工程專業(yè)認(rèn)證背景下化工設(shè)計課程教學(xué)改革探索

楊欣+韓媛媛+翁連進(jìn)+甘林火

摘要：化工設(shè)計是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心課程，具有較強(qiáng)的綜合性和實踐性，其教學(xué)效果對培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才起著重要作用。以華僑大學(xué)化工設(shè)計課程為例，探討了完善課程體系建設(shè)、改善教學(xué)方式、強(qiáng)化計算機(jī)應(yīng)用以及實踐訓(xùn)練，以促進(jìn)化工設(shè)計課程的教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：工程教育；專業(yè)認(rèn)證；化工設(shè)計；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0107-02

新世紀(jì)以來，隨著我國高校的擴(kuò)招，中國培養(yǎng)的工科類畢業(yè)生的總量逐年增加，我國已經(jīng)成為高等工程教育大國。據(jù)統(tǒng)計，我國工科專業(yè)畢業(yè)生占總體畢業(yè)生總量的比例已經(jīng)接近1/3，占世界工科畢業(yè)生總數(shù)的比例也已超過1/3。然而，我國工科畢業(yè)生僅有一成能夠快速勝任工作，而美國可以達(dá)到八成左右[1]。事實證明我們現(xiàn)行的工科高等教育與社會需求存在較大脫節(jié)，學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力薄弱的問題凸顯。為推進(jìn)我國化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科教育改革，建設(shè)更合理的化學(xué)工程與工藝專業(yè)教育體系，化學(xué)工程與工藝專業(yè)的工程認(rèn)證工作已于2006年正式啟動。2016年6月2日，在馬來西亞吉隆坡舉行的國際工程聯(lián)盟大會上，我國成為《華盛頓協(xié)議》第18個正式成員，使我國高等工程教育質(zhì)量保障體系得到國際認(rèn)可[2]。目前，我校已經(jīng)向中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會提交了化學(xué)工程與工藝專業(yè)認(rèn)證申請，積極準(zhǔn)備該專業(yè)的工程教育認(rèn)證工作。《化工設(shè)計》是化工過程開發(fā)中科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要環(huán)節(jié)，作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的主干課程，具有很強(qiáng)的工程實踐性。《化工設(shè)計》是指設(shè)計一系列的單元操作及設(shè)備，并將其合理地串聯(lián)和組合起來，進(jìn)而實現(xiàn)從化工原料到化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變，涉及的基礎(chǔ)專業(yè)知識廣泛，可認(rèn)為是對整個化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程的總結(jié)與綜合運用[3]。因此，《化工設(shè)計》課程掌握的好壞對培養(yǎng)優(yōu)秀化工人才起著至關(guān)重要的作用。然而，目前我國高校《化工設(shè)計》課程教學(xué)思想和教學(xué)手段還相對較為陳舊，學(xué)生難以得到應(yīng)有的訓(xùn)練和培養(yǎng)，無法滿足社會對高層次的化工人才的要求。我校地處經(jīng)濟(jì)特區(qū)福建省廈門市，目前石化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)躍升為福建三大支柱產(chǎn)業(yè)之一[4]，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)的化工專業(yè)人才已成為我校今后發(fā)展的重要任務(wù)之一。基于《化工設(shè)計》課程在培養(yǎng)化工人才中所起的重要作用，改變落后的傳統(tǒng)教學(xué)方法和模式亟待進(jìn)行。針對我校《化工設(shè)計》課程開設(shè)的情況，提出以下幾點課程教學(xué)改革意見與措施。

一、精選課程內(nèi)容，完善課程體系建設(shè)

《化工設(shè)計》是一門綜合性課程，涉及的專業(yè)基礎(chǔ)知識范圍廣，它要求學(xué)生具備四大基礎(chǔ)化學(xué)知識的同時，必須掌握《化工原理》、《化工儀表及自動化》、《化工熱力學(xué)》、《化工工藝學(xué)》、《化工分離工程》和《化學(xué)反應(yīng)工程》等課程的專業(yè)知識。鑒于課程內(nèi)容的豐富性、復(fù)雜性與教學(xué)學(xué)時限制的矛盾，選擇一本合適的教材并結(jié)合本校教學(xué)實際對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整顯得尤為重要。考慮到我校《化工設(shè)計》理論課只有2個學(xué)分，選擇教育部高等學(xué)校化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會推薦教材——李國庭等編著、化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化工設(shè)計概論》作為本課程教學(xué)的教材。在具體的教學(xué)內(nèi)容上還要結(jié)合相關(guān)課程（如《化工原理》、《化工原理課程設(shè)計》和《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析》等）的講授情況進(jìn)行選擇和取舍。例如，對《化工原理》和《化工原理課程設(shè)計》等課程已重點講授的化工設(shè)備（如換熱器、精餾塔、過濾機(jī)等）的設(shè)計與選型僅做簡單介紹，而化工設(shè)計概算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)這部分內(nèi)容由于與《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析》課程重合，則由學(xué)生自學(xué)。相反，對教材中未專門提及的固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器的設(shè)計則加以補充介紹。為了滿足工程教育認(rèn)證的要求，在《化工設(shè)計》相關(guān)的課程體系建設(shè)方面，在大三上學(xué)期開設(shè)《化工原理一》、《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析》、《化工儀表與自動化》、《化工熱力學(xué)》、《計算機(jī)在化工中的應(yīng)用》等課程；在大三下學(xué)期開設(shè)《化工原理二》、《化工分離工程》、《化學(xué)反應(yīng)工程》、《化工過程分析與合成》、《化工安全與環(huán)保》等課程；在大四上學(xué)期開設(shè)《化工設(shè)計》和《化工過程課程設(shè)計》課程；在大四下學(xué)期開設(shè)《畢業(yè)設(shè)計》。其中，《化工設(shè)計》課程進(jìn)行化工設(shè)計程序、化工設(shè)備選型和計算、車間設(shè)計、非工藝專業(yè)設(shè)計、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)和施工圖設(shè)計等內(nèi)容的教學(xué)，側(cè)重于與化工設(shè)計相關(guān)的理論知識的串聯(lián)與綜合。而《化工過程課程設(shè)計》和《畢業(yè)設(shè)計》，則更為強(qiáng)調(diào)實踐性，學(xué)生將綜合運用學(xué)到的知識，利用計算機(jī)軟件完成一個具體的、完整的化工設(shè)計任務(wù)。

二、改善課堂教學(xué)形式，加強(qiáng)教師和學(xué)生的交流及學(xué)生之間的交流

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)通常采用“教師講、學(xué)生聽”這種模式，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的積極主動性，不利于學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力、社會適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。我校在《化工設(shè)計》課程教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，在可行性研究和工藝路線選擇等環(huán)節(jié)，擬定若干個不同的題目，學(xué)生5人為一組，選擇一個題目并圍繞各主題進(jìn)行資料查找、分析與討論。工作完成后，各小組通過PPT展示介紹本組的設(shè)計工作，其他同學(xué)積極參加討論，分析該工藝過程的優(yōu)缺點并提出改進(jìn)意見，最后由任課教師進(jìn)行總結(jié)。通過這種教學(xué)形式，較大程度地提高了學(xué)生的主觀能動性，增強(qiáng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，學(xué)生的工程實踐能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力也得到了鍛煉和提高。

三、強(qiáng)化計算機(jī)在化工設(shè)計中的應(yīng)用

當(dāng)前，計算機(jī)在化工設(shè)計中已成為一種不可或缺的基本工具。在化工設(shè)計過程中，工藝過程的設(shè)計、設(shè)備的設(shè)計計算、3D工廠設(shè)計、工藝流程圖的繪制均離不開計算機(jī)。我校在《計算機(jī)在化工中的應(yīng)用》課程中重點介紹運用AutoCAD軟件進(jìn)行工藝流程圖的設(shè)計、運用Excel軟件進(jìn)行化工過程的物料衡算和能量衡算、運用ASPEN Plus進(jìn)行流程模擬。而利用CADWorx軟件進(jìn)行3D工廠設(shè)計則是在參加全國化工設(shè)計大賽以及《化工過程課程設(shè)計》中得到實際應(yīng)用。

四、加強(qiáng)化工設(shè)計實踐訓(xùn)練，理論聯(lián)系實際

為了提高學(xué)生的化工設(shè)計實踐能力，我校主要采取了以下三點措施：（1）在《化工設(shè)計》理論課36學(xué)時完成后，新增《化工過程課程設(shè)計》課程，讓學(xué)生學(xué)會運用先進(jìn)的設(shè)計軟件進(jìn)行化工設(shè)計，完成一個完整的化工設(shè)計任務(wù)，為畢業(yè)后從事工程設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。（2）在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，為了提高化學(xué)工程與工藝專業(yè)實習(xí)教學(xué)質(zhì)量，我校于2015年底購置了“氧化降解殼聚糖制備殼寡糖綜合生產(chǎn)線”實訓(xùn)系統(tǒng)。通過現(xiàn)實的設(shè)備和車間的展示，學(xué)生對課本中學(xué)到的理論知識和工藝流程加深了理解，工程意識也得到了進(jìn)一步提高。此外，我校與福建福維股份有限公司、福建聯(lián)合石化有限公司等大中型化工企業(yè)簽訂了實習(xí)協(xié)議，除帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)廠實習(xí)外，還邀請了企業(yè)高級工程師進(jìn)行化工設(shè)計專題講座。（3）積極組織學(xué)生參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽。學(xué)院以化工設(shè)計大賽為契機(jī)，成立了丁達(dá)爾化工設(shè)計訓(xùn)練營，專門為訓(xùn)練營建立了設(shè)計工作室，并配備了高配置的電腦，購買了Aspen和CADWorx正版軟件。通過這些舉措，為學(xué)生提高工程設(shè)計能力、展示才能提供了舞臺，同時也有利于加強(qiáng)師生間以及高、低年級學(xué)生間的學(xué)習(xí)交流。近三年來，我校共獲得化工設(shè)計大賽全國一等獎1次，全國二等獎3次，全國三等獎1次，華南賽區(qū)特等獎2次。

工程教育專業(yè)認(rèn)證的開展對化學(xué)工程與工藝專業(yè)的發(fā)展是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)，也是全面提升化學(xué)工程與工藝專業(yè)工程教育水平的一次契機(jī)。只有深切領(lǐng)會工程認(rèn)證理念，優(yōu)化課程體系、提升教學(xué)方法、強(qiáng)化實踐訓(xùn)練，才能使我國的化學(xué)工程與工藝專業(yè)教育真正與世界工程教育接軌。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李國庭，陳煥章，黃文煥.化工設(shè)計概論[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[4]羅阿華.福建：臨港石化產(chǎn)業(yè)集群加速崛起[N].中國化工報，2015-06-16（1）.

Teaching Reform of Chemical Engineering Design Based on Engineering Education Professional Accreditation

YANG Xin，HAN Yuan-yuan，WENG Lian-jin，GAN Lin-huo

（School of Chemical Engineering & Technology，Huaqiao University，Xiamen，F(xiàn)ujian 361021，China）

Abstract：Chemical engineering design is a core curriculum of chemical engineering and technology，charactered with strong comprehensive application. It plays an important role to cultivate high-quality engineering and technical talents. Taking the course teaching of chemical engineering design of Huaqiao University as example，the construction of course structure，improving teaching methods，strengthening computer application and practice training were discussed，which could promote the teaching reform of chemical engineering design.

Key words：engineering education；professional accreditation；chemical engineering design；teaching reform