化工設計課程在化學工程與工藝專業的學生培養過程中越來越重要,指導教師需要更好地把專業知識同設計過程相結合,引導學生進行創新設計。加強化工設計與專業理論課程之間的聯系,使計算過程更加順利,能降低指導難度,縮短設計時間;加強化工設計與生產實習之間的聯系,能使學生更好地理解實際裝置及設備的布置特點,增強學生的設計興趣,有效地提高設計效果。
化工設計 課程聯系 教學改革
近年來,化工設計課程在工科類院校受到越來越多的重視。2003年,化工教指委發布的《“化學工程與工藝”專業創新人才培養方案》中指出:工程設計在化工高等工程教育中具有重要地位和作用。通過化工設計,培養學生綜合應用各方面的知識與技能,解決工程問題的能力。這表明化工設計作為實踐教學環節,在化學工程與工藝專業的學生培養過程中具有重要地位。余國琮院士等多位專家在《面向21世紀“化學工程與工藝”專業人才培養方案》制定過程中也提出:要培養學生的創新能力,應該在科學引導的前提下,保證學生有充分的自學時間,以用來收集資料、思考問題。為此,新培養計劃要求精簡課程內容并采取現代化教學方法提高效率?;ぴO計過程本身就是一個創新過程,牽涉專業廣泛,與國家政策、企業行業標準、環境保護等各個領域都密切相關,學生需要運用自己對專業理論的理解,結合實踐課程內容來解決實際問題。因此,對于化工設計課程,在教學過程中應充分強調其與其他課程之間的聯系,并引導學生獨立學習,盡量規范地完成設計工作。
一、加強化工設計與理論課程的聯系
化工設計的先修課程涉及到多門基礎理論課,包括物理化學、化工原理、化工熱力學、化工分離工程和反應工程等,還包括一些工藝學課程,其中的專業基礎知識用于分析具體工藝過程,對各類設備設計計算和選型。從設備選型、工藝計算到圖紙設計也是專業課程內容的升華。
對學生而言,進行某一工藝過程的流程設計、物料衡算、設備選型等工作時,需要能正確地運用專業知識,設計的不同階段會出現很多問題。例如,反應途徑選擇,目的產物及副產品的分離方式、分離順序確定,化工體系的計算方法,相應物性數據的獲取,設備選型等,這些內容又與專業課程有密切的聯系。在化工設計開始之后,再讓學生回顧之前的學習內容是比較困難的,往往需要教師重復講解知識點和計算實例,增加了指導難度,也會浪費時間。因此,需要專業理論課程授課時就提前向學生說明相關知識點與化工設計之間的聯系。一方面,這要求授課教師既要理解基礎理論,還要理解化工設計的內容,并合理地將二者結合;另一方面,讓學生了解到所學內容在化工設計中應用,增強學習目的性,激發學習興趣。換句話說,將化工設計與專業理論課程相聯系,對化工設計和理論課本身都有益處。
二、加強化工設計與生產實習的聯系
化工設計是對具體的化工工藝過程進行設計分析的過程,是理論聯系實際最主要的通道,生產實習作為學生接觸實際裝置最直接的途徑,必須強調二者之間的聯系。
目前,本科生在化工設計過程中,普遍表現出工程意識的缺乏,很少參考教材以外的資料。只有通過生產實習到現場了解實際情況,有直觀的認識和切身的體驗,才能在設計中加以運用?;ぴO計應該安排在生產實習之后進行,這有利于學生做設計時聯系現場的裝置。因此,有必要讓學生帶著一些具體的任務進行生產實習。例如,畫出管道儀表流程圖;了解各種設備、原料來源、產品規格、公用工程等;了解“三廢”處理、節能措施等,這一過程也是學習思考的過程。經歷這樣的實習之后,學生對裝置有了直觀的認識,對書本上的理論有了更深的理解,這樣完成理論與實踐相互促進、交叉進行的學習過程,是十分有益的。
當然,工程意識的培養不是短期能夠完成的,需要長期鍛煉和經驗積累,對于本科學生來說,大部分概念來自于指導教師,所以對教師進行培訓、增加工程經歷十分必要。
三、加強化工設計的規范性
化工設計是一門理論與實踐結合很強的課程,要求指導教師不僅具備專業理論知識,還要有一定的現場實踐經驗。為此必須對化工設計指導教師進行相應的培訓,可以到設計院等單位進修并參與實際設計工作,積累設計經驗;同時及時了解行業內最新的設計規范和設計標準,用于指導學生,具有重要意義。
通?;ぴO計結束后,學生要上交設計計算書、管道儀表流程圖、車間設備平立面布置圖等,這需要制定統一的格式規范,有助學生建立規范意識。例如,化工裝置的設計文件應參照《化工廠初步設計文件內容深度規定》HG/T20688-2000、《管道儀表流程圖設計規定》HG20559-93、《石油化工企業總體布置設計規范》SH/T3032-2002、《化工裝置管道布置設計規定》HG/T20549-98、《石油化工管道布置設計通則》SH3012-2000等相關技術標準規范進行編制。此外,盡管化工專業的本科生在化工設計中對公用工程、環境保護等問題涉及較淺,也應該讓學生了解相關的行業規范,建立規范意識。
四、改革指導方式,鼓勵學生交流
化工設計完成的好壞,與教師的指導有很大關系。指導教師要不斷改革指導方式,設法引導學生思考并完成理論與實踐相結合的過程,還要注意培養學生的創新能力,鼓勵學生提出自己的想法,并在設計過程加以合理體現。
化工設計不同于一般的理論課,著重培養學生分析和解決實際工程問題的能力,培養工程素質、團隊意識和創新精神,在設計過程中,應該鼓勵學生進行討論。指導教師引導學生交流可以采用多種形式,例如,按照不同的觀點分組討論;讓學生推舉代表,上講臺講解;對同一題目進行不同方案比較或經濟評價,拓寬設計思路,引導學生做更深入的思考等等??傊?,應該對提出獨特見解的學生加以鼓勵,對設計中出現的問題予以歸納總結,不斷提高指導能力。
在設計手段上,逐步引入化工繪圖軟件、工藝設計軟件,參照華南地區高校的競賽模式,鼓勵學生用計算機輔助完成設計任務,激發學生的創造性。設計最后環節經常被忽視,大多數學生對關鍵知識點的理解及自己發現的問題疏于總結,對此教師可以給出具體要求,促使學生寫出設計體會和總結。各屆學生可以把經驗介紹給下一屆,使化工設計課程具備延續性、不斷進步,從而提高設計效果。
五、結語
總之,隨著化工設計課程在化學工程與工藝專業學生培養過程中越來越重要,一方面,我們要加強化工設計與專業理論課程之間的聯系,使學生盡早建立設計理念,有意識地增強工程意識,使設計過程更加順利;另一方面,也要加強化工設計與生產實習之間的聯系,能使學生更好地理解實際裝置及設備的布置特點,把理論與實踐更好地結合起來,增強設計興趣。指導教師要加強自身的工程經驗,改進指導方式,引導學生主動思考、積極交流,有效地提高設計效果。
參考文獻:
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