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【摘要】针对《化工设计》课程知识面广、工程实践强等特点，本文以学生参加化工设计大赛来推动该课程的教学改革，展示了该方法的具体实施过程，取得了良好的教学效果。同时也指出在实施过程中存在的一些问题和相应的解决对策。
【关键词】化工设计；化工设计大赛；改革实践
《化工设计》课程是化学工程与工艺专业一门必修的专业课程，它系统阐述了化工厂整体设计的基本原理、程序和方法，它既要求学生掌握化工专业基本知识，同时还应具备计算机辅助设计以及相关专业知识。目前，高校化工设计课程分为理论教学与实践教学两个部分，地方普通高校更多注重理论教学，部分高校未能安排实践教学环节，导致人才培养质量与社会对化工专业人才要求之间的矛盾日益突出。笔者以我校《化工设计》课程教学改革为例，分析以学生参加化工设计大赛来推动该课程的教学改革。
1问题的提出
化工设计是以建设或改造化工厂生产装置为目的，综合运用物理化学、化工原理、化工热力学、化学反应工程等专业知识，在确保技术、经济、环境和安全的前提下，设计最佳的工艺流程路线，通过化工软件的模拟分析，确定优化的工艺流程、工艺条件、设备选型及其它非工艺专业等内容[1，2]。它既要求学生系统掌握专业知识以及熟练掌握AutoCAD、Aspenplus等计算机辅助设计软件，同时还需熟悉化工设计系列标准。然而，在地方普通高校讲授《化工设计》课程其效果不尽如意。主要原因如下：（1）学习难度大，学习兴趣不高。为适应“宽基础、宽口径”的教育新模式，《化工设计》课程学时压缩严重，我院化工设计课程总学时为64，分为理论课时32与实践课时32。可见短时间内要求学生完成一套小型生产装置的设计,包括基础数据的搜集、工艺流程的确定、物料衡算与能量衡算、设备的设计计算与选型、主要设备条件图的绘制、自控方案的确定及带控制点的工艺流程图的绘制、车间及设备的平、立面布置设计及设备平立面布置图的绘制等难度非常大。此外，没有实际工作经验的学生也感受不到这些学习内容的实际应用价值，往往表现出学习兴趣低，被动学习。（2）实践机会少，动手能力差。化工设计是化工专业学生的一项最重要专业技能，然而，地方普通高校也面临“双师型”教师短缺、实践教学场地不够等问题，导致学生实践机会少，动手能力差。即使学生通过课堂面授理解了有关知识，也很难做到有机会实践，更谈不上灵活运用。
2学生参加化工设计大赛在化工设计课程中的改革与实践
全国大学生化工设计竞赛由中国化工学会化学工程专业委员会、教育部和中国化工教育协会共同主办，面向全国高等院校化工专业的学生，是国内化工类级别最高、参赛队伍最多、影响最大的比赛[3]。化工设计竞赛是以生产项目为载体，在教师指导下，学生对生产项目进行开发、制作的研究性学习过程。化工设计竞赛的主要内容涉及产品市场调研、设计可行性分析、工程设计和经济分析与评价等[4]。自2015年以来，我院将化工设计大赛分为院级、省级与全国化工设计大赛三个层次。针对《化工设计》课程的特点，以学生参加院级化工设计竞赛为目标，我院对《化工设计》课程进行教学改革尝试。整个教学改革包括四个部分：
2.1项目的选择
《化工设计》课程由于课时有限，我们在确定课程设计项目时充分考虑以下几个特点：（1）真实性。项目主要来源于教师科研项目或企业生产实际。（2）覆盖性。项目贯穿整个教学过程，实现项目所涉及知识和技能涵盖本课程的全部教学内容。（3）操作性。项目能根据课程进度安排分解为适合教学的工作任务，具有可操作性。本课程以院级化工设计大赛为基础，项目选择来自岳阳某化工企业“煤制10万吨甲醇的生产工艺设计”为学习载体。该项目基本覆盖了《化工设计》课程的各个步骤和内容，同时该项目大小与难度适中，又可以分成若干工作任务，按计划实施，操作性强。此外，通过将本课程教学与实验竞赛有机结合，能有效调动学生的学习兴趣。
2.2课程单元分解
课程单元依据具体任务确定有明确的单元目标，包括能力目标、知识目标和素质目标。《化工设计》课程被分为8个单元，包括查阅资料书写产品综述、工艺方案设计、物料衡算与热量衡算、绘制带节点控制的工艺流程图、设备计算与选型、车间布置设计、管道布置设计、典型设备布置设计等。教学内容就以“煤制10万吨甲醇的生产工艺设计”为实例来组织，要求学生在教师指导下完成上述8个单元任务。
2.3课程的实施
（1）通过实例设计进行理论知识讲授。教师在理论教学过程中以“煤制10万吨甲醇的生产工艺设计”为实例，将设计说明书内容引入课堂，通过引导学生对具体设计说明书的分析与讨论，激发学生的学习兴趣，从而深度掌握化工设计的原则、国家标准与行业规范。（2）布置设计任务。本课程开课之初将院级化工竞赛的项目名称及注意事项交代给学生，要求学生5人一组，每组选择一名组长总体负责。此外，强调学生提交竞赛作品作为本课程的主要考核依据。（3）化工设计说明书编写。学生一方面利用本课程实践教学课时，另一方面利用课余时间，查阅文献、计算模拟、绘制图例，编写设计说明书。要求每组学生严格分工、相互配合，各自完成自己的设计重点。针对设计过程中出现的共性问题在课堂上进行研讨，教师根据实际情况给出具体指导意见。
2.4教学考核评价
学生提交化工设计说明书文档，同时制作PPT，每组选派1名成员在课堂上进行汇报。课程总成绩=平时成绩×20%+项目完成考核成绩×60%+答辩考核成绩×20%。平时成绩根据出勤、积极参与度等组成。项目完成考核成绩重点检查工艺流程设计、车间设计、典型设备的计算域选型等内容。答辩考核成绩由指导教师根据学生答辩情况直接给出。同时，以各组本课程总成绩排名，确定入围院级化工设计竞赛名单，为省级、全国化工设计大赛挑选优秀选手。
3体会
以学生参加院级化工设计竞赛形式，推动《化工设计》课程教学改革是我院推进课程教学改革的一种全新尝试，一方面能将枯燥的化工设计理论知识通过学生参加比赛的形式消化吸收，另一方面激发学生的学习兴趣，启发学生自主学习。相比传统的教学方法，本课程教学改革能显著提高学生掌握AutoCAD、Aspenplus等计算机辅助设计软件的能力，培养学生团队协作精神，同时，还可以吸引大批化学工程与工艺专业一、二年级学生积极参加化工设计竞赛，促进化学工程与工艺专业综合改革，为打造品牌专业提供强有力支持。我院自2015年参加全国化工设计大赛以来取得了2个全国二等奖、3个省级一等奖的优秀成绩。
4存在的问题与解决问题的策略
以学生参加化工设计大赛推动《化工设计》课程教学改革的过程中，也存在以下问题：（1）全国大学生化工设计大赛赛程长，化工设计说明书内容丰富，要求高。对于我院这样地方普通高校学生而言，学生积极参与度非常有限。为此，我院在学校教务处的大力支持下，增设了院级化工设计竞赛，同时打通《化工设计》课程与院级化工设计竞赛之间的壁垒，促进《化工设计》课程的教学改革。（2）课时少和学生多，课堂教学与研讨时间不能充分保障，目前我院已启动化学工程与工艺专业认证工作，届时我们将化工专业实习、专业课程设计与《化工设计》课程进行整合，形成一个完整的专业实践教学新体系，增加《化工设计》课程实践教学课时，同时尽量采用小班制的方式进行。（3）学生计算模拟和绘图能力不强。化工设计要求学生熟练掌握AutoCAD、Aspenplus等计算机辅助设计软件，同时应用已学专业知识模拟化工过程，我院大部分学生计算模拟和绘图能力不强。为此，在2016版化学工程与工艺专业培养方案中增设了计算机知识在化工应用中的一系列课程。
参考文献
[1]张琳叶,魏光涛,陈砺.化工设计教学思考与建议[J].化工高等教育,2011,3：46-48.
[2]赵云鹏,周敏.化工设计课程教学改革与实践[J].广州化工,2014,2(8):193-194.
[3]付玲,张敬芝,王传申.全国化工设计大赛对《化工过程设计》课程教学的启发[J].化学工程与装备,2015,10:281-283.
[4]郭瑞丽,袁军,张建树.全国化工设计大赛对化学工程与工艺专业教学的启发[J].高教论坛,2013,11:59-60.[Z].2010.
作者:周民杰 单位:湖南理工学院化学化工学院
