教學(xué)改革工程設(shè)計(jì)論文

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一、化工設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的改革

化工設(shè)計(jì)作為工程設(shè)計(jì)類課程涉及多方面的知識內(nèi)容，在工程設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中需要考慮的方面很多，如安全（安全評價(jià)）、環(huán)保（環(huán)境評價(jià)）、技術(shù)經(jīng)濟(jì)（工藝的先進(jìn)性評價(jià)）以及設(shè)計(jì)規(guī)范性等，因此，在教學(xué)內(nèi)容上不僅應(yīng)講授化工設(shè)計(jì)的基本理論，也要介紹化工設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，并將環(huán)境、安全意識及經(jīng)濟(jì)意識貫穿始終。在教學(xué)中增加“帶化學(xué)反應(yīng)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(xué)內(nèi)容，突出了“固定床催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)”在化工裝置設(shè)計(jì)中的地位，補(bǔ)充了“換熱網(wǎng)路集成及優(yōu)化”教學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)充了廠址選擇、公用工程配套、子項(xiàng)目與背景項(xiàng)目關(guān)系等問題的實(shí)例介紹。對原有化工原理課程進(jìn)行了兩點(diǎn)改進(jìn)：一是將化工原理中“傳熱”部分的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生工廠實(shí)習(xí)中采自化工裝置的在線工藝數(shù)據(jù)結(jié)合，開展以“換熱器校核”為內(nèi)容的課程設(shè)計(jì)；二是在化工原理“蒸餾與吸收設(shè)備”課程設(shè)計(jì)改革中引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（AspenPlus）的使用。化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，可將“化工原理”與“化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容結(jié)合，進(jìn)行“組合課程設(shè)計(jì)”，如精餾塔工藝設(shè)計(jì)及塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)化工設(shè)計(jì)基于手工計(jì)算及繪圖，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)代化工設(shè)計(jì)更多運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，因此教學(xué)內(nèi)容要適時(shí)更新，將化工設(shè)計(jì)的最新技術(shù)引進(jìn)課堂，傳授給學(xué)生。ICHEME認(rèn)證也要求學(xué)生掌握先進(jìn)的IT技術(shù)。鑒于此，應(yīng)在化工設(shè)計(jì)教學(xué)改革中充分利用計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)軟件PROⅡ、ASPen及制圖軟件AUTOCAD。

二、化工設(shè)計(jì)配套課程體系建立

化工過程包含物理過程及化學(xué)過程。物理過程為原料預(yù)處理、產(chǎn)品分離與精制、流體輸送等，主要涉及課程教學(xué)為化工原理、分離工程、化工熱力學(xué)、新型分離技術(shù)。反應(yīng)過程主要涉及課程為反應(yīng)工程?；ぴO(shè)計(jì)過程一般包括物料衡算、熱量衡算、流體輸送管路設(shè)計(jì)及泵或風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，分離設(shè)備設(shè)計(jì)、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、化工儀表（或自動(dòng)控制系統(tǒng)）設(shè)計(jì)，化工過程的安全及環(huán)境評價(jià)，化工過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，典型化工裝置（各種反應(yīng)器、換熱器、分離設(shè)備等）設(shè)計(jì)圖紙繪制，化工PFD和PID圖紙繪制、廠區(qū)分布圖、車間設(shè)備布置圖、管道布置圖繪制等。另外，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，很多化工設(shè)計(jì)借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完成，因此，應(yīng)開設(shè)化工過程計(jì)算機(jī)模擬，講解化工設(shè)計(jì)軟件PROⅡ、ASPenPlus的應(yīng)用。進(jìn)行化工設(shè)計(jì)前，學(xué)生必須具有相關(guān)的理論知識，而這些理論知識是由相應(yīng)的課程教學(xué)傳授。

三、化工設(shè)計(jì)訓(xùn)練教學(xué)模式

化工設(shè)計(jì)訓(xùn)練按三層次進(jìn)行。第一層次為單元設(shè)備設(shè)計(jì)：如換熱器設(shè)計(jì)、精餾塔設(shè)計(jì)、儲罐設(shè)計(jì)、蒸發(fā)器設(shè)計(jì)、吸收塔設(shè)計(jì)等；第二層次為化工工藝設(shè)計(jì)：該層次為各單元設(shè)計(jì)的集成，如年產(chǎn)2000噸三氯殺螨醇生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，年產(chǎn)4000噸雙氧水生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)等；第三層次為化工廠設(shè)計(jì)，如年產(chǎn)25萬噸的丙烯制丁/辛醇項(xiàng)目設(shè)計(jì)等。另外，應(yīng)進(jìn)行化工設(shè)計(jì)教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)相結(jié)合的探索。工廠實(shí)習(xí)使學(xué)生全面了解了化工廠設(shè)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(xué)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(xué)及采集數(shù)據(jù)，這樣能夠加深和豐富設(shè)計(jì)理論聯(lián)系工程實(shí)際的內(nèi)涵。實(shí)習(xí)過程中，可通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行校核計(jì)算，例如聚丙烯生產(chǎn)工藝中反應(yīng)器原料進(jìn)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(xué)生化工設(shè)計(jì)能力也是今后應(yīng)該加強(qiáng)的一項(xiàng)重要工作。專業(yè)設(shè)計(jì)單位擁有先進(jìn)的化工設(shè)計(jì)技術(shù)，并掌握著最新化工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，而這些正是學(xué)院教師所缺乏的，因此利用校企合作方式把學(xué)生送到化工設(shè)計(jì)單位進(jìn)行化工設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以大大提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力。

四、嵌入式教學(xué)在化工設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

作為未來的化工專業(yè)職業(yè)工程師，學(xué)生不僅要具有創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力及工程設(shè)計(jì)能力，還要具備較高的素質(zhì)，因此學(xué)生能力及素質(zhì)的培養(yǎng)要貫穿于課程教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)過程中。在化工設(shè)計(jì)教學(xué)及訓(xùn)練中，通過案例講解（如從經(jīng)濟(jì)及環(huán)境保護(hù)角度進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)工藝路線的比較）培養(yǎng)學(xué)生安全、健康、可持續(xù)發(fā)展意識、經(jīng)濟(jì)及市場意識、知識產(chǎn)權(quán)意識。在工程設(shè)計(jì)中通過提出問題（如工藝中能量的綜合利用，要求學(xué)生設(shè)計(jì)出換熱網(wǎng)絡(luò)等），讓學(xué)生通過查找資料寫出解決方案，鍛煉學(xué)生技術(shù)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(shè)計(jì)過程中，5人一組共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生推舉組長1名，其分工合作由小組成員協(xié)商安排，學(xué)生定期匯報(bào)設(shè)計(jì)進(jìn)展，最終完成項(xiàng)目中英文摘要、項(xiàng)目可行性研究報(bào)告、項(xiàng)目環(huán)境評價(jià)報(bào)告、項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)說明、項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)說明附錄與工程設(shè)計(jì)計(jì)算，以及PFD/PID圖、主要設(shè)備裝配圖、廠區(qū)及裝置布置圖冊繪制等。設(shè)計(jì)過程流程，在此過程中學(xué)生的協(xié)作精神、寫作能力、交流能力將會(huì)得到加強(qiáng)。

五、結(jié)束語

高校教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實(shí)的理論知識，也要培養(yǎng)學(xué)生具備良好素質(zhì)及較高的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力及工程設(shè)計(jì)能力。學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)是通過課程教學(xué)及設(shè)計(jì)訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)的。為激發(fā)學(xué)生對化工設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的積極性，建立基于項(xiàng)目的化工設(shè)計(jì)教學(xué)新模式，將課程教學(xué)與設(shè)計(jì)訓(xùn)練融合有利于提高教學(xué)效果，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，建立適宜的課程體系，使學(xué)生較深入的掌握與化工設(shè)計(jì)相關(guān)的知識與理論，并通過三層次化工設(shè)計(jì)訓(xùn)練，提高學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力。無論在課程教學(xué)還是實(shí)踐教學(xué)中，應(yīng)有意識的充分運(yùn)用嵌入式教學(xué)方法，潛移默化地使學(xué)生建立健康、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等作為職業(yè)工程師應(yīng)具有的意識，鍛煉學(xué)生的能力，提高學(xué)生的素質(zhì)。

作者：劉福德 安鋼 單位：天津理工大學(xué)