工程專業(yè)認(rèn)證背景下化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索

楊欣+韓媛媛+翁連進(jìn)+甘林火

摘要：化工設(shè)計(jì)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心課程，具有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，其教學(xué)效果對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才起著重要作用。以華僑大學(xué)化工設(shè)計(jì)課程為例，探討了完善課程體系建設(shè)、改善教學(xué)方式、強(qiáng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用以及實(shí)踐訓(xùn)練，以促進(jìn)化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：工程教育；專業(yè)認(rèn)證；化工設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）25-0107-02

新世紀(jì)以來，隨著我國(guó)高校的擴(kuò)招，中國(guó)培養(yǎng)的工科類畢業(yè)生的總量逐年增加，我國(guó)已經(jīng)成為高等工程教育大國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)工科專業(yè)畢業(yè)生占總體畢業(yè)生總量的比例已經(jīng)接近1/3，占世界工科畢業(yè)生總數(shù)的比例也已超過1/3。然而，我國(guó)工科畢業(yè)生僅有一成能夠快速勝任工作，而美國(guó)可以達(dá)到八成左右[1]。事實(shí)證明我們現(xiàn)行的工科高等教育與社會(huì)需求存在較大脫節(jié)，學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力薄弱的問題凸顯。為推進(jìn)我國(guó)化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科教育改革，建設(shè)更合理的化學(xué)工程與工藝專業(yè)教育體系，化學(xué)工程與工藝專業(yè)的工程認(rèn)證工作已于2006年正式啟動(dòng)。2016年6月2日，在馬來西亞吉隆坡舉行的國(guó)際工程聯(lián)盟大會(huì)上，我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》第18個(gè)正式成員，使我國(guó)高等工程教育質(zhì)量保障體系得到國(guó)際認(rèn)可[2]。目前，我校已經(jīng)向中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)提交了化學(xué)工程與工藝專業(yè)認(rèn)證申請(qǐng)，積極準(zhǔn)備該專業(yè)的工程教育認(rèn)證工作?！痘ぴO(shè)計(jì)》是化工過程開發(fā)中科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要環(huán)節(jié)，作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的主干課程，具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性?！痘ぴO(shè)計(jì)》是指設(shè)計(jì)一系列的單元操作及設(shè)備，并將其合理地串聯(lián)和組合起來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從化工原料到化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變，涉及的基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)廣泛，可認(rèn)為是對(duì)整個(gè)化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程的總結(jié)與綜合運(yùn)用[3]。因此，《化工設(shè)計(jì)》課程掌握的好壞對(duì)培養(yǎng)優(yōu)秀化工人才起著至關(guān)重要的作用。然而，目前我國(guó)高?！痘ぴO(shè)計(jì)》課程教學(xué)思想和教學(xué)手段還相對(duì)較為陳舊，學(xué)生難以得到應(yīng)有的訓(xùn)練和培養(yǎng)，無法滿足社會(huì)對(duì)高層次的化工人才的要求。我校地處經(jīng)濟(jì)特區(qū)福建省廈門市，目前石化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)躍升為福建三大支柱產(chǎn)業(yè)之一[4]，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)的化工專業(yè)人才已成為我校今后發(fā)展的重要任務(wù)之一?；凇痘ぴO(shè)計(jì)》課程在培養(yǎng)化工人才中所起的重要作用，改變落后的傳統(tǒng)教學(xué)方法和模式亟待進(jìn)行。針對(duì)我校《化工設(shè)計(jì)》課程開設(shè)的情況，提出以下幾點(diǎn)課程教學(xué)改革意見與措施。

一、精選課程內(nèi)容，完善課程體系建設(shè)

《化工設(shè)計(jì)》是一門綜合性課程，涉及的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)范圍廣，它要求學(xué)生具備四大基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，必須掌握《化工原理》、《化工儀表及自動(dòng)化》、《化工熱力學(xué)》、《化工工藝學(xué)》、《化工分離工程》和《化學(xué)反應(yīng)工程》等課程的專業(yè)知識(shí)。鑒于課程內(nèi)容的豐富性、復(fù)雜性與教學(xué)學(xué)時(shí)限制的矛盾，選擇一本合適的教材并結(jié)合本校教學(xué)實(shí)際對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整顯得尤為重要?？紤]到我校《化工設(shè)計(jì)》理論課只有2個(gè)學(xué)分，選擇教育部高等學(xué)?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)推薦教材——李國(guó)庭等編著、化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化工設(shè)計(jì)概論》作為本課程教學(xué)的教材。在具體的教學(xué)內(nèi)容上還要結(jié)合相關(guān)課程（如《化工原理》、《化工原理課程設(shè)計(jì)》和《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析》等）的講授情況進(jìn)行選擇和取舍。例如，對(duì)《化工原理》和《化工原理課程設(shè)計(jì)》等課程已重點(diǎn)講授的化工設(shè)備（如換熱器、精餾塔、過濾機(jī)等）的設(shè)計(jì)與選型僅做簡(jiǎn)單介紹，而化工設(shè)計(jì)概算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)這部分內(nèi)容由于與《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析》課程重合，則由學(xué)生自學(xué)。相反，對(duì)教材中未專門提及的固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)則加以補(bǔ)充介紹。為了滿足工程教育認(rèn)證的要求，在《化工設(shè)計(jì)》相關(guān)的課程體系建設(shè)方面，在大三上學(xué)期開設(shè)《化工原理一》、《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析》、《化工儀表與自動(dòng)化》、《化工熱力學(xué)》、《計(jì)算機(jī)在化工中的應(yīng)用》等課程；在大三下學(xué)期開設(shè)《化工原理二》、《化工分離工程》、《化學(xué)反應(yīng)工程》、《化工過程分析與合成》、《化工安全與環(huán)保》等課程；在大四上學(xué)期開設(shè)《化工設(shè)計(jì)》和《化工過程課程設(shè)計(jì)》課程；在大四下學(xué)期開設(shè)《畢業(yè)設(shè)計(jì)》。其中，《化工設(shè)計(jì)》課程進(jìn)行化工設(shè)計(jì)程序、化工設(shè)備選型和計(jì)算、車間設(shè)計(jì)、非工藝專業(yè)設(shè)計(jì)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)和施工圖設(shè)計(jì)等內(nèi)容的教學(xué)，側(cè)重于與化工設(shè)計(jì)相關(guān)的理論知識(shí)的串聯(lián)與綜合。而《化工過程課程設(shè)計(jì)》和《畢業(yè)設(shè)計(jì)》，則更為強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性，學(xué)生將綜合運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)，利用計(jì)算機(jī)軟件完成一個(gè)具體的、完整的化工設(shè)計(jì)任務(wù)。

二、改善課堂教學(xué)形式，加強(qiáng)教師和學(xué)生的交流及學(xué)生之間的交流

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)通常采用“教師講、學(xué)生聽”這種模式，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，不利于學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力、社會(huì)適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。我校在《化工設(shè)計(jì)》課程教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，在可行性研究和工藝路線選擇等環(huán)節(jié)，擬定若干個(gè)不同的題目，學(xué)生5人為一組，選擇一個(gè)題目并圍繞各主題進(jìn)行資料查找、分析與討論。工作完成后，各小組通過PPT展示介紹本組的設(shè)計(jì)工作，其他同學(xué)積極參加討論，分析該工藝過程的優(yōu)缺點(diǎn)并提出改進(jìn)意見，最后由任課教師進(jìn)行總結(jié)。通過這種教學(xué)形式，較大程度地提高了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，學(xué)生的工程實(shí)踐能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力也得到了鍛煉和提高。

三、強(qiáng)化計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中已成為一種不可或缺的基本工具。在化工設(shè)計(jì)過程中，工藝過程的設(shè)計(jì)、設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算、3D工廠設(shè)計(jì)、工藝流程圖的繪制均離不開計(jì)算機(jī)。我校在《計(jì)算機(jī)在化工中的應(yīng)用》課程中重點(diǎn)介紹運(yùn)用AutoCAD軟件進(jìn)行工藝流程圖的設(shè)計(jì)、運(yùn)用Excel軟件進(jìn)行化工過程的物料衡算和能量衡算、運(yùn)用ASPEN Plus進(jìn)行流程模擬。而利用CADWorx軟件進(jìn)行3D工廠設(shè)計(jì)則是在參加全國(guó)化工設(shè)計(jì)大賽以及《化工過程課程設(shè)計(jì)》中得到實(shí)際應(yīng)用。

四、加強(qiáng)化工設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練，理論聯(lián)系實(shí)際

為了提高學(xué)生的化工設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，我校主要采取了以下三點(diǎn)措施：（1）在《化工設(shè)計(jì)》理論課36學(xué)時(shí)完成后，新增《化工過程課程設(shè)計(jì)》課程，讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行化工設(shè)計(jì)，完成一個(gè)完整的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，為畢業(yè)后從事工程設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。（2）在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，為了提高化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，我校于2015年底購(gòu)置了“氧化降解殼聚糖制備殼寡糖綜合生產(chǎn)線”實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。通過現(xiàn)實(shí)的設(shè)備和車間的展示，學(xué)生對(duì)課本中學(xué)到的理論知識(shí)和工藝流程加深了理解，工程意識(shí)也得到了進(jìn)一步提高。此外，我校與福建福維股份有限公司、福建聯(lián)合石化有限公司等大中型化工企業(yè)簽訂了實(shí)習(xí)協(xié)議，除帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)廠實(shí)習(xí)外，還邀請(qǐng)了企業(yè)高級(jí)工程師進(jìn)行化工設(shè)計(jì)專題講座。（3）積極組織學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽。學(xué)院以化工設(shè)計(jì)大賽為契機(jī)，成立了丁達(dá)爾化工設(shè)計(jì)訓(xùn)練營(yíng)，專門為訓(xùn)練營(yíng)建立了設(shè)計(jì)工作室，并配備了高配置的電腦，購(gòu)買了Aspen和CADWorx正版軟件。通過這些舉措，為學(xué)生提高工程設(shè)計(jì)能力、展示才能提供了舞臺(tái)，同時(shí)也有利于加強(qiáng)師生間以及高、低年級(jí)學(xué)生間的學(xué)習(xí)交流。近三年來，我校共獲得化工設(shè)計(jì)大賽全國(guó)一等獎(jiǎng)1次，全國(guó)二等獎(jiǎng)3次，全國(guó)三等獎(jiǎng)1次，華南賽區(qū)特等獎(jiǎng)2次。

工程教育專業(yè)認(rèn)證的開展對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的發(fā)展是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)，也是全面提升化學(xué)工程與工藝專業(yè)工程教育水平的一次契機(jī)。只有深切領(lǐng)會(huì)工程認(rèn)證理念，優(yōu)化課程體系、提升教學(xué)方法、強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練，才能使我國(guó)的化學(xué)工程與工藝專業(yè)教育真正與世界工程教育接軌。

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Teaching Reform of Chemical Engineering Design Based on Engineering Education Professional Accreditation

YANG Xin，HAN Yuan-yuan，WENG Lian-jin，GAN Lin-huo

（School of Chemical Engineering & Technology，Huaqiao University，Xiamen，F(xiàn)ujian 361021，China）

Abstract：Chemical engineering design is a core curriculum of chemical engineering and technology，charactered with strong comprehensive application. It plays an important role to cultivate high-quality engineering and technical talents. Taking the course teaching of chemical engineering design of Huaqiao University as example，the construction of course structure，improving teaching methods，strengthening computer application and practice training were discussed，which could promote the teaching reform of chemical engineering design.

Key words：engineering education；professional accreditation；chemical engineering design；teaching reform