“化工設(shè)計競賽”對化工專業(yè)實踐教學的促進作用
——以桂林理工大學為例

王桂霞，孔翔飛，梁　軍

(桂林理工大學　化學與生物工程學院，廣西　桂林　541004)

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“化工設(shè)計競賽”對化工專業(yè)實踐教學的促進作用
——以桂林理工大學為例

王桂霞，孔翔飛，梁軍

(桂林理工大學化學與生物工程學院，廣西桂林541004)

全國“化工設(shè)計競賽”在培養(yǎng)化工專業(yè)人才方面起到了非常重要的作用。本文根據(jù)近4年指導(dǎo)學生參加“化工設(shè)計競賽”的經(jīng)驗，總結(jié)了“化工設(shè)計競賽”在我校專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)、工程實踐能力增強、實踐教學改革等方面所起的促進作用。

化工設(shè)計；競賽；工程實踐；教學改革

化學工業(yè)一直以來都是我國國民經(jīng)濟技術(shù)密集型的支柱產(chǎn)業(yè)，與國民經(jīng)濟各領(lǐng)域及人民生活密切相關(guān)。全國各大高校的化學工程與工藝專業(yè)每年都為化學工業(yè)輸送大量的專業(yè)人才。然而目前，在化工經(jīng)濟的發(fā)展新形勢下，對化工專業(yè)技術(shù)人才的需求提出了新的要求，即具有綜合的創(chuàng)新實踐應(yīng)用能力。化學工程與工藝專業(yè)是實踐性很強的專業(yè)，實踐教學在人才培養(yǎng)過程中有著非常重要的作用，尤其是在以培養(yǎng)應(yīng)用型為目標的地方本科院校。實踐教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、增強學生綜合運用知識的能力的重要教學環(huán)節(jié)。一年一度的全國大學生“化工設(shè)計競賽”作為化學工程與工藝專業(yè)的第二課堂的實踐教學環(huán)節(jié)，對化學工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)起著舉足輕重的作用。

由中國化工學會、教育部化學工程與工藝教學指導(dǎo)分委會舉辦的全國大學生“化工設(shè)計競賽”是全國規(guī)模最大、級別最高的大學生化工設(shè)計競賽，競賽自2007年舉辦首屆以來，已經(jīng)成功舉辦八屆[1]。競賽主要從化工項目的可行性研究、工藝流程、過程模擬與優(yōu)化、設(shè)備設(shè)計、自動化控制、工廠總圖與平立面布局、經(jīng)濟分析與評價、環(huán)境、安全、土建等方面考查學生的化工設(shè)計能力。通過比賽提高學生的工程實踐能力、工藝設(shè)計理念、創(chuàng)新思維能力和團隊協(xié)作能力[2]。我校學生自2011年參賽以來，有4年的參賽歷史了。2011年我們組織學生首次參加比賽未能入圍決賽，賽后通過向其他高校老師、同學交流學習，并組織學生到比賽現(xiàn)場觀摩，學生們的化工設(shè)計能力迅速提高。最近3年連續(xù)入圍決賽，并取得了可喜的成績(2013年全國一等獎1項，2014全國二等獎3項，2015年全國二等獎1項，全國三等獎3項)。

通過組織學生備賽、參加比賽及賽后總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)“化工設(shè)計競賽”作為第二課堂對提高化工專業(yè)學生的專業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)知識的拓寬、工程實踐能力的增強、卓越工程師的培養(yǎng)和創(chuàng)新、實踐教學改革等多方面具有積極的促進作用。具體作用體現(xiàn)在以下幾點：

1.強化培養(yǎng)學生的工程意識及創(chuàng)新能力

歷屆化工設(shè)計競賽的題目大多數(shù)來源于當前的化工生產(chǎn)實際，圍繞某一化工基礎(chǔ)原料的生產(chǎn)進行廠址選擇、創(chuàng)新且節(jié)能的工藝設(shè)計、設(shè)備選型和設(shè)計、經(jīng)濟核算等設(shè)計[3]。例如，第九屆化工設(shè)計大賽題目“設(shè)計一座采用清潔生產(chǎn)工藝制取乙二醇的分廠”，設(shè)計總體要求為安全第一的指導(dǎo)思想，盡量采用新的安全技術(shù)和安全設(shè)計方法，同時盡量采取可行的清潔生產(chǎn)工藝。這樣的設(shè)計競賽要求我們的學生深入到生產(chǎn)實際中去調(diào)研、收集資料，結(jié)合實際去思考和設(shè)計方案、評估并實施方案。這樣一個設(shè)計過程是對學生的工程意識和創(chuàng)新能力最有效的強化訓練。

平時學生在課堂上接受的主要是理論知識的學習，所接觸到工藝路線均為圖紙上的，認識的設(shè)備、管道、閥門都是概念上的圖形，與實際生產(chǎn)嚴重脫節(jié)。化工設(shè)計中，包括大到廠房、車間、工藝流程如何規(guī)劃設(shè)計，小到反應(yīng)器、分離塔、換熱器、閥門、管道、測溫測壓傳感器等設(shè)計，都需要符合實際生產(chǎn)的要求。為了設(shè)計出符合生產(chǎn)要求的工藝路線，設(shè)計指導(dǎo)教師在設(shè)計之前帶領(lǐng)學生首先去實際生產(chǎn)工廠參觀，本專業(yè)每年都組織學生去柳州化學有限公司參觀不同的生產(chǎn)工段、設(shè)備廠房、原料產(chǎn)品罐區(qū)，機械設(shè)備維修車間等。參觀過程中學生盡可能收集詳細的資料，以備設(shè)計之需要。回到學校后，本專業(yè)也有小型的化工仿真工廠及配套3D廠區(qū)漫游平臺，從設(shè)計報名開始到提交作品，歷時近4個月，仿真工廠及中控機房全天24小時供我們學生觀摩。歷經(jīng)近4個月的備賽，學生能夠根據(jù)設(shè)計要求作出合理的設(shè)計，無論競賽的結(jié)果如何，這樣一個設(shè)計過程很大程度上彌補理論知識和生產(chǎn)實踐的脫節(jié)，鍛煉了學生的工程思維，強化培養(yǎng)了學生的工程意識。

“化工設(shè)計競賽”還有一個特點是強調(diào)學生在作品中要采用新方法、新思路或者新技術(shù)。例如第七屆“化工設(shè)計競賽”的題目為 “以丙烯為原料，設(shè)計生產(chǎn)某一化工基礎(chǔ)原料”。這一題目沒有規(guī)定工藝路線和具體的產(chǎn)物，需要學生查閱大量的文獻資料逐步確定產(chǎn)物、工藝路線、廠址、進行設(shè)備選型等[4]。我校參賽獲獎的學生抓住這一機會，在設(shè)計作品中采用丙烯為原料，創(chuàng)新采用生物發(fā)酵法制備丙烯酰胺的工藝方法，產(chǎn)品分離過程中變廢為寶，實現(xiàn)零排放。參賽作品從賽區(qū)的決賽到全國總決賽受到了評委老師的一致好評。因此，“化工設(shè)計競賽”增強了學生的創(chuàng)新意識和能力，激發(fā)了學生看問題的洞察力和豐富的想像力，培養(yǎng)了學生的科研分析思維和能力。

2.提高學生學習的系統(tǒng)性和自主性

“化工設(shè)計競賽”雖然備賽時間比較長，但是涵蓋內(nèi)容非常廣泛，要求學生要綜合并靈活運用所學專業(yè)知識，如化工原理、化工熱力學、反應(yīng)工程、化工技術(shù)經(jīng)濟、分離工程、化工安全、化工制圖等。歷時4個月的備賽過程，需要參賽學生重新梳理一遍學習過的專業(yè)知識，雖然理論考試能夠取得好成績，但是能否靈活運用所學專業(yè)知識，需要學生系統(tǒng)地復(fù)習，并做到融會貫通。幾屆的大賽經(jīng)驗證明，很多難于記憶和理解的公式或定理，參賽學生將其應(yīng)用到化工設(shè)計作品中，發(fā)現(xiàn)其記憶深刻。“化工設(shè)計競賽”的備賽過程就是系統(tǒng)鞏固復(fù)習專業(yè)知識的過程，根據(jù)設(shè)計中遇到的各種新問題，查閱資料，彌補欠缺的理論和實踐知識，進而解決設(shè)計中出現(xiàn)的困難。

另外，化工設(shè)計競賽作品還需要自學大量的化工軟件，如Auto CAD、Aspen Plus、3DMAX、CADWORX 等。雖然在理論課學習過程中曾經(jīng)接觸過部分軟件，但是由于學時有限，學生只是會簡單地應(yīng)用部分軟件。為了完成化工設(shè)計競賽的作用，還需要參賽學生充分利用課余時間，把這些軟件學精學透，并應(yīng)用到化工設(shè)計作品中。為了激起學生的學習熱情和求知欲望，學院結(jié)合教研室出臺了一系列的獎勵措施，比如：要求全部“化學工程與工藝”專業(yè)的同學必須參加競賽，備賽過程設(shè)為一門實踐課程，課程成績根據(jù)競賽結(jié)果進行確定。另外，根據(jù)學生作品的獲獎等級進行物質(zhì)和精神獎勵，同時增加在推優(yōu)、保研等方面的權(quán)重。這一系列措施，充分調(diào)動了學生學習的自主性，使其有目的地、系統(tǒng)地吸收和學習一些新的知識。

3.鍛煉學生的自我管理能力，增強團隊協(xié)作精神

為了擴大“化工設(shè)計競賽”在學生中的影響力，獲得優(yōu)異的比賽成績，學院通過學生社團開展了一系列的宣傳動員工作。比如：社團組織了3DMax校園漫游大賽，目的是選拔出優(yōu)秀的廠區(qū)漫游高手；電腦繪圖大賽，選拔出理論知識扎實和軟件能力過硬的學生，為設(shè)計競賽儲備人才。大學生社團還建立了化工設(shè)計競賽討論專區(qū)，通過網(wǎng)絡(luò)，不同年級同學之間分享化工設(shè)計相關(guān)資料和信息，互相學習討論設(shè)計中遇到的困難和問題等，這些活動增強了化工設(shè)計競賽在學生中的影響力，讓更多的同學不再沉溺于網(wǎng)游，參與到有意義的科技競賽中來。學生社團組織的這些活動，充分鍛煉了學生的自我管理能力，全面提高了學生的綜合素質(zhì)。

學生社團的工作為“化工設(shè)計競賽”組建具有競爭力的參賽隊伍做了充足的準備。雖然“化工設(shè)計競賽”題目圍繞化工基礎(chǔ)原料而展開，但是完成整個設(shè)計作品需要化工、自動化、機械、經(jīng)濟等多學科知識，需要多名同學(可以是不同專業(yè))在規(guī)定時間內(nèi)共同完成相關(guān)命題的方案設(shè)計、工藝設(shè)計，并提交完整的作品。這就需要學生具有良好的團隊協(xié)作精神。全國大學生“化工設(shè)計競賽”采用全國統(tǒng)一命題、分賽區(qū)組織比賽的形式，由5名同學組成競賽小組。在學生自愿、老師協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上完成化工設(shè)計競賽的組隊工作，接下來組內(nèi)同學良好的團隊協(xié)作精神是競賽取得好成績的保障。備賽期間，隊內(nèi)成員明確分工，查閱不同領(lǐng)域的有關(guān)紙質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資料，然后再集中商討設(shè)計思想，確定設(shè)計方案、分工負責、團結(jié)協(xié)作，在規(guī)定時間內(nèi)獨立完成競賽任務(wù)。雖然設(shè)計競賽備賽時間比較長，但是競賽涵蓋內(nèi)容非常廣，一個人很難在規(guī)定的時間內(nèi)完成，所以合理的分工負責，適時的合作商討，是完成設(shè)計作品，按時提交作品的必由之路。整個備賽過程對參賽學生的綜合知識、實踐能力、團隊協(xié)作能力都是很大的考驗，對學生的學習意志和心理素質(zhì)也是一種很好的鍛煉。

4.依托化工設(shè)計競賽，進行“化學工程與工藝”專業(yè)實踐教學改革

目前，我國化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍以中低端產(chǎn)品和通用產(chǎn)品為主，高檔、專用產(chǎn)品比例較低，高端產(chǎn)品的需求空間逐漸加大，供需呈現(xiàn)出明顯的產(chǎn)品檔次結(jié)構(gòu)性差距。“化學工程與工藝”專業(yè)培養(yǎng)的人才，應(yīng)緊密聯(lián)系行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，及時把握行業(yè)發(fā)展趨勢，在強調(diào)理論知識的基礎(chǔ)上，加強實踐能力的培養(yǎng)。

一年一屆的“化工設(shè)計競賽”提高了我們學生的專業(yè)知識水平，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。另外，我校為了適應(yīng)工程教育專業(yè)認證的大趨勢，依托“化工設(shè)計競賽”，開展了一系列的“化學工程與工藝”專業(yè)實踐教學改革，加強學生實踐能力的培養(yǎng)與提高[5]。例如，我們根據(jù)往年“化工設(shè)計競賽”題目開設(shè)化工原理單元操作設(shè)計、化工機械設(shè)備設(shè)計、化工工藝路線設(shè)計等實踐課程[6]，同時將“化工設(shè)計競賽”與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目相結(jié)合，鼓勵同學們積極地參與到其中，通過查閱資料，數(shù)據(jù)采集，模型構(gòu)建和刻苦鉆研，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度、堅忍不拔的鉆研精神，敢于創(chuàng)新的實踐勇氣。我校的“化學工程與工藝”專業(yè)2011年列入教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，我們選拔部分學生進入“卓越工程師”班進行特殊的教學培養(yǎng)，強化工程訓練，加大實踐能力的培養(yǎng)。實踐教學計劃安排“卓越工程師”班的學生跟隨指導(dǎo)老師到企業(yè)生產(chǎn)一線頂崗實習。實習過程中要求學生及時發(fā)現(xiàn)問題，即使微不足道的小問題，只要能夠改進工藝，提高原料利用率，降低能耗，減少污染等，都可以作為創(chuàng)新申請學校給予的鼓勵。

目前企業(yè)招人難和大學生就業(yè)難這一矛盾尤為突出，對于化工行業(yè)也不例外。為了緩解這一主要矛盾，學校下一步的實踐教學改革計劃為將實踐教學與化工企業(yè)結(jié)合。借鑒“化工設(shè)計競賽”的模式，將企業(yè)需待解決的問題立項或作為競賽項目，組織學生在專業(yè)老師的指導(dǎo)下開展相關(guān)的文獻調(diào)研、提出解決問題方案并論證等工作。即使最后結(jié)果不能真正地解決實際問題，也會促進學生實踐能力的提高，讓學生懂得只有多多地積累專業(yè)知識，提高實踐能力，才能盡快地解決實際問題，為社會進步做出貢獻。

上述的實踐教學改革對于提高“化學工程與工藝”專業(yè)學生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學生的工程意識，實踐創(chuàng)新能力的增強，緩解“招人難和就業(yè)難”這一社會矛盾，都有很大的促進作用。

(責任編輯：夏璐)

[1]付玲，張敬芝，王傳申.全國化工設(shè)計大賽對《化工過程設(shè)計》課程教學的啟發(fā)[J].化學工程與裝備，2015(10)：281-283.

[2]靳治良.“中國石化一三井化學杯”大學生化工設(shè)計競賽模式在我校化工設(shè)計課程教學改革中的借鑒與實踐[J]. 化工高等教育，2013(3)：28-31.

[3]付雪，朱蠡慶，王孝科.淺談“化工設(shè)計大賽”促進化工人才綜合能力培養(yǎng)[J].重慶科技學院學報，2013(11)：193-195.

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

[5]晉梅.化工設(shè)計競賽對化工專業(yè)教學的啟示[J]. 江漢大學學報，2013，41(3)：102-104.

[6]王明，雷洪，馬學兵.以全國大學生化工設(shè)計大賽為契機探索“化工原理”課程的實踐化教學改革[J]. 西南師范大學學報(自然科學版)，2015，40(11)：170-173.

Research on “Chemical Engineering Design Contest” Promoting Effect on the Practice Teaching of Chemical Engineering

WANG Gui-Xia，KONG Xiang-fei，LIANG Jun

(College of Chemistry and Bioengineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China)

National “Chemical Engineering Design Contest” plays a very important role in the training specialists in the field of chemical engineering. In this paper，according to the experience of guiding students to participate in the “chemical design competition”，the promotion in the professional quality training，enhancement of engineering practice ability，practice teaching reform and other aspects are summed up.

chemical engineering design；contest；engineering practice；teaching reform

G642

A

1671-9719(2016)7-0033-03

王桂霞 (1976- )，女，河北滄州人，副教授，研究方向為化學化工。

2016-03-10

2016-04-21

2015年廣西高等教育教學改革工程重點項目“基于廣西石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的化學工程與工藝專業(yè)實踐教學體系研究與實踐”(2015JGZ129)。