数字李生耦合化工过程模拟的高等分离工程课程创新教学体系构建

高 军，秦 莹，徐冬梅，张连正

（山东科技大学化学与生物工程学院，山东 青岛 266590)

摘  要：针对高等分离工程课程在教学中存在的理论与实践衔接不足、动态过程认知薄弱及创新能力培养滞后等问题，提出数字李生技术与化工过程模拟深度融合的创新教学体系。通过构建“机理建模-数据驱动一虚实交互”多维协同框架，建立从微观机制到宏观系统的多尺度知识体系，促进学科交叉融合。通过虚实联动的闭环训练机制，强化学生对复杂分离系统的动态建模与优化决策能力。实践表明，该体系可显著提升学生解决工程问题的综合素养，推动理论认知向工程实践的深度转化，为智能制造时代培养具备跨尺度系统思维与创新能力的复合型人才，形成可推广的工程教育数字化转型路径。

关键词：数字李生技术;化工过程模拟;分离工程;教学体系;创新能力

高等分离工程是化工类研究生的必修课程，目前高等分离工程课程教学过程在理论与实践环节衔接、动态过程认知深化以及研究生创新能力培养效能等方面仍存在亟待解决的问题。其现有教学模式很大程度依赖稳态的过程模拟工具，难以真实反映工业级分离系统的动态特性与多变量耦合机制，导致学生缺乏对复杂工况的量化分析能力。研究表明，化工类专业研究生对精馏塔动态控制、吸附穿透曲线预测等分离过程的掌握度显著低于行业需求阀值，且研究成果的工业化转化潜力普遍不足。数字孪生技术与化工过程模拟的深度协同为解决这一问题提供了新路径，数字李生技术通过实时数据映射设备状态演变规律，化工过程模拟是基于热力学与传质动力学原理构建严格机理模型，二者的融合可形成“机理建模－数据驱动一动态迭代”的闭环教学框架。该技术协同可显著提升跨尺度系统优化能力，并强化研究生在非稳态工况下的创新性解决方案设计能力。构建新型高等分离工程教学体系旨在突破现有教学的静态化局限，推动学生从微观机理认知向宏观工程决策的能力跃迁，为化工分离工程领域培养适应智能制造需求的高层次复合型人才。

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