《化工原理》是支撑化工学科最核心的专业基础课，其课程体系涵盖“课堂教学”、“实验教学”和“课程设计”多个环节（独立设课），是一个由“理论→实践→生产”的学习过程。其中，工程能力和创新意识的培养一直是我国工程教育的薄弱环节，而且针对目前普遍存在的资源紧张、能源转型、环境要求日益苛刻等行业发展问题，也需要从过程强化和资源高效利用等方面开展本课程体系的建设。为此，本研究针对上述问题问题进行了改革与实践。鉴于学生对生产实际缺乏感官认识，课堂工程教学资源有限，难以实现从课堂到现场的巨大工程跨越，我们提出了整合工程实验平台、工业仿真平台资源的理念，建设了大型综合“工程特色实训平台”，创建了由现场感官认知→理论学习→基础实践→大型综合工程实训的“工程能力递进培养模式”。同时，本研究还将优质科研平台（2项国家奖和35项省部级奖）积累的一流学科知识和先进单元技术（多项成果处于国际或国内领先）融入教学知识模块，提炼单元过程的创新理论，强化学生对单元过程本质内涵的认知、前瞻性知识体系的了解和解决复杂工程问题能力的提升，打造出了包括前沿理论、高新技术、实用方法论在内的“石油特色教学精品”。经过十几年的建设和应用，该成果为培养高层次工程人才和进行国内工科专业课程建设提供了良好的模式和思路，可对工程教育彰显辐射示范作用。
本课程具有鲜明的工程特色，其核心教学目标就是让学生了解单元过程的强化手段，能运用工程观点对典型单元操作进行分析并解决工程实际问题。然而，就工程能力和创新意识的培养来看存在很多问题亟待解决：
① 如何建设课程体系，实现从课堂到现场的巨大工程跨越。在课堂教学之前，学生尚未对现场工艺和装置建立感官认识；课堂教学中工程资源较匮乏；实验和实践环节仅针对单一的基本单元过程，缺少大型综合工程训练（工业生产至少将几个甚至十几个单元过程集成），与实际生产相脱节，学生难以从课堂快速过渡到生产。
② 如何提升对单元过程的理论认知高度、突出知识体系的先进性。构建教学内容时应针对行业发展的重大导向和前瞻性科学理论，优质科研平台积累的一流学科知识和先进单元技术承待融入教学。
③ 如何构建培养模式，将学生打造成具备专业硬核素质的工程创新型人才。在现有的工程教学中，学生一直处于比较被动的地位，灌输式的教学方式属于“用造原子弹的方法造手榴弹”，效率不高；而学生又尚未具备工程的概念，完全“翻转”也不适合，所以怎样利用软硬件资源优势、线上教学环境、工程思政推动学生自主学习也是需要重点考虑的。
① 以面向能源行业为目标，拓展课程体系，共建“工程特色实训平台”，形成来源于生产、最终又指导生产的闭环课程体系。在课堂教学之前纳入《化工认识实习》，建立现场工艺和设备的感官认识，进行教学必要铺垫；同时在“精准设计、循序提升”的工程教育思想引领下，中国石油大学（北京）与北京石油化工学院整合工程实验平台、工业仿真平台资源，共建大型综合“工程特色实训平台”，创建了由“现场感官认知→理论学习→基础实践→大型综合工程实训”的“工程/创新综合能力培养系统工程”。
② 提炼单元过程的创新理论，以科研优势领航教学知识体系，打造石油特色教学精品。通过“场－流”理论、“相控制”理论抽提单元过程的本质内涵；将雄厚的科研成果（2项国家奖和35项省部级奖）转化为紧跟能源行业导向的实用型教学资源优势，创立传质、流态化及气固分离、热集成等单元过程强化技术；将“工装一体化”思想和解决工程放大的“相似论”等工程研究方法论以及类比、演绎等学习方法论引入教学。改革通过以长期积累的创新理论、前沿知识、高新技术和实用方法论重塑知识模块，实现单元过程知识体系的整体升华。
③ 建立能激发学生创新思维的工程能力培训体系，从多层面强化组建高水平工程师资队伍。通过综合性工程实践、自主式研究，给学生提供解决复杂工程问题的锻炼机会；在课堂/实验/实践环节中体现现代能源工程特色，将培养学生专业兴趣和工业生产有机对接；积极开展“石油特色的工程思政教育”，使学生以刻苦求学和实业兴国为荣。团队也特别注重高校间的教学研讨和校企间的工程交流，通过邀请设计院和企业专家定期讲座、培训和团队内以老带新建立教师工程能力培养模式，鼓励教师积极参与产学研结合的科研项目锻炼，快速提升青年教师的工程教学能力。
新课程体系集《认识实习》、《课堂教学》、《实验教学》、《课程设计》、“工程特色实训”于一体，可以“精准设计”各环节以实现工程能力的循序提升。特别是“工程特色实训平台”，由中国石油大学（北京）和北京石油化工学院合作共建，架起了一座从课堂教学到现场生产的桥梁。
中国石油大学（北京）肩负着引领石油行业发展方向的重任，北京石油化工学院具备一流的实习、工程仿真和工程实验条件，两校的资源各具特色，优势互补。“工程特色实训”包括三部分：大型综合实物装置紧跟工业热点，体现了多单元的复杂综合训练；工业仿真使复杂抽象的设备教学和工艺模拟简单直观；规范化设计实现了工程能力的实际演练。形成的标志性成果如下：
1）“工业规模实物模型平台”（6套大型组合装置）
① 6400×800mm全国最大规模的冷模精馏塔；② Φ1200mm工业标准浮阀塔；③ 大型循环流化床；④ 流化焦化反应器；⑤ 有机废气VOCs一体净化装置；⑥ 典型单元过程大型综合实验装置。
2）“工业仿真平台”
① 3D塔设备仿真和流态化动态模拟；② 化工流程仿真（常减压蒸馏、二甲苯临氢异构化反应等典型炼油和化工装置）。
3）编写面向工程实际的《化工原理课程设计指导书》和“工业标准示范图集”
以培养“工装一体化”思想为主线，增加全塔负荷性能图、Aspen模拟等特色内容，将工程实践提升到新理论高度，为工程设计提供规范化保障。
团队拥有北京市教学名师、973首席、优青等高层次人才，在“多相分离技术与装备教育部工程中心”和“重质油国家重点实验室”平台支撑下，将科研成果转化为精馏及塔器、流态化及气固分离等教学模块，以VQS高效快分等最新专业技术充实教学内容，以“场－流”、“相控制”理论等重新认识单元过程本质和传递普遍规律，使学生获取一流学科知识。新体系直接针对工程“卡脖子”问题，树立前瞻性科学思想，成为工程教育改革的重要举措。
教师队伍建设：①老教师通过《认识实习》、《工程实训》将丰富的工程经验传承给青年教师；②定期由企业培训，请国家能源集团、中石化建设工程公司等单位专家讲座；与天津大学、北京化工大学等教学研讨，增强校企和高校交流。③参编国家级教材《石油化学工程原理》，编写《课程设计指导书》，建设MOOC。
学生素质提升：①提供工程实训平台，从大型综合实验→工业过程仿真→规范化工程设计，逐步向生产迈进；②依托一流科研平台，鼓励学生参与气固反应及分离、工业烟气净化、CO2捕集等研究，提升工程能力；③提倡学生参与《化工原理》竞赛，鼓励创新和协作；④指导学生发表论文，提升理论水平和专业知识。
新课程体系充分考虑了学生面向工程实际的认知规律，创建了工程能力循序提升的“递进培养模式”。大型工程实物实验平台不同于传统单元实验，是对多单元协同耦合的大型综合实验和对工业热点的探索，各装置特色鲜明，分别针对工程放大、环境治理、能源高效利用等，成为向实际生产（多单元复杂综合）过渡的“桥梁”。配合工程仿真，“仿实结合”引导学生进入工程实践氛围，使复杂抽象的设备和工艺简单直观。新体系从感官认知→单元过程强化理论→典型装备和大综合工程实验→规范化工程设计逐步递进，成为工程/创新能力培养的系统工程。同时，高校间工程资源共享和优势互补的新教学模式，对工程教育具有辐射示范作用。
教学体系针对工业生产的“卡脖子”问题，兼顾能源化工领域的发展和转型。在一流科研平台支撑下，将团队多年来积累的科技成果（2项国家奖和35项省部级奖）融入教学，形成具有科学性和实用性的知识模块，如：流态化及气固分离、精馏过程强化、塔设备放大及增效、VOCs减排等，多项成果处于国际或国内领先。以高新科技引领工程教育，成为学生获取前沿知识、提升工程能力最有效的手段。
抽提典型工艺中的单元过程本质和多单元之间的普遍关联，从“场—流理论”新高度认识单元过程的共性和个性特征，体会以基本单元构建不同工艺过程、解决复杂工程问题的实践。如通过认识实习可了解生产能力和设备规模的关系，然后通过理论教学掌握小型设备中的三传现象和基本原理，再拓展到多相流场规模扩大后的性能降额等问题，最终由“相似论”升华“工程放大”思想，进而推广到设备大型化普遍问题。这里涉及知识、技术和方法论的层层深入，经过系统提升，能从多维度实现思维模式创新。这是培养能把握行业发展方向、解决企业难题的高层次工程创新人才所必需的。
入职中石化镇海炼化公司，2019 年在全国催化重整职业技能大赛中获金牌；被评为“中国石化青年岗位能手”，2021年被评为“全国优秀共青团员”。2019年承担贵金属催化剂密度分级工作，节约成本450万元；利用RSIM软件模拟优化，结束了20年老装置碳七馏分不满足国Ⅵ汽油调和标准的历史。解决了稳定塔铵盐堵塞和再生气循环机故障问题。他毕业仅4年就脱颖而出，充分说明工程实训确实为提升学生工程素质、缩短企业培训周期起了显著作用。
现清华大学任教，依托在校培养的实践操作技能，为综合素质提升打下了良好基础，工作后成功攻克实验难题，在Nature上发表了高水平文章。获得瑞士Chorafas青年研究奖、教育部自然科学一等奖、中国化学会青年奖等15项重量级奖励。
我们以“三传”为主线梳理知识体系框架，抽提出各单元过程的本质内涵并建立起相互之间的内在联系，使各知识模块更具系统性和连续性。要让学生明白，工艺过程就像建筑物，单元操作就像砖石，无论工艺过程怎样千变万化，都由这些基本单元组成，使学生领悟传递过程的共性和特殊性。
同时通过对单元过程原理进行深层次剖析，发表纯教学内容的高水平文章，将科研成果融入教学，形成以下特色知识模块（以“蒸馏”为例）：
① 以推动力为“场”，物料为“流”，用“场-流”理论提升对传质过程的认知。
② 提出精馏过程中回流的“热”含义，解释最小回流比、“夹点”概念、建立塔板热状态方程，领悟供能/分离原理。
③ 介绍自己开发的理论板数新计算法（EFRC法和EFSC法，在TOP期刊CES和IECR上发表），可替代逐板法和Gililland法。
④ 运用“相界面控制”理论和“全塔负荷性能图”指导蒸馏过程和设备性能强化。
这里涉及知识、技术和方法论的层层深入，经过系统提升，能从多维度实现思维模式创新，形成意识超前、灵活应对行业转型的高层次教学体系。
“工业规模实物装置”得到教指委专家天津大学张凤宝教授和河北科技大学赵地顺教授的高度评价。超大型精馏塔是全国最大的冷态实验塔，多功能撬装流化床和焦化流化床是国家奖转化的重要教学成果，空气/乙醇吸收系统属综合教学工程实训。全塔负荷性能图技术是省部级科研获奖成果，用于教学尚属首创。工程仿真软件的应用与生产培训接近，可助力向企业生产快速过渡。工程实训平台成为近十年“北京市大学生化工原理竞赛”强有力的支撑。
本课程被评为北京市精品课、团队被评为北京市优秀教学团队；有北京市教学名师1人，学校教学名师3人；973首席科学家1人，国家自然基金优秀青年基金1人；校品牌课教师1人，院品牌课教师3人。
获得全国高校化工原理教学能力大赛特等奖1项、一等奖1项，省部级教学奖8项、校级教学成果奖9项，校教学卓越奖1项，校青年教师卓越奖1项。承担25项教改课题（8项省部级），发表13篇教改论文。
参编“十一五”国家级化工原理教材《石油化学工程原理》，被中国石油大学（华东）、北京石油化工学院等多所高校采用，获得山东省优秀教材一等奖。
竞赛：参加北京市大学生化工原理竞赛和华北区、全国化工实验大赛，近五年获奖137项，其中全国奖励4项（一等奖1项，二等奖3项），华北区15项，北京市118项）。
学生论文奖励：获得北京市优秀毕业论文1项，发表3篇教学论文。
毕业生评价和就业：根据第三方评价，毕业生认为对自身能力提升最大的课程中《化工原理》排名第一，学习人数近1000人/年。毕业生有41.6%读研，本科生有58.2%、研究生有超半数在工程类单位就业。
