工程思維培養(yǎng)與化工設(shè)計課程改革論文
�。�摘要］化工設(shè)計是化工類專業(yè)的核心專業(yè)課，對學(xué)生工程思維的培養(yǎng)具有十分重要的作用。在分析高�；ゎ惾瞬排囵B(yǎng)中存在的問題后，本文以學(xué)生工程思維的培養(yǎng)為出發(fā)點，從自主學(xué)習(xí)、實踐操作、教學(xué)形式三個方面進行了相應(yīng)的有針對性的思考，同時結(jié)合應(yīng)用型大學(xué)的特點，提出了解決問題的方法。
�。�關(guān)鍵詞］化工設(shè)計；課程改革；工程思維
化工設(shè)計是化學(xué)工程與工藝及其相關(guān)專業(yè)的一門綜合性最強、應(yīng)用性最廣的專業(yè)必修課。它將化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、化工制圖和化工儀表及其自動化等眾多課程聯(lián)系起來，以使學(xué)生對化工行業(yè)形成深刻、全面的認識［１］；同時以車間生產(chǎn)和裝置設(shè)計為出發(fā)點，運用物料衡算和熱量衡算對工藝的可行性進行分析［２］。該課程要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成工程意識，掌握工程思維方法，提高分析和解決實際問題的能力，是一門讓學(xué)生將所學(xué)理論知識轉(zhuǎn)化為工程思維的實踐性課程［３］。隨著現(xiàn)代計算機的發(fā)展，多種化工過程模擬軟件和化工物性數(shù)據(jù)庫相繼產(chǎn)生，方便工程人員調(diào)試反應(yīng)設(shè)備、優(yōu)化反應(yīng)條件并將工作化繁為簡，在極大地減輕了工作量的同時，提高了設(shè)計的精度。因此，教學(xué)中讓學(xué)生學(xué)習(xí)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(shè)計的高素質(zhì)人才也越來越受到用人單位的歡迎�；ぴO(shè)計課程的教學(xué)實踐表明，基于工程思維培養(yǎng)化工專業(yè)卓越工程師，是當前高校教育的重中之重。
一、化工設(shè)計傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題
�。ㄒ唬]有帶動學(xué)生的積極性
目前，化工設(shè)計課程大多使用多年前的老教材，內(nèi)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(nèi)容為主，教師只注重課本中設(shè)計流程的講解，沒有聯(lián)系生活實際進行解釋，導(dǎo)致學(xué)生理解不深刻。同時，教師與學(xué)生缺少互動，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，自主學(xué)習(xí)能力不強，且學(xué)習(xí)效率不高［４－５］。
�。ǘ├碚摻虒W(xué)與實踐操作脫節(jié)
學(xué)生雖然能夠解釋化工設(shè)計的理論問題，也了解化工設(shè)計的主要流程，但是無法將所學(xué)知識運用到設(shè)備選型和化工設(shè)計中，無法做到理論聯(lián)系實際。老師的講解不夠深入淺出，且不能聯(lián)系實際，導(dǎo)致學(xué)生對工程設(shè)計沒有形成深刻的認識，僅學(xué)到一些皮毛，對課程缺乏整體把握，認識過于片面。此外，現(xiàn)有化工設(shè)計流程的介紹過于死板，不利于學(xué)生工程意識和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
�。ㄈ┙虒W(xué)形式單調(diào)，教學(xué)方法單一
化工設(shè)計是一門應(yīng)用性課程，綜合性強，知識范圍跨度大。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師往往照本宣科，學(xué)生覺得內(nèi)容枯燥、無聊，設(shè)計標準復(fù)雜、技術(shù)難度大，自然提不起興趣。與此同時，計算機及化工設(shè)計軟件的使用是當代化學(xué)工程與工藝及其相關(guān)專業(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(yīng)用不夠合理，學(xué)生缺少運用計算機軟件進行化工設(shè)計的技能訓(xùn)練。
二、化工設(shè)計課程改革的創(chuàng)新嘗試
�。ㄒ唬└倪M教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性
化工設(shè)計課程的主要目的是讓學(xué)生掌握設(shè)計的基本概念、化工廠設(shè)計的基本流程及注意事項。在授課過程中，教師應(yīng)重點講授設(shè)計的方法和原則。為了使學(xué)生理解得更為深刻，同時調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，教師可以先給出一個工廠設(shè)計實例，從設(shè)計理念、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法出發(fā)，引出本次課程的相關(guān)知識點，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)實際出發(fā)，可以逐步了解企業(yè)的生產(chǎn)流程、設(shè)備選型、管線布置和廠址位置的選擇等。這就改變了以往填鴨式的教學(xué)模式，將企業(yè)實際生產(chǎn)和課堂知識聯(lián)系起來，使課堂內(nèi)容更加生動、豐富，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍了課堂氣氛，同時使學(xué)生對所學(xué)知識點和相關(guān)概念的理解更加深刻，提高了學(xué)生知識學(xué)習(xí)的內(nèi)化速度，有利于培養(yǎng)其獨立發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力和團隊協(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(nèi)容，而且要求教師積極參與學(xué)科項目的研究，將理論知識與實際生產(chǎn)聯(lián)系起來，從而豐富教學(xué)內(nèi)容，提高課堂教學(xué)效果。
�。ǘ┩ㄟ^生產(chǎn)實習(xí)和化工競賽，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識
生產(chǎn)實習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生工程思維和創(chuàng)新意識的重要環(huán)節(jié)。在生產(chǎn)實習(xí)過程中，學(xué)生要對化工設(shè)計形成感性的認識，并通過老師的現(xiàn)場指導(dǎo)，明白什么是流程設(shè)計、設(shè)備選型和車間管路布置［７－８］。同時，教師可以結(jié)合實際生產(chǎn)進行講解，將化工設(shè)計大作業(yè)與實際生產(chǎn)有機結(jié)合起來，向?qū)W生解釋化工設(shè)計的具體細節(jié)，讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容有直觀的理解，并深刻認識化工設(shè)計在實際化工生產(chǎn)中的重要性。另外，教師應(yīng)積極鼓勵學(xué)生參與全國性的大學(xué)生化工設(shè)計大賽。參賽前，教師可以按照設(shè)計院的操作流程，根據(jù)每個學(xué)生的興趣進行分組，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(zé)一套工藝設(shè)計的不同部分，將理論知識用于實踐。這樣既可以讓學(xué)生對自己負責(zé)的工作有更深刻的認識，還能幫助學(xué)生了解化工設(shè)計院的工作流程，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和團隊合作精神，提升其未來作為一名化學(xué)工程師的責(zé)任心。化工設(shè)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的方法，設(shè)備選型及經(jīng)濟可行性分析等。化工設(shè)計大賽的答辯過程可以提高學(xué)生的語言表達能力和臨場處理問題的能力�；ぴO(shè)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)專業(yè)知識的理解，而且能夠鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，為其以后參與設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)［９］。
（三）強調(diào)化工模擬軟件的重要性
�。粒螅穑澹睿校欤酰蟆ⅲ校颍铫�、ｐｄｍａｘ和ＣＡＤ等流程模擬和工廠設(shè)計軟件對于實際生產(chǎn)十分重要。使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ對化工過程進行模擬時，可以任意組合不同的反應(yīng)條件和反應(yīng)方法，并進行可行性分析，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力［１０］。與傳統(tǒng)物料衡算相比，使用軟件進行計算可以簡化流程，極大地減少計算時間，同時為設(shè)計人員提供翔實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，方便其調(diào)整設(shè)計方案，也為優(yōu)化設(shè)計方案提供了方向，能夠很好地指導(dǎo)實際工業(yè)生產(chǎn)。使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ進行化工反應(yīng)工程、化工分離過程和化工熱力學(xué)模擬計算可以提高計算的精度，改善設(shè)計的質(zhì)量。在現(xiàn)代化工技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)計能力強、技術(shù)過硬的綜合性設(shè)計人才必須能夠通過ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ等化工模擬軟件將所學(xué)理論知識和實際設(shè)計結(jié)合起來，并在了解設(shè)計目的之后不斷進行調(diào)試，提升自己的設(shè)計能力�；ぼ浖粌H可以用于新工藝的設(shè)計，而且能用于舊設(shè)備的改造、生產(chǎn)條件的優(yōu)化和設(shè)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(yǎng)其工程思維。
三、結(jié)語
化工設(shè)計是一門實踐性和綜合性非常強的課程，教學(xué)中應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的工程思維為出發(fā)點，運用多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，并重視學(xué)生合作解決問題能力的提高。同時，化工模擬軟件和設(shè)計軟件的使用可以培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力和思維，極大地提高化工設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量和效果，進而為國家和社會培養(yǎng)更多具有工程思維的高素質(zhì)應(yīng)用型化工專業(yè)技術(shù)人才。
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