教學改革工程設計論文

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一、化工設計教學內(nèi)容的改革

化工設計作為工程設計類課程涉及多方面的知識內(nèi)容，在工程設計的實際應用中需要考慮的方面很多，如安全（安全評價）、環(huán)保（環(huán)境評價）、技術經(jīng)濟（工藝的先進性評價）以及設計規(guī)范性等，因此，在教學內(nèi)容上不僅應講授化工設計的基本理論，也要介紹化工設計規(guī)范及標準，并將環(huán)境、安全意識及經(jīng)濟意識貫穿始終。在教學中增加“帶化學反應及循環(huán)物流的物料衡算”和“典型物理過程的熱量衡算”的教學內(nèi)容，突出了“固定床催化反應器的設計”在化工裝置設計中的地位，補充了“換熱網(wǎng)路集成及優(yōu)化”教學內(nèi)容，補充了廠址選擇、公用工程配套、子項目與背景項目關系等問題的實例介紹。對原有化工原理課程進行了兩點改進：一是將化工原理中“傳熱”部分的教學內(nèi)容與學生工廠實習中采自化工裝置的在線工藝數(shù)據(jù)結合，開展以“換熱器校核”為內(nèi)容的課程設計；二是在化工原理“蒸餾與吸收設備”課程設計改革中引入計算機輔助設計軟件（AspenPlus）的使用。化工設備設計基礎也是一門實踐性很強的課程，可將“化工原理”與“化工設備設計基礎”課程內(nèi)容結合，進行“組合課程設計”，如精餾塔工藝設計及塔體結構設計。傳統(tǒng)化工設計基于手工計算及繪圖，伴隨計算機技術發(fā)展，現(xiàn)代化工設計更多運用計算機技術，因此教學內(nèi)容要適時更新，將化工設計的最新技術引進課堂，傳授給學生。ICHEME認證也要求學生掌握先進的IT技術。鑒于此，應在化工設計教學改革中充分利用計算機輔助化工設計軟件PROⅡ、ASPen及制圖軟件AUTOCAD。

二、化工設計配套課程體系建立

化工過程包含物理過程及化學過程。物理過程為原料預處理、產(chǎn)品分離與精制、流體輸送等，主要涉及課程教學為化工原理、分離工程、化工熱力學、新型分離技術。反應過程主要涉及課程為反應工程。化工設計過程一般包括物料衡算、熱量衡算、流體輸送管路設計及泵或風機設計，分離設備設計、反應器設計、化工儀表（或自動控制系統(tǒng)）設計，化工過程的安全及環(huán)境評價，化工過程的技術經(jīng)濟分析，典型化工裝置（各種反應器、換熱器、分離設備等）設計圖紙繪制，化工PFD和PID圖紙繪制、廠區(qū)分布圖、車間設備布置圖、管道布置圖繪制等。另外，伴隨計算機技術發(fā)展，很多化工設計借助于計算機輔助設計完成，因此，應開設化工過程計算機模擬，講解化工設計軟件PROⅡ、ASPenPlus的應用。進行化工設計前，學生必須具有相關的理論知識，而這些理論知識是由相應的課程教學傳授。

三、化工設計訓練教學模式

化工設計訓練按三層次進行。第一層次為單元設備設計：如換熱器設計、精餾塔設計、儲罐設計、蒸發(fā)器設計、吸收塔設計等；第二層次為化工工藝設計：該層次為各單元設計的集成，如年產(chǎn)2000噸三氯殺螨醇生產(chǎn)工藝設計，年產(chǎn)4000噸雙氧水生產(chǎn)工藝設計等；第三層次為化工廠設計，如年產(chǎn)25萬噸的丙烯制丁/辛醇項目設計等。另外，應進行化工設計教學與生產(chǎn)實習相結合的探索。工廠實習使學生全面了解了化工廠設備布置及各區(qū)塊（如原料罐區(qū)，生產(chǎn)區(qū)，控制區(qū)，產(chǎn)品庫區(qū)等）布置。學生深入石化企業(yè)裝置現(xiàn)場，因此有條件組織現(xiàn)場教學及采集數(shù)據(jù)，這樣能夠加深和豐富設計理論聯(lián)系工程實際的內(nèi)涵。實習過程中，可通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行校核計算，例如聚丙烯生產(chǎn)工藝中反應器原料進口換熱器校核，DMF生產(chǎn)工藝中二甲胺蒸發(fā)器校核等。校企聯(lián)合培養(yǎng)學生化工設計能力也是今后應該加強的一項重要工作。專業(yè)設計單位擁有先進的化工設計技術，并掌握著最新化工設計標準及規(guī)范，而這些正是學院教師所缺乏的，因此利用校企合作方式把學生送到化工設計單位進行化工設計訓練，可以大大提高學生設計能力。

四、嵌入式教學在化工設計中的運用

作為未來的化工專業(yè)職業(yè)工程師，學生不僅要具有創(chuàng)新能力、實踐能力及工程設計能力，還要具備較高的素質(zhì)，因此學生能力及素質(zhì)的培養(yǎng)要貫穿于課程教學及實踐教學過程中。在化工設計教學及訓練中，通過案例講解（如從經(jīng)濟及環(huán)境保護角度進行產(chǎn)品生產(chǎn)工藝路線的比較）培養(yǎng)學生安全、健康、可持續(xù)發(fā)展意識、經(jīng)濟及市場意識、知識產(chǎn)權意識。在工程設計中通過提出問題（如工藝中能量的綜合利用，要求學生設計出換熱網(wǎng)絡等），讓學生通過查找資料寫出解決方案，鍛煉學生技術集成能力、創(chuàng)造和革新能力、信息獲得及加工能力。在化工設計過程中，5人一組共同完成設計任務，學生推舉組長1名，其分工合作由小組成員協(xié)商安排，學生定期匯報設計進展，最終完成項目中英文摘要、項目可行性研究報告、項目環(huán)境評價報告、項目初步設計說明、項目初步設計說明附錄與工程設計計算，以及PFD/PID圖、主要設備裝配圖、廠區(qū)及裝置布置圖冊繪制等。設計過程流程，在此過程中學生的協(xié)作精神、寫作能力、交流能力將會得到加強。

五、結束語

高校教學不僅要培養(yǎng)學生掌握扎實的理論知識，也要培養(yǎng)學生具備良好素質(zhì)及較高的創(chuàng)新能力、實踐能力及工程設計能力。學生工程設計能力培養(yǎng)是通過課程教學及設計訓練實現(xiàn)的。為激發(fā)學生對化工設計課程學習的積極性，建立基于項目的化工設計教學新模式，將課程教學與設計訓練融合有利于提高教學效果，改進教學內(nèi)容，建立適宜的課程體系，使學生較深入的掌握與化工設計相關的知識與理論，并通過三層次化工設計訓練，提高學生化工設計能力。無論在課程教學還是實踐教學中，應有意識的充分運用嵌入式教學方法，潛移默化地使學生建立健康、安全、環(huán)保、經(jīng)濟等作為職業(yè)工程師應具有的意識，鍛煉學生的能力，提高學生的素質(zhì)。

作者：劉福德 安鋼 單位：天津理工大學