王桂霞，孔翔飛，梁　軍

(桂林理工大學(xué)　化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西　桂林　541004)

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“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”對(duì)化工專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的促進(jìn)作用
——以桂林理工大學(xué)為例

王桂霞，孔翔飛，梁軍

(桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西桂林541004)

全國(guó)“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”在培養(yǎng)化工專(zhuān)業(yè)人才方面起到了非常重要的作用。本文根據(jù)近4年指導(dǎo)學(xué)生參加“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”在我校專(zhuān)業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)、工程實(shí)踐能力增強(qiáng)、實(shí)踐教學(xué)改革等方面所起的促進(jìn)作用。

化工設(shè)計(jì)；競(jìng)賽；工程實(shí)踐；教學(xué)改革

化學(xué)工業(yè)一直以來(lái)都是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)技術(shù)密集型的支柱產(chǎn)業(yè)，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域及人民生活密切相關(guān)。全國(guó)各大高校的化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)每年都為化學(xué)工業(yè)輸送大量的專(zhuān)業(yè)人才。然而目前，在化工經(jīng)濟(jì)的發(fā)展新形勢(shì)下，對(duì)化工專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的需求提出了新的要求，即具有綜合的創(chuàng)新實(shí)踐應(yīng)用能力?；瘜W(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)過(guò)程中有著非常重要的作用，尤其是在以培養(yǎng)應(yīng)用型為目標(biāo)的地方本科院校。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、增強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。一年一度的全國(guó)大學(xué)生“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”作為化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的第二課堂的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)起著舉足輕重的作用。

由中國(guó)化工學(xué)會(huì)、教育部化學(xué)工程與工藝教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)舉辦的全國(guó)大學(xué)生“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”是全國(guó)規(guī)模最大、級(jí)別最高的大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽，競(jìng)賽自2007年舉辦首屆以來(lái)，已經(jīng)成功舉辦八屆[1]。競(jìng)賽主要從化工項(xiàng)目的可行性研究、工藝流程、過(guò)程模擬與優(yōu)化、設(shè)備設(shè)計(jì)、自動(dòng)化控制、工廠(chǎng)總圖與平立面布局、經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)、環(huán)境、安全、土建等方面考查學(xué)生的化工設(shè)計(jì)能力。通過(guò)比賽提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工藝設(shè)計(jì)理念、創(chuàng)新思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[2]。我校學(xué)生自2011年參賽以來(lái)，有4年的參賽歷史了。2011年我們組織學(xué)生首次參加比賽未能入圍決賽，賽后通過(guò)向其他高校老師、同學(xué)交流學(xué)習(xí)，并組織學(xué)生到比賽現(xiàn)場(chǎng)觀摩，學(xué)生們的化工設(shè)計(jì)能力迅速提高。最近3年連續(xù)入圍決賽，并取得了可喜的成績(jī)(2013年全國(guó)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，2014全國(guó)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，2015年全國(guó)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，全國(guó)三等獎(jiǎng)3項(xiàng))。

通過(guò)組織學(xué)生備賽、參加比賽及賽后總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”作為第二課堂對(duì)提高化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)的拓寬、工程實(shí)踐能力的增強(qiáng)、卓越工程師的培養(yǎng)和創(chuàng)新、實(shí)踐教學(xué)改革等多方面具有積極的促進(jìn)作用。具體作用體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)及創(chuàng)新能力

歷屆化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽的題目大多數(shù)來(lái)源于當(dāng)前的化工生產(chǎn)實(shí)際，圍繞某一化工基礎(chǔ)原料的生產(chǎn)進(jìn)行廠(chǎng)址選擇、創(chuàng)新且節(jié)能的工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)核算等設(shè)計(jì)[3]。例如，第九屆化工設(shè)計(jì)大賽題目“設(shè)計(jì)一座采用清潔生產(chǎn)工藝制取乙二醇的分廠(chǎng)”，設(shè)計(jì)總體要求為安全第一的指導(dǎo)思想，盡量采用新的安全技術(shù)和安全設(shè)計(jì)方法，同時(shí)盡量采取可行的清潔生產(chǎn)工藝。這樣的設(shè)計(jì)競(jìng)賽要求我們的學(xué)生深入到生產(chǎn)實(shí)際中去調(diào)研、收集資料，結(jié)合實(shí)際去思考和設(shè)計(jì)方案、評(píng)估并實(shí)施方案。這樣一個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是對(duì)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力最有效的強(qiáng)化訓(xùn)練。

平時(shí)學(xué)生在課堂上接受的主要是理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，所接觸到工藝路線(xiàn)均為圖紙上的，認(rèn)識(shí)的設(shè)備、管道、閥門(mén)都是概念上的圖形，與實(shí)際生產(chǎn)嚴(yán)重脫節(jié)?；ぴO(shè)計(jì)中，包括大到廠(chǎng)房、車(chē)間、工藝流程如何規(guī)劃設(shè)計(jì)，小到反應(yīng)器、分離塔、換熱器、閥門(mén)、管道、測(cè)溫測(cè)壓傳感器等設(shè)計(jì)，都需要符合實(shí)際生產(chǎn)的要求。為了設(shè)計(jì)出符合生產(chǎn)要求的工藝路線(xiàn)，設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師在設(shè)計(jì)之前帶領(lǐng)學(xué)生首先去實(shí)際生產(chǎn)工廠(chǎng)參觀，本專(zhuān)業(yè)每年都組織學(xué)生去柳州化學(xué)有限公司參觀不同的生產(chǎn)工段、設(shè)備廠(chǎng)房、原料產(chǎn)品罐區(qū)，機(jī)械設(shè)備維修車(chē)間等。參觀過(guò)程中學(xué)生盡可能收集詳細(xì)的資料，以備設(shè)計(jì)之需要?；氐綄W(xué)校后，本專(zhuān)業(yè)也有小型的化工仿真工廠(chǎng)及配套3D廠(chǎng)區(qū)漫游平臺(tái)，從設(shè)計(jì)報(bào)名開(kāi)始到提交作品，歷時(shí)近4個(gè)月，仿真工廠(chǎng)及中控機(jī)房全天24小時(shí)供我們學(xué)生觀摩。歷經(jīng)近4個(gè)月的備賽，學(xué)生能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求作出合理的設(shè)計(jì)，無(wú)論競(jìng)賽的結(jié)果如何，這樣一個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程很大程度上彌補(bǔ)理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐的脫節(jié)，鍛煉了學(xué)生的工程思維，強(qiáng)化培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)。

“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”還有一個(gè)特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生在作品中要采用新方法、新思路或者新技術(shù)。例如第七屆“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”的題目為 “以丙烯為原料，設(shè)計(jì)生產(chǎn)某一化工基礎(chǔ)原料”。這一題目沒(méi)有規(guī)定工藝路線(xiàn)和具體的產(chǎn)物，需要學(xué)生查閱大量的文獻(xiàn)資料逐步確定產(chǎn)物、工藝路線(xiàn)、廠(chǎng)址、進(jìn)行設(shè)備選型等[4]。我校參賽獲獎(jiǎng)的學(xué)生抓住這一機(jī)會(huì)，在設(shè)計(jì)作品中采用丙烯為原料，創(chuàng)新采用生物發(fā)酵法制備丙烯酰胺的工藝方法，產(chǎn)品分離過(guò)程中變廢為寶，實(shí)現(xiàn)零排放。參賽作品從賽區(qū)的決賽到全國(guó)總決賽受到了評(píng)委老師的一致好評(píng)。因此，“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力，激發(fā)了學(xué)生看問(wèn)題的洞察力和豐富的想像力，培養(yǎng)了學(xué)生的科研分析思維和能力。

2.提高學(xué)生學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性和自主性

“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”雖然備賽時(shí)間比較長(zhǎng)，但是涵蓋內(nèi)容非常廣泛，要求學(xué)生要綜合并靈活運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如化工原理、化工熱力學(xué)、反應(yīng)工程、化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)、分離工程、化工安全、化工制圖等。歷時(shí)4個(gè)月的備賽過(guò)程，需要參賽學(xué)生重新梳理一遍學(xué)習(xí)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，雖然理論考試能夠取得好成績(jī)，但是能否靈活運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，需要學(xué)生系統(tǒng)地復(fù)習(xí)，并做到融會(huì)貫通。幾屆的大賽經(jīng)驗(yàn)證明，很多難于記憶和理解的公式或定理，參賽學(xué)生將其應(yīng)用到化工設(shè)計(jì)作品中，發(fā)現(xiàn)其記憶深刻?！盎ぴO(shè)計(jì)競(jìng)賽”的備賽過(guò)程就是系統(tǒng)鞏固復(fù)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的過(guò)程，根據(jù)設(shè)計(jì)中遇到的各種新問(wèn)題，查閱資料，彌補(bǔ)欠缺的理論和實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)而解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的困難。

另外，化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽作品還需要自學(xué)大量的化工軟件，如Auto CAD、Aspen Plus、3DMAX、CADWORX 等。雖然在理論課學(xué)習(xí)過(guò)程中曾經(jīng)接觸過(guò)部分軟件，但是由于學(xué)時(shí)有限，學(xué)生只是會(huì)簡(jiǎn)單地應(yīng)用部分軟件。為了完成化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽的作用，還需要參賽學(xué)生充分利用課余時(shí)間，把這些軟件學(xué)精學(xué)透，并應(yīng)用到化工設(shè)計(jì)作品中。為了激起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲望，學(xué)院結(jié)合教研室出臺(tái)了一系列的獎(jiǎng)勵(lì)措施，比如：要求全部“化學(xué)工程與工藝”專(zhuān)業(yè)的同學(xué)必須參加競(jìng)賽，備賽過(guò)程設(shè)為一門(mén)實(shí)踐課程，課程成績(jī)根據(jù)競(jìng)賽結(jié)果進(jìn)行確定。另外，根據(jù)學(xué)生作品的獲獎(jiǎng)等級(jí)進(jìn)行物質(zhì)和精神獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)增加在推優(yōu)、保研等方面的權(quán)重。這一系列措施，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，使其有目的地、系統(tǒng)地吸收和學(xué)習(xí)一些新的知識(shí)。

3.鍛煉學(xué)生的自我管理能力，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神

為了擴(kuò)大“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”在學(xué)生中的影響力，獲得優(yōu)異的比賽成績(jī)，學(xué)院通過(guò)學(xué)生社團(tuán)開(kāi)展了一系列的宣傳動(dòng)員工作。比如：社團(tuán)組織了3DMax校園漫游大賽，目的是選拔出優(yōu)秀的廠(chǎng)區(qū)漫游高手；電腦繪圖大賽，選拔出理論知識(shí)扎實(shí)和軟件能力過(guò)硬的學(xué)生，為設(shè)計(jì)競(jìng)賽儲(chǔ)備人才。大學(xué)生社團(tuán)還建立了化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽討論專(zhuān)區(qū)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，不同年級(jí)同學(xué)之間分享化工設(shè)計(jì)相關(guān)資料和信息，互相學(xué)習(xí)討論設(shè)計(jì)中遇到的困難和問(wèn)題等，這些活動(dòng)增強(qiáng)了化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽在學(xué)生中的影響力，讓更多的同學(xué)不再沉溺于網(wǎng)游，參與到有意義的科技競(jìng)賽中來(lái)。學(xué)生社團(tuán)組織的這些活動(dòng)，充分鍛煉了學(xué)生的自我管理能力，全面提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

學(xué)生社團(tuán)的工作為“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”組建具有競(jìng)爭(zhēng)力的參賽隊(duì)伍做了充足的準(zhǔn)備。雖然“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”題目圍繞化工基礎(chǔ)原料而展開(kāi)，但是完成整個(gè)設(shè)計(jì)作品需要化工、自動(dòng)化、機(jī)械、經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科知識(shí)，需要多名同學(xué)(可以是不同專(zhuān)業(yè))在規(guī)定時(shí)間內(nèi)共同完成相關(guān)命題的方案設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)，并提交完整的作品。這就需要學(xué)生具有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。全國(guó)大學(xué)生“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”采用全國(guó)統(tǒng)一命題、分賽區(qū)組織比賽的形式，由5名同學(xué)組成競(jìng)賽小組。在學(xué)生自愿、老師協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上完成化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽的組隊(duì)工作，接下來(lái)組內(nèi)同學(xué)良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神是競(jìng)賽取得好成績(jī)的保障。備賽期間，隊(duì)內(nèi)成員明確分工，查閱不同領(lǐng)域的有關(guān)紙質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資料，然后再集中商討設(shè)計(jì)思想，確定設(shè)計(jì)方案、分工負(fù)責(zé)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成競(jìng)賽任務(wù)。雖然設(shè)計(jì)競(jìng)賽備賽時(shí)間比較長(zhǎng)，但是競(jìng)賽涵蓋內(nèi)容非常廣，一個(gè)人很難在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，所以合理的分工負(fù)責(zé)，適時(shí)的合作商討，是完成設(shè)計(jì)作品，按時(shí)提交作品的必由之路。整個(gè)備賽過(guò)程對(duì)參賽學(xué)生的綜合知識(shí)、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都是很大的考驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)意志和心理素質(zhì)也是一種很好的鍛煉。

4.依托化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽，進(jìn)行“化學(xué)工程與工藝”專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

目前，我國(guó)化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍以中低端產(chǎn)品和通用產(chǎn)品為主，高檔、專(zhuān)用產(chǎn)品比例較低，高端產(chǎn)品的需求空間逐漸加大，供需呈現(xiàn)出明顯的產(chǎn)品檔次結(jié)構(gòu)性差距?！盎瘜W(xué)工程與工藝”專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的人才，應(yīng)緊密聯(lián)系行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，及時(shí)把握行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，在強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

一年一屆的“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”提高了我們學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。另外，我校為了適應(yīng)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的大趨勢(shì)，依托“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”，開(kāi)展了一系列的“化學(xué)工程與工藝”專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)與提高[5]。例如，我們根據(jù)往年“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”題目開(kāi)設(shè)化工原理單元操作設(shè)計(jì)、化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)、化工工藝路線(xiàn)設(shè)計(jì)等實(shí)踐課程[6]，同時(shí)將“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目相結(jié)合，鼓勵(lì)同學(xué)們積極地參與到其中，通過(guò)查閱資料，數(shù)據(jù)采集，模型構(gòu)建和刻苦鉆研，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、堅(jiān)忍不拔的鉆研精神，敢于創(chuàng)新的實(shí)踐勇氣。我校的“化學(xué)工程與工藝”專(zhuān)業(yè)2011年列入教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，我們選拔部分學(xué)生進(jìn)入“卓越工程師”班進(jìn)行特殊的教學(xué)培養(yǎng)，強(qiáng)化工程訓(xùn)練，加大實(shí)踐能力的培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃安排“卓越工程師”班的學(xué)生跟隨指導(dǎo)老師到企業(yè)生產(chǎn)一線(xiàn)頂崗實(shí)習(xí)。實(shí)習(xí)過(guò)程中要求學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，即使微不足道的小問(wèn)題，只要能夠改進(jìn)工藝，提高原料利用率，降低能耗，減少污染等，都可以作為創(chuàng)新申請(qǐng)學(xué)校給予的鼓勵(lì)。

目前企業(yè)招人難和大學(xué)生就業(yè)難這一矛盾尤為突出，對(duì)于化工行業(yè)也不例外。為了緩解這一主要矛盾，學(xué)校下一步的實(shí)踐教學(xué)改革計(jì)劃為將實(shí)踐教學(xué)與化工企業(yè)結(jié)合。借鑒“化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽”的模式，將企業(yè)需待解決的問(wèn)題立項(xiàng)或作為競(jìng)賽項(xiàng)目，組織學(xué)生在專(zhuān)業(yè)老師的指導(dǎo)下開(kāi)展相關(guān)的文獻(xiàn)調(diào)研、提出解決問(wèn)題方案并論證等工作。即使最后結(jié)果不能真正地解決實(shí)際問(wèn)題，也會(huì)促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提高，讓學(xué)生懂得只有多多地積累專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高實(shí)踐能力，才能盡快地解決實(shí)際問(wèn)題，為社會(huì)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

上述的實(shí)踐教學(xué)改革對(duì)于提高“化學(xué)工程與工藝”專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，實(shí)踐創(chuàng)新能力的增強(qiáng)，緩解“招人難和就業(yè)難”這一社會(huì)矛盾，都有很大的促進(jìn)作用。

(責(zé)任編輯：夏璐)

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[5]晉梅.化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)化工專(zhuān)業(yè)教學(xué)的啟示[J]. 江漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，41(3)：102-104.

[6]王明，雷洪，馬學(xué)兵.以全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽為契機(jī)探索“化工原理”課程的實(shí)踐化教學(xué)改革[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，40(11)：170-173.

Research on “Chemical Engineering Design Contest” Promoting Effect on the Practice Teaching of Chemical Engineering

WANG Gui-Xia，KONG Xiang-fei，LIANG Jun

(College of Chemistry and Bioengineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China)

National “Chemical Engineering Design Contest” plays a very important role in the training specialists in the field of chemical engineering. In this paper，according to the experience of guiding students to participate in the “chemical design competition”，the promotion in the professional quality training，enhancement of engineering practice ability，practice teaching reform and other aspects are summed up.

chemical engineering design；contest；engineering practice；teaching reform

G642

A

1671-9719(2016)7-0033-03

王桂霞 (1976- )，女，河北滄州人，副教授，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)化工。

2016-03-10

2016-04-21

2015年廣西高等教育教學(xué)改革工程重點(diǎn)項(xiàng)目“基于廣西石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究與實(shí)踐”(2015JGZ129)。