柳 華

（北方民族大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，寧夏銀川 750021）

2017年正式提出的新工科建設(shè)是國家應(yīng)對新經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，從服從國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度提出的一項(xiàng)深化教育改革的重大行動計劃，是我國當(dāng)前發(fā)展工科教育的指導(dǎo)性思想。化工行業(yè)是國家基礎(chǔ)行業(yè)，化工行業(yè)的持續(xù)發(fā)展離不開高素質(zhì)、工程實(shí)踐能力強(qiáng)的化工類專業(yè)技術(shù)人才。化工類專業(yè)人才培養(yǎng)當(dāng)前所面臨的問題是學(xué)校教育與高速發(fā)展的行業(yè)難以銜接、匹配度不高的問題，尤其是學(xué)生工程實(shí)踐能力不足；設(shè)計創(chuàng)新能力差，環(huán)境、安全意識及社會責(zé)任感有待加強(qiáng)。面對新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)和新模式，化工專業(yè)教育必須進(jìn)一步改革發(fā)展，提高教育質(zhì)量?；ゎ悓I(yè)以新工科建設(shè)為指導(dǎo)思想進(jìn)行教學(xué)教育改革迫在眉睫。

1 開設(shè)《化工綜合設(shè)計》課程的意義

實(shí)踐能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新意識的提高離不開實(shí)踐類教學(xué)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，尤其是工程設(shè)計類實(shí)踐環(huán)節(jié)，當(dāng)前化工類專業(yè)開設(shè)的設(shè)計類實(shí)踐課程主要有《化工原理實(shí)驗(yàn)》《化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)》《化工原理課程設(shè)計》《畢業(yè)設(shè)計（論文）》等課程?！痘ぴ碚n程設(shè)計》是化工類專業(yè)學(xué)生接觸到的第一門基礎(chǔ)類設(shè)計性實(shí)踐類課程，主要針對化工過程中常見的諸如換熱器、填料塔、板式塔等化工單元操作進(jìn)行設(shè)計訓(xùn)練的一門課程，側(cè)重于化工單元操作的工藝設(shè)計?！懂厴I(yè)設(shè)計（論文）》課程是學(xué)生在畢業(yè)前，綜合應(yīng)用大學(xué)四年所學(xué)知識進(jìn)行的一次綜合性實(shí)踐活動，起到對學(xué)生各方面綜合素質(zhì)培養(yǎng)的目的。一般來講，大部分學(xué)校學(xué)生在進(jìn)行《畢業(yè)設(shè)計（論文）》課程時，學(xué)生可以選擇性地進(jìn)行畢業(yè)論文或者畢業(yè)設(shè)計。選擇做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)可以通過該課程對化工生產(chǎn)過程進(jìn)行全流程設(shè)計，掌握化學(xué)工程設(shè)計的全流程，熟悉傳統(tǒng)和現(xiàn)代的設(shè)計方法和技術(shù)，了解影響設(shè)計目標(biāo)各種因素，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化、環(huán)境及倫理等因素。對于選擇做畢業(yè)論文的同學(xué)，就缺少了工程設(shè)計方面的系統(tǒng)性、綜合性設(shè)計訓(xùn)練過程。以我院為例，據(jù)統(tǒng)計我院化學(xué)工程與工藝系每年的《畢業(yè)設(shè)計（論文）》中有接近一半的題目為畢業(yè)論文。因此為了進(jìn)一步提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，開闊學(xué)生視野，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)保安全意識，加強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作能力，亟須一門綜合性設(shè)計類課程將化工設(shè)計過程中涉及的工藝過程計算、工藝單元設(shè)計、化工圖紙的繪制、化工設(shè)計軟件的應(yīng)用對化工過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，將化工環(huán)保與安全方面的設(shè)計等內(nèi)容有機(jī)統(tǒng)一起來，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，能夠了解到化工設(shè)計過程的整體步驟、設(shè)計思路和設(shè)計方法，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程素養(yǎng)、開闊視野、提高創(chuàng)新意識。為此我院化學(xué)工程與工藝系以新工科專業(yè)建設(shè)為指導(dǎo)思想，以專業(yè)教育工程認(rèn)證為基本原則，在化學(xué)工程與工藝專業(yè)2019版培養(yǎng)方案中，設(shè)計加入了能夠集中體現(xiàn)化工專業(yè)專業(yè)特色的《化工綜合設(shè)計》課程，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，能夠有效提高工程素養(yǎng)，增強(qiáng)創(chuàng)新意識，了解當(dāng)前化工行業(yè)發(fā)展的新工藝、新技術(shù)、新模式，為培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展的新型化工類專業(yè)技術(shù)人才打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2 《化工綜合設(shè)計》課程的主要內(nèi)容

我校化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院開設(shè)的《化工綜合設(shè)計》課程面向化學(xué)工程與工藝專業(yè)全體同學(xué)，同學(xué)們每3人一組，學(xué)生自行組隊并由學(xué)院統(tǒng)一指定指導(dǎo)老師，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下以小組為單位完成相應(yīng)的設(shè)計任務(wù)。設(shè)計題目的來源有兩種，一種是以當(dāng)年全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽題目為題，截取設(shè)計大賽指定的某個化工生產(chǎn)過程的一個工段作為該課程的設(shè)計內(nèi)容。另一種是指導(dǎo)教師結(jié)合自己的科研方向自擬題目，要跟上述題目難度、工作量保持一致。每個小組的設(shè)計內(nèi)容均包括以下六個方面。

1）查閱、收集、整理與設(shè)計內(nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)資料，完成文獻(xiàn)綜述部分，介紹選題的背景意義，當(dāng)前發(fā)展的狀況等。在該階段學(xué)生進(jìn)行分組，并由學(xué)院指定指導(dǎo)老師。學(xué)生通過查閱資料總結(jié)自己課題當(dāng)前國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及目前主要采取的生產(chǎn)工藝、各生產(chǎn)工藝條件的異同及各生產(chǎn)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。

2）生產(chǎn)方法的選擇和工藝流程的確定。結(jié)合前面文獻(xiàn)綜述部分對各種工藝過程的分析，根據(jù)實(shí)際情況確定該課題要采用的生產(chǎn)方法，并在此基礎(chǔ)上確定與生產(chǎn)方法相適宜的工藝流程，繪制基本的工藝流程圖并簡述工藝過程。

3）進(jìn)行工藝過程計算。根據(jù)所確定的工藝流程，對其中的主要過程進(jìn)行物料衡算、熱量衡算，對主要設(shè)備的基礎(chǔ)工藝尺寸進(jìn)行計算，對通用設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計，確定接管基本尺寸，對附屬設(shè)備進(jìn)行基本設(shè)計。

4）繪制相關(guān)圖紙。根據(jù)工藝流程設(shè)計及工藝要求繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（PID）；根據(jù)主體設(shè)備基本工藝尺寸和工藝條件繪制主體設(shè)備條件圖；根據(jù)工藝流程、設(shè)計結(jié)果及化工廠車間布置的基本要求繪制車間布置圖。

5）現(xiàn)代化工設(shè)計方法的應(yīng)用。利用Aspen Plus對設(shè)計的工藝過程進(jìn)行校驗(yàn)校核，并對換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。通過HAZOP 分析提出設(shè)計本身所存在的風(fēng)險并提出具體的防范措施。

6）經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析與評價，并對非工藝部分提出要求。通過對該項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價確定該項(xiàng)目產(chǎn)生的社會經(jīng)濟(jì)效益并對技術(shù)路線進(jìn)行評價。指導(dǎo)老師每周需要定時召開設(shè)計工作小組例會，檢查前一階段的任務(wù)，布置下一階段任務(wù)，認(rèn)真填寫《化工綜合設(shè)計》指導(dǎo)記錄，確保每位同學(xué)都能按要求、保質(zhì)保量完成該課程設(shè)計任務(wù)。每個小組最終需要分別提交設(shè)計說明書、設(shè)計圖紙、設(shè)計軟件源程序等設(shè)計資料，并參加學(xué)院統(tǒng)一組織的《化工綜合設(shè)計》課程答辯。該課程成績由討論答疑（10%）、階段性匯報（10%）、設(shè)計說明書（40%）、設(shè)計圖紙（20%）和設(shè)計答辯（20%）等幾個部分構(gòu)成。

3 《化工綜合設(shè)計》教學(xué)模式

3.1 以新工科建設(shè)為指導(dǎo)思想

新工科建設(shè)是為適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對現(xiàn)有工科專業(yè)進(jìn)行改革創(chuàng)新的一項(xiàng)舉措，構(gòu)建與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)，與學(xué)校辦學(xué)定位相匹配的學(xué)科專業(yè)和課程體系?！痘ぞC合設(shè)計》課程作為化學(xué)工程與工藝系大力發(fā)展新工科建設(shè)之際設(shè)立的一門著重體現(xiàn)專業(yè)特色的綜合性實(shí)踐類課程，就必須以新工科建設(shè)思想為指導(dǎo)、以工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)去建設(shè)。我院的《化工綜合設(shè)計》課程是本著提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力、鍛煉學(xué)生設(shè)計創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)開設(shè)的一門綜合類設(shè)計型實(shí)踐類課程。該課程開設(shè)學(xué)期為第六學(xué)期，在學(xué)生學(xué)習(xí)完化學(xué)工程與工藝專業(yè)基礎(chǔ)核心課《化工原理》《化學(xué)反應(yīng)工程》《化工熱力學(xué)》，在《畢業(yè)設(shè)計（論文）》前開設(shè)，通過《化工原理課程設(shè)計》《化工綜合設(shè)計》《畢業(yè)設(shè)計》，從化工單元設(shè)計到化工過程全流程設(shè)計多維度、由淺至深地培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。按照工程認(rèn)證要求，基于OBE 教學(xué)理念制定了該課程的教學(xué)大綱，并以此為依據(jù)確定了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度及教學(xué)評價方式，充分體現(xiàn)培養(yǎng)適應(yīng)新時代化工行業(yè)發(fā)展的人才需求總目標(biāo)，推動化工專業(yè)實(shí)現(xiàn)新工科建設(shè)總目標(biāo)。

3.2 以課程思政為主要抓手

課程思政是當(dāng)前課程教學(xué)的一個重要方面，“為誰培養(yǎng)人”“培養(yǎng)什么人”是當(dāng)前學(xué)科建設(shè)的核心任務(wù)。在新工科建設(shè)背景下推進(jìn)課程思政，課堂教學(xué)仍然是主陣地，將思政元素融入《化工綜合設(shè)計》課程中，實(shí)現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)的有機(jī)結(jié)合，推進(jìn)“三全育人”綜合改革，發(fā)揮教師的引路人職責(zé)，培養(yǎng)具有“工匠”精神的化工類綜合性技術(shù)人才。在該課程的實(shí)施過程中，結(jié)合設(shè)計過程中用到的經(jīng)驗(yàn)公式引出科學(xué)家在推動科學(xué)發(fā)展中勇于奉獻(xiàn)、追求真理的精神，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度，能夠以“大國工匠”的精神為指引，努力成為合格的化工行業(yè)應(yīng)用型技術(shù)人才。結(jié)合我國前輩科學(xué)家對化工事業(yè)的貢獻(xiàn)，弘揚(yáng)愛國主義精神，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。結(jié)合學(xué)生在化工設(shè)計過程中所必須遵守的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以及化工行業(yè)從業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生作為化工專業(yè)學(xué)生所需具有的專業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)道德和規(guī)范等。結(jié)合很多化工單元操作過程都是高耗能過程，一方面消耗大量化石資源，另一方面造成環(huán)境污染，尤其是將碳的排放造成的大氣污染的情況引入環(huán)保理念，介紹國家關(guān)于“碳達(dá)峰、碳中和”的相關(guān)政策，樹立環(huán)保意識。

3.3 以“課企引領(lǐng)”為主線

目前很多指導(dǎo)老師是從學(xué)校畢業(yè)后直接到高校任教，缺乏實(shí)際生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)，尤其是專業(yè)性設(shè)計過程的經(jīng)驗(yàn)，這也制約了通過設(shè)計類課程對學(xué)生工程素養(yǎng)、實(shí)踐能力的鍛煉，也是學(xué)生培養(yǎng)脫離當(dāng)前化工行業(yè)發(fā)展實(shí)際。在《化工綜合設(shè)計》課程中引入“課企引領(lǐng)”的模式，具體來講就是除了以本院教師作為主要指導(dǎo)教師，通過課堂以集中授課的方式進(jìn)行指導(dǎo)外，還引入化工設(shè)計行業(yè)中的資深專家對化工設(shè)計中涉及的可行性報告的編制、化工圖紙的繪制、工藝流程設(shè)計、化工軟件的應(yīng)用做專題報告，聘請當(dāng)?shù)鼗ば袠I(yè)專家作為我院《化工綜合設(shè)計》聯(lián)合指導(dǎo)老師等形式，真正將化工設(shè)計中新的理念、方法帶到課堂教學(xué)中，將化工生產(chǎn)實(shí)際與課堂中的“教”與“學(xué)”有機(jī)結(jié)合起來，達(dá)到以當(dāng)前化工實(shí)際生產(chǎn)案例鍛煉學(xué)生設(shè)計創(chuàng)新能力的目的。此外也可以借此機(jī)會培訓(xùn)老師，提高老師的工程實(shí)踐能力和設(shè)計能力。在本輪我院《化工綜合設(shè)計》課程指導(dǎo)過程中，除了我院具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的15名老師作為指導(dǎo)教師對學(xué)生的設(shè)計過程進(jìn)行全程指導(dǎo)以外，還聘請了相關(guān)行業(yè)專家對學(xué)生設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo)。諸如聘請上海石化盈科的高級工程師對Aspen Plus 在化工設(shè)計中的綜合應(yīng)用給同學(xué)們做了詳細(xì)生動的專題講座。邀請寧夏工業(yè)設(shè)計院有限責(zé)任公司的工藝專業(yè)總工針對化工圖紙的繪制給大家做了細(xì)致全面的解答，并對學(xué)生的圖紙進(jìn)行檢查，指出學(xué)生在制圖中常出現(xiàn)的錯誤，強(qiáng)調(diào)了制圖的規(guī)范性。通過“課企融合”的方式，充分發(fā)揮企業(yè)專家和任課教師各自的優(yōu)勢和特長，努力提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識和實(shí)踐能力。

3.4 以“練賽融合”為核心

設(shè)計是一個復(fù)雜的綜合性過程，不能一蹴而就，之前的化工設(shè)計過程學(xué)生僅僅是按照課程要求、設(shè)計模板完成設(shè)計過程，缺乏對設(shè)計過程的思考、對工藝路線的選擇、收集資料，以及分析當(dāng)前行業(yè)發(fā)展形勢等方面的鍛煉，難以達(dá)到對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。因此，在該《化工綜合設(shè)計》課程中還以“練賽融合”的方式開展《化工綜合設(shè)計》課程的教學(xué)。為進(jìn)一步提高學(xué)生進(jìn)行化工設(shè)計的積極性、主動性，拔高學(xué)生們的設(shè)計水平，提出以全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽題目作為《化工綜合設(shè)計》課程的主要題目，按全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽的標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生完成設(shè)計任務(wù)，高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求完成該課程的設(shè)計任務(wù)，全面、深入鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力。以該課程為基礎(chǔ)，舉辦了北方民族大學(xué)第一屆化工設(shè)計大賽，該比賽要求化學(xué)工程與工藝專業(yè)同學(xué)全員參與，通過對各小組設(shè)計文檔、設(shè)計圖紙的審閱，并通過課程答辯綜合評定學(xué)生《化工綜合設(shè)計》課程成績，并在此基礎(chǔ)上評出獲獎作品和獲獎學(xué)生。對于表現(xiàn)特別優(yōu)異的同學(xué)推薦代表我校參加全國大學(xué)生化工設(shè)計大賽。《化工綜合設(shè)計》課程通過這種以賽促練、練賽結(jié)合的方式極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，化困難為動力，切實(shí)通過該課程達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新意識、鍛煉學(xué)生設(shè)計能力、提升實(shí)踐能力的目的，實(shí)現(xiàn)新工科背景下對化工行業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

4 結(jié)束語

在新工科背景下，結(jié)合化工行業(yè)發(fā)展需求，在我院化學(xué)工程與工藝專業(yè)中設(shè)置了《化工綜合設(shè)計》課程，按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向”的教育理念精心布置了《化工綜合設(shè)計》課程內(nèi)容，通過以“課企引領(lǐng)”為主線和以“練賽融合”為核心的模式有效提高化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使培養(yǎng)的人才能緊跟化工行業(yè)發(fā)展步伐，適應(yīng)當(dāng)前化工行業(yè)發(fā)展的需求。