化工設計競賽模式在化工工藝學(xué)教學(xué)中的研究

化工設計競賽模式在化工工藝學(xué)教學(xué)中的研究

化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展對發(fā)展科學(xué)技術(shù)，改善人民生活和資源能源綜合利用等都有很大的推動(dòng)作用。在化學(xué)化工領(lǐng)域發(fā)展的新形勢下，需要不斷的尋求化工技術(shù)創(chuàng )新和大量的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。“三井化學(xué)杯”大學(xué)生化工設計競賽是中國化工學(xué)會(huì )主辦，當前國內化工類(lèi)本科學(xué)生水平、影響力的化工設計領(lǐng)域年度賽事。由在校的化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)學(xué)生組隊參與，學(xué)生在設計階段綜合利用化工原理、化學(xué)反應工程、工廠(chǎng)設計、環(huán)境工程和經(jīng)濟分析等專(zhuān)業(yè)知識，通過(guò)化工設計軟件設計一套工藝流程，完成流程設計、設備計算、圖紙繪制、環(huán)境影響評價(jià)和經(jīng)濟效益分析，再做出文字說(shuō)明材料。從而實(shí)現新技術(shù)的研發(fā)，新工藝和新設備的設計、新的生產(chǎn)產(chǎn)區布置等。參與化工設計大賽能促使學(xué)生綜合運用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程，培養學(xué)生的工程概念，實(shí)現工程師的培養要求，為學(xué)生未來(lái)從事化工設計工作奠定良好的理論基礎和實(shí)踐能力。
“化工工藝學(xué)”是化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的核心課程，化工工藝學(xué)的教學(xué)是以原料或產(chǎn)品為目標，介紹典型化工生產(chǎn)過(guò)程，運用化工原理、化工設備基礎和自動(dòng)控制方面的基礎知識，引用工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)例，著(zhù)重培養學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和能力。在教學(xué)中使學(xué)生了解化工產(chǎn)品生產(chǎn)的全貌，掌握化工生產(chǎn)過(guò)程與方法，會(huì )進(jìn)行典型流程的工藝分析和計算，培養學(xué)生運用所學(xué)知識，研究及分析工程實(shí)際問(wèn)題的能力，是一門(mén)理論與實(shí)踐并舉的學(xué)科。為適應新時(shí)期化工類(lèi)人才培養模式要求，結合并借鑒“三井杯”大學(xué)生化工設計競賽的方式方法，我們需要對化工工藝學(xué)課程從課程建設、教學(xué)內容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行改革，努力提高教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)促進(jìn)化工設計競賽的蓬勃開(kāi)展，使化工工藝學(xué)的教學(xué)水平達到新的高度。
1精選教材，優(yōu)化教學(xué)內容
針對化工設計大賽是以煤和石油為主要原料，典型化工產(chǎn)品和化工中間體為產(chǎn)物，同時(shí)結合我院化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，所選教材要涵蓋無(wú)機化工，有機化工，精細化工，環(huán)
保護等知識范疇，我院選擇朱志慶主編的，化學(xué)工業(yè)出版社出版，十二五普通高等教育本科國家規劃教材“化工工藝學(xué)”作為教材。該書(shū)的無(wú)機化工部分主要介紹煤為原料制合成氨，以化學(xué)礦物為原料制硫酸;有機化工部分主要介紹以原油為原料石油煉制和石油化工，工藝過(guò)程與歷屆化工大賽的設計過(guò)程相似。教材中的化工工藝計算和化工生產(chǎn)與環(huán)境保護兩章，在化工工藝學(xué)教材中不多見(jiàn)，卻是化工大賽中物料衡算與能量衡算和三廢處理兩部分的理論基礎，因此適合作為化工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生教學(xué)要求。
在教學(xué)內容，首先介紹化工原料及初步加工，包括中國的主要煤和石油原產(chǎn)地，學(xué)生可以了解原料的產(chǎn)地、交通運輸方法和費用、當地的地價(jià)和勞動(dòng)力價(jià)格，還可以了解中國主要的經(jīng)濟發(fā)達和不發(fā)達地區。其次介紹無(wú)機化工典型生產(chǎn)工藝和有機化工典型生產(chǎn)工藝，學(xué)生可以了解從原料經(jīng)過(guò)加工到產(chǎn)品的分離、精制和銷(xiāo)售的過(guò)程，通過(guò)典型生產(chǎn)工藝了解化工設計流程的一般規律。再介紹精細化工、聚合物化工和化工計算的內容。另外加入工業(yè)催化劑的內容，了解工業(yè)催化原理。后介紹三廢處理的內容，使學(xué)生了解固液氣三態(tài)廢物的處理和回收利用方法，如何節約成本和增加經(jīng)濟效益。
2利用化工設計軟件，提高教學(xué)效果
板書(shū)講解配合多媒體教學(xué)已經(jīng)不滿(mǎn)足現代的教學(xué)要求，現代化的多媒體教學(xué)在授課當中承擔越來(lái)越重要的作用。聲音、動(dòng)畫(huà)和視頻教學(xué)將難以表達的教學(xué)內容形象生動(dòng)的表達出來(lái)。多媒體教學(xué)在相對有限的空間和時(shí)間內，展現更廣闊的空間和更大的信息量。通過(guò)板書(shū)的設計對本節課做總領(lǐng)和概括，同時(shí)多媒體教學(xué)配合內容豐富的講解很多的提高了教學(xué)效果。
在化工工藝學(xué)的課程中，學(xué)生面對流量、壓強和溫度等參數這樣單純的數字感到枯燥和抽象，只在理論上解釋反應條件對于化工生產(chǎn)過(guò)程的影響。我院在開(kāi)設化工工藝學(xué)的同一個(gè)學(xué)期開(kāi)設化工過(guò)程模擬基礎，是Aspenplus軟件在化工過(guò)程模擬中的應用。在這門(mén)課程中，學(xué)生可以運用軟件，模擬動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三種傳遞過(guò)程及化學(xué)反應器原理，通過(guò)調整參數的變化，學(xué)生可以對全流程進(jìn)行模擬，并自己設計化工生產(chǎn)過(guò)程，提高了學(xué)生的參與感。在化工過(guò)程模擬基礎課程的課堂練習中，采用化工工藝學(xué)中的典型生產(chǎn)工藝，學(xué)生可以通過(guò)增減模塊，調整參數，改變原料、更新催化劑，改造設備等措施，達到提高原料的利用率，改善產(chǎn)品的質(zhì)量，節約成本，減少污染的目的。并與原流程比較，發(fā)現自己的問(wèn)題和不足，為自己設計全流程模擬奠定基礎。
3重視實(shí)踐性教學(xué)，拓寬教學(xué)內容
化工工藝學(xué)課程中介紹的都是成熟的工藝流程，而工業(yè)企業(yè)中實(shí)際的流程都是根據當地的環(huán)境、勞動(dòng)力和生產(chǎn)條件而改良的流程。因此我們將網(wǎng)上查閱的文獻中的實(shí)際生產(chǎn)流程和每年的生產(chǎn)實(shí)習中的生產(chǎn)流程引入課堂，讓學(xué)生對比流程之間的差別，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。比如教材中的煤制合成氣中凈化過(guò)程中的脫硫(硫化物)和脫碳(二氧化碳)的吸收劑，受地域的影響，東北寒冷的氣候和回收的成本，與生產(chǎn)實(shí)際相差較大。實(shí)際生產(chǎn)的這種改良更適合當地的生產(chǎn)，能更好的降低成本，減少能耗，增加產(chǎn)品的產(chǎn)率。通過(guò)這種理論和實(shí)際情況的差異，培養學(xué)生查閱科技文獻和獨立分析思考的能力，調動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生學(xué)習的興趣。
作為化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，需要對產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程有一個(gè)感性的認識，因此我院會(huì )組織學(xué)生去工業(yè)企業(yè)參加化工見(jiàn)習和化工實(shí)習。我院在化工工藝學(xué)課程中會(huì )安排課時(shí)介紹整個(gè)工藝流程圖和設備的裝置圖，發(fā)生的主反應和副反應的化學(xué)反應方程式，現在存在的實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生提前了解整個(gè)生產(chǎn)流程，在見(jiàn)習和實(shí)習的現場(chǎng)可以深入車(chē)間和工程技術(shù)人員進(jìn)行交流。實(shí)習和見(jiàn)習后，要求學(xué)生上交自己繪制的工藝流程圖和實(shí)習報告，在有效的實(shí)習時(shí)間內提高學(xué)習效率。我們還邀請有經(jīng)驗的工程師來(lái)校講學(xué)，讓學(xué)生更貼近于實(shí)際工業(yè)企業(yè)，有利于自己設計車(chē)間、道路、綠化和廠(chǎng)區，也有利于培養應用型人才。
4調整考核方式，成績(jì)評定靈活
傳統的考核方式，就是一頁(yè)試卷，根據成績(jì)給一學(xué)期的課程做一個(gè)總結。大學(xué)不同于高中，沒(méi)有期中考試，沒(méi)有復習資料，大多數同學(xué)選擇在?？记皫滋焱粨魪土?。為了調整這種考核方式，我院采用靈活的成績(jì)評定方式。平時(shí)的作業(yè)在總成績(jì)的20%，對于獨立完成作業(yè)，在作業(yè)中使用計算機輔助作圖和計算機軟件計算的學(xué)生，會(huì )提高一定的分數;平時(shí)的課堂出勤占20%，對于在平時(shí)的提問(wèn)中能正確回答問(wèn)題，比如能完成描繪整個(gè)生產(chǎn)流程，正確畫(huà)出反應的流程圖的學(xué)生會(huì )提高一定的分數。在?？嫉脑嚲碇?，我們也改良了一部分試題，如給定原料和產(chǎn)物，要求學(xué)生自己設計工藝流程、設備和催化劑;如給定一個(gè)成熟工藝路線(xiàn)，要求學(xué)生自己通過(guò)工藝、設備、催化劑和工藝參數等方面。這種評分標準得到了教研室其他老師和學(xué)院領(lǐng)導的認可，并提出了修改意見(jiàn)。
在今后的化工工藝學(xué)教學(xué)中，要適應時(shí)代的發(fā)展，及時(shí)更新教學(xué)內容，以培養工程師為目標，提高環(huán)境保護和經(jīng)濟效益意識。通過(guò)教學(xué)改革，不斷提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，創(chuàng )新意識和就業(yè)競爭力，力爭培養全面的復合型專(zhuān)業(yè)人才。