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關(guān)鍵詞:化工設(shè)計;教學(xué)改革;實踐;探索
伴隨化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,國家對應(yīng)用型化工設(shè)計人才的需求也越來越大,能力素質(zhì)要求也越來越高,這就需要高等院校能夠培養(yǎng)輸出更多合格的高級化工工程師人才。而作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科學(xué)生的實踐性課程之一,化工設(shè)計課程教學(xué)工作的作用就顯得特別重要?;ぴO(shè)計是高等學(xué)?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的一門主干必修課程,內(nèi)容包括化工工藝流程設(shè)計,物料和熱量衡算,設(shè)備的設(shè)計計算和選型,車間、設(shè)備、管道、儀表布置設(shè)計,安全生產(chǎn)和環(huán)境衛(wèi)生等內(nèi)容。課程的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的能力,結(jié)合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定、規(guī)范等合理進行化工廠設(shè)計。要求學(xué)生能較好的利用理論知識分析和解決實際化工工程問題,初步掌握化工廠設(shè)計的基本程序和思路。該課程旨在提高學(xué)生綜合專業(yè)素質(zhì),是大學(xué)生向工程師、科研人員轉(zhuǎn)化的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。
1課程現(xiàn)狀
化工設(shè)計是指對化工技術(shù)的過程設(shè)計和優(yōu)化,也就是設(shè)計一系列的單元操作或設(shè)備,將其科學(xué)合理的進行布局和連接,最終實現(xiàn)從原料到產(chǎn)品的高效轉(zhuǎn)化。該課程要求學(xué)生具備物理化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、化工原理、化工儀表及自動化、化工分離工程、化工工藝學(xué)和工程制圖等專業(yè)知識,是一門綜合性強,理論聯(lián)系實際緊密的課程,可以視為是對全部化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)課程的系統(tǒng)綜合運用。因此,化工設(shè)計課程學(xué)習(xí)效果的優(yōu)劣直接關(guān)系到未來化工類本科畢業(yè)生的質(zhì)量。我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)開設(shè)時間較短,學(xué)科建設(shè)方面經(jīng)驗欠缺,師資力量薄弱,將化工設(shè)計課程設(shè)置為我?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的必修課,教師和學(xué)生對此沒有足夠的計劃和重視。導(dǎo)致最近幾年該專業(yè)大四學(xué)生在完成畢業(yè)設(shè)計時,往往感覺霧里看花、無從下手,大部分是靠“依葫蘆畫瓢”草草完成設(shè)計項目,而沒有融入自己的設(shè)計靈感,沒有達到畢業(yè)設(shè)計教學(xué)的預(yù)期目標(biāo),使學(xué)生畢業(yè)后無法較快的適應(yīng)工作。為解決此問題,務(wù)必要增強化工設(shè)計課程的專業(yè)核心地位,充分發(fā)揮其培育應(yīng)用型化工設(shè)計人才的基礎(chǔ)性作用。由于各化工類專業(yè)培養(yǎng)方案的不斷調(diào)整變化,化工設(shè)計課程總學(xué)時數(shù)被壓縮,在這種情形下,出現(xiàn)了32學(xué)時的短學(xué)時化工設(shè)計課程。同時,應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生還存在著工程類基礎(chǔ)知識相對薄弱的問題。如何適應(yīng)新形勢下的教學(xué)要求,在短學(xué)時,薄基礎(chǔ)的情況下,提高教學(xué)效率和質(zhì)量,這就亟需任課教師改革原有的課程體系和內(nèi)容,在教學(xué)方法和手段上進行大膽創(chuàng)新和探索。
2課程改革思路
2.1多種教學(xué)方法并重
化工設(shè)計課程涉及到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識較多,如果教學(xué)方法機械單調(diào),就會讓學(xué)生感到無所適從,不知從何跟進,甚至?xí)驌魧W(xué)生的求知積極性[2]。要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量,就必須注重多種教學(xué)方法的綜合運用,如此才能把教材上的理論原理知識表達得清晰透徹、通俗易懂。在實際授課過程中,要充分利用多媒體技術(shù)這種現(xiàn)代化的教學(xué)手段,向?qū)W生展示大量的數(shù)據(jù)、圖片、動畫等,并適時配以實際工程案例,把教材上枯燥的內(nèi)容變得形象生動和充滿趣味,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生學(xué)起來輕松愉快。借助板書教學(xué),現(xiàn)場推導(dǎo)一些重要的公式,繪制典型的工藝流程圖、設(shè)備裝配圖等,引導(dǎo)學(xué)生主動探索、積極思考,加深對重點板塊的理解和掌握。采用小組討論的形式組織學(xué)生對一些易混淆的問題進行重點探討,增強對相關(guān)知識點的剖析、理解和運用。也可以對關(guān)鍵章節(jié)布置課程小報告的形式,讓學(xué)生親身查閱文獻資料、獲取數(shù)據(jù)信息、組織撰寫報告,增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)體驗,過程中學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力都會得到很大程度的鍛煉和提升。適當(dāng)嘗試中英雙語教學(xué),營造良好的外語氛圍,引導(dǎo)學(xué)生用英文思考問題和分析問題,最終提高學(xué)生的專業(yè)英語水平,拓展國際化視野。通過構(gòu)建多種形式的教學(xué)體系,創(chuàng)造多元化的教學(xué)空間,豐富化工設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容,才能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力[3]。
2.2重視計算機應(yīng)用訓(xùn)練
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,計算機軟件在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用也越來越普遍[4]。對化工設(shè)計而言,物料衡算、熱量衡算、物性數(shù)據(jù)估算、制圖、制表、編制設(shè)計文件和預(yù)算、匯報設(shè)計方案,都需要借助計算機來完成,如此大大減少了手工計算的工作量,也提高了化工廠項目的設(shè)計效率。目前,相關(guān)的計算機化工設(shè)計軟件主要包括數(shù)據(jù)計算軟件(Matlab、Excel等)、繪圖設(shè)計軟件(AutoCAD、PDS、PDMS等)、工藝流程模擬軟件(ChemCAD、AspenPlus、ProcessⅡ等)。其中數(shù)據(jù)計算主要是對測試數(shù)據(jù)的處理、物料和能量衡算、工程概算等;常繪圖紙包括流程圖、設(shè)備裝配圖、設(shè)備布置圖、車間廠房布置圖、配管布置圖等,而流程模擬則包括優(yōu)化工藝流程和估算物性數(shù)據(jù)等。當(dāng)前,計算機在我校大學(xué)生中的普及率相當(dāng)高,而利用計算機進行化工設(shè)計課程學(xué)習(xí)的學(xué)生卻微乎其微。一方面是由于任課教師受制于學(xué)時太少,沒有足夠時間在課堂上引導(dǎo)學(xué)生重視計算機軟件及使用;另一方面,學(xué)校課程規(guī)劃不完善,沒有把化工設(shè)計課程放在核心課程的位置上加以重視[5]。為提高教學(xué)效果,強化化工設(shè)計計算機軟件的使用,一方面在學(xué)時安排上應(yīng)充分保證本課程的充裕學(xué)時,以便安排學(xué)習(xí)重要的化工設(shè)計軟件;另一方面也要鼓勵青年教師開設(shè)化工行業(yè)對口設(shè)計軟件學(xué)習(xí)方面的選修課,為學(xué)生日后熟練使用軟件進行設(shè)計積累一定的基礎(chǔ)。
2.3強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)
化工設(shè)計是一門工程性很強的課程,因此必須在教學(xué)中強化理論聯(lián)系實踐的觀點。通常情況下,學(xué)校要選擇一些符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的化工企業(yè)、公司、設(shè)計院等作為校外教學(xué)實踐基地。通過實踐訓(xùn)練,學(xué)生可以了解化工廠的實際生產(chǎn)過程,掌握化工生產(chǎn)基本模式,也會對課堂學(xué)習(xí)的理論知識有更全面和深刻的理解。通過強化實踐教學(xué),可使學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實踐工程問題上來,大大增強學(xué)生的動手能力和分析問題、解決問題的能力[5]。另外,鼓勵學(xué)生積極參加大學(xué)生化工設(shè)計競賽,也是對教學(xué)實踐環(huán)節(jié)很好的輔助和加強。各類化工設(shè)計實踐比賽的優(yōu)秀設(shè)計樣本同時也是優(yōu)質(zhì)的教學(xué)材料,將獲獎成果與化工設(shè)計教學(xué)內(nèi)容融合交叉,有利于實現(xiàn)工程實踐與教材中設(shè)計原理知識的銜接,在吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的過程中也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,鍛煉學(xué)生親自動手參與項設(shè)計的能力。在參與競賽的過程中,實際情況錯綜復(fù)雜,需要綜合考察多方面的因素進行設(shè)計,因此學(xué)生可以得到全方位、多角度的專業(yè)實踐訓(xùn)練[6]。由于實踐教學(xué)更加貼近工程實際,能夠讓學(xué)生融會貫通所學(xué)的理論知識,打牢基礎(chǔ)設(shè)計能力,因此是本科教學(xué)中十分重要的實踐環(huán)節(jié)之一。
2.4豐富成績考核形式
傳統(tǒng)的考核方式主要是通過標(biāo)準(zhǔn)性的試題進行,單一枯燥,極大阻礙了學(xué)生和老師的積極性和創(chuàng)造性。而新形勢下,高校不但要通過考試引導(dǎo)學(xué)生重視夯實基礎(chǔ)知識,更要注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新精神。只有采用多元化的考核評價形式,才能真正反映師生教與學(xué)的實際水平,避免應(yīng)試教育死記硬背的錯誤導(dǎo)向。針對化工設(shè)計課程綜合性和實踐性強的特點,在進行考核時,尤其要突出實踐性和創(chuàng)新能力方面的評估和考察,最大程度發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。除采用閉卷考試的方式外,也可采取布置學(xué)生課堂分組匯報、設(shè)計性大作業(yè)和繪圖隨堂練習(xí)等其它途徑,以便考核更加全面體現(xiàn)學(xué)生對知識的實際運用情況。
2.5注重畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)
畢業(yè)設(shè)計既是檢驗學(xué)生運用所學(xué)理論知識和技能去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,又是培養(yǎng)大學(xué)生動手能力和創(chuàng)新精神的重要途徑。然而,目前,高校中化工類學(xué)生指導(dǎo)教師大多安排學(xué)生以自己的科研項目作為畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容,所做的工作大部分都是實驗室基礎(chǔ)研究性工作,與化工廠設(shè)計內(nèi)容相去甚遠(yuǎn)[5]。因此,學(xué)生的工程設(shè)計能力不能得到實實在在的鍛煉和培養(yǎng)。針對此,化工類專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計工作需由學(xué)校相關(guān)部門嚴(yán)格審核、把關(guān),確保學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容和本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相統(tǒng)一。必要時,可專門從化工設(shè)計院、企業(yè)等單位聘請有一線項目設(shè)計經(jīng)驗的工程師、技術(shù)總監(jiān)指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計工作,真正訓(xùn)練學(xué)生的工程設(shè)計能力,做到學(xué)以致用。
3結(jié)語
為滿足新形勢下化工工業(yè)的需求,要求高?;瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生不僅要掌握夯實的專業(yè)理論知識,也要具備解決實際工程問題的能力。因此,化工設(shè)計課程的教學(xué)工作也必須與時俱進的進行不斷改革創(chuàng)新探索。通過加強計算機軟件的使用、科學(xué)合理的優(yōu)化授課內(nèi)容和授課方式、多元化考核成績、重視畢業(yè)設(shè)計和實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié),來改善化工設(shè)計課程的教學(xué)質(zhì)量,進而為學(xué)生將來參加實際工程設(shè)計項目打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
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