应用型本科化工设计创新教学研究

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(安阳工学院，河南 安阳 455000)

1 课题研究背景

化工设计课程是高分子材料与工程、化学工程与工艺等专业的主干课程，是提高学生工程能力的一门重要课程，对学生理论联系实际，综合运用所学知识解决工程问题非常重要[1-2]。本课程要求学生掌握扎实的化工理论基础知识，具有实际化工过程分析解决问题能力，是大学生通向工程师一种桥梁。化工设计课程教学与化工原理、化工工艺学、化工技术经济学、化工热力学、化工反应工程、以及化工CAD等课程的知识关联度大，教学难度大，传统的教学方法培养的学生创新思维不够，工程能力欠缺、动手能力不足，学生毕业后不能很快的适应企业对大学生能力要求，制约学生快速发展。目前化工设计课程教学普遍存在问题有教师团队实践知识薄弱，双师型教师少；教学内容与企业实际情况脱节；实习实训机会少；计算机设计应用能力差；教材选取困难等。本论文结合化工设计课程教学过程实际存在的问题，从师资队伍的建设、实习实训锻练、化工CAD学习等方面进行教学改革方法的探讨。

2 加强课程队伍建设

课程教学效果的好坏取决于课程教学团队的整体素质，化工设计课程对师资队伍的工程经验要求较高，最好具有工厂或设计单位工作经历，目前本科学校引进教师要求具有博士研究生学历，但是高学历的教师多数理论基础扎实但是实践能力明显不足，授课显得力不从心，易于纸上谈兵、照本宣科，学生学习热情难以激发，教学效果不佳。为提高化工设计教学水平，提高学生工程能力，建设高水平的课程教学团队非常必要。具体方法：拓宽视野，积极鼓励广大教师参加各类实践教学研讨，参加化工软件如Aspen Plus软件，ProⅡ软件及Chem CAD软件学习，提升实践教学知识，弥补实践知识的不足；建立健全校内外实训装置、可拆卸设备模型、工艺流程模拟装置等学习平台，充分利用这些学习资源，要求从事化工设计教学的专业教师全部参与到实训装置学习中，切实把工艺过程中涉及到的所有设备包括计算、绘图、控制、工艺、阀件等非常熟悉的掌握，尽可能提高设计水平；加强教师团队间的互相交流、切磋教学技能，老教师对新教师进行系统传道授业，帮助年轻教师指导课程及全国性的化工设计、化工原理、国药杯大学生知识竞赛，在学习指导过程中领会实践型教学模式的要旨；与企业进行产学研合作，通过科研课题合作，丰富教师实践阅历；聘请有企业工作背景的兼职教师参与课程授课，增加课程建设效果。

3 创新教学方法，多种教学模式相结合

3.1 课程教学大纲制定

专业的培养目标由人才培养方案体现，各种培养能力要有课程来支撑，课程教学大纲是最基本的要素，课程教学大纲制定主要通过对用人单位人力资源部门、技术负责部门、生产管理部门需求调查，了解实际需要和理论教学差距；对毕业生追踪调查，了解其在学校所学课程在实际工作中使用情况，接受他们对课程学习改革的建议；多到应用性本科同行院校交流学习，用其所长，克己之短，通过实际调研制定出符合应用型培养的化工设计课程教学大纲。

3.2 教材创新

与基础理论课程教材不同，从工艺设计内容、非工艺设计内容、工艺流程的选择及自动控制分析、物料衡算及热量衡算选择实例、设备的工艺计算到车间布置等化工设计教学内容复杂多样，不同学校、不同出版社的教材内容千差万别，针对目前所用的几本教材，根据国内外化工设计教材的特点，整合《化工设计概论》《化工计算》《文献检索》等教材，以熟悉的企业实际例子为背景，编写适用地方经济特色的化工设计教材，辅助教材可以选择一些经典的理论性较强的教材。化工技术发展日新月异，新产品新工艺不断涌现，原料来源途径不断更新，以前先进的技术现在可能落后，先进的设备可能变得效率低下，工艺流程三废处理可以满足排放，在新的时期环境保护标准更高，三废排放标准提高，三废治理的技术可能面临淘汰，教材内容应该不断充实，不断补充，不断创新。

3.3 密切与专业基础课和专业课的联系

化工设计课程特殊，与化工类专业课有着密不可分、相互相承的联系。工艺流程的设计和选择与工艺学课程、化工CAD课程；带控制点工艺流程图与化工仪表及自动化课程；物料衡算、热量衡算与化工原理、化工计算课程；化工设备选择和计算与化工设备机械基础息息相关；管路输送、精馏、反应、吸收、干燥等都是化工生产常见的操作单元，这些理论知识都是化学反应工程、化工分离工程等课程重点内容[3]。设计从设备选型、工艺计算到图纸设计也是专业课程内容的进一步升华。采用化工设计独特经验算法与原来学习比较，能进一步加深学生的工程设计的概念，提高培养学生工程素养。

3.4 校内实训设备与实训环境及校外实习基地的建设与利用

校内有化工工艺仿真实验室和合成氨生产工艺流程模型，建有乙酸乙酯实训装置，在化工设计教学过程中充分利用这些有利的教学资源，让学生充分理解工艺实际过程，观摩乙酸乙酯实训装置，学习装置中涉及到的仪表原理、各类设备的结构、设备的布置，管道的连接，阀门的操作，这些内容对学生学习化工设计内容有很大的帮助。生产实习时间较长，合理利用实习机会。把化工生产实习与化工设计教学学习结合起来，到停产检修的化工厂实习，可以现场看到所拆卸的化工设备内部结构、管道的维护和修理。例如：泵的启动以及倒泵的步骤；开停车的步骤，加卸催化剂的过程，反应器反应过程，冷凝器的冷凝处理，精馏塔的精馏原理，蒸发器的使用等等，这样学生对化工厂的整体了解和工程概念的建立会有很大的提高。

3.5 采用先进的教学手段，强化计算机技术的应用

科学技术发展突飞猛进，绘图、计算等计算机技术全面贯穿于化工设计中，对于复杂的化工设计及计算特点，采用计算机辅助手段完善化工设计过程已经成为化工设计的重点[4-5]。化工软件的理论学习、实际上机操作，在练习软件过程中发现问题，在全面掌握设计基本理论知识的基础上用Excel、Origin等软件来完成物料衡算和热量衡算过程，用ProcessⅡ、Aspen Plus等化工流程模拟计算软件进行工艺流程的模拟和物性的计算等。采用AutoCAD进行图纸的绘制，利用PdMax和3DMax进行三维车间的绘制。如何将计算机软件教学在课堂教学落实，对提升化工设计效果，提高学生实际使用软件的能力至关重要。

3.6 参加化工设计大赛，提高学生实际工程设计能力

化工设计大赛是中国化工学会等主办由各重点高校承办的全国大学生在化工设计领域规模和水平最高的设计大赛，比赛包含的内容非常广泛，综合利用化工原理、化工仪表及自动化、化工CAD、化工机械设备机械基础等课程知识，需要查阅大量的文献资料，以解决实际工程设计问题[6]。例如在“脱硫再利用项目”设计题目中，包含了项目背景二氧化硫污染现状，产品的现状及市场调研；原料路线和工艺路线的概况与选定，脱硫工艺流程特点介绍，创新方法离子液脱硫工艺介绍；设备分类、设计与选型，塔设备设计及校核，各类换热器设计及校核，泵选型，储罐选型；自动化控制方案，控制方法，非标设备的自控方案，标准设备的自控方案；这些环节涉及到的每个细节都需要仔细深入考虑，团队成员分工协作，互相交流、互相支持，最终完成设计作品。教师在指导过程中提高了业务素质，学生在参加过程中综合实践能力得到了提升。

3.7 教学评价的改革

化工设计课程与一般的化工专业基础课相比具有独特特性，带有很强的实践性，采用单一的考核考查方式很难准确反映学生成绩的好坏，灵活的多样考核方式能激发学生学习化工设计课程的主观能动性，同时教师充分利用灵活多样考核手段也能达到好的教学效果。

1)考试：期末考试是考核学生学习效果的一个重要途径，主要对化工设计基本概念、基本设计程序、工艺流程识图、化工设备设计程序、化工计算等知识点进行考核，要求学生全面系统掌握化工设计的步骤。

2)设计大作业：不限制题材，让学生绘制一个典型的带控制点工艺流程图和某一化工设备图，采用集中答辩考核学生对流程图及设备图的熟悉和掌握，这样可以考查学生绘图能力、查阅资料的能力，能实实在在的反映学生学习效果，给出的课程成绩客观公正，有利于学生的学习主动性的提高。

4 总结语

化工设计课程是化工类专业及相关专业重要课程，是培养学生分析化工过程工艺、设备、仪表等工程设计的重要环节，通过多年的教学经历，对化工设计基课程的教学从师资队伍建设、教材建设、课程的衔接、现代计算机辅助教学、实习实训利用及参加化工设计大赛等方面进行了教学方法的探索，旨在努力提高学生化工设计学习效果，使学生掌握更多实践知识，加快大学生向工程师转变。