參加化工設計大賽對化工設計課程教學的思考

崔明鑫 崔小琴 趙云(青海大學化工學院，青海 西寧 810016)

0 引言

全國大學生化工設計大賽是由中國化工學會、中國化工教育協會、教育部高等學校化工類專業教學指導委員會主辦，從2007年開始舉辦，每年一屆，面向全國高等院校化工專業的學生，是國內化工專業類頂級的賽事[1]，并已納入高校學科競賽評估體系。該賽事能夠鍛煉學生知識的綜合運用能力，提高學生重視化工設計中的新技術、新方法，并提高學生的創新創業意識，實踐卓越工程師教育培養計劃[2]，是充分展示高校科研、教學能力和綜合實力的平臺。

化工設計課程主要鍛煉學生綜合運用已學過的專業基礎課和專業課的能力，它既具有很強的理論性[3]，又具有很強的實操性，通過討論分析化工廠實際設計、學習生產過程中工藝的選擇、設備的選型、裝備的計算、圖紙的繪制等。是一門從理論過渡到工程實際的設計性課程，是化工設計大賽聯系最為直接和緊密的課程。

1 化工設計課程存在的問題

化工設計大賽的設計任務具有新產品、新技術、新流程、新裝置等特點，并且耗時長、任務多，具有多學科交叉性強，對提高工科專業學生的專業素養、卓越工程師的培養、拓寬專業知識、增強工程實踐和創新能力等諸多方面具有積極的促進作用。通過參加化工設計大賽，可以發現其著重鍛煉學生以下方面的能力：

(1)較強的化工知識綜合運用能力。化工設計大賽首先要有四大化學基礎知識和化工制圖、化工設計、化工計算、化學反應工程、化工過程仿真實習、化工儀表及自動化等專業知識，接著要通過查閱文獻或通過計算、確定物料初始輸入量和過程所需的輸入工藝參數，進行參數調整，進行各個操作單元的工藝計算，而且還要進行市場調研、圖紙繪制，編制說明書，綜合要求較高。

(2)創新拼搏的意識。大賽指導書給定的競賽題目屬于開放性題目，隊員們需要相互協作，思考工藝路線，通過文獻調研、市場分析、實地探訪等逐步確定產品的工藝流程、選址和單元設備選型等，最后將將所學理論知識、整理并運用到實踐中，也就是需要創新性的思考，才能完成該項工作。

(3)團隊協作能力。大賽作品完成時間雖然有六個多月時間，但是內容多，任務繁重，有些參數需要反復嘗試才能模擬出滿意結果，而且環環相扣，比如流程設計完成好了，才能進行圖紙繪制，工藝計算，接著完成設計說明書，所以既有分工又有合作，如果有一步拖后題，就會帶慢整個隊伍的進度，甚至打亂節奏，以至浪費團隊整體時間。

(4)現代化工設計理念。近年來化工設計大賽越來越強調現代設計理念，通過計算機模擬技術，圖形繪制技術，視頻渲染技術等達到輔助完成化工設計的目的。比如需要利用CUPTOWER軟件完成塔的水力學校核，利用SW-6軟件完成塔及壓力容器的力學校核，利用HAZOP軟件進行風險評估，利用3DMAX等軟件進行工廠漫游展等，從而提高學生利用工具的能力。

圍繞這些方面內容和需求，結合國內各化工院校化工設計課程的教學情況，對我校化工設計課程進行剖析，發現我校化工設計課程還存在一些實際的問題，具體表現在以下方面：

(1)采用傳統的教學模式。主要依靠教師課堂講解的作用，課堂上多采用多媒體教學，由于化工設計課程的內容本身比較枯燥，很多都是行業規范性內容，因此很難做到教學的生動、變換和直觀，因此學生的解決實際問題的能力不高，僅僅停留在理論知識水平，更談不上解決工程實際問題的能力。

(2)化工設計的課時相對較少，而課程內容多、規范多、跨度大，因此無法利用有限的教學時間完成大量的課程內容。另外，隨著計算機技術的飛速發展，越來越多的模擬技術應用到化工設計中，這就要求學生們要更加注重實際操作，在綜合運用所學知識的基礎上，需要更多的課時學習新的方法，新的理念，從而達到快速解決化工問題的目的。

(3)化工設計課程與工程實際聯系緊密[4]，單純進行課堂上的教學，很難做到理論聯系實際，尤其是很多實際操作過程，如果不能現場進行分析體會，學生很難綜合運用化工設計課程的理論知識。

(4)化工設計是一門有很強實操性的課程，主要通過討論分析化工過程的工藝流程，工藝計算，設備選型與設計等問題，這些設計問題需要學生融會貫通所學化工知識的能力，但是就目前課上教學情況來看，學生掌握知識不夠牢固，綜合運用能力較差。

(5)教學硬件上還需完善，目前學校雖有機房，但缺乏Aspen軟件等相關化工設計的核心軟件，而且該軟件涉及版權問題，費用也非常高，導致很多學生很難系統接觸化工設計過程中的現代設計方法。

綜上可見，化工設計課程專業知識復雜，學生僅僅對理論知識掌握較好，并且根據這幾年畢業實踐環節學生畢業設計來看，學生綜合運用知識能力較差，主要表現在學生的工程設計能力非常薄弱，包括工藝設計、圖紙設計等，從而導致走上工作崗位后缺乏解決工程實際問題的能力。

2 化工設計課程改革措施

為適應新時期化工類人才培養模式要求，提高工程設計教學效果，使化工設計教學水平達到新的高度，結合并借鑒大學生化工設計競賽的方式方法，對化工設計課程提出如下改革措施：

一是提高本校化工設計競賽參賽人數，使得參加化工設計大賽成為本校的一個常態化參賽項目。通過鼓勵學生參賽，宣傳優秀作品，提高學生的學習興趣，有助于進一步消除傳統教學模式下理論與實踐教學分離、重理論輕實踐等現象。另外通過競賽，讓學生學習重視現代化工設計方法與設計工具的使用方法，了解計算機輔助化學工程設計的基本步驟，了解化工設計工作程序、工作內容、設計文檔編制方法，經歷從單元過程到完整流程再到化工廠的設計全過程。

二是改進教學方法和教學內容，完善化工設計課程內容。具體措施為：(1)創新教學方法。優化課程講解方式，突出以學生為主體，以能力培養為核心，以問題為導向，通過化工設計課程的理論學習，引導學生注重工程實際，增加對工程設計的認識。另外，利用各種網絡平臺、空中課堂開展混合式教學工作，推動信息技術與教育教學的融合[5]，結合學校網絡教學平臺，雨課堂等軟件，精確掌握學生的學習情況，因材施教，讓每個學生都能夠有更大收獲；(2)加大現代設計方法教學。化工設計涉及全面的化工專業知識，并且理論計算比較復雜，需要結合現代設計方法，通過增加上機課時，進行化工設計現代設計方法的規范訓練，讓學生得以知道各種軟件使用的步驟和方式，并對出現的問題進行討論和分析，提高學生的探索和創新能力；(3)與生產實踐相結合，充分發揮我校的校企合作優勢，由于化工設計課程之后即是生產實習環節，因此可以布置實習單位生產裝置有關的設計性題目，以此讓學生檢驗自己的設計能力，并且把所學的知識和親身體驗并結合起來，這樣更能增加實際的生產經驗，融會貫通，提升自身的工程設計能力；(4)對于教師團隊進行再培訓，通過教研室活動，集體備課，總結課程中存在的問題，探討更優的解決辦法。通過傳幫帶，重點加強年輕教師的工程實踐能力，鼓勵教師參與到化工設計競賽中，參與到企業實踐中，使得化工設計課程能夠更多的結合實際生產，提高教學效果。

三是強化過程教學，引入案例教學思想[4]，通過布置經典的設計題目，分組教學，讓學生充分的討論與展示，比如進行化工廠的設計，實際反應器的設計等，從而激發學生的學習興趣，課下與學生進行交流，強化學生對知識的體驗性吸收，使其能夠融入學生內心深處的體會中，從而得以增強學生的學習激情，讓其從被動學習變成主動學習。

3 結語

通過我校參加化工設計大賽實際經驗，對化工設計課程進行再思考。為適應新時期化工類人才培養模式要求，實踐卓越工程師教育培養計劃，應加大課程教學方法和教學手段改革，促進教師了解前沿知識，學習新的設計方法，從而提高學生的積極性、團隊意識、實踐動手能力、創造能力，達到增強化工專業本科生綜合工程能力和實踐創新能力的目的。