化工设计课程教学改革过程优化实践与探索

谢瑞刚，兰翠玲，赵金和，周伶俐

(1.百色学院 化学与环境工程学院,广西 百色 533000； 2.桂林理工大学 材料科学与工程学院,广西 桂林 541004)

化学工程与工艺专业作为典型的工科专业，肩负着为社会诸多行业，如化工企业、医药、食品、能源、环保、设计部门及高等院校等培养应用型人才的重任。在化工专业人才培养过程中，专业课程的教学质量直接影响应用型人才的培养质量。化工设计课程是化工专业实践性综合性较强的一门必修课[1]，内容一般包括工艺专业(车间、化工厂等)、非工艺专业设计内容及规范、物流及能量衡算、设备设计及配管、工程概算等部分。通过课程的学习，不但能使学生熟悉掌握国家和行业标准，更能培养学生的工程意识与实践创新能力。

应用型人才是能够把成熟的技术和理论应用到实际的生产生活中的技能型人才。随着我国经济转型发展对应用型人才的需求增加，越来越多的地方高校逐渐向培养地方(行业)急需、特色鲜明的应用技术型大学转型。百色学院自2006年升本以来，一直把应用型人才教育改革放在重点，及时调整课程教学体系及评价机制[2]。基于此，化工设计课程教学改革势在必行，逐步探索。

1 教学现状

化工设计作为一门专业必修课程，总学时一般设置在40学时左右，其中通常包含10～20学时的实践教学。由于内容涉及面宽、辅助设计软件多且复杂，理论讲授课时和实践课时相对有限，不论是行业规范或标准解读还是设计软件熟练运用都捉襟见肘，很难唤起学生的学习兴趣，也难以获得他们的更多关注，因此，工程设计思维的训练，工作过程(或者设计经验)的积累往往难有收获。

2 教学过程优化设计

2.1 设计规范

化工设计课程的设计规范涉及相应的法规6个，国家标准287个，化工行业标准77个，石油标准85个，石油化工行业标准115个，电力标准15个，工程建设标准1个，其他标准38个。这些规定从图纸的大小、比例、文字、符号代码、标注、设备图布局、明细栏组成到设计类型及审批程序等等。种类繁多，要求细腻，但是，这些规定基本上是化工设计的硬性要求，强制要求，因此，化工设计的教学应着重培养学生对设计规范的熟悉理解及默认遵守的习惯。课本上只是提及规范代码及名称，具体内容，需要我们去图书馆借阅、网上下载，甚至购买来及时熟悉规范内容。只有这样才能在今后的设计工作中有章可循，有规可依，切记任意发挥，毕竟设计是严肃的工作过程，不但关系到设计流程的是否合格，还会关系到设备的安全与否、环境条件是否达标等等。

2.2 设计软件

用于化工设计领域用到的软件不少，从用途角度大致可分为以下几类。计算软件：Excel、Origin、Visual Basic、ChemCAD、Matlab、Aspen Plus等可用于物料与能量平衡衡算、工程概算与经济评价；绘图软件：AutoCAD、PIDCAD、PdMax、3dmax、PDMS、SmartPlant 3D等软件可实现二维、三维设备与配管及车间或工厂布置图的绘制[3]；模拟软件：Aspen Plus、PRO-II、HYSYS等可对化工流程进行稳态模拟及优化设计。在化工设计工程中通常是几种软件的综合使用，所以需要大量的时间去学习以上常用化工软件。

单纯的通过化工设计一门课程去实现设计软件的熟练操作显然不可能，通过与之相关的课程如工程制图、计算机在化学化工中的应用、化工设备机械基础等课程分散介绍学习，加强设计软件的消化和吸收。如AutoCAD、Aspen plus等软件在选修课化工CAD和Aspen plus入门等课程上学会初步安装使用并实现熟悉界面操作，Excel、Origin在计算机在化学化工中的应用课程中重点介绍，Visual Basic 在计算机编程相关课程上教学。这些课程可以很好的利用起来，为化工设计必修课的学习打下初步的应用基础。

设计软件的学习不同于设计规范的识记方式，更多的需要动手实战操作，所以，设计软件在化工设计教学中，在有限的实践课时中，采取以学生为主体的翻转式教学[4]，学生通过课后的软件操作训练后，在课堂上与大家分享使用操作过程及心得，这样不但可以加深对设计软件的熟练程度，还可以锻炼同学们的表达能力。我们选用的教材是陈声宗老师编写的第四版化工设计课本，应用Aspen Plus进行物料及能量衡算，PdMax对二维设备布置图及三维管道建模，Excel对化工经济评价，这3个软件的使用采取实践教学方式进行，分组练习，分组讲评，做到人人熟练操作。这种方式激发了大家的学习热情，大大增加了每个人对设计软件的熟练程度，吸引大家学好学精化工设计软件。对于课堂上没有讲述的软件，向大家细致讲解，鼓励大家下载安装使用，鼓励大家组队交流。这样可以为后面的设计竞赛提前做好练兵准备，有的放矢，有步骤有计划的去参与到实战中。从“四创能力”提升角度出发，鼓励学有所成以及准备就业的同学可以尝试去备考行业认可的软件证书。

2.3 设计竞赛

全国大学生化工设计竞赛是国内化工相关专业规模最高的赛事，由中国化工学会、中国化工教育协会、教育部高等学校化工类专业教学指导委员会联合举办分区选拔，从工艺流程、设备选型、车间和工厂设计以及经济分析与可行性论证等角度考查学生对化工设计的实践动手及团队协作能力[5]。百色学院化工学院连续多年参加华南赛区选拔比赛，对于指导教师和参赛学生来说都是一次难得的实战大练兵。除此以外，广西高校化学化工类论文及设计竞赛也是一次很好的参与竞赛方式，每年都有组队参加。

2.4 其他方式

有条件的高校可以结合校内或校企共建的中试车间来做化工设计实践教学平台[6]，这样更有利于从真实生产流程来进行实地设计。工作过程系统化是经过验证的课程实践化的设计方法[7,8]，化工设计是一门实践性强且复杂的课程，可以从设备、车间、工厂等方面进行工作过程系统化设计尝试，很可能收获意想不到的效果。

3 结论

针对化工设计课程内容涉及规范多，实践教学要求高的特点，通过调整教学方式，对化工设计规范采用教师重点讲解，设计软件采用翻转课堂方式，并通过鼓励学生参加各级各类化工设计相关竞赛来巩固和加深对课程的理解，不断提高毕业生的专业应用能力。对于有条件的高校还可结合中试车间作为化工设计的实践教学方式，进行工作过程系统化设计来改善化工设计课程的实践教学效果。