工程思維培養與化工設計課程改革論文

　�。�摘要］化工設計是化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課，對學(xué)生工程思維的培養具有十分重要的作用。在分析高�；�工類(lèi)人才培養中存在的問(wèn)題后，本文以學(xué)生工程思維的培養為出發(fā)點(diǎn)，從自主學(xué)習、實(shí)踐操作、教學(xué)形式三個(gè)方面進(jìn)行了相應的有針對性的思考，同時(shí)結合應用型大學(xué)的特點(diǎn)，提出了解決問(wèn)題的方法。

　�。�關(guān)鍵詞］化工設計；課程改革；工程思維

　　化工設計是化學(xué)工程與工藝及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)綜合性最強、應用性最廣的專(zhuān)業(yè)必修課。它將化工原理、化學(xué)反應工程、化工熱力學(xué)、化工制圖和化工儀表及其自動(dòng)化等眾多課程聯(lián)系起來(lái)，以使學(xué)生對化工行業(yè)形成深刻、全面的認識［１］；同時(shí)以車(chē)間生產(chǎn)和裝置設計為出發(fā)點(diǎn)，運用物料衡算和熱量衡算對工藝的可行性進(jìn)行分析［２］。該課程要求學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中形成工程意識，掌握工程思維方法，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是一門(mén)讓學(xué)生將所學(xué)理論知識轉化為工程思維的實(shí)踐性課程［３］。隨著(zhù)現代計算機的發(fā)展，多種化工過(guò)程模擬軟件和化工物性數據庫相繼產(chǎn)生，方便工程人員調試反應設備、優(yōu)化反應條件并將工作化繁為簡(jiǎn)，在極大地減輕了工作量的同時(shí)，提高了設計的精度。因此，教學(xué)中讓學(xué)生學(xué)習并掌握化工模擬軟件的使用是很有必要的。當今，國民經(jīng)濟水平不斷提高，勝任化工設計的高素質(zhì)人才也越來(lái)越受到用人單位的歡迎�；�工設計課程的教學(xué)實(shí)踐表明，基于工程思維培養化工專(zhuān)業(yè)卓越工程師，是當前高校教育的重中之重。

　　一、化工設計傳統教學(xué)模式存在的問(wèn)題

　�。ㄒ唬�沒(méi)有帶動(dòng)學(xué)生的積極性

　　目前，化工設計課程大多使用多年前的老教材，內容陳舊，選擇的工藝生產(chǎn)流程和技術(shù)指標也已落后甚至被淘汰。此外，授課以教材內容為主，教師只注重課本中設計流程的講解，沒(méi)有聯(lián)系生活實(shí)際進(jìn)行解釋?zhuān)瑢е聦W(xué)生理解不深刻。同時(shí)，教師與學(xué)生缺少互動(dòng)，導致學(xué)生的學(xué)習積極性不高，自主學(xué)習能力不強，且學(xué)習效率不高［４－５］。

　�。ǘ�）理論教學(xué)與實(shí)踐操作脫節

　　學(xué)生雖然能夠解釋化工設計的理論問(wèn)題，也了解化工設計的主要流程，但是無(wú)法將所學(xué)知識運用到設備選型和化工設計中，無(wú)法做到理論聯(lián)系實(shí)際。老師的講解不夠深入淺出，且不能聯(lián)系實(shí)際，導致學(xué)生對工程設計沒(méi)有形成深刻的認識，僅學(xué)到一些皮毛，對課程缺乏整體把握，認識過(guò)于片面。此外，現有化工設計流程的介紹過(guò)于死板，不利于學(xué)生工程意識和創(chuàng )新思維的培養。

　�。ㄈ�）教學(xué)形式單調，教學(xué)方法單一

　　化工設計是一門(mén)應用性課程，綜合性強，知識范圍跨度大。在傳統的課堂教學(xué)中，教師往往照本宣科，學(xué)生覺(jué)得內容枯燥、無(wú)聊，設計標準復雜、技術(shù)難度大，自然提不起興趣。與此同時(shí)，計算機及化工設計軟件的使用是當代化學(xué)工程與工藝及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生不可或缺的基本能力之一，但教師對多媒體技術(shù)的應用不夠合理，學(xué)生缺少運用計算機軟件進(jìn)行化工設計的技能訓練。

　　二、化工設計課程改革的創(chuàng )新嘗試

　�。ㄒ唬└倪M(jìn)教學(xué)內容，提高學(xué)生的學(xué)習主動(dòng)性

　　化工設計課程的主要目的是讓學(xué)生掌握設計的基本概念、化工廠(chǎng)設計的基本流程及注意事項。在授課過(guò)程中，教師應重點(diǎn)講授設計的方法和原則。為了使學(xué)生理解得更為深刻，同時(shí)調動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，教師可以先給出一個(gè)工廠(chǎng)設計實(shí)例，從設計理念、設計內容和設計方法出發(fā)，引出本次課程的相關(guān)知識點(diǎn)，如精餾塔塔板的選擇、換熱器管層和殼層中加熱和冷卻流體的選擇［６］。學(xué)生從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，可以逐步了解企業(yè)的生產(chǎn)流程、設備選型、管線(xiàn)布置和廠(chǎng)址位置的選擇等。這就改變了以往填鴨式的教學(xué)模式，將企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)和課堂知識聯(lián)系起來(lái)，使課堂內容更加生動(dòng)、豐富，調動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習積極性，活躍了課堂氣氛，同時(shí)使學(xué)生對所學(xué)知識點(diǎn)和相關(guān)概念的理解更加深刻，提高了學(xué)生知識學(xué)習的內化速度，有利于培養其獨立發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和團隊協(xié)作能力，以及工程思維和創(chuàng )新精神。這種教學(xué)方式不僅要求教師十分了解教學(xué)內容，而且要求教師積極參與學(xué)科項目的研究，將理論知識與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系起來(lái)，從而豐富教學(xué)內容，提高課堂教學(xué)效果。

　�。ǘ�）通過(guò)生產(chǎn)實(shí)習和化工競賽，培養學(xué)生的工程意識

　　生產(chǎn)實(shí)習是培養學(xué)生工程思維和創(chuàng )新意識的重要環(huán)節。在生產(chǎn)實(shí)習過(guò)程中，學(xué)生要對化工設計形成感性的認識，并通過(guò)老師的現場(chǎng)指導，明白什么是流程設計、設備選型和車(chē)間管路布置［７－８］。同時(shí)，教師可以結合實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行講解，將化工設計大作業(yè)與實(shí)際生產(chǎn)有機結合起來(lái)，向學(xué)生解釋化工設計的具體細節，讓學(xué)生對所學(xué)內容有直觀(guān)的理解，并深刻認識化工設計在實(shí)際化工生產(chǎn)中的重要性。另外，教師應積極鼓勵學(xué)生參與全國性的大學(xué)生化工設計大賽。參賽前，教師可以按照設計院的操作流程，根據每個(gè)學(xué)生的興趣進(jìn)行分組，在仔細分析任務(wù)并制定計劃之后，讓不同組的.學(xué)生負責一套工藝設計的不同部分，將理論知識用于實(shí)踐。這樣既可以讓學(xué)生對自己負責的工作有更深刻的認識，還能幫助學(xué)生了解化工設計院的工作流程，培養學(xué)生的工程思維和團隊合作精神，提升其未來(lái)作為一名化學(xué)工程師的責任心�；�工設計大賽作為一項綜合性比賽，可使學(xué)生了解如何立項、選址，選擇合適工藝合成路線(xiàn)的方法，設備選型及經(jīng)濟可行性分析等�；�工設計大賽的答辯過(guò)程可以提高學(xué)生的語(yǔ)言表達能力和臨場(chǎng)處理問(wèn)題的能力�；�工設計大賽不僅能夠大幅提升學(xué)生的綜合能力，強化學(xué)生對所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識的理解，而且能夠鍛煉學(xué)生發(fā)現問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養學(xué)生的工程思維，為其以后參與設計打下堅實(shí)的基礎［９］。

　�。ㄈ�）強調化工模擬軟件的重要性

　�。粒螅穑澹睿校欤酰�、ＰｒｏⅡ、ｐｄｍａｘ和ＣＡＤ等流程模擬和工廠(chǎng)設計軟件對于實(shí)際生產(chǎn)十分重要。使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ對化工過(guò)程進(jìn)行模擬時(shí)，可以任意組合不同的反應條件和反應方法，并進(jìn)行可行性分析，從而培養學(xué)生的創(chuàng )新能力［１０］。與傳統物料衡算相比，使用軟件進(jìn)行計算可以簡(jiǎn)化流程，極大地減少計算時(shí)間，同時(shí)為設計人員提供翔實(shí)的基礎數據，方便其調整設計方案，也為優(yōu)化設計方案提供了方向，能夠很好地指導實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ進(jìn)行化工反應工程、化工分離過(guò)程和化工熱力學(xué)模擬計算可以提高計算的精度，改善設計的質(zhì)量。在現代化工技術(shù)領(lǐng)域，設計能力強、技術(shù)過(guò)硬的綜合性設計人才必須能夠通過(guò)ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ等化工模擬軟件將所學(xué)理論知識和實(shí)際設計結合起來(lái)，并在了解設計目的之后不斷進(jìn)行調試，提升自己的設計能力�；�工軟件不僅可以用于新工藝的設計，而且能用于舊設備的改造、生產(chǎn)條件的優(yōu)化和設備故障分析。因此，讓學(xué)生掌握相關(guān)軟件的使用，有利于其提早熟悉工作環(huán)境，也有助于培養其工程思維。

　　三、結語(yǔ)

　　化工設計是一門(mén)實(shí)踐性和綜合性非常強的課程，教學(xué)中應以培養學(xué)生的工程思維為出發(fā)點(diǎn)，運用多媒體等現代化教學(xué)手段調動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習的積極性，并重視學(xué)生合作解決問(wèn)題能力的提高。同時(shí)，化工模擬軟件和設計軟件的使用可以培養學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力和思維，極大地提高化工設計的教學(xué)質(zhì)量和效果，進(jìn)而為國家和社會(huì )培養更多具有工程思維的高素質(zhì)應用型化工專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。

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