基于“全國化工設計競賽”的化工原理課程教學改革與探索

鄧秋林 雷琴 張亞萍

摘要：本文根據近幾年我校應用化學專業率隊參加全國大學生化工設計競賽的情況，從化工原理課程教學的角度提出了專業教師應具有的理論水平、實踐能力、創新能力和團隊協作能力。從課程教學設計、實踐教學、第二課堂等方面，探討了化工設計競賽對化工原理的課程教學改革，對于提升我?；ゎ悓W生專業能力、實踐能力和創新能力具有重要意義。

關鍵詞：化工設計大賽；化工原理；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）46-0162-02

一、引言

全國大學生化工設計競賽由中國化工學會、中國化工教育協會、教育部高等學?；ゎ悓I教學指導委員會主辦，是面向全國高等院?；I學生的專業競賽。競賽目的是通過新產品和新技術的開發、新流程和新裝置的設計、新的工廠生產過程操作運行方案等途徑，培養大學生的創新思維能力、工程技術能力和團隊協作精神，從而滿足社會和科技的高速發展對化工行業工程技術人才的創新思維、工程設計能力的要求。

本文根據我校參加化工設計競賽的情況，結合化工原理課程教學的實際情況，提出了我校專業教師應具有的理論水平、實踐能力、創新能力和團隊協作能力，探討了化工設計競賽對我校化工原理課程的教學改革。

二、全方位提升教師能力

1.促進理論水平的更新。近幾年，化工原理相關的知識和設備更新較快，而現行很多化工原理教材的內容相對滯后。所以，容易導致理論和實踐的脫節，深度和廣度等不能滿足專業人才的培養和化工設計競賽的要求。因此，需要化工類專業教師不斷提升和完善自身的理論水平，實現理論知識的及時更新。例如，化工設計競賽中有一項要求是新技術或新設備的設計與應用，很多設計團隊在參賽過程中設計和使用了分隔壁精餾塔，對于新進教師或只注重傳統知識教學的教師，這就督促其加強自身知識的更新和完善。

2.實踐、科研能力的提升。一般來說，大部分高校專業教師主要從事基礎理論方面的研究工作，而化工設計競賽以工程實踐為基礎，著重培養學生的工程實踐能力。為了提高工程實踐能力，學校應針對專業教師，尤其是青年教師，開展工程實踐能力提升計劃，并適當向青年教師傾斜。在指導化工設計競賽的過程中，通過校企合作，深入一線進行調研，與專業設計人員和操作人員進行深入交流，將取得的經驗與學生分享。通過對化工設計競賽評分標準的分析，其中創新性占比為20%。從歷年的優秀作品可以看出，大部分團隊都采用了相關專利進行設計。這就要求指導教師不斷跟蹤學科前沿，進行科研創新，申請相關專利技術，不斷提升自己的科研實力。

3.多專業教師間合作，強化師資隊伍建設。化工設計競賽設計內容廣、涉及面大，主要包括項目可行性研究、初步設計說明書、工藝工程設計、經濟分析與評價、環境與安全評價，其中涉及技術分析、原材料選擇、建設規模、廠址選擇、工藝路線選擇、設備設計與控制、儀表自動控制、車間布置、廠區布置、反應器設計說明和公用工程等內容，設計工作繁重，需要設計團隊通力協作，從而對指導教師也提出了很高的要求。

三、多維度的教學與改革

依托化工設計競賽，真正做到以賽促改，以賽促教，以賽促學，將相應的競賽內容融入到教學活動過程中。構建以課程理論教學為基礎，仿真和實驗實踐教學為主體，第二課堂為拓展，實現三位一體的教學模式，全方位培養學生的知識應用能力、創新思維和實踐能力。

（一）化工原理課程多元化教學模式

1.化工原理課程內容多元化。教學大綱作為教學工作開展的指導性文件，制定要具有針對性，應根據不同專業制定適合各專業特色的教學大綱。如應用化學類專業，要求學生掌握相關的單元操作基本原理和操作方法，工藝過程的選擇與計算，典型設備的計算與選型，可以選擇反應器設計說明和工藝過程的模擬作為案例進行教學，從而為今后從事相關工程設計工作奠定堅實的基礎；能源化學工程類專業，要結合相關專業的應用過程，重點介紹流體流動、傳熱、精餾和吸收等常見的單元操作；對于制藥工程類專業，要結合藥物的生產過程，在上述基礎上，重點選擇干燥等單元操作進行講解。專業教師應根據目前生產過程的實際情況大膽改革教學內容，略講甚至刪除部分使用較少的章節，如吸收，適當增加目前使用較多、較為先進的新技術和新設備，比如膜分離技術、分隔壁塔、特殊精餾等。

2.引入案例式、互動式教學，實現教學方式多元化?；诨ぴO計競賽的規則，選擇優秀的設計作品案例，針對不同專業實施案例式教學和討論探究式教學，培養學生分析問題和解決問題的能力，幫助學生深入理解化工原理的理論知識。例如，講解傳熱過程時，可以選擇換熱器網絡的設計與優化和公用工程的使用，拓展學生對工程實踐過程中換熱過程的理解，了解工程實踐中如何實現熱量的綜合利用，實現節能減排。

實施“大賽案例—理論—實踐”或“大賽案例—理論—大賽案例—實踐”的教學方式。例如，對于抽象內容，如傳質，首先通過大賽案例，播放相關視頻，讓學生對傳質過程有個直觀的認識；然后再介紹相關的理論知識；最后，通過仿真模擬和實驗實踐教學加深學生對知識的理解。在教學設計實施過程中，可以根據學生對理論知識的理解和掌握程度，將兩種教學方式進行交叉、反復使用。

（二）開放式實驗室，加強與實踐環節的聯系

采用仿真模擬與實訓操作相結合的教學模式，先以仿真模擬實時觀察單元操作過程，給學生以逼真的操作環境；再以實訓操作，讓學生直觀感受現場操作；最后再結合生產實習，對每個單元操作在生產過程中發揮的作用進行深入了解，從而提高學生的實踐能力。

針對我?；ぴ韺嶒炇铱臻g有限、現有設備臺套數少、開設時間較為集中，同時未開設期間處于閑置狀態的特點，采用開放式實驗室的操作模式，以預約或定期開放的方式，讓學生可以分時段、分批次地進行學習，以達到合理利用實驗室設備資源的目的。開放方式可以靈活多樣，如果人數較少，采用旁聽的形式；如果人數較多，在空閑時采用專門輔導的方式。通過開放式實驗室教學模式的建立，加深學生對單元操作設備的原理和結構的認識，提高實驗室利用效率。

（三）開設課外培訓課程，強化計算機技術的應用

通過對參加化工設計競賽的了解以及對參賽學生的調研，為了全方位提高學生的綜合能力，更好地將競賽與課堂教學相結合，以化工設計協會的方式，選取競賽中的部分內容作為課外培訓課程，適當列入選修課，建立學分。針對現代設計方法，可以開設Aspen軟件應用課程、Auto CAD提升課程、技術經濟分析等課程。

四、結語

依托我校參加化工設計競賽的經驗，提出了以化工設計競賽為手段，從教師能力提升、教學方式改革等方面入手，開展化工原理課程改革，全面提升化工原理課程的教學水平，對于培養化工類專業學生的創新思維、實踐能力具有重要意義。

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