化工设计课程教学改革探索与实践

佘启明

（黄山学院 化学化工学院，安徽 黄山245041）

1 目前化工设计课程教学存在的问题

化工设计课程在化学工程与工艺专业培养方案中具有举足轻重的地位，旨在培养学生综合运用所学的化工专业知识去分析和解决实际工程问题的能力，并培养学生的工程设计思维能力和技术经济意识，熟悉实际化工设计中的常用设计规范，让学生能够初步具备化工工程师的基本素质和利用化工行业相关计算机软件进行工程计算与工程制图的能力。在本课程教学实施过程中，采用传统教学模式教授这门课程的过程中，只能以板书和部分相关PPT的形式去尽可能地分析三维工程设计问题，相对平面和单调的教学模式难以分析化工设计中的各种立体结构和流程，同时新的设计理念和设计软件在课程中也难有涉及。长此以往，传统教学模式的缺陷日益凸显，促使我们去探索适应新时代新环境需求的教学方法和教学手段，来改善教学效果。但是，目前大部分高校对化工设计课程不够重视，教学效果差强人意[1]。从自身的教学经验出发，笔者认为目前化工设计课程的问题可以归纳为以下几个方面。

1.1 课程学时数少

化工设计与其他理论课程相比具有自身鲜明的特点，更强调专业知识在理论教学与实际运用之间的衔接，追求在教学过程中能尽量多地体现课程的实用性和工程性，但实际教学中发现，由于课程本身内容和信息量非常庞大，课程学时数又相对偏少，导致最终的教学效果总是不如人意。

1.2 理论教学与实际运用衔接不足

化工设计课程非常注重理论教学与工业应用的相互验证和结合，需要授课教师在组织教学的过程中多从实际工程设计的角度去分析问题，并穿插实际生产装置分析和设计实例练习加强课堂训练，提高授课质量，但目前我国大多数本科高校对学生化工设计能力的基础训练都是从相对高年级开设的化工原理课程实验和课程设计开始，来培养设计思维和空间想象能力，而这些化工原理实验装置大多是具有固定的参数的验证类稳态实验仪器，主要目的是让学生在实验过程中验证书本的原理，无法改变参数体会动态实验过程和加入学生自己的思维和理解，学生的设计能力在实验过程中无法得到锻炼。

1.3 化工行业设计软件涉及较少

实际的化工设计过程非常注重计算机软件的辅助设计和综合运用，目前很多高校在化工设计课程教学中，相关行业软件较少涉猎，而从实践角度来看，相关行业软件的运用能够大大提高化工设计过程的效率，如Chemoffice、Excel、Aspen plus、Matlab、PRO-II等等，这些软件大多可以通过网络资源获取，让学生学习专业理论知识的同时学会运用这些软件处理一些实际的化工设备或流程设计问题，能提高设计能力和效率。

1.4 课程考核方式过于简单

由于化工设计课程本身信息量大，理论性强的特性，对于学生而言有一定的难度，所以很多高校在课程考核方面相对简单，有时可能就直接以一篇课程论文作为最终考核的手段，这种单一化的考核模式也变相地纵容了学生对化工设计课程的忽视，无法对学生的实际设计能力进行准确的评估与考量。

鉴于这些在化工设计教学中经常遇到的问题，笔者结合自身教学经验并结合皖南地区化工行业发展的特点，提出解决思路。

2 运用行业软件辅助化工设计教学

随着科学技术的不断进步，计算机软件在化工设计行业的应用逐步深入，众多优秀软件的开发也使得化工设计过程更加便捷，促使利用软件来辅助设计和优化相对复杂的化工设计过程成为当前工业化工设计和课堂教学的重要手段。

具体来说，我们在组织化工设计教学过程中，讲授不同知识点时可以穿插一些与课本知识相对应的计算机软件的介绍，如在讲到物料衡算与热量衡算时，可适当介绍Aspen plus和Pro II软件，开拓学生视野； 涉及设备及工厂布置时，可以介绍3Dmax，SmartPlant 3D等软件；而Excel可用来完成各种物料衡算和热量衡算过程，提高计算效率，还可以进行部分反应器的设备参数进行初步计算，如精馏塔塔板数；Chemoffice可以用来绘制复杂化学品的结构式和查询常见化学品的各种物性参数；AutoCAD可进行二维平面设计图及厂区布置图的绘制，让学生了解如何综合使用多种软件的来达到我们的设计目的[2]。

不过从另一个角度来说，软件的使用固然会使设计工作变的便捷，效率得到提升，但也不应该对软件产生过度依赖性。在化工设计中，如何将计算机软件教学与实际教学过程合理融合，在提高学生学习兴趣的同时，最大限度发挥软件在化工设计中的作用，是决定化工设计教学质量的关键。当然，学习任何一种计算机软件的关键都在于实际上机操作练习，化工设计软件也不例外。条件允许的情况下，让学生在学习化工专业基础知识的过程中能够实际上机熟悉这些软件的基本操作和使用，了解软件的设计理念，编排的原理，在实践中发现问题并解决问题，才能达到理想的计算机软件辅助化工设计的教学效果；如果一味追求软件的便捷性，强调软件在设计过程中的地位，则可能缘木求鱼，舍本逐末，偏离了化工设计课程理论训练中关于化工基本原理的深层次理解和逐步培养工程概念的本源。

3 改变单一的课程考核方法

化工设计课程具有综合性和实践性强的特点，课程考核方式的设计具有一定难度，目前大多数高校一般采用闭卷考试进行最终考核，考核效果不够理想，很难反映学生对课程掌握的程度，也很难体现实践性教学在化工设计课程教学中的作用，就此笔者认为可以尽量采取灵活的考核方式，多体现课程的实践性，如在闭卷考试的同时加入学生课堂讨论、企业见习、设计实践和答辩打分等辅助形式，使考核结论能合理反映学生对知识的掌握情况，在保证考核的公平性的同时最大程度提高学生的学习兴趣[3]。

4 工程概念的培养

工程观念是指从工程实际的角度思考问题和解决工业常见问题，而化工设计就是一门与工业生产实际紧密联系的课程，在教学过程中应尽量把书本知识与生产实际过程相互结合分析，使学生在掌握书本基本理论知识的同时，学会应用理论解决工业中的实际问题，这同时也符合培养具有工程观念的化工人才的目的[4]。从基础来分析，本课程理论教学主要以化工设计的基础知识和基本技能为主，主要包括工艺流程的设计、物料衡算和能量衡算、设备的设计和选型、厂区车间布置和管路设计等内容。通过这些基本理论的学习，让学生了解化工设计的基本步骤及内容, 同时也引导学生如何应用书本知识解决工程实际问题。在具体的组织教学过程中，任课教师首先需明确化工设计课程主要从哪些方面培养学生的化工设计能力，结合当地的地域特色和化工行业发展状况，以明确的化工行业导向组织教学过程，并据此构造知识框架和组织教学。

总的来说，作为一门工程应用学科，化工设计课程教学中以培养工程观念为导向，在讲授中应充分重视设计实例与理论知识的结合，从设计实例出发，结合开展课堂与课下的讨论，激发学生的学习积极性，增强学生解决实际问题的应用能力。

5 实践教学紧密结合当地化工行业发展特色

笔者所在地区紧邻的黄山市徽州区循环经济园，是我国主要的环氧树脂类产品工业园区，多家企业的产业群汇集了环氧树脂类完整的上下游产业链，自2010年起，学校与该工业园区内的多家企业签订了校企合作协议，在化工类专业学生的毕业设计与见习教学环节合作办学。结合当地化工企业发展特色，在联合校企培养的模式下提高学生化工设计能力与实际设备操作能力，培养适应新时代新形势下现阶段化工行业发展的应用型人才。

总的来说，化工设计课程是化学工程与工艺专业培养目标中的一个重要环节，实践性和综合性很强，其教学效果的好坏直接影响到学生的设计能力与工程意识的培养以及就业竞争力的强弱。目前新形势新环境下的人才需求靠传统的教学模式已无法满足，不利于学生综合素质的培养和创新能力的提高，我们通过以上途径对化工设计课程教学改革进行了探索，以适应新时代对应用型化工类人才的需求，并取得一定的成效。通过教学改革提高了学生的设计能力和工程思维, 符合国家应用型化工人才的发展方向。同时，化工类毕业生在校企联合培养锻炼了设计能力，提高了就业竞争力，受到地方企业的一致好评，我院还组织学生参加了2010年“三井杯”大学生化工设计大赛，取得良好成绩。

[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]张亚涛,张文辉,陈卫航.化工类专业化工设计教学的改革与实践[J].化工高等教育,2010(5):50-52.

[3]金龙,贾丽华,隋国哲,等.浅谈化工设计课程教学改革[J].化工高等教育,2010(5):64-66.

[4]隋国哲,李金龙,贾丽华,等.化工设计教学改革的探讨[J].高师理科学刊,2010(1):115-116.