通過競賽培養(yǎng)大學(xué)生化工設(shè)計能力的實(shí)踐和啟示

華　杰，周從山，羅北平，王國祥，武　鵠，黃　燕

(湖南理工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，湖南　岳陽　414006)

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通過競賽培養(yǎng)大學(xué)生化工設(shè)計能力的實(shí)踐和啟示

華杰，周從山，羅北平，王國祥，武鵠，黃燕

(湖南理工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，湖南岳陽414006)

介紹了組織學(xué)生參加“中國石化-三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計比賽的過程，總結(jié)了學(xué)生和指導(dǎo)老師對參賽的收獲和體會。通過參加比賽，學(xué)生的化工設(shè)計能力得到了提高，教師的教學(xué)質(zhì)量得到了提升。在指導(dǎo)學(xué)生完成作品的同時，找到了現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案中存在的不足，并及時進(jìn)行了討論和修訂。實(shí)踐表明，以完成任務(wù)為導(dǎo)向，通過“做中學(xué)”，有利于提高學(xué)生的學(xué)生積極性，有利于形成良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。

化工設(shè)計；實(shí)踐能力；人才培養(yǎng)；做中學(xué)

化工設(shè)計能力的訓(xùn)練對化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。在實(shí)際化學(xué)工程設(shè)計中，要求設(shè)計人員具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和熟練的工程設(shè)計能力，能綜合運(yùn)用化工原理、反應(yīng)工程、分離工程、化工設(shè)備、化工制圖，以及經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保等方面的專業(yè)知識，以設(shè)計出安全、高效、節(jié)能、符合綠色工藝的化工裝置、車間或工廠。加強(qiáng)對學(xué)生知識綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)，在許多高校已形成共識，并得到了貫徹實(shí)施[1-3]。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的化工設(shè)計能力，我院在課程設(shè)置、教學(xué)方式等方面進(jìn)行了改革，在教學(xué)實(shí)踐平臺建設(shè)方面也加大了投入，與岳陽興長石化股份有限公司合建了教育部國家工程實(shí)踐教育中心，與中國石化集團(tuán)長嶺分公司合建了湖南省校企合作人才培養(yǎng)示范基地，尤其是以組織學(xué)生參加全國化工設(shè)計競賽為抓手，對化工設(shè)計課程的教學(xué)工作進(jìn)行了改革，并取得了明顯的成效。

1　競賽組織工作

“中國石化-三井化學(xué)杯”全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽是中國化工學(xué)會、中國化工教育協(xié)會、教育部高等學(xué)?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會主辦，面向全國高等院?；I(yè)的學(xué)生專業(yè)競賽，是國內(nèi)化工類級別最高、參賽隊伍最多、影響最大的比賽，也上目前化工專業(yè)唯一的一項(xiàng)全國性專業(yè)學(xué)科競賽，至今已經(jīng)舉辦了10屆。由于該賽事在培養(yǎng)學(xué)生動手能力、解決實(shí)際問題能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力等方面發(fā)揮了非常積極的作用，已經(jīng)受到全國多所高校越來越高的重視[4-8]。我院化學(xué)工程與工藝專業(yè)是2009年獲批設(shè)立。2013年7月，學(xué)校被國務(wù)院學(xué)位委員會正式確定為碩士研究生授予單位，通過努力建設(shè)，“化學(xué)工程與技術(shù)”成為了我校首批3個碩士學(xué)位授權(quán)學(xué)科之一，并于2014年正式招收碩士研究生。為了進(jìn)一步提高專業(yè)建設(shè)質(zhì)量，培養(yǎng)更優(yōu)秀的人才，我們于2014年9月份開始籌備并組織學(xué)生參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽。主要開展了宣傳發(fā)動、教師專項(xiàng)培養(yǎng)、學(xué)生專業(yè)軟件培訓(xùn)、優(yōu)質(zhì)競賽作品分析、專用機(jī)房建設(shè)等工作。通過校內(nèi)選拔，最終優(yōu)選出42名正式隊員和預(yù)備隊員，組成6支隊伍，于2015年4月正式報名參加了全國化工設(shè)計大賽，邁出參賽第一步。在參賽過程中，我們邀請了長嶺煉化岳陽工程設(shè)計有限公司、湖南百利工程科技有限公司、湖南長嶺石化科技開發(fā)有限公司、南京林業(yè)大學(xué)和中南大學(xué)等單位16名專家教授來校指導(dǎo)學(xué)生的設(shè)計工作，舉辦了20余場師生面對面的交流討論會，包括周末例會、專題研討會、學(xué)術(shù)報告會等等，另外還制作了5期大型宣傳欄。在全體指導(dǎo)老師和同學(xué)們的努力下，我們首次參賽就收獲到不俗的成績。全國比賽是分地區(qū)、分階段進(jìn)行的，我校參加屬于華南賽區(qū)，本賽區(qū)包括了湖南、海南、福建、廣東、廣西五個省的轄區(qū)內(nèi)36所高校參賽，209支隊伍報名參賽，合計參賽學(xué)生1045，我省參賽的名校有中南大學(xué)、湖南大學(xué)、湖南師范大學(xué)、湘潭大學(xué)等。通過省際交叉網(wǎng)評，我校最終有兩支隊伍進(jìn)入了華南賽區(qū)共48支隊伍的決賽，是少數(shù)同時有兩支隊伍進(jìn)入決賽的學(xué)校。通過2015年8月6日至8日在中南大學(xué)決賽及作品綜合評價，最終獲全國二等獎1項(xiàng)，三等獎2項(xiàng)，成功參賽證書3項(xiàng)；獲華南賽區(qū)二等獎2項(xiàng)，三等獎2項(xiàng)。

2　競賽的收獲與體會

2.1參賽同學(xué)的體會

在比賽過程中，為了完成一件設(shè)計作品，要求參賽同學(xué)必須掌握基本的化工設(shè)計知識，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的多門課程內(nèi)容，還要學(xué)習(xí)一些新的設(shè)計軟件；而要提交一個高質(zhì)量的作品，則對同學(xué)們的創(chuàng)新能力提出了更高的要求。在實(shí)際比賽過程中，大多數(shù)同學(xué)能夠認(rèn)真進(jìn)行系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，并自學(xué)了許多新的知識。比賽結(jié)束后，我們要求同學(xué)們進(jìn)行自我總結(jié)，ACE隊的隊長聞?wù)褭?quán)同學(xué)的總結(jié)很有代表性，他說，“五個月內(nèi)，團(tuán)隊里的五個人至少完成了幾百篇的文獻(xiàn)閱讀，平時很少用過的萬方、知網(wǎng)已經(jīng)被我們玩得滾瓜爛熟”，“化工設(shè)計所應(yīng)用的知識之廣是超出我們想象的，簡直是一場學(xué)科盛宴，化工原理、物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程、化工過程開發(fā)、化工儀表及自動化、化工工藝學(xué)等等幾乎化工專業(yè)開設(shè)的所有專業(yè)課都有所涉及，除此之外還有土木工程、化工機(jī)械、經(jīng)濟(jì)管理等其他專業(yè)的知識涉及。參加比賽之后才知道我們所學(xué)的大多都很重要，可惜悔恨當(dāng)初課上沒多聽幾句，當(dāng)然對于低年級的同學(xué)來說一切都來得及”；“這是個全新的戰(zhàn)場，我們從未學(xué)過這些知識，我們團(tuán)隊中的三位大四的同學(xué)從零開始學(xué)習(xí)Aspen Plus，到比賽完成，利用該軟件完成了工藝流程的模擬優(yōu)化、物料衡算、能量衡算、反應(yīng)器的模擬優(yōu)化、塔設(shè)備的工藝模擬與優(yōu)化等等，化工設(shè)計與模擬是個系統(tǒng)工程也許一個參數(shù)的小變化都將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不收斂。再加上Aspen Energy Analyzer、EDR、CUP-Tower、SW6等軟件又完成了換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、換熱器選型校核、塔器的設(shè)計，學(xué)會了這些絕對會讓自己受益匪淺”；“最后我想說的是，化工設(shè)計競賽是一項(xiàng)十分值得參加的比賽，一次參賽終身受益，它將豐富你的專業(yè)知識、增強(qiáng)你的學(xué)習(xí)能力、提升綜合素質(zhì)，也會對未來無論是就業(yè)還是考研都將提供享之不盡的幫助”?？梢钥闯?，比賽激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情，通過比賽，同學(xué)們的團(tuán)隊精神得到了加強(qiáng)，對我院的學(xué)風(fēng)建設(shè)也起到了明顯的促進(jìn)作用。

2.2指導(dǎo)老師的感受

組織學(xué)生參賽，并帶領(lǐng)學(xué)生拿出優(yōu)秀的設(shè)計作品，這對老師們而言也是一個極大的挑戰(zhàn)。在討論是否組織學(xué)生參賽的會議上，有老師認(rèn)為這項(xiàng)比賽難度較大，通過平時對同學(xué)們所學(xué)的知識結(jié)構(gòu)的了解，認(rèn)為學(xué)生們很難完成好作品。實(shí)際上，從歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，報名參賽的隊伍中，每年最終能提交完整作品的隊伍也只有60%～80%，這的確反映出了任務(wù)的艱巨性。但最后老師們還是統(tǒng)一了思想，從培養(yǎng)高素質(zhì)工科學(xué)生的目標(biāo)出發(fā)，決定全力支持學(xué)生們參賽。通過學(xué)生與老師的雙向選擇，確定了6名指導(dǎo)老師帶隊。學(xué)院也為學(xué)生完成作品提供了很好的條件，專門騰出一個機(jī)房，幾個月里全天向參賽學(xué)生開放。賽區(qū)組委會秘書長、中南大學(xué)的金一粟教授來機(jī)房指導(dǎo)學(xué)生時，也對我院如此重視比賽的組織，能為學(xué)生提供如此條件表示贊賞；在培訓(xùn)學(xué)生的過程中，我們邀請了多位設(shè)計院及其它高校的專家、教授專程為參賽學(xué)生講課，手把手地指導(dǎo)學(xué)生，解決設(shè)計過程中遇到的技術(shù)問題。另外，我們還選派學(xué)生到北京參加了化工設(shè)計的培訓(xùn)班，到本市的化工設(shè)計工程公司參觀學(xué)習(xí)。參賽學(xué)生也很珍惜學(xué)院提供的教學(xué)條件和學(xué)習(xí)機(jī)會，表現(xiàn)出了一股積極向上、努力拼搏的干勁；在一些關(guān)鍵時點(diǎn)，有許多同學(xué)還自覺通宵加班，力爭使自己的作品更加完善。通過老師和同學(xué)們的共同努力，我們6支隊伍全部提交了完整作品，而且網(wǎng)評成績優(yōu)秀，首次參賽我們就有兩支隊伍進(jìn)入賽區(qū)決賽。同學(xué)們表現(xiàn)如此優(yōu)秀，老師們很欣慰，也增強(qiáng)了今后帶隊的信心。

在帶隊參賽過程中，學(xué)院組織多名老師外出參加了化工設(shè)計培訓(xùn)班的學(xué)習(xí)，主動與設(shè)計院專家及其它有參賽經(jīng)驗(yàn)的高校老師進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，實(shí)際上這對老師們的化工設(shè)計教學(xué)工作有很大的促進(jìn)和提高。通過比賽，我們也認(rèn)識到了我院在培養(yǎng)優(yōu)秀化工設(shè)計人才方案上還存在一些不足，特別是在新的設(shè)計工具的教學(xué)方面存在較多的問題，例如Aspen Plus、CAD等的教學(xué)課時安排過少，不能滿足企業(yè)對學(xué)生的要求和期望。因此，我們還召開了有關(guān)人才培養(yǎng)方案的修訂討論會，并邀請設(shè)計院專家和參賽隊員參加了會議，聽取多方面人員的意見，對課程設(shè)置進(jìn)行了適當(dāng)修改，這也是我們組隊參賽的一個重要收獲。

3　結(jié)　語

通過參加比賽，學(xué)生和老師受益良多。我們也計劃以參加比賽為契機(jī)，努力打造一個有特色的化工設(shè)計教學(xué)項(xiàng)目，以完成任務(wù)為導(dǎo)向，實(shí)施“做中學(xué)”，使培養(yǎng)出來的學(xué)生具有更強(qiáng)的實(shí)際工作能力，縮短學(xué)生在企業(yè)的適應(yīng)期。為此，我們從2015年11月起，組織了全校的化工設(shè)計校賽，由教務(wù)處下文，對項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行了規(guī)范；同時，也欣然接受了湘譚大學(xué)的邀請，積極組隊參加了該校組織的弘林杯第二屆湖南高?；ぴO(shè)計交流賽。今年3月底，我院再次組織了7支隊伍報名參加2016年全國化工設(shè)計大賽。通過組織學(xué)生參加校賽、省賽和國賽，初步形成了一個由三級比賽作為重要組成部分的化工設(shè)計教學(xué)項(xiàng)目。在今后的比賽過程中，還將進(jìn)一步加強(qiáng)對教師隊伍的專項(xiàng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，對化工類課程的設(shè)置及教學(xué)模式進(jìn)行改革，不斷提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，以培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強(qiáng)的優(yōu)秀大學(xué)生。

[1]林陵,李衛(wèi)星,陳日志,等.基于學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)的化工工藝課教學(xué)改革與實(shí)踐[J].化工高等教育,2010 (2):60-63.

[2]馬鳳英,李樹勛,崔旭春.結(jié)合校內(nèi)實(shí)習(xí)基地強(qiáng)化化工原理實(shí)驗(yàn)的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)[J].高等理科教育,2007,75(5):113-117.

[3]張蕾,蘇建福,陳麗芳,等.海洋化工全日制專業(yè)型碩士實(shí)踐能力培養(yǎng)探索研究[J].廣州化工, 2014,41(17):191-192.

[4]靳治良,楊晉,朱桂華,等.“中國石化-三井化學(xué)杯”大學(xué)生化工設(shè)計競賽模式在我?；ぴO(shè)計課程教學(xué)改革中的借鑒與實(shí)踐[J].化工高等教育,2013(3):28-31.

[5]郭瑞麗,袁軍,張建樹.全國化工設(shè)計大賽對化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)的啟發(fā)[J].高教論壇, 2013(11):59-60.

[6]劉細(xì)本,曾國勇.先進(jìn)設(shè)計工具引入化工類卓越工程師培養(yǎng)的實(shí)踐與思考[J].山東化工, 2015,44(1):138-140.

[7]梁克中,黃美英,賴慶柯,等.大學(xué)生化工設(shè)計競賽對化工設(shè)計課程教學(xué)改革的促進(jìn)作用[J].職業(yè)時空,2014,10(8):76-77.

[8]晉梅,王晉黃,李忠銘.化工設(shè)計競賽對化工專業(yè)教學(xué)的啟示[J].江漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,41(3):1-2,104.

Practice and Revelation of the Training of Chemical Engineering Design Capability for College Students through Competition

HUA Jie, ZHOU Cong-shan, LUO Bei-ping, WANG Guo-xiang, WU Hu, HUANG Yan

(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Institute of Science andTechnology,HunanYueyang414006,China)

Activities in the mobilization and organization of students for taking part in the National College Students Chemical Engineering Design Contest “Sinopec-mitsui Cup” were reported, and the gains of both students and tutors in the competition were summed. It showed that the contest was beneficial to the improvement of the capability of students in the chemical engineering design and the teaching efficiency and quality of teachers. In the process of instruction, it was also found the deficiencies in our existing talent cultivating program, and then made proper amendments. It proved that stratagems through mission-driven and learning by doing were helpful for the improvement of students’ interests in their studies and the cultivation of good atmosphere of learning in the campus.

chemical engineering design; practical ability; talent cultivating; learning by doing

華杰(1963-)，男，博士，高級工程師，主要從事精細(xì)化工及分離技術(shù)。

G4

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1001-9677(2016)014-0235-02