化工設(shè)計(jì)競賽對(duì)化工類大學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的作用

趙亞梅　王倩　常薇　李慶

[摘? 要]本文基于西安工程大學(xué)近五年的實(shí)踐活動(dòng)，探討了化工設(shè)計(jì)競賽對(duì)大學(xué)生的工程技能、創(chuàng)新思維能力、自主學(xué)習(xí)能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等綜合素質(zhì)培養(yǎng)的促進(jìn)與推動(dòng)作用，并結(jié)合化工設(shè)計(jì)實(shí)踐特點(diǎn)和新興技術(shù)創(chuàng)新理念，對(duì)強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)和探索新型教學(xué)模式進(jìn)行了研究。

[關(guān)鍵詞]化工設(shè)計(jì)競賽? 工程技能? 創(chuàng)新思維? 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642：TQ0-4? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引? 言

工程教育是以技術(shù)科學(xué)為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)能夠?qū)⒖茖W(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的工程師為目標(biāo)的專門教育[1]。隨著科技的不斷創(chuàng)新及全球化發(fā)展，建設(shè)與發(fā)展新工科已成為社會(huì)發(fā)展的迫切需要。2017年2月20日，教育部發(fā)布了《關(guān)于開展新工科的研究與實(shí)踐通知》，為我國化工類專業(yè)人才培養(yǎng)和教學(xué)改革指明了新方向。

全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽是當(dāng)前國內(nèi)化工領(lǐng)域規(guī)模最大、水平最高的本科生年度賽事，比賽圍繞當(dāng)年國內(nèi)熱點(diǎn)化工類項(xiàng)目，要求學(xué)生從現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用、工程圖紙繪制及設(shè)計(jì)說明書等方面制作作品，涉及化工、自動(dòng)化、機(jī)械、經(jīng)濟(jì)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科知識(shí)[2-5]，西安工程大學(xué)自2014年參加第八屆全國化工設(shè)計(jì)競賽以來，隨著參賽次數(shù)的增加和參賽經(jīng)驗(yàn)的積累，學(xué)生和指導(dǎo)教師的綜合素質(zhì)都得到了鍛煉和提升，“以賽促教”對(duì)該專業(yè)教學(xué)改革提供了新的思路。

化工設(shè)計(jì)競賽對(duì)提高大學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的作用

1.培養(yǎng)了學(xué)生的工程技能

目前，高校全日制化工專業(yè)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)滯后，傳統(tǒng)的以教師、教材、課堂為中心的教學(xué)模式讓學(xué)生的工程技術(shù)能力和工程意識(shí)較弱。因此，學(xué)校在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)應(yīng)讓學(xué)生了解生產(chǎn)實(shí)際、清楚設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，必要時(shí)還應(yīng)讓學(xué)生去相關(guān)化工廠進(jìn)行實(shí)踐，了解和學(xué)習(xí)工廠的車間布置、操作流程、安全環(huán)保等設(shè)計(jì)思路和方法。在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，還可以讓學(xué)生結(jié)合行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，對(duì)總廠布置、車間布置、工藝流程及模擬計(jì)算、設(shè)備計(jì)算和選型、自動(dòng)控制、節(jié)能降耗、項(xiàng)目評(píng)估等方面進(jìn)行思考和學(xué)習(xí)，這在很大程度上能夠強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)，鍛煉學(xué)生的工程應(yīng)用能力。通過化工設(shè)計(jì)競賽，能夠推動(dòng)大學(xué)生工程觀念的建立，促進(jìn)大學(xué)生工程技能的提升，還能夠?yàn)樯鐣?huì)培養(yǎng)工程技能較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)人員。

2.提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

在化工設(shè)計(jì)競賽中，技術(shù)創(chuàng)新是參賽作品十分重要的考查點(diǎn)。在參賽過程中，學(xué)生根據(jù)大賽考查要求，主要從清潔生產(chǎn)工藝創(chuàng)新、反應(yīng)技術(shù)及分離技術(shù)創(chuàng)新、過程節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新、新型設(shè)備應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新四個(gè)方面出發(fā)，充分應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)和工程具體事例進(jìn)行設(shè)計(jì)、創(chuàng)造，體現(xiàn)作品的創(chuàng)新點(diǎn)，這在很大程度上要求學(xué)生不僅要具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還要注重創(chuàng)新思維的鍛煉和創(chuàng)新能力的提升。以2017年西安工程大學(xué)學(xué)生參賽作品為例，學(xué)生要針對(duì)某一含硫工業(yè)廢氣源設(shè)計(jì)一套深度脫硫并資源化利用的裝置，最終確定的參賽作品主題為“河北邯峰電廠深度脫硫并資源化利用項(xiàng)目”。學(xué)生在煙氣預(yù)處理工段使用了新型電袋復(fù)合除塵器，使除塵效率達(dá)到了99.5%;在吸收塔內(nèi)采用LIQDIST-Ⅰ型液體分布器，提高了塔內(nèi)分離效率，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備技術(shù)的創(chuàng)新;在氧化及脫氮工段采用SiO2-TiO2共同催化，使煙氣氧化效率達(dá)到了98%，以硫酸鈷為催化劑氧化亞硫酸銨，使其氧化效率接近100%，實(shí)現(xiàn)了新型綠色催化劑應(yīng)用的創(chuàng)新;采用雙效蒸發(fā)技術(shù)，降低了能耗，采用強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂進(jìn)行三廢處理，實(shí)現(xiàn)了過程及節(jié)能的創(chuàng)新。由此可見，通過化工設(shè)計(jì)競賽，學(xué)生的創(chuàng)新思維能力得到了有效提高和鍛煉，使其在今后工作中面對(duì)具體問題有能力提出創(chuàng)造性的建議和方法。

3.提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

參賽人員大部分為大二或大三的學(xué)生，他們大多專業(yè)知識(shí)不全面，知識(shí)構(gòu)架不完善，在作品完成過程中遇到相關(guān)專業(yè)問題時(shí)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)和查閱資料。在設(shè)計(jì)過程中，使用的化工軟件如Aspen plus、AutoCAD、KG Tower、SW6-2011、3DMAX、PDMS等都需要學(xué)生在自主學(xué)習(xí)和練習(xí)后將其應(yīng)用于設(shè)計(jì)任務(wù)中，而且大部分軟件是英文版，如Aspen plus、3DMAX、PDMS等，這就要求學(xué)生必須自主學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)英文和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。另外，競賽作品除包含化工工藝核心內(nèi)容外，還涉及國家行業(yè)規(guī)范和相關(guān)規(guī)定、自動(dòng)化、機(jī)械化、計(jì)算軟件、安全要求、環(huán)境要求、廠址選擇等方面的內(nèi)容，其中大部分內(nèi)容學(xué)生并不了解，需要在教師的指導(dǎo)下查閱資料或自主學(xué)習(xí)才能完成。因此，通過化工設(shè)計(jì)競賽，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得到了很大提升。

4.增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)

化工設(shè)計(jì)競賽主要以學(xué)生興趣和特長為導(dǎo)向，采用自愿報(bào)名的方式，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下可以組建一支結(jié)構(gòu)合理、團(tuán)結(jié)協(xié)作的隊(duì)伍，通過合作完成參賽任務(wù)。參賽隊(duì)伍一般由5人組成，其中隊(duì)長1名，隊(duì)員4名，參賽隊(duì)員必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成工藝方案選擇和確定、工藝流程模擬、設(shè)備計(jì)算與選型、設(shè)計(jì)說明書撰寫、圖紙繪制、環(huán)評(píng)安評(píng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)報(bào)告、3D廠區(qū)和配管布置及視頻動(dòng)畫等內(nèi)容。為了在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)順利完成作品，每名隊(duì)員除了保質(zhì)保量地完成自己負(fù)責(zé)的工作外，還需與其他成員相互協(xié)作、相互配合才能最終完成作品。比如模擬計(jì)算完成后，其他隊(duì)員才能根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)備計(jì)算、選型、換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等任務(wù)。從表面上來看，一個(gè)完整的作品是由現(xiàn)代技術(shù)源文件、工程圖紙和設(shè)計(jì)文檔三部分組成，但實(shí)際上則需要隊(duì)員之間相互協(xié)作、相互配合才能完成，這也是對(duì)參賽人員協(xié)作能力的考查和鍛煉。因此，通過化工設(shè)計(jì)競賽，參賽學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神得到了很好的鍛煉和增強(qiáng)。

化工設(shè)計(jì)競賽對(duì)教學(xué)改革的促進(jìn)作用

1.基于雙中心教學(xué)模式強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

化工類專業(yè)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性特點(diǎn)，在教學(xué)過程中應(yīng)注重教師專業(yè)知識(shí)傳授和學(xué)生工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的雙重作用。通過化工設(shè)計(jì)競賽我們不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生具有很強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力，他們能夠應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)方法和專業(yè)知識(shí)，圍繞某一化工基礎(chǔ)原料的生產(chǎn)進(jìn)行廠址選擇、工藝流程、設(shè)備選型和經(jīng)濟(jì)核算，并能夠在專業(yè)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成整個(gè)作品。這就為化工專業(yè)教學(xué)提出了一個(gè)新思路，我們可以在教學(xué)過程中充分利用學(xué)生的主導(dǎo)作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決有關(guān)工程應(yīng)用問題的能力。因此，西安工程大學(xué)將設(shè)計(jì)競賽作為第二課堂強(qiáng)化本科生實(shí)踐教學(xué)，并根據(jù)化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)，重視教師在知識(shí)傳授過程中的主導(dǎo)作用，同時(shí)突出學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程的主體作用，借鑒化工設(shè)計(jì)競賽的理念和方法，圍繞設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行化工廠設(shè)計(jì)，對(duì)工程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行拓展和強(qiáng)化。

2.基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)應(yīng)用探索新的教學(xué)模式

隨著化學(xué)工業(yè)的日益發(fā)展，新興現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在化工設(shè)計(jì)應(yīng)用中具有非常重要的作用。化工設(shè)計(jì)競賽十分注重現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在作品中的應(yīng)用，現(xiàn)代設(shè)計(jì)應(yīng)用在作品評(píng)分中占總分的15%。例如，在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)過程中，可以應(yīng)用過程仿真模型進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)與優(yōu)化，應(yīng)用夾點(diǎn)技術(shù)分析進(jìn)行熱集成設(shè)計(jì)，應(yīng)用三維仿真模型進(jìn)行設(shè)備布置、管道布置及工廠外觀設(shè)計(jì)等。現(xiàn)代技術(shù)方法的使用能夠快速提高指導(dǎo)教師的專業(yè)設(shè)計(jì)水平，使其在教學(xué)過程中能夠利用模擬仿真技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等進(jìn)行教學(xué)模式創(chuàng)新，將教學(xué)活動(dòng)不同程度地轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙n堂，還可以將教學(xué)效果由結(jié)果性評(píng)價(jià)向發(fā)展性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變，充分利用學(xué)生的求知欲和主觀能動(dòng)性提高教學(xué)效果。

結(jié)? 語

隨著國家“2025”戰(zhàn)略計(jì)劃的出臺(tái)，從工程教育大國轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探逃龔?qiáng)國已經(jīng)成為我國高等教育今后奮斗的重要目標(biāo)。因此，借鑒化工設(shè)計(jì)競賽實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和新興技術(shù)創(chuàng)新理念，利用新興科技推動(dòng)教學(xué)模式的改革，不僅有助于大學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，而且有助于推動(dòng)化工類專業(yè)的教學(xué)創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：西安工程大學(xué)環(huán)化學(xué)院化工系? 陜西西安