化工設(shè)計課程教學改革探索與實踐

佘啟明

（黃山學院 化學化工學院，安徽 黃山245041）

1 目前化工設(shè)計課程教學存在的問題

化工設(shè)計課程在化學工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)方案中具有舉足輕重的地位，旨在培養(yǎng)學生綜合運用所學的化工專業(yè)知識去分析和解決實際工程問題的能力，并培養(yǎng)學生的工程設(shè)計思維能力和技術(shù)經(jīng)濟意識，熟悉實際化工設(shè)計中的常用設(shè)計規(guī)范，讓學生能夠初步具備化工工程師的基本素質(zhì)和利用化工行業(yè)相關(guān)計算機軟件進行工程計算與工程制圖的能力。在本課程教學實施過程中，采用傳統(tǒng)教學模式教授這門課程的過程中，只能以板書和部分相關(guān)PPT的形式去盡可能地分析三維工程設(shè)計問題，相對平面和單調(diào)的教學模式難以分析化工設(shè)計中的各種立體結(jié)構(gòu)和流程，同時新的設(shè)計理念和設(shè)計軟件在課程中也難有涉及。長此以往，傳統(tǒng)教學模式的缺陷日益凸顯，促使我們?nèi)ヌ剿鬟m應(yīng)新時代新環(huán)境需求的教學方法和教學手段，來改善教學效果。但是，目前大部分高校對化工設(shè)計課程不夠重視，教學效果差強人意[1]。從自身的教學經(jīng)驗出發(fā)，筆者認為目前化工設(shè)計課程的問題可以歸納為以下幾個方面。

1.1 課程學時數(shù)少

化工設(shè)計與其他理論課程相比具有自身鮮明的特點，更強調(diào)專業(yè)知識在理論教學與實際運用之間的銜接，追求在教學過程中能盡量多地體現(xiàn)課程的實用性和工程性，但實際教學中發(fā)現(xiàn)，由于課程本身內(nèi)容和信息量非常龐大，課程學時數(shù)又相對偏少，導致最終的教學效果總是不如人意。

1.2 理論教學與實際運用銜接不足

化工設(shè)計課程非常注重理論教學與工業(yè)應(yīng)用的相互驗證和結(jié)合，需要授課教師在組織教學的過程中多從實際工程設(shè)計的角度去分析問題，并穿插實際生產(chǎn)裝置分析和設(shè)計實例練習加強課堂訓練，提高授課質(zhì)量，但目前我國大多數(shù)本科高校對學生化工設(shè)計能力的基礎(chǔ)訓練都是從相對高年級開設(shè)的化工原理課程實驗和課程設(shè)計開始，來培養(yǎng)設(shè)計思維和空間想象能力，而這些化工原理實驗裝置大多是具有固定的參數(shù)的驗證類穩(wěn)態(tài)實驗儀器，主要目的是讓學生在實驗過程中驗證書本的原理，無法改變參數(shù)體會動態(tài)實驗過程和加入學生自己的思維和理解，學生的設(shè)計能力在實驗過程中無法得到鍛煉。

1.3 化工行業(yè)設(shè)計軟件涉及較少

實際的化工設(shè)計過程非常注重計算機軟件的輔助設(shè)計和綜合運用，目前很多高校在化工設(shè)計課程教學中，相關(guān)行業(yè)軟件較少涉獵，而從實踐角度來看，相關(guān)行業(yè)軟件的運用能夠大大提高化工設(shè)計過程的效率，如Chemoffice、Excel、Aspen plus、Matlab、PRO-II等等，這些軟件大多可以通過網(wǎng)絡(luò)資源獲取，讓學生學習專業(yè)理論知識的同時學會運用這些軟件處理一些實際的化工設(shè)備或流程設(shè)計問題，能提高設(shè)計能力和效率。

1.4 課程考核方式過于簡單

由于化工設(shè)計課程本身信息量大，理論性強的特性，對于學生而言有一定的難度，所以很多高校在課程考核方面相對簡單，有時可能就直接以一篇課程論文作為最終考核的手段，這種單一化的考核模式也變相地縱容了學生對化工設(shè)計課程的忽視，無法對學生的實際設(shè)計能力進行準確的評估與考量。

鑒于這些在化工設(shè)計教學中經(jīng)常遇到的問題，筆者結(jié)合自身教學經(jīng)驗并結(jié)合皖南地區(qū)化工行業(yè)發(fā)展的特點，提出解決思路。

2 運用行業(yè)軟件輔助化工設(shè)計教學

隨著科學技術(shù)的不斷進步，計算機軟件在化工設(shè)計行業(yè)的應(yīng)用逐步深入，眾多優(yōu)秀軟件的開發(fā)也使得化工設(shè)計過程更加便捷，促使利用軟件來輔助設(shè)計和優(yōu)化相對復雜的化工設(shè)計過程成為當前工業(yè)化工設(shè)計和課堂教學的重要手段。

具體來說，我們在組織化工設(shè)計教學過程中，講授不同知識點時可以穿插一些與課本知識相對應(yīng)的計算機軟件的介紹，如在講到物料衡算與熱量衡算時，可適當介紹Aspen plus和Pro II軟件，開拓學生視野； 涉及設(shè)備及工廠布置時，可以介紹3Dmax，SmartPlant 3D等軟件；而Excel可用來完成各種物料衡算和熱量衡算過程，提高計算效率，還可以進行部分反應(yīng)器的設(shè)備參數(shù)進行初步計算，如精餾塔塔板數(shù)；Chemoffice可以用來繪制復雜化學品的結(jié)構(gòu)式和查詢常見化學品的各種物性參數(shù)；AutoCAD可進行二維平面設(shè)計圖及廠區(qū)布置圖的繪制，讓學生了解如何綜合使用多種軟件的來達到我們的設(shè)計目的[2]。

不過從另一個角度來說，軟件的使用固然會使設(shè)計工作變的便捷，效率得到提升，但也不應(yīng)該對軟件產(chǎn)生過度依賴性。在化工設(shè)計中，如何將計算機軟件教學與實際教學過程合理融合，在提高學生學習興趣的同時，最大限度發(fā)揮軟件在化工設(shè)計中的作用，是決定化工設(shè)計教學質(zhì)量的關(guān)鍵。當然，學習任何一種計算機軟件的關(guān)鍵都在于實際上機操作練習，化工設(shè)計軟件也不例外。條件允許的情況下，讓學生在學習化工專業(yè)基礎(chǔ)知識的過程中能夠?qū)嶋H上機熟悉這些軟件的基本操作和使用，了解軟件的設(shè)計理念，編排的原理，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，才能達到理想的計算機軟件輔助化工設(shè)計的教學效果；如果一味追求軟件的便捷性，強調(diào)軟件在設(shè)計過程中的地位，則可能緣木求魚，舍本逐末，偏離了化工設(shè)計課程理論訓練中關(guān)于化工基本原理的深層次理解和逐步培養(yǎng)工程概念的本源。

3 改變單一的課程考核方法

化工設(shè)計課程具有綜合性和實踐性強的特點，課程考核方式的設(shè)計具有一定難度，目前大多數(shù)高校一般采用閉卷考試進行最終考核，考核效果不夠理想，很難反映學生對課程掌握的程度，也很難體現(xiàn)實踐性教學在化工設(shè)計課程教學中的作用，就此筆者認為可以盡量采取靈活的考核方式，多體現(xiàn)課程的實踐性，如在閉卷考試的同時加入學生課堂討論、企業(yè)見習、設(shè)計實踐和答辯打分等輔助形式，使考核結(jié)論能合理反映學生對知識的掌握情況，在保證考核的公平性的同時最大程度提高學生的學習興趣[3]。

4 工程概念的培養(yǎng)

工程觀念是指從工程實際的角度思考問題和解決工業(yè)常見問題，而化工設(shè)計就是一門與工業(yè)生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系的課程，在教學過程中應(yīng)盡量把書本知識與生產(chǎn)實際過程相互結(jié)合分析，使學生在掌握書本基本理論知識的同時，學會應(yīng)用理論解決工業(yè)中的實際問題，這同時也符合培養(yǎng)具有工程觀念的化工人才的目的[4]。從基礎(chǔ)來分析，本課程理論教學主要以化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識和基本技能為主，主要包括工藝流程的設(shè)計、物料衡算和能量衡算、設(shè)備的設(shè)計和選型、廠區(qū)車間布置和管路設(shè)計等內(nèi)容。通過這些基本理論的學習，讓學生了解化工設(shè)計的基本步驟及內(nèi)容, 同時也引導學生如何應(yīng)用書本知識解決工程實際問題。在具體的組織教學過程中，任課教師首先需明確化工設(shè)計課程主要從哪些方面培養(yǎng)學生的化工設(shè)計能力，結(jié)合當?shù)氐牡赜蛱厣突ば袠I(yè)發(fā)展狀況，以明確的化工行業(yè)導向組織教學過程，并據(jù)此構(gòu)造知識框架和組織教學。

總的來說，作為一門工程應(yīng)用學科，化工設(shè)計課程教學中以培養(yǎng)工程觀念為導向，在講授中應(yīng)充分重視設(shè)計實例與理論知識的結(jié)合，從設(shè)計實例出發(fā)，結(jié)合開展課堂與課下的討論，激發(fā)學生的學習積極性，增強學生解決實際問題的應(yīng)用能力。

5 實踐教學緊密結(jié)合當?shù)鼗ば袠I(yè)發(fā)展特色

筆者所在地區(qū)緊鄰的黃山市徽州區(qū)循環(huán)經(jīng)濟園，是我國主要的環(huán)氧樹脂類產(chǎn)品工業(yè)園區(qū)，多家企業(yè)的產(chǎn)業(yè)群匯集了環(huán)氧樹脂類完整的上下游產(chǎn)業(yè)鏈，自2010年起，學校與該工業(yè)園區(qū)內(nèi)的多家企業(yè)簽訂了校企合作協(xié)議，在化工類專業(yè)學生的畢業(yè)設(shè)計與見習教學環(huán)節(jié)合作辦學。結(jié)合當?shù)鼗て髽I(yè)發(fā)展特色，在聯(lián)合校企培養(yǎng)的模式下提高學生化工設(shè)計能力與實際設(shè)備操作能力，培養(yǎng)適應(yīng)新時代新形勢下現(xiàn)階段化工行業(yè)發(fā)展的應(yīng)用型人才。

總的來說，化工設(shè)計課程是化學工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)目標中的一個重要環(huán)節(jié)，實踐性和綜合性很強，其教學效果的好壞直接影響到學生的設(shè)計能力與工程意識的培養(yǎng)以及就業(yè)競爭力的強弱。目前新形勢新環(huán)境下的人才需求靠傳統(tǒng)的教學模式已無法滿足，不利于學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高，我們通過以上途徑對化工設(shè)計課程教學改革進行了探索，以適應(yīng)新時代對應(yīng)用型化工類人才的需求，并取得一定的成效。通過教學改革提高了學生的設(shè)計能力和工程思維, 符合國家應(yīng)用型化工人才的發(fā)展方向。同時，化工類畢業(yè)生在校企聯(lián)合培養(yǎng)鍛煉了設(shè)計能力，提高了就業(yè)競爭力，受到地方企業(yè)的一致好評，我院還組織學生參加了2010年“三井杯”大學生化工設(shè)計大賽，取得良好成績。

[1]張琳葉,魏光濤,陳礪.化工設(shè)計教學思考與建議[J].化工高等教育,2011(3):46-48.

[2]張亞濤,張文輝,陳衛(wèi)航.化工類專業(yè)化工設(shè)計教學的改革與實踐[J].化工高等教育,2010(5):50-52.

[3]金龍,賈麗華,隋國哲,等.淺談化工設(shè)計課程教學改革[J].化工高等教育,2010(5):64-66.

[4]隋國哲,李金龍,賈麗華,等.化工設(shè)計教學改革的探討[J].高師理科學刊,2010(1):115-116.