趙亞梅　王倩　常薇　李慶

[摘? 要]本文基于西安工程大學近五年的實踐活動，探討了化工設計競賽對大學生的工程技能、創(chuàng)新思維能力、自主學習能力及團隊協(xié)作精神等綜合素質(zhì)培養(yǎng)的促進與推動作用，并結(jié)合化工設計實踐特點和新興技術創(chuàng)新理念，對強化實踐教學和探索新型教學模式進行了研究。

[關鍵詞]化工設計競賽? 工程技能? 創(chuàng)新思維? 教學改革

中圖分類號：G642：TQ0-4? 文獻標識碼：A

引? 言

工程教育是以技術科學為基礎，以培養(yǎng)能夠?qū)⒖茖W技術轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的工程師為目標的專門教育[1]。隨著科技的不斷創(chuàng)新及全球化發(fā)展，建設與發(fā)展新工科已成為社會發(fā)展的迫切需要。2017年2月20日，教育部發(fā)布了《關于開展新工科的研究與實踐通知》，為我國化工類專業(yè)人才培養(yǎng)和教學改革指明了新方向。

全國大學生化工設計競賽是當前國內(nèi)化工領域規(guī)模最大、水平最高的本科生年度賽事，比賽圍繞當年國內(nèi)熱點化工類項目，要求學生從現(xiàn)代技術應用、工程圖紙繪制及設計說明書等方面制作作品，涉及化工、自動化、機械、經(jīng)濟及計算機技術等多門學科知識[2-5]，西安工程大學自2014年參加第八屆全國化工設計競賽以來，隨著參賽次數(shù)的增加和參賽經(jīng)驗的積累，學生和指導教師的綜合素質(zhì)都得到了鍛煉和提升，“以賽促教”對該專業(yè)教學改革提供了新的思路。

化工設計競賽對提高大學生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的作用

1.培養(yǎng)了學生的工程技能

目前，高校全日制化工專業(yè)教學內(nèi)容相對滯后，傳統(tǒng)的以教師、教材、課堂為中心的教學模式讓學生的工程技術能力和工程意識較弱。因此，學校在設計任務時應讓學生了解生產(chǎn)實際、清楚設計標準和行業(yè)規(guī)范，必要時還應讓學生去相關化工廠進行實踐，了解和學習工廠的車間布置、操作流程、安全環(huán)保等設計思路和方法。在設計任務時，還可以讓學生結(jié)合行業(yè)設計規(guī)范的要求，對總廠布置、車間布置、工藝流程及模擬計算、設備計算和選型、自動控制、節(jié)能降耗、項目評估等方面進行思考和學習，這在很大程度上能夠強化學生的工程意識，鍛煉學生的工程應用能力。通過化工設計競賽，能夠推動大學生工程觀念的建立，促進大學生工程技能的提升，還能夠為社會培養(yǎng)工程技能較強的專業(yè)技術人員。

2.提高了學生的創(chuàng)新思維能力

在化工設計競賽中，技術創(chuàng)新是參賽作品十分重要的考查點。在參賽過程中，學生根據(jù)大賽考查要求，主要從清潔生產(chǎn)工藝創(chuàng)新、反應技術及分離技術創(chuàng)新、過程節(jié)能技術創(chuàng)新、新型設備應用技術創(chuàng)新四個方面出發(fā)，充分應用所學知識，結(jié)合實踐教學和工程具體事例進行設計、創(chuàng)造，體現(xiàn)作品的創(chuàng)新點，這在很大程度上要求學生不僅要具備扎實的專業(yè)基礎知識，還要注重創(chuàng)新思維的鍛煉和創(chuàng)新能力的提升。以2017年西安工程大學學生參賽作品為例，學生要針對某一含硫工業(yè)廢氣源設計一套深度脫硫并資源化利用的裝置，最終確定的參賽作品主題為“河北邯峰電廠深度脫硫并資源化利用項目”。學生在煙氣預處理工段使用了新型電袋復合除塵器，使除塵效率達到了99.5%;在吸收塔內(nèi)采用LIQDIST-Ⅰ型液體分布器，提高了塔內(nèi)分離效率，實現(xiàn)了設備技術的創(chuàng)新;在氧化及脫氮工段采用SiO2-TiO2共同催化，使煙氣氧化效率達到了98%，以硫酸鈷為催化劑氧化亞硫酸銨，使其氧化效率接近100%，實現(xiàn)了新型綠色催化劑應用的創(chuàng)新;采用雙效蒸發(fā)技術，降低了能耗，采用強酸性陽離子交換樹脂進行三廢處理，實現(xiàn)了過程及節(jié)能的創(chuàng)新。由此可見，通過化工設計競賽，學生的創(chuàng)新思維能力得到了有效提高和鍛煉，使其在今后工作中面對具體問題有能力提出創(chuàng)造性的建議和方法。

3.提升了學生的自主學習能力

參賽人員大部分為大二或大三的學生，他們大多專業(yè)知識不全面，知識構(gòu)架不完善，在作品完成過程中遇到相關專業(yè)問題時會主動學習和查閱資料。在設計過程中，使用的化工軟件如Aspen plus、AutoCAD、KG Tower、SW6-2011、3DMAX、PDMS等都需要學生在自主學習和練習后將其應用于設計任務中，而且大部分軟件是英文版，如Aspen plus、3DMAX、PDMS等，這就要求學生必須自主學習和掌握相關英文和專業(yè)基礎知識。另外，競賽作品除包含化工工藝核心內(nèi)容外，還涉及國家行業(yè)規(guī)范和相關規(guī)定、自動化、機械化、計算軟件、安全要求、環(huán)境要求、廠址選擇等方面的內(nèi)容，其中大部分內(nèi)容學生并不了解，需要在教師的指導下查閱資料或自主學習才能完成。因此，通過化工設計競賽，學生自主學習能力得到了很大提升。

4.增強了學生的團隊協(xié)作意識

化工設計競賽主要以學生興趣和特長為導向，采用自愿報名的方式，學生在教師的指導下可以組建一支結(jié)構(gòu)合理、團結(jié)協(xié)作的隊伍，通過合作完成參賽任務。參賽隊伍一般由5人組成，其中隊長1名，隊員4名，參賽隊員必須在規(guī)定時間內(nèi)完成工藝方案選擇和確定、工藝流程模擬、設備計算與選型、設計說明書撰寫、圖紙繪制、環(huán)評安評經(jīng)濟評價報告、3D廠區(qū)和配管布置及視頻動畫等內(nèi)容。為了在規(guī)定的時間內(nèi)順利完成作品，每名隊員除了保質(zhì)保量地完成自己負責的工作外，還需與其他成員相互協(xié)作、相互配合才能最終完成作品。比如模擬計算完成后，其他隊員才能根據(jù)計算結(jié)果進行設備計算、選型、換熱網(wǎng)絡優(yōu)化等任務。從表面上來看，一個完整的作品是由現(xiàn)代技術源文件、工程圖紙和設計文檔三部分組成，但實際上則需要隊員之間相互協(xié)作、相互配合才能完成，這也是對參賽人員協(xié)作能力的考查和鍛煉。因此，通過化工設計競賽，參賽學生的團隊協(xié)作精神得到了很好的鍛煉和增強。

化工設計競賽對教學改革的促進作用

1.基于雙中心教學模式強化實踐教學環(huán)節(jié)

化工類專業(yè)具有很強的實踐性特點，在教學過程中應注重教師專業(yè)知識傳授和學生工程應用能力培養(yǎng)的雙重作用。通過化工設計競賽我們不難發(fā)現(xiàn)，學生具有很強的自主學習和解決問題的能力，他們能夠應用現(xiàn)代技術方法和專業(yè)知識，圍繞某一化工基礎原料的生產(chǎn)進行廠址選擇、工藝流程、設備選型和經(jīng)濟核算，并能夠在專業(yè)教師的指導下獨立完成整個作品。這就為化工專業(yè)教學提出了一個新思路，我們可以在教學過程中充分利用學生的主導作用，調(diào)動學生靈活應用所學專業(yè)知識解決有關工程應用問題的能力。因此，西安工程大學將設計競賽作為第二課堂強化本科生實踐教學，并根據(jù)化工類專業(yè)實踐教學特點，重視教師在知識傳授過程中的主導作用，同時突出學生在自主學習過程的主體作用，借鑒化工設計競賽的理念和方法，圍繞設計任務進行化工廠設計，對工程實踐教學進行拓展和強化。

2.基于現(xiàn)代設計應用探索新的教學模式

隨著化學工業(yè)的日益發(fā)展，新興現(xiàn)代設計方法在化工設計應用中具有非常重要的作用。化工設計競賽十分注重現(xiàn)代設計方法在作品中的應用，現(xiàn)代設計應用在作品評分中占總分的15%。例如，在計算機設計過程中，可以應用過程仿真模型進行工藝流程設計與優(yōu)化，應用夾點技術分析進行熱集成設計，應用三維仿真模型進行設備布置、管道布置及工廠外觀設計等?，F(xiàn)代技術方法的使用能夠快速提高指導教師的專業(yè)設計水平，使其在教學過程中能夠利用模擬仿真技術、移動互聯(lián)網(wǎng)技術等進行教學模式創(chuàng)新，將教學活動不同程度地轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙n堂，還可以將教學效果由結(jié)果性評價向發(fā)展性評價轉(zhuǎn)變，充分利用學生的求知欲和主觀能動性提高教學效果。

結(jié)? 語

隨著國家“2025”戰(zhàn)略計劃的出臺，從工程教育大國轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ探逃龔妵呀?jīng)成為我國高等教育今后奮斗的重要目標。因此，借鑒化工設計競賽實踐經(jīng)驗和新興技術創(chuàng)新理念，利用新興科技推動教學模式的改革，不僅有助于大學生綜合素質(zhì)的提高，而且有助于推動化工類專業(yè)的教學創(chuàng)新。

參考文獻：

[1]孫健、黃嘉晉、張啟揚 等：《工程教育視域下全國大學生化工設計競賽校園創(chuàng)新關注度分析》，《化工高等教育》2016年第33卷第5期，第23-26頁。

[2]鄭輝東、趙素英、吳丹 等：《淺析化工設計競賽對化工專業(yè)學生培養(yǎng)的促進作用》，《廣州化工》2016年第44卷第8期，第194-195頁。

[3]范明霞、袁頌東、胡兵 等：《“721”模式下化工設計競賽對學生能力的提高》，《化工設計通訊》2017年第43卷第9期，第147-148頁。

[4]薛麗君：《全國大學生化工設計競賽中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與實踐》，《化工設計通訊》2016年第42卷第8期，第73頁。

[5]姚運金、陳浩、魏鳳玉 等：《依托化工設計競賽平臺促進創(chuàng)新型人才培養(yǎng)》，《化工高等教育》2017年第6期，第10-13頁。

作者單位：西安工程大學環(huán)化學院化工系? 陜西西安