“化工设计竞赛”对化工专业实践教学的促进作用——以桂林理工大学为例

王桂霞，孔翔飞，梁　军

(桂林理工大学　化学与生物工程学院，广西　桂林　541004)



“化工设计竞赛”对化工专业实践教学的促进作用
——以桂林理工大学为例

王桂霞，孔翔飞，梁军

(桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林541004)

全国“化工设计竞赛”在培养化工专业人才方面起到了非常重要的作用。本文根据近4年指导学生参加“化工设计竞赛”的经验，总结了“化工设计竞赛”在我校专业素质培养、工程实践能力增强、实践教学改革等方面所起的促进作用。

化工设计；竞赛；工程实践；教学改革

化学工业一直以来都是我国国民经济技术密集型的支柱产业，与国民经济各领域及人民生活密切相关。全国各大高校的化学工程与工艺专业每年都为化学工业输送大量的专业人才。然而目前，在化工经济的发展新形势下，对化工专业技术人才的需求提出了新的要求，即具有综合的创新实践应用能力。化学工程与工艺专业是实践性很强的专业，实践教学在人才培养过程中有着非常重要的作用，尤其是在以培养应用型为目标的地方本科院校。实践教学是培养学生创新意识、增强学生综合运用知识的能力的重要教学环节。一年一度的全国大学生“化工设计竞赛”作为化学工程与工艺专业的第二课堂的实践教学环节，对化学工程与工艺专业人才培养起着举足轻重的作用。

由中国化工学会、教育部化学工程与工艺教学指导分委会举办的全国大学生“化工设计竞赛”是全国规模最大、级别最高的大学生化工设计竞赛，竞赛自2007年举办首届以来，已经成功举办八届[1]。竞赛主要从化工项目的可行性研究、工艺流程、过程模拟与优化、设备设计、自动化控制、工厂总图与平立面布局、经济分析与评价、环境、安全、土建等方面考查学生的化工设计能力。通过比赛提高学生的工程实践能力、工艺设计理念、创新思维能力和团队协作能力[2]。我校学生自2011年参赛以来，有4年的参赛历史了。2011年我们组织学生首次参加比赛未能入围决赛，赛后通过向其他高校老师、同学交流学习，并组织学生到比赛现场观摩，学生们的化工设计能力迅速提高。最近3年连续入围决赛，并取得了可喜的成绩(2013年全国一等奖1项，2014全国二等奖3项，2015年全国二等奖1项，全国三等奖3项)。

通过组织学生备赛、参加比赛及赛后总结，我们发现“化工设计竞赛”作为第二课堂对提高化工专业学生的专业素养、专业知识的拓宽、工程实践能力的增强、卓越工程师的培养和创新、实践教学改革等多方面具有积极的促进作用。具体作用体现在以下几点：

1.强化培养学生的工程意识及创新能力

历届化工设计竞赛的题目大多数来源于当前的化工生产实际，围绕某一化工基础原料的生产进行厂址选择、创新且节能的工艺设计、设备选型和设计、经济核算等设计[3]。例如，第九届化工设计大赛题目“设计一座采用清洁生产工艺制取乙二醇的分厂”，设计总体要求为安全第一的指导思想，尽量采用新的安全技术和安全设计方法，同时尽量采取可行的清洁生产工艺。这样的设计竞赛要求我们的学生深入到生产实际中去调研、收集资料，结合实际去思考和设计方案、评估并实施方案。这样一个设计过程是对学生的工程意识和创新能力最有效的强化训练。

平时学生在课堂上接受的主要是理论知识的学习，所接触到工艺路线均为图纸上的，认识的设备、管道、阀门都是概念上的图形，与实际生产严重脱节。化工设计中，包括大到厂房、车间、工艺流程如何规划设计，小到反应器、分离塔、换热器、阀门、管道、测温测压传感器等设计，都需要符合实际生产的要求。为了设计出符合生产要求的工艺路线，设计指导教师在设计之前带领学生首先去实际生产工厂参观，本专业每年都组织学生去柳州化学有限公司参观不同的生产工段、设备厂房、原料产品罐区，机械设备维修车间等。参观过程中学生尽可能收集详细的资料，以备设计之需要。回到学校后，本专业也有小型的化工仿真工厂及配套3D厂区漫游平台，从设计报名开始到提交作品，历时近4个月，仿真工厂及中控机房全天24小时供我们学生观摩。历经近4个月的备赛，学生能够根据设计要求作出合理的设计，无论竞赛的结果如何，这样一个设计过程很大程度上弥补理论知识和生产实践的脱节，锻炼了学生的工程思维，强化培养了学生的工程意识。

“化工设计竞赛”还有一个特点是强调学生在作品中要采用新方法、新思路或者新技术。例如第七届“化工设计竞赛”的题目为 “以丙烯为原料，设计生产某一化工基础原料”。这一题目没有规定工艺路线和具体的产物，需要学生查阅大量的文献资料逐步确定产物、工艺路线、厂址、进行设备选型等[4]。我校参赛获奖的学生抓住这一机会，在设计作品中采用丙烯为原料，创新采用生物发酵法制备丙烯酰胺的工艺方法，产品分离过程中变废为宝，实现零排放。参赛作品从赛区的决赛到全国总决赛受到了评委老师的一致好评。因此，“化工设计竞赛”增强了学生的创新意识和能力，激发了学生看问题的洞察力和丰富的想像力，培养了学生的科研分析思维和能力。

2.提高学生学习的系统性和自主性

“化工设计竞赛”虽然备赛时间比较长，但是涵盖内容非常广泛，要求学生要综合并灵活运用所学专业知识，如化工原理、化工热力学、反应工程、化工技术经济、分离工程、化工安全、化工制图等。历时4个月的备赛过程，需要参赛学生重新梳理一遍学习过的专业知识，虽然理论考试能够取得好成绩，但是能否灵活运用所学专业知识，需要学生系统地复习，并做到融会贯通。几届的大赛经验证明，很多难于记忆和理解的公式或定理，参赛学生将其应用到化工设计作品中，发现其记忆深刻。“化工设计竞赛”的备赛过程就是系统巩固复习专业知识的过程，根据设计中遇到的各种新问题，查阅资料，弥补欠缺的理论和实践知识，进而解决设计中出现的困难。

另外，化工设计竞赛作品还需要自学大量的化工软件，如Auto CAD、Aspen Plus、3DMAX、CADWORX 等。虽然在理论课学习过程中曾经接触过部分软件，但是由于学时有限，学生只是会简单地应用部分软件。为了完成化工设计竞赛的作用，还需要参赛学生充分利用课余时间，把这些软件学精学透，并应用到化工设计作品中。为了激起学生的学习热情和求知欲望，学院结合教研室出台了一系列的奖励措施，比如：要求全部“化学工程与工艺”专业的同学必须参加竞赛，备赛过程设为一门实践课程，课程成绩根据竞赛结果进行确定。另外，根据学生作品的获奖等级进行物质和精神奖励，同时增加在推优、保研等方面的权重。这一系列措施，充分调动了学生学习的自主性，使其有目的地、系统地吸收和学习一些新的知识。

3.锻炼学生的自我管理能力，增强团队协作精神

为了扩大“化工设计竞赛”在学生中的影响力，获得优异的比赛成绩，学院通过学生社团开展了一系列的宣传动员工作。比如：社团组织了3DMax校园漫游大赛，目的是选拔出优秀的厂区漫游高手；电脑绘图大赛，选拔出理论知识扎实和软件能力过硬的学生，为设计竞赛储备人才。大学生社团还建立了化工设计竞赛讨论专区，通过网络，不同年级同学之间分享化工设计相关资料和信息，互相学习讨论设计中遇到的困难和问题等，这些活动增强了化工设计竞赛在学生中的影响力，让更多的同学不再沉溺于网游，参与到有意义的科技竞赛中来。学生社团组织的这些活动，充分锻炼了学生的自我管理能力，全面提高了学生的综合素质。

学生社团的工作为“化工设计竞赛”组建具有竞争力的参赛队伍做了充足的准备。虽然“化工设计竞赛”题目围绕化工基础原料而展开，但是完成整个设计作品需要化工、自动化、机械、经济等多学科知识，需要多名同学(可以是不同专业)在规定时间内共同完成相关命题的方案设计、工艺设计，并提交完整的作品。这就需要学生具有良好的团队协作精神。全国大学生“化工设计竞赛”采用全国统一命题、分赛区组织比赛的形式，由5名同学组成竞赛小组。在学生自愿、老师协调的基础上完成化工设计竞赛的组队工作，接下来组内同学良好的团队协作精神是竞赛取得好成绩的保障。备赛期间，队内成员明确分工，查阅不同领域的有关纸质或网络技术资料，然后再集中商讨设计思想，确定设计方案、分工负责、团结协作，在规定时间内独立完成竞赛任务。虽然设计竞赛备赛时间比较长，但是竞赛涵盖内容非常广，一个人很难在规定的时间内完成，所以合理的分工负责，适时的合作商讨，是完成设计作品，按时提交作品的必由之路。整个备赛过程对参赛学生的综合知识、实践能力、团队协作能力都是很大的考验，对学生的学习意志和心理素质也是一种很好的锻炼。

4.依托化工设计竞赛，进行“化学工程与工艺”专业实践教学改革

目前，我国化工产品结构仍以中低端产品和通用产品为主，高档、专用产品比例较低，高端产品的需求空间逐渐加大，供需呈现出明显的产品档次结构性差距。“化学工程与工艺”专业培养的人才，应紧密联系行业发展现状，及时把握行业发展趋势，在强调理论知识的基础上，加强实践能力的培养。

一年一届的“化工设计竞赛”提高了我们学生的专业知识水平，培养了他们的创新能力和工程实践能力。另外，我校为了适应工程教育专业认证的大趋势，依托“化工设计竞赛”，开展了一系列的“化学工程与工艺”专业实践教学改革，加强学生实践能力的培养与提高[5]。例如，我们根据往年“化工设计竞赛”题目开设化工原理单元操作设计、化工机械设备设计、化工工艺路线设计等实践课程[6]，同时将“化工设计竞赛”与大学生创新创业训练项目相结合，鼓励同学们积极地参与到其中，通过查阅资料，数据采集，模型构建和刻苦钻研，培养学生严谨的科研态度、坚忍不拔的钻研精神，敢于创新的实践勇气。我校的“化学工程与工艺”专业2011年列入教育部“卓越工程师教育培养计划”，我们选拔部分学生进入“卓越工程师”班进行特殊的教学培养，强化工程训练，加大实践能力的培养。实践教学计划安排“卓越工程师”班的学生跟随指导老师到企业生产一线顶岗实习。实习过程中要求学生及时发现问题，即使微不足道的小问题，只要能够改进工艺，提高原料利用率，降低能耗，减少污染等，都可以作为创新申请学校给予的鼓励。

目前企业招人难和大学生就业难这一矛盾尤为突出，对于化工行业也不例外。为了缓解这一主要矛盾，学校下一步的实践教学改革计划为将实践教学与化工企业结合。借鉴“化工设计竞赛”的模式，将企业需待解决的问题立项或作为竞赛项目，组织学生在专业老师的指导下开展相关的文献调研、提出解决问题方案并论证等工作。即使最后结果不能真正地解决实际问题，也会促进学生实践能力的提高，让学生懂得只有多多地积累专业知识，提高实践能力，才能尽快地解决实际问题，为社会进步做出贡献。

上述的实践教学改革对于提高“化学工程与工艺”专业学生的专业知识，培养学生的工程意识，实践创新能力的增强，缓解“招人难和就业难”这一社会矛盾，都有很大的促进作用。

(责任编辑：夏璐)

[1]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.

[2]靳治良.“中国石化一三井化学杯”大学生化工设计竞赛模式在我校化工设计课程教学改革中的借鉴与实践[J]. 化工高等教育，2013(3)：28-31.

[3]付雪，朱蠡庆，王孝科.浅谈“化工设计大赛”促进化工人才综合能力培养[J].重庆科技学院学报，2013(11)：193-195.

[4]郭瑞丽.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.

[5]晋梅.化工设计竞赛对化工专业教学的启示[J]. 江汉大学学报，2013，41(3)：102-104.

[6]王明，雷洪，马学兵.以全国大学生化工设计大赛为契机探索“化工原理”课程的实践化教学改革[J]. 西南师范大学学报(自然科学版)，2015，40(11)：170-173.

Research on “Chemical Engineering Design Contest” Promoting Effect on the Practice Teaching of Chemical Engineering

WANG Gui-Xia，KONG Xiang-fei，LIANG Jun

(College of Chemistry and Bioengineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China)

National “Chemical Engineering Design Contest” plays a very important role in the training specialists in the field of chemical engineering. In this paper，according to the experience of guiding students to participate in the “chemical design competition”，the promotion in the professional quality training，enhancement of engineering practice ability，practice teaching reform and other aspects are summed up.

chemical engineering design；contest；engineering practice；teaching reform

G642

A

1671-9719(2016)7-0033-03

王桂霞 (1976- )，女，河北沧州人，副教授，研究方向为化学化工。

2016-03-10

2016-04-21

2015年广西高等教育教学改革工程重点项目“基于广西石化产业发展的化学工程与工艺专业实践教学体系研究与实践”(2015JGZ129)。