應(yīng)用型本科化工設(shè)計創(chuàng)新教學(xué)研究

，，

(安陽工學(xué)院，河南 安陽 455000)

1 課題研究背景

化工設(shè)計課程是高分子材料與工程、化學(xué)工程與工藝等專業(yè)的主干課程，是提高學(xué)生工程能力的一門重要課程，對學(xué)生理論聯(lián)系實際，綜合運用所學(xué)知識解決工程問題非常重要[1-2]。本課程要求學(xué)生掌握扎實的化工理論基礎(chǔ)知識，具有實際化工過程分析解決問題能力，是大學(xué)生通向工程師一種橋梁?；ぴO(shè)計課程教學(xué)與化工原理、化工工藝學(xué)、化工技術(shù)經(jīng)濟學(xué)、化工熱力學(xué)、化工反應(yīng)工程、以及化工CAD等課程的知識關(guān)聯(lián)度大，教學(xué)難度大，傳統(tǒng)的教學(xué)方法培養(yǎng)的學(xué)生創(chuàng)新思維不夠，工程能力欠缺、動手能力不足，學(xué)生畢業(yè)后不能很快的適應(yīng)企業(yè)對大學(xué)生能力要求，制約學(xué)生快速發(fā)展。目前化工設(shè)計課程教學(xué)普遍存在問題有教師團隊實踐知識薄弱，雙師型教師少；教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)實際情況脫節(jié)；實習(xí)實訓(xùn)機會少；計算機設(shè)計應(yīng)用能力差；教材選取困難等。本論文結(jié)合化工設(shè)計課程教學(xué)過程實際存在的問題，從師資隊伍的建設(shè)、實習(xí)實訓(xùn)鍛練、化工CAD學(xué)習(xí)等方面進行教學(xué)改革方法的探討。

2 加強課程隊伍建設(shè)

課程教學(xué)效果的好壞取決于課程教學(xué)團隊的整體素質(zhì)，化工設(shè)計課程對師資隊伍的工程經(jīng)驗要求較高，最好具有工廠或設(shè)計單位工作經(jīng)歷，目前本科學(xué)校引進教師要求具有博士研究生學(xué)歷，但是高學(xué)歷的教師多數(shù)理論基礎(chǔ)扎實但是實踐能力明顯不足，授課顯得力不從心，易于紙上談兵、照本宣科，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情難以激發(fā)，教學(xué)效果不佳。為提高化工設(shè)計教學(xué)水平，提高學(xué)生工程能力，建設(shè)高水平的課程教學(xué)團隊非常必要。具體方法：拓寬視野，積極鼓勵廣大教師參加各類實踐教學(xué)研討，參加化工軟件如Aspen Plus軟件，ProⅡ軟件及Chem CAD軟件學(xué)習(xí)，提升實踐教學(xué)知識，彌補實踐知識的不足；建立健全校內(nèi)外實訓(xùn)裝置、可拆卸設(shè)備模型、工藝流程模擬裝置等學(xué)習(xí)平臺，充分利用這些學(xué)習(xí)資源，要求從事化工設(shè)計教學(xué)的專業(yè)教師全部參與到實訓(xùn)裝置學(xué)習(xí)中，切實把工藝過程中涉及到的所有設(shè)備包括計算、繪圖、控制、工藝、閥件等非常熟悉的掌握，盡可能提高設(shè)計水平；加強教師團隊間的互相交流、切磋教學(xué)技能，老教師對新教師進行系統(tǒng)傳道授業(yè)，幫助年輕教師指導(dǎo)課程及全國性的化工設(shè)計、化工原理、國藥杯大學(xué)生知識競賽，在學(xué)習(xí)指導(dǎo)過程中領(lǐng)會實踐型教學(xué)模式的要旨；與企業(yè)進行產(chǎn)學(xué)研合作，通過科研課題合作，豐富教師實踐閱歷；聘請有企業(yè)工作背景的兼職教師參與課程授課，增加課程建設(shè)效果。

3 創(chuàng)新教學(xué)方法，多種教學(xué)模式相結(jié)合

3.1 課程教學(xué)大綱制定

專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)由人才培養(yǎng)方案體現(xiàn)，各種培養(yǎng)能力要有課程來支撐，課程教學(xué)大綱是最基本的要素，課程教學(xué)大綱制定主要通過對用人單位人力資源部門、技術(shù)負責(zé)部門、生產(chǎn)管理部門需求調(diào)查，了解實際需要和理論教學(xué)差距；對畢業(yè)生追蹤調(diào)查，了解其在學(xué)校所學(xué)課程在實際工作中使用情況，接受他們對課程學(xué)習(xí)改革的建議；多到應(yīng)用性本科同行院校交流學(xué)習(xí)，用其所長，克己之短，通過實際調(diào)研制定出符合應(yīng)用型培養(yǎng)的化工設(shè)計課程教學(xué)大綱。

3.2 教材創(chuàng)新

與基礎(chǔ)理論課程教材不同，從工藝設(shè)計內(nèi)容、非工藝設(shè)計內(nèi)容、工藝流程的選擇及自動控制分析、物料衡算及熱量衡算選擇實例、設(shè)備的工藝計算到車間布置等化工設(shè)計教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜多樣，不同學(xué)校、不同出版社的教材內(nèi)容千差萬別，針對目前所用的幾本教材，根據(jù)國內(nèi)外化工設(shè)計教材的特點，整合《化工設(shè)計概論》《化工計算》《文獻檢索》等教材，以熟悉的企業(yè)實際例子為背景，編寫適用地方經(jīng)濟特色的化工設(shè)計教材，輔助教材可以選擇一些經(jīng)典的理論性較強的教材?；ぜ夹g(shù)發(fā)展日新月異，新產(chǎn)品新工藝不斷涌現(xiàn)，原料來源途徑不斷更新，以前先進的技術(shù)現(xiàn)在可能落后，先進的設(shè)備可能變得效率低下，工藝流程三廢處理可以滿足排放，在新的時期環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)更高，三廢排放標(biāo)準(zhǔn)提高，三廢治理的技術(shù)可能面臨淘汰，教材內(nèi)容應(yīng)該不斷充實，不斷補充，不斷創(chuàng)新。

3.3 密切與專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的聯(lián)系

化工設(shè)計課程特殊，與化工類專業(yè)課有著密不可分、相互相承的聯(lián)系。工藝流程的設(shè)計和選擇與工藝學(xué)課程、化工CAD課程；帶控制點工藝流程圖與化工儀表及自動化課程；物料衡算、熱量衡算與化工原理、化工計算課程；化工設(shè)備選擇和計算與化工設(shè)備機械基礎(chǔ)息息相關(guān)；管路輸送、精餾、反應(yīng)、吸收、干燥等都是化工生產(chǎn)常見的操作單元，這些理論知識都是化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程等課程重點內(nèi)容[3]。設(shè)計從設(shè)備選型、工藝計算到圖紙設(shè)計也是專業(yè)課程內(nèi)容的進一步升華。采用化工設(shè)計獨特經(jīng)驗算法與原來學(xué)習(xí)比較，能進一步加深學(xué)生的工程設(shè)計的概念，提高培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)。

3.4 校內(nèi)實訓(xùn)設(shè)備與實訓(xùn)環(huán)境及校外實習(xí)基地的建設(shè)與利用

校內(nèi)有化工工藝仿真實驗室和合成氨生產(chǎn)工藝流程模型，建有乙酸乙酯實訓(xùn)裝置，在化工設(shè)計教學(xué)過程中充分利用這些有利的教學(xué)資源，讓學(xué)生充分理解工藝實際過程，觀摩乙酸乙酯實訓(xùn)裝置，學(xué)習(xí)裝置中涉及到的儀表原理、各類設(shè)備的結(jié)構(gòu)、設(shè)備的布置，管道的連接，閥門的操作，這些內(nèi)容對學(xué)生學(xué)習(xí)化工設(shè)計內(nèi)容有很大的幫助。生產(chǎn)實習(xí)時間較長，合理利用實習(xí)機會。把化工生產(chǎn)實習(xí)與化工設(shè)計教學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)合起來，到停產(chǎn)檢修的化工廠實習(xí)，可以現(xiàn)場看到所拆卸的化工設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、管道的維護和修理。例如：泵的啟動以及倒泵的步驟；開停車的步驟，加卸催化劑的過程，反應(yīng)器反應(yīng)過程，冷凝器的冷凝處理，精餾塔的精餾原理，蒸發(fā)器的使用等等，這樣學(xué)生對化工廠的整體了解和工程概念的建立會有很大的提高。

3.5 采用先進的教學(xué)手段，強化計算機技術(shù)的應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進，繪圖、計算等計算機技術(shù)全面貫穿于化工設(shè)計中，對于復(fù)雜的化工設(shè)計及計算特點，采用計算機輔助手段完善化工設(shè)計過程已經(jīng)成為化工設(shè)計的重點[4-5]。化工軟件的理論學(xué)習(xí)、實際上機操作，在練習(xí)軟件過程中發(fā)現(xiàn)問題，在全面掌握設(shè)計基本理論知識的基礎(chǔ)上用Excel、Origin等軟件來完成物料衡算和熱量衡算過程，用ProcessⅡ、Aspen Plus等化工流程模擬計算軟件進行工藝流程的模擬和物性的計算等。采用AutoCAD進行圖紙的繪制，利用PdMax和3DMax進行三維車間的繪制。如何將計算機軟件教學(xué)在課堂教學(xué)落實，對提升化工設(shè)計效果，提高學(xué)生實際使用軟件的能力至關(guān)重要。

3.6 參加化工設(shè)計大賽，提高學(xué)生實際工程設(shè)計能力

化工設(shè)計大賽是中國化工學(xué)會等主辦由各重點高校承辦的全國大學(xué)生在化工設(shè)計領(lǐng)域規(guī)模和水平最高的設(shè)計大賽，比賽包含的內(nèi)容非常廣泛，綜合利用化工原理、化工儀表及自動化、化工CAD、化工機械設(shè)備機械基礎(chǔ)等課程知識，需要查閱大量的文獻資料，以解決實際工程設(shè)計問題[6]。例如在“脫硫再利用項目”設(shè)計題目中，包含了項目背景二氧化硫污染現(xiàn)狀，產(chǎn)品的現(xiàn)狀及市場調(diào)研；原料路線和工藝路線的概況與選定，脫硫工藝流程特點介紹，創(chuàng)新方法離子液脫硫工藝介紹；設(shè)備分類、設(shè)計與選型，塔設(shè)備設(shè)計及校核，各類換熱器設(shè)計及校核，泵選型，儲罐選型；自動化控制方案，控制方法，非標(biāo)設(shè)備的自控方案，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的自控方案；這些環(huán)節(jié)涉及到的每個細節(jié)都需要仔細深入考慮，團隊成員分工協(xié)作，互相交流、互相支持，最終完成設(shè)計作品。教師在指導(dǎo)過程中提高了業(yè)務(wù)素質(zhì)，學(xué)生在參加過程中綜合實踐能力得到了提升。

3.7 教學(xué)評價的改革

化工設(shè)計課程與一般的化工專業(yè)基礎(chǔ)課相比具有獨特特性，帶有很強的實踐性，采用單一的考核考查方式很難準(zhǔn)確反映學(xué)生成績的好壞，靈活的多樣考核方式能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化工設(shè)計課程的主觀能動性，同時教師充分利用靈活多樣考核手段也能達到好的教學(xué)效果。

1)考試：期末考試是考核學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一個重要途徑，主要對化工設(shè)計基本概念、基本設(shè)計程序、工藝流程識圖、化工設(shè)備設(shè)計程序、化工計算等知識點進行考核，要求學(xué)生全面系統(tǒng)掌握化工設(shè)計的步驟。

2)設(shè)計大作業(yè)：不限制題材，讓學(xué)生繪制一個典型的帶控制點工藝流程圖和某一化工設(shè)備圖，采用集中答辯考核學(xué)生對流程圖及設(shè)備圖的熟悉和掌握，這樣可以考查學(xué)生繪圖能力、查閱資料的能力，能實實在在的反映學(xué)生學(xué)習(xí)效果，給出的課程成績客觀公正，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性的提高。

4 總結(jié)語

化工設(shè)計課程是化工類專業(yè)及相關(guān)專業(yè)重要課程，是培養(yǎng)學(xué)生分析化工過程工藝、設(shè)備、儀表等工程設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，通過多年的教學(xué)經(jīng)歷，對化工設(shè)計基課程的教學(xué)從師資隊伍建設(shè)、教材建設(shè)、課程的銜接、現(xiàn)代計算機輔助教學(xué)、實習(xí)實訓(xùn)利用及參加化工設(shè)計大賽等方面進行了教學(xué)方法的探索，旨在努力提高學(xué)生化工設(shè)計學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生掌握更多實踐知識，加快大學(xué)生向工程師轉(zhuǎn)變。