應用型本科化工設計創新教學研究

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(安陽工學院，河南 安陽 455000)

1 課題研究背景

化工設計課程是高分子材料與工程、化學工程與工藝等專業的主干課程，是提高學生工程能力的一門重要課程，對學生理論聯系實際，綜合運用所學知識解決工程問題非常重要[1-2]。本課程要求學生掌握扎實的化工理論基礎知識，具有實際化工過程分析解決問題能力，是大學生通向工程師一種橋梁。化工設計課程教學與化工原理、化工工藝學、化工技術經濟學、化工熱力學、化工反應工程、以及化工CAD等課程的知識關聯度大，教學難度大，傳統的教學方法培養的學生創新思維不夠，工程能力欠缺、動手能力不足，學生畢業后不能很快的適應企業對大學生能力要求，制約學生快速發展。目前化工設計課程教學普遍存在問題有教師團隊實踐知識薄弱，雙師型教師少；教學內容與企業實際情況脫節；實習實訓機會少；計算機設計應用能力差；教材選取困難等。本論文結合化工設計課程教學過程實際存在的問題，從師資隊伍的建設、實習實訓鍛練、化工CAD學習等方面進行教學改革方法的探討。

2 加強課程隊伍建設

課程教學效果的好壞取決于課程教學團隊的整體素質，化工設計課程對師資隊伍的工程經驗要求較高，最好具有工廠或設計單位工作經歷，目前本科學校引進教師要求具有博士研究生學歷，但是高學歷的教師多數理論基礎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，學生學習熱情難以激發，教學效果不佳。為提高化工設計教學水平，提高學生工程能力，建設高水平的課程教學團隊非常必要。具體方法：拓寬視野，積極鼓勵廣大教師參加各類實踐教學研討，參加化工軟件如Aspen Plus軟件，ProⅡ軟件及Chem CAD軟件學習，提升實踐教學知識，彌補實踐知識的不足；建立健全校內外實訓裝置、可拆卸設備模型、工藝流程模擬裝置等學習平臺，充分利用這些學習資源，要求從事化工設計教學的專業教師全部參與到實訓裝置學習中，切實把工藝過程中涉及到的所有設備包括計算、繪圖、控制、工藝、閥件等非常熟悉的掌握，盡可能提高設計水平；加強教師團隊間的互相交流、切磋教學技能，老教師對新教師進行系統傳道授業，幫助年輕教師指導課程及全國性的化工設計、化工原理、國藥杯大學生知識競賽，在學習指導過程中領會實踐型教學模式的要旨；與企業進行產學研合作，通過科研課題合作，豐富教師實踐閱歷；聘請有企業工作背景的兼職教師參與課程授課，增加課程建設效果。

3 創新教學方法，多種教學模式相結合

3.1 課程教學大綱制定

專業的培養目標由人才培養方案體現，各種培養能力要有課程來支撐，課程教學大綱是最基本的要素，課程教學大綱制定主要通過對用人單位人力資源部門、技術負責部門、生產管理部門需求調查，了解實際需要和理論教學差距；對畢業生追蹤調查，了解其在學校所學課程在實際工作中使用情況，接受他們對課程學習改革的建議；多到應用性本科同行院校交流學習，用其所長，克己之短，通過實際調研制定出符合應用型培養的化工設計課程教學大綱。

3.2 教材創新

與基礎理論課程教材不同，從工藝設計內容、非工藝設計內容、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、設備的工藝計算到車間布置等化工設計教學內容復雜多樣，不同學校、不同出版社的教材內容千差萬別，針對目前所用的幾本教材，根據國內外化工設計教材的特點，整合《化工設計概論》《化工計算》《文獻檢索》等教材，以熟悉的企業實際例子為背景，編寫適用地方經濟特色的化工設計教材，輔助教材可以選擇一些經典的理論性較強的教材。化工技術發展日新月異，新產品新工藝不斷涌現，原料來源途徑不斷更新，以前先進的技術現在可能落后，先進的設備可能變得效率低下，工藝流程三廢處理可以滿足排放，在新的時期環境保護標準更高，三廢排放標準提高，三廢治理的技術可能面臨淘汰，教材內容應該不斷充實，不斷補充，不斷創新。

3.3 密切與專業基礎課和專業課的聯系

化工設計課程特殊，與化工類專業課有著密不可分、相互相承的聯系。工藝流程的設計和選擇與工藝學課程、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；化工設備選擇和計算與化工設備機械基礎息息相關；管路輸送、精餾、反應、吸收、干燥等都是化工生產常見的操作單元，這些理論知識都是化學反應工程、化工分離工程等課程重點內容[3]。設計從設備選型、工藝計算到圖紙設計也是專業課程內容的進一步升華。采用化工設計獨特經驗算法與原來學習比較，能進一步加深學生的工程設計的概念，提高培養學生工程素養。

3.4 校內實訓設備與實訓環境及校外實習基地的建設與利用

校內有化工工藝仿真實驗室和合成氨生產工藝流程模型，建有乙酸乙酯實訓裝置，在化工設計教學過程中充分利用這些有利的教學資源，讓學生充分理解工藝實際過程，觀摩乙酸乙酯實訓裝置，學習裝置中涉及到的儀表原理、各類設備的結構、設備的布置，管道的連接，閥門的操作，這些內容對學生學習化工設計內容有很大的幫助。生產實習時間較長，合理利用實習機會。把化工生產實習與化工設計教學學習結合起來，到停產檢修的化工廠實習，可以現場看到所拆卸的化工設備內部結構、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，反應器反應過程，冷凝器的冷凝處理，精餾塔的精餾原理，蒸發器的使用等等，這樣學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 采用先進的教學手段，強化計算機技術的應用

科學技術發展突飛猛進，繪圖、計算等計算機技術全面貫穿于化工設計中，對于復雜的化工設計及計算特點，采用計算機輔助手段完善化工設計過程已經成為化工設計的重點[4-5]。化工軟件的理論學習、實際上機操作，在練習軟件過程中發現問題，在全面掌握設計基本理論知識的基礎上用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在課堂教學落實，對提升化工設計效果，提高學生實際使用軟件的能力至關重要。

3.6 參加化工設計大賽，提高學生實際工程設計能力

化工設計大賽是中國化工學會等主辦由各重點高校承辦的全國大學生在化工設計領域規模和水平最高的設計大賽，比賽包含的內容非常廣泛，綜合利用化工原理、化工儀表及自動化、化工CAD、化工機械設備機械基礎等課程知識，需要查閱大量的文獻資料，以解決實際工程設計問題[6]。例如在“脫硫再利用項目”設計題目中，包含了項目背景二氧化硫污染現狀，產品的現狀及市場調研；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，創新方法離子液脫硫工藝介紹；設備分類、設計與選型，塔設備設計及校核，各類換熱器設計及校核，泵選型，儲罐選型；自動化控制方案，控制方法，非標設備的自控方案，標準設備的自控方案；這些環節涉及到的每個細節都需要仔細深入考慮，團隊成員分工協作，互相交流、互相支持，最終完成設計作品。教師在指導過程中提高了業務素質，學生在參加過程中綜合實踐能力得到了提升。

3.7 教學評價的改革

化工設計課程與一般的化工專業基礎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確反映學生成績的好壞，靈活的多樣考核方式能激發學生學習化工設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效果。

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

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

4 總結語

化工設計課程是化工類專業及相關專業重要課程，是培養學生分析化工過程工藝、設備、儀表等工程設計的重要環節，通過多年的教學經歷，對化工設計基課程的教學從師資隊伍建設、教材建設、課程的銜接、現代計算機輔助教學、實習實訓利用及參加化工設計大賽等方面進行了教學方法的探索，旨在努力提高學生化工設計學習效果，使學生掌握更多實踐知識，加快大學生向工程師轉變。