參加化工設(shè)計(jì)大賽對(duì)化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)的思考

崔明鑫 崔小琴 趙云(青海大學(xué)化工學(xué)院，青海 西寧 810016)

0 引言

全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽是由中國(guó)化工學(xué)會(huì)、中國(guó)化工教育協(xié)會(huì)、教育部高等學(xué)?；ゎ悓I(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主辦，從2007年開始舉辦，每年一屆，面向全國(guó)高等院?；I(yè)的學(xué)生，是國(guó)內(nèi)化工專業(yè)類頂級(jí)的賽事[1]，并已納入高校學(xué)科競(jìng)賽評(píng)估體系。該賽事能夠鍛煉學(xué)生知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，提高學(xué)生重視化工設(shè)計(jì)中的新技術(shù)、新方法，并提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)，實(shí)踐卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃[2]，是充分展示高校科研、教學(xué)能力和綜合實(shí)力的平臺(tái)。

化工設(shè)計(jì)課程主要鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)過(guò)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的能力，它既具有很強(qiáng)的理論性[3]，又具有很強(qiáng)的實(shí)操性，通過(guò)討論分析化工廠實(shí)際設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)生產(chǎn)過(guò)程中工藝的選擇、設(shè)備的選型、裝備的計(jì)算、圖紙的繪制等。是一門從理論過(guò)渡到工程實(shí)際的設(shè)計(jì)性課程，是化工設(shè)計(jì)大賽聯(lián)系最為直接和緊密的課程。

1 化工設(shè)計(jì)課程存在的問(wèn)題

化工設(shè)計(jì)大賽的設(shè)計(jì)任務(wù)具有新產(chǎn)品、新技術(shù)、新流程、新裝置等特點(diǎn)，并且耗時(shí)長(zhǎng)、任務(wù)多，具有多學(xué)科交叉性強(qiáng)，對(duì)提高工科專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、卓越工程師的培養(yǎng)、拓寬專業(yè)知識(shí)、增強(qiáng)工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力等諸多方面具有積極的促進(jìn)作用。通過(guò)參加化工設(shè)計(jì)大賽，可以發(fā)現(xiàn)其著重鍛煉學(xué)生以下方面的能力：

(1)較強(qiáng)的化工知識(shí)綜合運(yùn)用能力?；ぴO(shè)計(jì)大賽首先要有四大化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和化工制圖、化工設(shè)計(jì)、化工計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)工程、化工過(guò)程仿真實(shí)習(xí)、化工儀表及自動(dòng)化等專業(yè)知識(shí)，接著要通過(guò)查閱文獻(xiàn)或通過(guò)計(jì)算、確定物料初始輸入量和過(guò)程所需的輸入工藝參數(shù)，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，進(jìn)行各個(gè)操作單元的工藝計(jì)算，而且還要進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研、圖紙繪制，編制說(shuō)明書，綜合要求較高。

(2)創(chuàng)新拼搏的意識(shí)。大賽指導(dǎo)書給定的競(jìng)賽題目屬于開放性題目，隊(duì)員們需要相互協(xié)作，思考工藝路線，通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、市場(chǎng)分析、實(shí)地探訪等逐步確定產(chǎn)品的工藝流程、選址和單元設(shè)備選型等，最后將將所學(xué)理論知識(shí)、整理并運(yùn)用到實(shí)踐中，也就是需要?jiǎng)?chuàng)新性的思考，才能完成該項(xiàng)工作。

(3)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。大賽作品完成時(shí)間雖然有六個(gè)多月時(shí)間，但是內(nèi)容多，任務(wù)繁重，有些參數(shù)需要反復(fù)嘗試才能模擬出滿意結(jié)果，而且環(huán)環(huán)相扣，比如流程設(shè)計(jì)完成好了，才能進(jìn)行圖紙繪制，工藝計(jì)算，接著完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書，所以既有分工又有合作，如果有一步拖后題，就會(huì)帶慢整個(gè)隊(duì)伍的進(jìn)度，甚至打亂節(jié)奏，以至浪費(fèi)團(tuán)隊(duì)整體時(shí)間。

(4)現(xiàn)代化工設(shè)計(jì)理念。近年來(lái)化工設(shè)計(jì)大賽越來(lái)越強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，圖形繪制技術(shù)，視頻渲染技術(shù)等達(dá)到輔助完成化工設(shè)計(jì)的目的。比如需要利用CUPTOWER軟件完成塔的水力學(xué)校核，利用SW-6軟件完成塔及壓力容器的力學(xué)校核，利用HAZOP軟件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，利用3DMAX等軟件進(jìn)行工廠漫游展等，從而提高學(xué)生利用工具的能力。

圍繞這些方面內(nèi)容和需求，結(jié)合國(guó)內(nèi)各化工院校化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)情況，對(duì)我?；ぴO(shè)計(jì)課程進(jìn)行剖析，發(fā)現(xiàn)我?；ぴO(shè)計(jì)課程還存在一些實(shí)際的問(wèn)題，具體表現(xiàn)在以下方面：

(1)采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式。主要依靠教師課堂講解的作用，課堂上多采用多媒體教學(xué)，由于化工設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容本身比較枯燥，很多都是行業(yè)規(guī)范性內(nèi)容，因此很難做到教學(xué)的生動(dòng)、變換和直觀，因此學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題的能力不高，僅僅停留在理論知識(shí)水平，更談不上解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

(2)化工設(shè)計(jì)的課時(shí)相對(duì)較少，而課程內(nèi)容多、規(guī)范多、跨度大，因此無(wú)法利用有限的教學(xué)時(shí)間完成大量的課程內(nèi)容。另外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的模擬技術(shù)應(yīng)用到化工設(shè)計(jì)中，這就要求學(xué)生們要更加注重實(shí)際操作，在綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，需要更多的課時(shí)學(xué)習(xí)新的方法，新的理念，從而達(dá)到快速解決化工問(wèn)題的目的。

(3)化工設(shè)計(jì)課程與工程實(shí)際聯(lián)系緊密[4]，單純進(jìn)行課堂上的教學(xué)，很難做到理論聯(lián)系實(shí)際，尤其是很多實(shí)際操作過(guò)程，如果不能現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析體會(huì)，學(xué)生很難綜合運(yùn)用化工設(shè)計(jì)課程的理論知識(shí)。

(4)化工設(shè)計(jì)是一門有很強(qiáng)實(shí)操性的課程，主要通過(guò)討論分析化工過(guò)程的工藝流程，工藝計(jì)算，設(shè)備選型與設(shè)計(jì)等問(wèn)題，這些設(shè)計(jì)問(wèn)題需要學(xué)生融會(huì)貫通所學(xué)化工知識(shí)的能力，但是就目前課上教學(xué)情況來(lái)看，學(xué)生掌握知識(shí)不夠牢固，綜合運(yùn)用能力較差。

(5)教學(xué)硬件上還需完善，目前學(xué)校雖有機(jī)房，但缺乏Aspen軟件等相關(guān)化工設(shè)計(jì)的核心軟件，而且該軟件涉及版權(quán)問(wèn)題，費(fèi)用也非常高，導(dǎo)致很多學(xué)生很難系統(tǒng)接觸化工設(shè)計(jì)過(guò)程中的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。

綜上可見，化工設(shè)計(jì)課程專業(yè)知識(shí)復(fù)雜，學(xué)生僅僅對(duì)理論知識(shí)掌握較好，并且根據(jù)這幾年畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)看，學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力較差，主要表現(xiàn)在學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力非常薄弱，包括工藝設(shè)計(jì)、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等，從而導(dǎo)致走上工作崗位后缺乏解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

2 化工設(shè)計(jì)課程改革措施

為適應(yīng)新時(shí)期化工類人才培養(yǎng)模式要求，提高工程設(shè)計(jì)教學(xué)效果，使化工設(shè)計(jì)教學(xué)水平達(dá)到新的高度，結(jié)合并借鑒大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽的方式方法，對(duì)化工設(shè)計(jì)課程提出如下改革措施：

一是提高本校化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽參賽人數(shù)，使得參加化工設(shè)計(jì)大賽成為本校的一個(gè)常態(tài)化參賽項(xiàng)目。通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生參賽，宣傳優(yōu)秀作品，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于進(jìn)一步消除傳統(tǒng)教學(xué)模式下理論與實(shí)踐教學(xué)分離、重理論輕實(shí)踐等現(xiàn)象。另外通過(guò)競(jìng)賽，讓學(xué)生學(xué)習(xí)重視現(xiàn)代化工設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)工具的使用方法，了解計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)工程設(shè)計(jì)的基本步驟，了解化工設(shè)計(jì)工作程序、工作內(nèi)容、設(shè)計(jì)文檔編制方法，經(jīng)歷從單元過(guò)程到完整流程再到化工廠的設(shè)計(jì)全過(guò)程。

二是改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，完善化工設(shè)計(jì)課程內(nèi)容。具體措施為：(1)創(chuàng)新教學(xué)方法。優(yōu)化課程講解方式，突出以學(xué)生為主體，以能力培養(yǎng)為核心，以問(wèn)題為導(dǎo)向，通過(guò)化工設(shè)計(jì)課程的理論學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生注重工程實(shí)際，增加對(duì)工程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。另外，利用各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、空中課堂開展混合式教學(xué)工作，推動(dòng)信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合[5]，結(jié)合學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，雨課堂等軟件，精確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，因材施教，讓每個(gè)學(xué)生都能夠有更大收獲；(2)加大現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法教學(xué)。化工設(shè)計(jì)涉及全面的化工專業(yè)知識(shí)，并且理論計(jì)算比較復(fù)雜，需要結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，通過(guò)增加上機(jī)課時(shí)，進(jìn)行化工設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的規(guī)范訓(xùn)練，讓學(xué)生得以知道各種軟件使用的步驟和方式，并對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行討論和分析，提高學(xué)生的探索和創(chuàng)新能力；(3)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮我校的校企合作優(yōu)勢(shì)，由于化工設(shè)計(jì)課程之后即是生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，因此可以布置實(shí)習(xí)單位生產(chǎn)裝置有關(guān)的設(shè)計(jì)性題目，以此讓學(xué)生檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)能力，并且把所學(xué)的知識(shí)和親身體驗(yàn)并結(jié)合起來(lái)，這樣更能增加實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，融會(huì)貫通，提升自身的工程設(shè)計(jì)能力；(4)對(duì)于教師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行再培訓(xùn)，通過(guò)教研室活動(dòng)，集體備課，總結(jié)課程中存在的問(wèn)題，探討更優(yōu)的解決辦法。通過(guò)傳幫帶，重點(diǎn)加強(qiáng)年輕教師的工程實(shí)踐能力，鼓勵(lì)教師參與到化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，參與到企業(yè)實(shí)踐中，使得化工設(shè)計(jì)課程能夠更多的結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，提高教學(xué)效果。

三是強(qiáng)化過(guò)程教學(xué)，引入案例教學(xué)思想[4]，通過(guò)布置經(jīng)典的設(shè)計(jì)題目，分組教學(xué)，讓學(xué)生充分的討論與展示，比如進(jìn)行化工廠的設(shè)計(jì)，實(shí)際反應(yīng)器的設(shè)計(jì)等，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課下與學(xué)生進(jìn)行交流，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的體驗(yàn)性吸收，使其能夠融入學(xué)生內(nèi)心深處的體會(huì)中，從而得以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，讓其從被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)我校參加化工設(shè)計(jì)大賽實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)化工設(shè)計(jì)課程進(jìn)行再思考。為適應(yīng)新時(shí)期化工類人才培養(yǎng)模式要求，實(shí)踐卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃，應(yīng)加大課程教學(xué)方法和教學(xué)手段改革，促進(jìn)教師了解前沿知識(shí)，學(xué)習(xí)新的設(shè)計(jì)方法，從而提高學(xué)生的積極性、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力，達(dá)到增強(qiáng)化工專業(yè)本科生綜合工程能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力的目的。