浅析化工设计竞赛对化工专业学生培养的促进作用*

郑辉东，赵素英，吴　丹，严佐毅

(福州大学石油化工学院，福建　福州　350108)



浅析化工设计竞赛对化工专业学生培养的促进作用*

郑辉东，赵素英，吴丹，严佐毅

(福州大学石油化工学院，福建福州350108)

根据福州大学化学工程与工艺教学团队指导学生参加全国大学生化工设计竞赛所取得的经验，分别从基础理论知识的学习与运用、现代设计方法的应用、综合素质与创新意识、团队协作精神、与其他高校的交流五个方面，总结了化工设计竞赛对化工专业学生培养的促进作用。实践表明，此项专业竞赛不仅为化工专业的学生提供了一个展示才华的平台，而且能够从多方面促进学生的培养与教学改革。

化工设计竞赛；学生培养；化学工程与工艺专业

全国大学生化工设计竞赛是由中国化工学会、中国化工教育协会和教育部高等学校化工类专业教学指导委员会，在赞助公司冠名赞助下举办的一项针对化工类本科学生的学科竞赛活动。此项赛事举办的目的是为了多方面培养大学生的创新思维和工程技能，培养团队协作精神，增强大学生的工程设计与实践能力，实践“卓越工程师教育培养计划”[1]。自2007年开赛以来，已连续举办了九届，成为目前国内规模最大、影响最广的大学生化工专业顶级赛事[2]。

福州大学石油化工学院(原化学化工学院)自2009年组队参赛以来，已经参加了多届比赛。表1列举了近四年我校化学工程与工艺专业学生团队参赛及获奖情况。

表1　福州大学近四年参赛及获奖情况

从多年指导学生参赛的经历及化工设计课程的教学经验中，我们体会到，化工设计竞赛对化工类专业学生培养的促进作用是多方面的，是对学生综合素质与专业技能的一次全方面检验，可以在短时间内对其所学的化工相关基础理论与知识进行梳理，并对化工设计的整个过程有一定的宏观把握。本文将从基础理论知识的学习与运用、现代设计方法的应用、综合素质与创新意识、团队协作精神、与其他高校的交流五个方面，浅析化工设计竞赛对学生培养的促进作用。

1　强化化工基础理论知识的学习与综合运用

对一个化工过程进行完整设计，不仅需要化工设计的专业知识与方法，而且需要综合运用几乎所有化工相关课程的知识，包括化工原理、反应工程、化工热力学、化工制图、化学工艺学等，参加化工设计竞赛可以强化学生对这些化工基础理论知识的学习及其综合运用的能力[3]。每年竞赛题目公布时间在三月初，七月末提交作品，完成设计基本是在每个学年的第二学期。参加竞赛的学生多为大三年级的学生，大部分已完成化工原理、化工制图和反应工程等课程的学习，而在完成作品的过程中正在学习化工设计、化学工艺学等课程，可谓一边学习一边参赛，因此，这就对参赛的学生和指导教师提出了更高的要求。如何将学生已经学过的化工基础理论知识和正在学习的课程，与化工设计竞赛所规定的一个实际项目结合起来，达到综合运用的目的，实现理论与实践的统一，这一直以来是人才培养的目标。以2015年乙二醇清洁生产工艺设计题目为例，学生在化学工艺学氧化反应单元工艺中系统学习了乙烯环氧化制环氧乙烷的工艺(其是石油路线制乙二醇的核心反应过程之一)[4]，但学生还需查阅大量其它关于乙二醇合成路线，工艺流程和参数等多方面的资料，特别是在产品方案和分离方案中，需要综合运用化工原理、反应工程、化工热力学等方面的知识，从而确定最终采用的工艺流程。此过程不但强化了学生对化工理论知识的理解与掌握，更能将现实问题与理论知识进行很好的衔接，从而激发学生的学习兴趣。

2　加强现代设计方法的应用

随着科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用，在化工设计中现代设计方法的运用显得越来越重要，其中包括计算机辅助设计[5]、最优化设计[6]、有限元分析等方法。而现有的化工设计课程和教材的内容大多相对滞后，导致学生对此方面内容掌握的不够扎实。因此，结合福州大学“卓越工程师教育培养计划”的要求，福州大学化学工程与工艺专业教师团队在课程上进行了教学方法的改革，在化工原理课程设计中增加了最优化设计方法的学习与应用，并单独开设了一门化工过程软件课程，重点对常用的化工软件进行系统的学习与实践应用。上述改革不但使学生对现代化工设计方法的有了一定的了解，而且多个化工软件的学习还能调动学生的学习兴趣与积极性，有助于对理论知识的更好理解。现代设计方法的应用在化工设计竞赛中占有比较多的分值(约占总分的25%)，具体包括应用计算机过程模拟方法进行工艺流程设计，应用Pinch分析方法进行过程能量集成，应用计算机辅助设计软件进行过程设备的计算设计，应用计算机辅助设计软件绘制设计图纸，以及应用三维建模方法进行设备布置或工厂外观的设计等。常用的化工过程与设计软件列于表2。

表2　常用的化工过程与设计软件

3　提升综合素质与创新意识

现代化工需要的是复合型人才，不仅要具备将理论与原理运用在实际情况中的工程应用能力，而且要有多方面的综合素质及创新能力[7]。提升综合素质与创新意识在化工人才的培养中占有重要的地位，但在平时的教学与实践环节学生受到的锻炼较少。化工设计是一个综合性创造过程，学生的综合素质可以得到较多的锻炼，而化工设计竞赛在提高学生的综合素质方面具有针对性，是对学生综合能力的全方位检视。如在设计作品准备过程中，锻炼了学生从查找文献、确定工艺路线、物料衡算，到流程模拟、图纸绘制，再到说明书编写、准备答辩，多个设计环节不仅增加了学生的化工专业知识的运用能力，而且锻炼了学生的自学能力，书面表达能力，语言组织能力等多方面的能力素质，对学生的综合素质的提升具有较好的促进作用。创新是化工设计的灵魂，通过旧工艺的改进与新工艺的引进，从根本上减少三废污染的排放，提高生产产品的质量，降低成本的消耗是化工企业的发展方向。化工设计竞赛通常以某个具体化工项目设计为题目，具有较大的灵活性，强调学生在作品中要采用新方法或新技术，且这种创新性要求在竞赛中占有较多的分值。设计过程中的创新是众多参赛团队所关注的，也是得分的关键点。运用新型的反应器，创新的分离方法，节能的换热形式，清洁的生产流程均可以提升参赛作品的竞争力。化工设计竞赛对培养学生的创新意识，提升其对化工新技术、新方面的敏锐捕捉能力具有很好的促进作用。

4　增强团队协作精神

化工设计过程的涵盖面广泛，不单需要化工的专业知识，且要有自动化、机械、经济管理等多学科的知识，设计过程的工作量巨大，因此需要团队成员共同努力，协作完成[8]。这种团队协作精神在学校的教学活动中很少能够涉及，是目前多数中国学生所欠缺的。而通过化工设计竞赛的锻炼，能很好地增强学生的团队协作精神。竞赛作品提交的时间规定和竞赛任务的庞杂，要求参赛团队分工明确有序，成员间要有良好的沟通与协作，这样才能够快、稳、准的完成设计任务。而且在答辩展示环节，要求全体队员对设计作品进行展示呈现，此过程既体现了团队完成作品的总体质量，又表现了成员在整个团队中所做的贡献。只有良好的团队协作才能高效的完成设计作品。

5　增进与其他高校的交流

全国大学生化工设计竞赛已成为目前参与最广的化工专业的学科竞赛。2015年，仅福建省就有7所学校，18支队伍参赛。化工设计竞赛为化工类专业学生提供了一个展示自我与交流的平台，参赛的学生都深感，最后拿到奖杯、奖状不是最重要的，重要的是能够给每个学校、每位学生一个展示自我的机会，可以通过此项竞赛了解自身的不足之处，通过专家对自己作品的点评，学到更多的知识。此外，随着目前互联网的发展，各高校的学生在网上关于化工设计竞赛的交流也十分活跃，如“马后炮化工论坛”、“小木虫论坛”、“海川化工论坛”上便活跃着各高校的学生。交流对比赛的看法和比赛心得，分享参赛经验，讨论软件的应用等。另外，社交软件(如QQ群)中也建立了不少竞赛相关讨论群，提供了更加广阔的交流平台。

6　结　论

全国大学生化工设计竞赛对化工专业学生培养的促进作用是多方面的。竞赛为学生展示才华提供了一个很好的平台，同时也对化工专业的任课教师和教学提出了新的要求，推动了化工课程的教学改革。

[1]全国大学生化工设计竞赛官网[EB/OL]. http://iche.zju.edu.cn/.

[2]第八届全国大学生化工设计竞赛全国总决赛总结[EB/OL].http://www.ciesc.cn/_d276676037.htm.

[3]付雪,朱蠡庆,王孝科.浅谈“化工设计大赛”促进化工人才综合能力培养[J]. 重庆科技学院学报(社会科学版)，2013(11):193-195.

[4]黄仲九,房鼎业. 化学工艺学[M]. 北京:化学工业出版社，2001:97-113.

[5]何光洪,邱方利,林克洪. 计算机辅助软件在化工设计课程教学中的应用[J]. 化工高等教育，2012(6):78-80.

[6]阮奇,叶长燊,黄诗煌. “化工原理课程优化设计”的教学研究与实践[J]. 化工高等教育，2001(4):9-12.

[7]2013年度中国工程教育质量报告[R]. 教育部高等教育教学评估中心,2014.

[8]晋梅,王晋黄,李忠铭. 化工设计竞赛对化工专业教学的启示[J]. 江汉大学学报(自然科学版)，2013，41(3):102-104.

Promoting Effects of CEDC on the Cultivation for the Students of Chemical Engineering*

ZHENGHui-dong,ZHAOSu-ying,WUDan,YANZuo-yi

(School of Chemical Engineering, Fuzhou University, Fujian Fuzhou 350108, China)

According to the experience of guiding the student to attend the Chemical Engineering Design Competition (CEDC), provided by the teachers from Fuzhou University, five promoting effects of CEDC on the cultivation for the students of chemical engineering were summarized. It indicated that this professional competition not only provided a platform for the students to show their talents, but also can promote the cultivation of the students, as well as the teaching reform in several aspects.

Chemical Engineering Design Competition; students cultivation; major of Chemical Engineering and Technology

福州大学闽台高等工程教育研究教改项目(2013年);福州大学第八批本科高等教育教学改革工程项目(编号521044)。

郑辉东(1979-)，男，福州大学石油化工学院副教授，从事化工设计课程的教学和化工工艺的开发。

G642.0

A

1001-9677(2016)08-0194-03