗等。在CDIO教學(xué)模式下，企業(yè)深度參與教學(xué)過程，以實際工程項目為訓(xùn)練平臺和工程教育環(huán)境，但實際操作中具有接收能力和意愿的企業(yè)數(shù)量不足以滿足學(xué)生實踐的需要。為了提高學(xué)生的實踐能力，同行做了有益的探索[4-6]，建立室內(nèi)環(huán)道實驗室，管道控制系統(tǒng)和調(diào)度仿真系統(tǒng)。傳統(tǒng)實驗室基本上是圍繞一個學(xué)科學(xué)習(xí)特定的能力或希望學(xué)生在項目中充當(dāng)比較被動的角色，主要以演示實驗為主，沒有為構(gòu)思、設(shè)計以及團(tuán)隊建設(shè)提供足夠支持。傳統(tǒng)實驗室有局限性，無法直接替代工程實踐場所，建設(shè)校內(nèi)工程實踐場所非常必要[7-8]。

二、管道工藝設(shè)計課程工程實踐場所的構(gòu)建與應(yīng)用

（一）管道工藝工程實踐場所的構(gòu)建

在CDIO教學(xué)模式中，教師提出需求，學(xué)生構(gòu)思（C），生成設(shè)計方案（D），然后做成產(chǎn)品（I），并運行和維護(hù)（O）。CDIO方法來源于機(jī)械工程、汽車、航空及電力工程[1]，所以這種思路對機(jī)電類學(xué)科非常適合。一個管道工程需要經(jīng)歷規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)（實施）和運行四個階段的生命周期。但設(shè)計結(jié)果很難做成實體產(chǎn)品，動輒幾百上千公里的管道在室內(nèi)加以建造和運行顯然是不現(xiàn)實的，無法體現(xiàn)建設(shè)環(huán)節(jié)，亦無法對自己設(shè)計的方案進(jìn)行檢驗。一般意義的工程實踐場所不能滿足教學(xué)要求。通常情況下，企業(yè)界用國際通用軟件對設(shè)計方案進(jìn)行測試后再進(jìn)行施工建設(shè)，并用軟件進(jìn)行運行優(yōu)化。這些軟件很多地方不符合中國用戶的使用習(xí)慣，部分功能與中國工程不匹配，并且依賴進(jìn)口，價格高昂。顯然，不可能每一個專業(yè)或課程都能及時獲得或獲得足夠的經(jīng)費支持[9]，購置此類軟件。

在整合室內(nèi)環(huán)道實驗室的基礎(chǔ)上，開發(fā)管道仿真軟件用于教學(xué)，與學(xué)生工作后的設(shè)計和運行的環(huán)境和模式一致，可以檢驗設(shè)計結(jié)果的合理性。這是構(gòu)建管道工藝設(shè)計課程工程實踐場所的一條可行途徑。有了管道仿真軟件之后，學(xué)生可以計的有效性和可靠性，亦可以學(xué)習(xí)管道操作方法，積累管理在軟件平臺上搭建自己設(shè)計的管道，通過測試分析檢驗設(shè)經(jīng)驗，使學(xué)生獲取工程項目整個生命周期的經(jīng)驗和實踐能力。這樣就構(gòu)成完整的CDIO教學(xué)過程。

（二）仿真軟件的應(yīng)用

以靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真為核心模塊的仿真軟件，在D-I-O三個環(huán)節(jié)中起重要作用，如圖1所示。仿真軟件可以完成管道設(shè)計計算、虛擬管道搭建、失效性分析、適應(yīng)性分析與應(yīng)急反應(yīng)操作。學(xué)生通過工程可行性研究，確定管道設(shè)計數(shù)據(jù)，完成工藝設(shè)計后，用仿真軟件搭建與初步的設(shè)計結(jié)果相符的虛擬管道，利用靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真模塊對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行適應(yīng)性分析和失效分析，驗證設(shè)計的準(zhǔn)確性和合理性，并將結(jié)果反饋給設(shè)計部分；可利用仿真軟件完成調(diào)度計劃編制與應(yīng)急反應(yīng)培訓(xùn)。

部分軟件界面如下：

（三）教學(xué)組織

一般管道工藝課程的實踐手段包括室內(nèi)環(huán)道實驗、企業(yè)實習(xí)、上機(jī)實驗、課程設(shè)計和軟件仿真等。課堂教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)按照一體化理念分三階段實施。

1.企業(yè)實習(xí)階段：

到管道站場參觀學(xué)習(xí)，或者參與項目，對輸氣管道建立感性認(rèn)識。

2.課堂教學(xué)與工藝設(shè)計階段：

理論教學(xué)與工藝設(shè)計同步進(jìn)行。期間需要通過環(huán)道實驗了解管道特點和運行規(guī)律，通過上機(jī)實驗，編制輔助設(shè)計程序，確定部分設(shè)計參數(shù)。設(shè)計結(jié)果導(dǎo)入仿真軟件評價測試，并制定該管道的調(diào)度方案和應(yīng)急反應(yīng)方案。

3.拓展研究階段：

對學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的自己感興趣的問題，通過環(huán)道實驗、自編程序和仿真軟件研究解決。

這樣，依照CDIO模式從整體安排教學(xué)內(nèi)容，在有限資源下補(bǔ)足C、D、I、O各環(huán)節(jié)的教學(xué)資源，尤其是解決工程實踐場所問題，在CDIO四個層面上進(jìn)行整合應(yīng)用，構(gòu)成完整的CDIO教學(xué)過程，對學(xué)生獲得工程項目整個生命周期的經(jīng)驗和實踐能力不無裨益。

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基金項目：中國民航大學(xué)教育教學(xué)研究課題《有限資源下輸氣管道CDIO工程實踐場所的構(gòu)建與應(yīng)用》，中國民航大學(xué)本科專業(yè)綜合改革項目（2013）。endprint