依托化工设计大赛提升毕业设计质量的探索

(洛阳师范学院 化学化工学院，河南 洛阳 471022)

高等院校的毕业设计(论文)是本科生完成四年教学计划的最后一个综合实践教学环节。它是本科生培养过程中不可缺少的重要一环，是学生毕业前夕独立完成的综合性作业，是反映本科人才培养质量的重要指标，其旨在培养学生综合运用所学理论知识和技能来解决实际问题的能力。因此，毕业设计(论文)在高等院校本科教育中具有举足轻重的地位[1-5]。

然而化工毕业设计不同于毕业论文，它的组成部分不只是一篇学术论文，还有其它特殊要求。在《化工专业认证标准(2015版)》中明确规定毕业设计的内容：运用资料(文献、手册、规范、标准等)搜集所需的信息；技术路线的选择及操作参数控制方案的确定；分析方案的制定；编程或利用现有软件进行装置的工艺计算及典型设备的选型和计算；带控制点工艺流程图、设备布置图及主要设备施工图等工程图纸的绘制；安全卫生及“三废”治理方案的制定；装置的技术经济评价；撰写设计计算书和设计说明书；结题答辩等。这充分说明做一份优秀的毕业设计是需要投入很多的时间和精力，是需要付出很大的努力的[6]。

全国大学生化工设计大赛是国内全日制在校本科大学生化学工程与工艺专业级别最高、规模最大的学科比赛。化工设计大赛自2007年举办首届以来，已经成功举办了12届。大赛要求学生以团队形式参赛，每5人为一队，参赛队伍根据指定的一个具体化工项目为设计主题，从2月份设计题目下达开始到7月20日提交初赛作品，短短5个月的时间内，需要查阅资料，集体商讨设计思路，分工负责，团结协作。从该化工项目的可行性报告(包括建设规模及产品方案、原料需求清单及来源、公用工程需求表、三废排放量表、投资估算表、经济效益分析表等)、工艺流程、过程模拟与优化、设备设计、自动控制、工厂总图与平立面布局、环境保护、重大危险源分析及相应安全措施、土建等方面进行设计说明，并提交设计作品[7-8]。学生在完成项目的过程中会使用到的软件主要包括Aspen Plus、AutoCAD、Origin、ChemOffice、Sketchup，Smartplant 3D以及PDMS等[9]。

综上可见，化工专业的毕业设计和全国大学生化工设计大赛的内容及要求是一致的。通过化工设计大赛，一方面可以增强学生搜集信息和自主学习能力，培养学生分工协作的能力，提升运用所学知识解决实际工程技术问题的能力；另一方面，以参加全国化工设计大赛为契机，把设计大赛的内容贯彻落实到毕业设计的各个环节中去，以提高化工专业毕业设计质量。

1 目前毕业设计工作中面临的问题

化学工程与工艺专业的毕业设计本应是一个工科大学生在毕业前夕培养工程实践能力和创新能力的平台，然而实际上这一环节并未能很好地体现新时期国家对高校工科专业创新教育的需求，且设计质量也成下滑的趋势。究其原因，大致有以下几个方面的问题。

1.1 工程设计类课题数量偏低，且选题与生产实际脱节

化工专业学生进行工程设计类课题的比例不高，而且在设计选题上很难做到《化工类专业教学质量国家标准》(以下简称《标准》)所要求的全部内容。以我院化工专业为例，近5年来学生进行设计类课题的比例约占10%，大部分学生跟随指导教师的科研项目做实验，来完成毕业论文。导致这一现象出现的原因是多方面的，诸如高校近几年引进教师主要以“高学历、高科研”为基准，缺乏现场工作经验和设计工作经历，难以达到作为毕业设计指导教师的要求[10]。学校对毕业设计投入的经费不足，不能聘请企业或行业专家对学生的毕业设计进行设计和考核；学校对青年教师的工程能力和工程素养的培训投 入不足，青年教师的工程实践以及解决企业生产技术问题的能力亟待提升。

另外，选题还是以传统流程、课题为主，来源于工程实际的课题较少，出于商业机密等原因的技术细节不适合也不适用于毕业设计的选题，因此，大部分毕业设计仍是合成氨、甲醇精制等传统课题，变化仅在于设计任务量不同，导致了毕业设计题目质量下降，学生的兴趣也逐渐降低。

1.2 毕业设计时间安排不合理，学生对课题不重视，采取敷衍的态度

大部分高校的毕业设计环节安排在第八学期，虽然会在1月份进行选题和开题，但很少有学生在寒假期间就开展工作，大部分学生都是在开学后(3月份)才开始。在这10周左右的时间内，学生除了要完成毕业设计任务外，还要面临找工作、研究生复试、调剂、考公务员、招教、选调生等压力，整日在外奔波，这在客观上对毕业设计的进度造成严重影响，致使设计质量下降，并且重复率偏高等不良现象频生[11-12]。

1.3 毕业设计的内容体系与《指南》中要求的有一定差距

由于受到毕业设计时间的限制，毕业设计的内容尚不能完全涵盖《标准》和《工程教育认证工作指南(2015版)》(以下简称《指南》)中所要求的。以我院化工专业毕业设计为例，设计内容目前包括任务书，工艺计算，设备计算及选型，管道计算及选型，P&ID图，设备图等，与《化工专业认证标准(2015版)》中所规定的毕业设计内容相比，没有进行设备布置图及主要设备施工图等工程图纸的绘制，安全卫生及“三废”治理方案的制定，装置的技术经济评价等。如果按照国家教学质量标准来考核毕业设计环节的话，是远远不达标的。

1.4 指导教师工程实践能力亟需提升

化工专业专任教师的工程背景与《标准》和《指南》中所要求的远远不符。在《标准》中对专任教师的工程背景有明确规定：80%以上的专任教师和实验指导教师应有累计不少于6个月的工程实践经历(包括指导实习、与企业合作项目、企业工作等)。由于高校近几年引进教师时，主要以“高学历、高科研”为基准，缺乏现场工作经验和设计工作经历；再加上现行的高校教师评职称的制度和要求，促使工科的教师把大部分时间和精力放在做科研实验、发高档次科研论文上，因此工科教师难以去提高自身的工程实践能力以及解决企业生产技术问题的能力，很难潜心进行毕业设计指导。

2 依托大赛提高毕业设计的措施

全国大学生化工设计大赛是在《标准》的基础上，对大学生提出的更高要求，并且大赛对知识的综合运用程度要求也很高。因此，如果在教学工作中能将大赛和毕业设计环节有机结合起来，就可以相互促进，对学生学习、比赛都会产生有益影响。如果能在日常教学工作中加入与大赛要求相类似的课题，将会更有利于人才的选拔，对大赛的质量也会起到提高作用。

2.1 实现学生按需选题

以全国大学生化工设计大赛为契机，建立以项目为导向的毕业设计选题、开题、设计、答辩等流程一体化的设计模式，实现学生按需选题。

在化工设计大赛中，5位同学既有分工亦有合作，其目的是增强学生在真实项目下的团队协同作战意识和能力，在一个真实的工程环境下协同完成一项任务，可以激发学生的兴趣和积极性。在毕业设计中，建立以项目为导向的毕业设计选题，在项目总体设计的基础上，实现各项任务子系统的分解设计，一个项目可以由3～5名学生来共同完成。引导学生构思设计方案，在项目导向和真实的工程环境中完成毕业设计，可以集思广益，开阔视野，培养学生的工程素养和创新意识。

2.2 建立项目导向机制下的毕业设计文件范例

针对本科生毕业设计的每一个环节，我校均有相关文件及模版来指导各环节的文字撰写，这是我们的优势和基础。但在实践中，仅仅依靠这些模板学生还不足以撰写出合格的设计文稿，指导教师还需花费大量的时间和多次反复的审阅批改才能完成。因此，建立规范化的设计文件样本以及撰写指南，对减少设计文稿的写作时间和指导时间均具有积极的作用。化工类专业毕业设计文件具有很多共性的问题，总结规律，提出各类化工系统的标准化设计文件以供后续的毕业设计参考。

2.3 以赛促学，以赛促教

依托于化工设计大赛，让更多的青年教师参与进来，通过自学并指导学生，提高自身的工程实践能力。此外，教师通过参与指导全国化工设计大赛，增进与化工企业市场的沟通与合作，从而更有利于课堂的教学模式变革。学生通过参加全国化工设计大赛，能够开拓眼界，将所学的理论知识更好地转化为指导实践，在实践过程中更进一步地理解和完善理论知识，在进行毕业设计环节时更能得心应手，有的放矢。

进行化工设计大赛并不局限于一组或两组学生，通过老生指导新生的“传帮带”形式，可以惠及所有对化工设计感兴趣的学生，从而使化工设计竞赛成为化工专业学生的一种常态，让更多的学生参与进来，提前熟悉化工设计的流程，为第八学期的毕业设计做准备。

3 总结

以全国大学生化工设计大赛为契机，深化化工专业毕业设计的改革，充分体现“以赛促学、以赛促教”。通过比赛，使更多的老师和学生走出校门，去体验化工企业和化工市场的氛围，从而达到理论和实践的结合，实现真正意义上的教学服务社会，回馈社会的理念，由此形成一种双赢的局面。通过“项目导向、任务分解”机制来探索提升毕业设计质量的途径，培养学生的工程素养和创新意识，增强学生的工程实践能力。