工程思维培养与化工设计课程改革论文

2021-06-28 论文

　　［摘要］化工设计是化工类专业的核心专业课，对学生工程思维的培养具有十分重要的作用。在分析高校化工类人才培养中存在的问题后，本文以学生工程思维的培养为出发点，从自主学习、实践操作、教学形式三个方面进行了相应的有针对性的思考，同时结合应用型大学的特点，提出了解决问题的方法。

　　［关键词］化工设计；课程改革；工程思维

　　化工设计是化学工程与工艺及其相关专业的一门综合性最强、应用性最广的专业必修课。它将化工原理、化学反应工程、化工热力学、化工制图和化工仪表及其自动化等众多课程联系起来，以使学生对化工行业形成深刻、全面的认识［１］；同时以车间生产和装置设计为出发点，运用物料衡算和热量衡算对工艺的可行性进行分析［２］。该课程要求学生在学习过程中形成工程意识，掌握工程思维方法，提高分析和解决实际问题的能力，是一门让学生将所学理论知识转化为工程思维的实践性课程［３］。随着现代计算机的发展，多种化工过程模拟软件和化工物性数据库相继产生，方便工程人员调试反应设备、优化反应条件并将工作化繁为简，在极大地减轻了工作量的同时，提高了设计的精度。因此，教学中让学生学习并掌握化工模拟软件的使用是很有必要的。当今，国民经济水平不断提高，胜任化工设计的高素质人才也越来越受到用人单位的欢迎。化工设计课程的教学实践表明，基于工程思维培养化工专业卓越工程师，是当前高校教育的重中之重。

　　一、化工设计传统教学模式存在的问题

　　（一）没有带动学生的积极性

　　目前，化工设计课程大多使用多年前的老教材，内容陈旧，选择的工艺生产流程和技术指标也已落后甚至被淘汰。此外，授课以教材内容为主，教师只注重课本中设计流程的讲解，没有联系生活实际进行解释，导致学生理解不深刻。同时，教师与学生缺少互动，导致学生的学习积极性不高，自主学习能力不强，且学习效率不高［４－５］。

　　（二）理论教学与实践操作脱节

　　学生虽然能够解释化工设计的理论问题，也了解化工设计的主要流程，但是无法将所学知识运用到设备选型和化工设计中，无法做到理论联系实际。老师的讲解不够深入浅出，且不能联系实际，导致学生对工程设计没有形成深刻的认识，仅学到一些皮毛，对课程缺乏整体把握，认识过于片面。此外，现有化工设计流程的介绍过于死板，不利于学生工程意识和创新思维的培养。

　　（三）教学形式单调，教学方法单一

　　化工设计是一门应用性课程，综合性强，知识范围跨度大。在传统的课堂教学中，教师往往照本宣科，学生觉得内容枯燥、无聊，设计标准复杂、技术难度大，自然提不起兴趣。与此同时，计算机及化工设计软件的使用是当代化学工程与工艺及其相关专业学生不可或缺的基本能力之一，但教师对多媒体技术的应用不够合理，学生缺少运用计算机软件进行化工设计的技能训练。

　　二、化工设计课程改革的创新尝试

　　（一）改进教学内容，提高学生的学习主动性

　　化工设计课程的主要目的是让学生掌握设计的基本概念、化工厂设计的基本流程及注意事项。在授课过程中，教师应重点讲授设计的方法和原则。为了使学生理解得更为深刻，同时调动学生的主观能动性，教师可以先给出一个工厂设计实例，从设计理念、设计内容和设计方法出发，引出本次课程的相关知识点，如精馏塔塔板的选择、换热器管层和壳层中加热和冷却流体的选择［６］。学生从生产实际出发，可以逐步了解企业的生产流程、设备选型、管线布置和厂址位置的选择等。这就改变了以往填鸭式的教学模式，将企业实际生产和课堂知识联系起来，使课堂内容更加生动、丰富，调动了学生的学习积极性，活跃了课堂气氛，同时使学生对所学知识点和相关概念的理解更加深刻，提高了学生知识学习的内化速度，有利于培养其独立发现问题、解决问题的能力和团队协作能力，以及工程思维和创新精神。这种教学方式不仅要求教师十分了解教学内容，而且要求教师积极参与学科项目的研究，将理论知识与实际生产联系起来，从而丰富教学内容，提高课堂教学效果。

　　（二）通过生产实习和化工竞赛，培养学生的工程意识

　　生产实习是培养学生工程思维和创新意识的重要环节。在生产实习过程中，学生要对化工设计形成感性的认识，并通过老师的现场指导，明白什么是流程设计、设备选型和车间管路布置［７－８］。同时，教师可以结合实际生产进行讲解，将化工设计大作业与实际生产有机结合起来，向学生解释化工设计的具体细节，让学生对所学内容有直观的理解，并深刻认识化工设计在实际化工生产中的重要性。另外，教师应积极鼓励学生参与全国性的.大学生化工设计大赛。参赛前，教师可以按照设计院的操作流程，根据每个学生的兴趣进行分组，在仔细分析任务并制定计划之后，让不同组的学生负责一套工艺设计的不同部分，将理论知识用于实践。这样既可以让学生对自己负责的工作有更深刻的认识，还能帮助学生了解化工设计院的工作流程，培养学生的工程思维和团队合作精神，提升其未来作为一名化学工程师的责任心。化工设计大赛作为一项综合性比赛，可使学生了解如何立项、选址，选择合适工艺合成路线的方法，设备选型及经济可行性分析等。化工设计大赛的答辩过程可以提高学生的语言表达能力和临场处理问题的能力。化工设计大赛不仅能够大幅提升学生的综合能力，强化学生对所学专业知识的理解，而且能够锻炼学生发现问题和解决问题的能力，培养学生的工程思维，为其以后参与设计打下坚实的基础［９］。

　　（三）强调化工模拟软件的重要性

　　ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ、ＰｒｏⅡ、ｐｄｍａｘ和ＣＡＤ等流程模拟和工厂设计软件对于实际生产十分重要。使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ对化工过程进行模拟时，可以任意组合不同的反应条件和反应方法，并进行可行性分析，从而培养学生的创新能力［１０］。与传统物料衡算相比，使用软件进行计算可以简化流程，极大地减少计算时间，同时为设计人员提供翔实的基础数据，方便其调整设计方案，也为优化设计方案提供了方向，能够很好地指导实际工业生产。使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ进行化工反应工程、化工分离过程和化工热力学模拟计算可以提高计算的精度，改善设计的质量。在现代化工技术领域，设计能力强、技术过硬的综合性设计人才必须能够通过ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ等化工模拟软件将所学理论知识和实际设计结合起来，并在了解设计目的之后不断进行调试，提升自己的设计能力。化工软件不仅可以用于新工艺的设计，而且能用于旧设备的改造、生产条件的优化和设备故障分析。因此，让学生掌握相关软件的使用，有利于其提早熟悉工作环境，也有助于培养其工程思维。

　　三、结语

　　化工设计是一门实践性和综合性非常强的课程，教学中应以培养学生的工程思维为出发点，运用多媒体等现代化教学手段调动学生自主学习的积极性，并重视学生合作解决问题能力的提高。同时，化工模拟软件和设计软件的使用可以培养学生解决实际工程问题的能力和思维，极大地提高化工设计的教学质量和效果，进而为国家和社会培养更多具有工程思维的高素质应用型化工专业技术人才。

　　参考文献：

　　［１］王艳素．浅谈化工设计对学生综合能力提升的促进作用［Ｊ］．广东化工，２０１７（２）：１２８．

　　［２］徐雪丽，杨艳菊，宋伟．化工设计课程群教学改革的探索与实践［Ｊ］．广东化工，２０１７（１）：１５８－１５９．

　　［３］杨欣，韩媛媛，翁连进，等．工程专业认证背景下化工设计课程教学改革探索［Ｊ］．教育教学论坛，２０１７（２５）：１０７－１０８．

　　［４］宋峰，庄淑娟，杨乃涛，等．化工设计课程综合改革的探索与实践［Ｊ］．化工高等教育，２０１６（６）：３０－３２．

　　［５］张宇，贾丽华，郭祥峰，等．“课赛融合”模式在化工设计教学中的实践［Ｊ］．高师理科学刊，２０１６（１１）：９１－９３．

　　［６］郭文瑶，辛志玲，张萍，等．翻转课堂在化工设计课程中的应用［Ｊ］．化工高等教育，２０１６（５）：８３－８６．

　　［７］陈静娟，孔学军，何承东．基于翻转课堂的化工设计课程教学的思考［Ｊ］．赤峰学院学报（自然科学版），２０１６（１４）：２６８－２６９．

　　［８］张刚，涂军令，傅小波，等．化工设计课程教学中的问题与改革尝试［Ｊ］．广州化工，２０１６（６）：１８１－１８２．

　　［９］茅慧．ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ在化工设计物料衡算中的应用分析［Ｊ］．化工管理，２０１５（１１）：６６．

　　［１０］刘国清，曾坚贤，申少华，等．基于校企合作化工专业毕业论文（设计）新模式的探索［Ｊ］．广东化工，２０１５，４２（１４）：２３６－２３７．