基于“全國化工設(shè)計競賽”的化工原理課程教學(xué)改革與探索

鄧秋林 雷琴 張亞萍

摘要：本文根據(jù)近幾年我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)率隊參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽的情況，從化工原理課程教學(xué)的角度提出了專業(yè)教師應(yīng)具有的理論水平、實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力。從課程教學(xué)設(shè)計、實踐教學(xué)、第二課堂等方面，探討了化工設(shè)計競賽對化工原理的課程教學(xué)改革，對于提升我校化工類學(xué)生專業(yè)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力具有重要意義。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)計大賽；化工原理；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）46-0162-02

一、引言

全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽由中國化工學(xué)會、中國化工教育協(xié)會、教育部高等學(xué)校化工類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會主辦，是面向全國高等院?；I(yè)學(xué)生的專業(yè)競賽。競賽目的是通過新產(chǎn)品和新技術(shù)的開發(fā)、新流程和新裝置的設(shè)計、新的工廠生產(chǎn)過程操作運行方案等途徑，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、工程技術(shù)能力和團隊協(xié)作精神，從而滿足社會和科技的高速發(fā)展對化工行業(yè)工程技術(shù)人才的創(chuàng)新思維、工程設(shè)計能力的要求。

本文根據(jù)我校參加化工設(shè)計競賽的情況，結(jié)合化工原理課程教學(xué)的實際情況，提出了我校專業(yè)教師應(yīng)具有的理論水平、實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力，探討了化工設(shè)計競賽對我?；ぴ碚n程的教學(xué)改革。

二、全方位提升教師能力

1.促進理論水平的更新。近幾年，化工原理相關(guān)的知識和設(shè)備更新較快，而現(xiàn)行很多化工原理教材的內(nèi)容相對滯后。所以，容易導(dǎo)致理論和實踐的脫節(jié)，深度和廣度等不能滿足專業(yè)人才的培養(yǎng)和化工設(shè)計競賽的要求。因此，需要化工類專業(yè)教師不斷提升和完善自身的理論水平，實現(xiàn)理論知識的及時更新。例如，化工設(shè)計競賽中有一項要求是新技術(shù)或新設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用，很多設(shè)計團隊在參賽過程中設(shè)計和使用了分隔壁精餾塔，對于新進教師或只注重傳統(tǒng)知識教學(xué)的教師，這就督促其加強自身知識的更新和完善。

2.實踐、科研能力的提升。一般來說，大部分高校專業(yè)教師主要從事基礎(chǔ)理論方面的研究工作，而化工設(shè)計競賽以工程實踐為基礎(chǔ)，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。為了提高工程實踐能力，學(xué)校應(yīng)針對專業(yè)教師，尤其是青年教師，開展工程實踐能力提升計劃，并適當(dāng)向青年教師傾斜。在指導(dǎo)化工設(shè)計競賽的過程中，通過校企合作，深入一線進行調(diào)研，與專業(yè)設(shè)計人員和操作人員進行深入交流，將取得的經(jīng)驗與學(xué)生分享。通過對化工設(shè)計競賽評分標(biāo)準(zhǔn)的分析，其中創(chuàng)新性占比為20%。從歷年的優(yōu)秀作品可以看出，大部分團隊都采用了相關(guān)專利進行設(shè)計。這就要求指導(dǎo)教師不斷跟蹤學(xué)科前沿，進行科研創(chuàng)新，申請相關(guān)專利技術(shù)，不斷提升自己的科研實力。

3.多專業(yè)教師間合作，強化師資隊伍建設(shè)?；ぴO(shè)計競賽設(shè)計內(nèi)容廣、涉及面大，主要包括項目可行性研究、初步設(shè)計說明書、工藝工程設(shè)計、經(jīng)濟分析與評價、環(huán)境與安全評價，其中涉及技術(shù)分析、原材料選擇、建設(shè)規(guī)模、廠址選擇、工藝路線選擇、設(shè)備設(shè)計與控制、儀表自動控制、車間布置、廠區(qū)布置、反應(yīng)器設(shè)計說明和公用工程等內(nèi)容，設(shè)計工作繁重，需要設(shè)計團隊通力協(xié)作，從而對指導(dǎo)教師也提出了很高的要求。

三、多維度的教學(xué)與改革

依托化工設(shè)計競賽，真正做到以賽促改，以賽促教，以賽促學(xué)，將相應(yīng)的競賽內(nèi)容融入到教學(xué)活動過程中。構(gòu)建以課程理論教學(xué)為基礎(chǔ)，仿真和實驗實踐教學(xué)為主體，第二課堂為拓展，實現(xiàn)三位一體的教學(xué)模式，全方位培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、創(chuàng)新思維和實踐能力。

（一）化工原理課程多元化教學(xué)模式

1.化工原理課程內(nèi)容多元化。教學(xué)大綱作為教學(xué)工作開展的指導(dǎo)性文件，制定要具有針對性，應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)制定適合各專業(yè)特色的教學(xué)大綱。如應(yīng)用化學(xué)類專業(yè)，要求學(xué)生掌握相關(guān)的單元操作基本原理和操作方法，工藝過程的選擇與計算，典型設(shè)備的計算與選型，可以選擇反應(yīng)器設(shè)計說明和工藝過程的模擬作為案例進行教學(xué)，從而為今后從事相關(guān)工程設(shè)計工作奠定堅實的基礎(chǔ)；能源化學(xué)工程類專業(yè)，要結(jié)合相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用過程，重點介紹流體流動、傳熱、精餾和吸收等常見的單元操作；對于制藥工程類專業(yè)，要結(jié)合藥物的生產(chǎn)過程，在上述基礎(chǔ)上，重點選擇干燥等單元操作進行講解。專業(yè)教師應(yīng)根據(jù)目前生產(chǎn)過程的實際情況大膽改革教學(xué)內(nèi)容，略講甚至刪除部分使用較少的章節(jié)，如吸收，適當(dāng)增加目前使用較多、較為先進的新技術(shù)和新設(shè)備，比如膜分離技術(shù)、分隔壁塔、特殊精餾等。

2.引入案例式、互動式教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)方式多元化。基于化工設(shè)計競賽的規(guī)則，選擇優(yōu)秀的設(shè)計作品案例，針對不同專業(yè)實施案例式教學(xué)和討論探究式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，幫助學(xué)生深入理解化工原理的理論知識。例如，講解傳熱過程時，可以選擇換熱器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與優(yōu)化和公用工程的使用，拓展學(xué)生對工程實踐過程中換熱過程的理解，了解工程實踐中如何實現(xiàn)熱量的綜合利用，實現(xiàn)節(jié)能減排。

實施“大賽案例—理論—實踐”或“大賽案例—理論—大賽案例—實踐”的教學(xué)方式。例如，對于抽象內(nèi)容，如傳質(zhì)，首先通過大賽案例，播放相關(guān)視頻，讓學(xué)生對傳質(zhì)過程有個直觀的認(rèn)識；然后再介紹相關(guān)的理論知識；最后，通過仿真模擬和實驗實踐教學(xué)加深學(xué)生對知識的理解。在教學(xué)設(shè)計實施過程中，可以根據(jù)學(xué)生對理論知識的理解和掌握程度，將兩種教學(xué)方式進行交叉、反復(fù)使用。

（二）開放式實驗室，加強與實踐環(huán)節(jié)的聯(lián)系

采用仿真模擬與實訓(xùn)操作相結(jié)合的教學(xué)模式，先以仿真模擬實時觀察單元操作過程，給學(xué)生以逼真的操作環(huán)境；再以實訓(xùn)操作，讓學(xué)生直觀感受現(xiàn)場操作；最后再結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)，對每個單元操作在生產(chǎn)過程中發(fā)揮的作用進行深入了解，從而提高學(xué)生的實踐能力。

針對我?；ぴ韺嶒炇铱臻g有限、現(xiàn)有設(shè)備臺套數(shù)少、開設(shè)時間較為集中，同時未開設(shè)期間處于閑置狀態(tài)的特點，采用開放式實驗室的操作模式，以預(yù)約或定期開放的方式，讓學(xué)生可以分時段、分批次地進行學(xué)習(xí)，以達到合理利用實驗室設(shè)備資源的目的。開放方式可以靈活多樣，如果人數(shù)較少，采用旁聽的形式；如果人數(shù)較多，在空閑時采用專門輔導(dǎo)的方式。通過開放式實驗室教學(xué)模式的建立，加深學(xué)生對單元操作設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，提高實驗室利用效率。

（三）開設(shè)課外培訓(xùn)課程，強化計算機技術(shù)的應(yīng)用

通過對參加化工設(shè)計競賽的了解以及對參賽學(xué)生的調(diào)研，為了全方位提高學(xué)生的綜合能力，更好地將競賽與課堂教學(xué)相結(jié)合，以化工設(shè)計協(xié)會的方式，選取競賽中的部分內(nèi)容作為課外培訓(xùn)課程，適當(dāng)列入選修課，建立學(xué)分。針對現(xiàn)代設(shè)計方法，可以開設(shè)Aspen軟件應(yīng)用課程、Auto CAD提升課程、技術(shù)經(jīng)濟分析等課程。

四、結(jié)語

依托我校參加化工設(shè)計競賽的經(jīng)驗，提出了以化工設(shè)計競賽為手段，從教師能力提升、教學(xué)方式改革等方面入手，開展化工原理課程改革，全面提升化工原理課程的教學(xué)水平，對于培養(yǎng)化工類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力具有重要意義。

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