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高等院校化工设计教学改革探究

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摘要:化工设计作为高等学校化学工程与工艺专业的一门核心专业课程,主要以培养学生的工程能力和创新能力为目标,具有知识面宽、综合性广和工程实践性强的特点。本文结合我校化工设计课程教学实际,阐述了课程的基本教学内容,总结了教学中存在的问题,提出了课程教学改革的几点参考思路,以促进学生综合素质和工程设计能力的提升。

关键词:化工设计;教学改革;实践;探索

伴随化工产业的快速发展,国家对应用型化工设计人才的需求也越来越大,能力素质要求也越来越高,这就需要高等院校能够培养输出更多合格的高级化工工程师人才。而作为化学工程与工艺专业本科学生的实践性课程之一,化工设计课程教学工作的作用就显得特别重要。化工设计是高等学校化学工程与工艺专业的一门主干必修课程,内容包括化工工艺流程设计,物料和热量衡算,设备的设计计算和选型,车间、设备、管道、仪表布置设计,安全生产和环境卫生等内容。课程的任务是培养学生综合应用基础知识和专业知识的能力,结合相关国家标准、规定、规范等合理进行化工厂设计。要求学生能较好的利用理论知识分析和解决实际化工工程问题,初步掌握化工厂设计的基本程序和思路。该课程旨在提高学生综合专业素质,是大学生向工程师、科研人员转化的一个重要教学环节[1]。

1课程现状

化工设计是指对化工技术的过程设计和优化,也就是设计一系列的单元操作或设备,将其科学合理的进行布局和连接,最终实现从原料到产品的高效转化。该课程要求学生具备物理化学、化学反应工程、化工热力学、化工原理、化工仪表及自动化、化工分离工程、化工工艺学和工程制图等专业知识,是一门综合性强,理论联系实际紧密的课程,可以视为是对全部化学工程与工艺专业的专业课程的系统综合运用。因此,化工设计课程学习效果的优劣直接关系到未来化工类本科毕业生的质量。我校化学工程与工艺专业开设时间较短,学科建设方面经验欠缺,师资力量薄弱,将化工设计课程设置为我校化学工程与工艺专业的必修课,教师和学生对此没有足够的计划和重视。导致最近几年该专业大四学生在完成毕业设计时,往往感觉雾里看花、无从下手,大部分是靠“依葫芦画瓢”草草完成设计项目,而没有融入自己的设计灵感,没有达到毕业设计教学的预期目标,使学生毕业后无法较快的适应工作。为解决此问题,务必要增强化工设计课程的专业核心地位,充分发挥其培育应用型化工设计人才的基础性作用。由于各化工类专业培养方案的不断调整变化,化工设计课程总学时数被压缩,在这种情形下,出现了32学时的短学时化工设计课程。同时,应用化学专业的学生还存在着工程类基础知识相对薄弱的问题。如何适应新形势下的教学要求,在短学时,薄基础的情况下,提高教学效率和质量,这就亟需任课教师改革原有的课程体系和内容,在教学方法和手段上进行大胆创新和探索。

2课程改革思路

2.1多种教学方法并重

化工设计课程涉及到的专业基础理论知识较多,如果教学方法机械单调,就会让学生感到无所适从,不知从何跟进,甚至会打击学生的求知积极性[2]。要提高学生的学习兴趣和教学质量,就必须注重多种教学方法的综合运用,如此才能把教材上的理论原理知识表达得清晰透彻、通俗易懂。在实际授课过程中,要充分利用多媒体技术这种现代化的教学手段,向学生展示大量的数据、图片、动画等,并适时配以实际工程案例,把教材上枯燥的内容变得形象生动和充满趣味,激发学生的学习兴趣,让学生学起来轻松愉快。借助板书教学,现场推导一些重要的公式,绘制典型的工艺流程图、设备装配图等,引导学生主动探索、积极思考,加深对重点板块的理解和掌握。采用小组讨论的形式组织学生对一些易混淆的问题进行重点探讨,增强对相关知识点的剖析、理解和运用。也可以对关键章节布置课程小报告的形式,让学生亲身查阅文献资料、获取数据信息、组织撰写报告,增强学生的自主学习体验,过程中学生发现问题、分析问题和解决问题的能力都会得到很大程度的锻炼和提升。适当尝试中英双语教学,营造良好的外语氛围,引导学生用英文思考问题和分析问题,最终提高学生的专业英语水平,拓展国际化视野。通过构建多种形式的教学体系,创造多元化的教学空间,丰富化工设计的教学内容,才能充分发挥学生的主观能动性和吸引学生的学习兴趣,培养学生的创新性思维能力[3]。

2.2重视计算机应用训练

随着计算机技术的飞速发展,计算机软件在化学工业中的应用也越来越普遍[4]。对化工设计而言,物料衡算、热量衡算、物性数据估算、制图、制表、编制设计文件和预算、汇报设计方案,都需要借助计算机来完成,如此大大减少了手工计算的工作量,也提高了化工厂项目的设计效率。目前,相关的计算机化工设计软件主要包括数据计算软件(Matlab、Excel等)、绘图设计软件(AutoCAD、PDS、PDMS等)、工艺流程模拟软件(ChemCAD、AspenPlus、ProcessⅡ等)。其中数据计算主要是对测试数据的处理、物料和能量衡算、工程概算等;常绘图纸包括流程图、设备装配图、设备布置图、车间厂房布置图、配管布置图等,而流程模拟则包括优化工艺流程和估算物性数据等。当前,计算机在我校大学生中的普及率相当高,而利用计算机进行化工设计课程学习的学生却微乎其微。一方面是由于任课教师受制于学时太少,没有足够时间在课堂上引导学生重视计算机软件及使用;另一方面,学校课程规划不完善,没有把化工设计课程放在核心课程的位置上加以重视[5]。为提高教学效果,强化化工设计计算机软件的使用,一方面在学时安排上应充分保证本课程的充裕学时,以便安排学习重要的化工设计软件;另一方面也要鼓励青年教师开设化工行业对口设计软件学习方面的选修课,为学生日后熟练使用软件进行设计积累一定的基础。

2.3强化实践教学环节

化工设计是一门工程性很强的课程,因此必须在教学中强化理论联系实践的观点。通常情况下,学校要选择一些符合专业培养目标的化工企业、公司、设计院等作为校外教学实践基地。通过实践训练,学生可以了解化工厂的实际生产过程,掌握化工生产基本模式,也会对课堂学习的理论知识有更全面和深刻的理解。通过强化实践教学,可使学生将理论知识应用到实践工程问题上来,大大增强学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力[5]。另外,鼓励学生积极参加大学生化工设计竞赛,也是对教学实践环节很好的辅助和加强。各类化工设计实践比赛的优秀设计样本同时也是优质的教学材料,将获奖成果与化工设计教学内容融合交叉,有利于实现工程实践与教材中设计原理知识的衔接,在吸引学生学习兴趣的过程中也能培养学生的创新思维,锻炼学生亲自动手参与项设计的能力。在参与竞赛的过程中,实际情况错综复杂,需要综合考察多方面的因素进行设计,因此学生可以得到全方位、多角度的专业实践训练[6]。由于实践教学更加贴近工程实际,能够让学生融会贯通所学的理论知识,打牢基础设计能力,因此是本科教学中十分重要的实践环节之一。

2.4丰富成绩考核形式

传统的考核方式主要是通过标准性的试题进行,单一枯燥,极大阻碍了学生和老师的积极性和创造性。而新形势下,高校不但要通过考试引导学生重视夯实基础知识,更要注重培养学生的实践动手能力和创新精神。只有采用多元化的考核评价形式,才能真正反映师生教与学的实际水平,避免应试教育死记硬背的错误导向。针对化工设计课程综合性和实践性强的特点,在进行考核时,尤其要突出实践性和创新能力方面的评估和考察,最大程度发挥学生的主观能动性。除采用闭卷考试的方式外,也可采取布置学生课堂分组汇报、设计性大作业和绘图随堂练习等其它途径,以便考核更加全面体现学生对知识的实际运用情况。

2.5注重毕业设计环节

毕业设计既是检验学生运用所学理论知识和技能去发现问题、分析问题和解决问题的能力,又是培养大学生动手能力和创新精神的重要途径。然而,目前,高校中化工类学生指导教师大多安排学生以自己的科研项目作为毕业生的毕业设计内容,所做的工作大部分都是实验室基础研究性工作,与化工厂设计内容相去甚远[5]。因此,学生的工程设计能力不能得到实实在在的锻炼和培养。针对此,化工类专业的毕业设计工作需由学校相关部门严格审核、把关,确保学生的毕业设计内容和本科专业培养目标相统一。必要时,可专门从化工设计院、企业等单位聘请有一线项目设计经验的工程师、技术总监指导学生的毕业设计工作,真正训练学生的工程设计能力,做到学以致用。

3结语

为满足新形势下化工工业的需求,要求高校化学工程与工艺专业学生不仅要掌握夯实的专业理论知识,也要具备解决实际工程问题的能力。因此,化工设计课程的教学工作也必须与时俱进的进行不断改革创新探索。通过加强计算机软件的使用、科学合理的优化授课内容和授课方式、多元化考核成绩、重视毕业设计和实践训练环节,来改善化工设计课程的教学质量,进而为学生将来参加实际工程设计项目打下坚实的基础。

参考文献

[1]施灵,吴集迎.深化实践教学改革,培养创新型工科人才[J].高教论坛,2004(1):59-61.

[2]刘辉,叶红齐.化工设计类课程教学改革的几点措施[J].高教论坛,2008(3):62-64.

[3]陈蔚萍.“化工设计”课程的教学改革实践[J].广东化工,2009,36(7):297-298.

[4]万学达.计算机在化工设计中的应用进展[J].化工设计,2007,17(2):43-47.

[5]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,2011,28(3):46-48.

[6]李宁,傅敏,陈盛明,等.化工设计竞赛对化工类课程教学改革的促进作用[J].高师理科学刊,2012,32(1):94.

作者:党海峰;蔡丽蓉;范洪波 单位:东莞理工学院生态环境与建筑工程学院

高等院校化工设计教学改革探究责任编辑:张雨    阅读:人次