教學改革工程設計論文

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一、化工設計教學內容的改革

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）、環保（環境評價）、技術經濟（工藝的先進性評價）以及設計規范性等，因此，在教學內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范及標準，并將環境、安全意識及經濟意識貫穿始終。在教學中增加“帶化學反應及循環物流的物料衡算”和“典型物理過程的熱量衡算”的教學內容，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“換熱網路集成及優化”教學內容，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”部分的教學內容與學生工廠實習中采自化工裝置的在線工藝數據結合，開展以“換熱器校核”為內容的課程設計；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。傳統化工設計基于手工計算及繪圖，伴隨計算機技術發展，現代化工設計更多運用計算機技術，因此教學內容要適時更新，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）設計，化工過程的安全及環境評價，化工過程的技術經濟分析，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2000噸三氯殺螨醇生產工藝設計，年產4000噸雙氧水生產工藝設計等；第三層次為化工廠設計，如年產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塊（如原料罐區，生產區，控制區，產品庫區等）布置。學生深入石化企業裝置現場，因此有條件組織現場教學及采集數據，這樣能夠加深和豐富設計理論聯系工程實際的內涵。實習過程中，可通過采集現場數據進行校核計算，例如聚丙烯生產工藝中反應器原料進口換熱器校核，DMF生產工藝中二甲胺蒸發器校核等。校企聯合培養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職業工程師，學生不僅要具有創新能力、實踐能力及工程設計能力，還要具備較高的素質，因此學生能力及素質的培養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（如從經濟及環境保護角度進行產品生產工藝路線的比較）培養學生安全、健康、可持續發展意識、經濟及市場意識、知識產權意識。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學生掌握扎實的理論知識，也要培養學生具備良好素質及較高的創新能力、實踐能力及工程設計能力。學生工程設計能力培養是通過課程教學及設計訓練實現的。為激發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、環保、經濟等作為職業工程師應具有的意識，鍛煉學生的能力，提高學生的素質。

作者：劉福德 安鋼 單位：天津理工大學