彭 嘯 吳 燕 張晨曦 李沁然 閆方友

（天津科技大學(xué)化工與材料學(xué)院，天津 300457）

化工設(shè)計(jì)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，同時(shí)也是本科階段學(xué)習(xí)中最具綜合性的課程，幾乎涉及了所有專業(yè)主干課的基礎(chǔ)理論知識(shí)。課程要求學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)過(guò)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，討論化工工藝過(guò)程和設(shè)備的設(shè)計(jì)及化工廠設(shè)計(jì)問(wèn)題。該課程是將專業(yè)理論與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，著重培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力[1-2]的同時(shí)提升學(xué)生的思維能力和工程能力。

目前，化工設(shè)計(jì)課程普遍開設(shè)于各院?；I(yè)的高年級(jí)階段，用以整合凝練物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)、化工分離工程和化學(xué)反應(yīng)工程等先修課程的理論知識(shí)。在工程應(yīng)用的場(chǎng)景下[3]，化工設(shè)計(jì)課程可體現(xiàn)復(fù)雜工程問(wèn)題中化工理論的運(yùn)用。所以，熟練掌握化工設(shè)計(jì)類課程對(duì)學(xué)生順利步入生產(chǎn)和研究工作具有很大的幫助。

一、化工設(shè)計(jì)的課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量關(guān)系著工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)與需求的達(dá)成度，同時(shí)對(duì)本專業(yè)教學(xué)發(fā)展的延展性具有較大影響[4]。但是，諸多院校專業(yè)的化工設(shè)計(jì)課程的授課情況仍有較大改善空間。主要在以下幾個(gè)方面。

第一，由于與先修課缺乏銜接，且與后續(xù)實(shí)踐考核的結(jié)合不夠緊密，化工設(shè)計(jì)的課程基礎(chǔ)有待進(jìn)一步鞏固。

第二，課程內(nèi)容主要依托于教材，且教材更新頻率較慢，因此課程內(nèi)容急需更新和補(bǔ)充。

第三，雖然化工設(shè)計(jì)課程實(shí)踐性較強(qiáng)，但課程主要依托于課堂教學(xué)的形式，且考核方式單一，教學(xué)和考核方式需要改善。

第四，為保證課程教學(xué)質(zhì)量，青年任課教師的教學(xué)能力及工程實(shí)踐能力[5]亟待增強(qiáng)。

基于以上可能普遍存在問(wèn)題，在本學(xué)院及專業(yè)的教學(xué)改革和學(xué)科工程認(rèn)證的大背景下，為進(jìn)一步提升化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化化工人才專業(yè)能力，本專業(yè)的化工設(shè)計(jì)課程需做出針對(duì)性的改革。

二、課程改革方案及實(shí)施

1.夯實(shí)課程基礎(chǔ)

作為一門理論與工程實(shí)踐相結(jié)合的課程，化工設(shè)計(jì)對(duì)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)具有較高的要求。目前，大多數(shù)高等院校的化工設(shè)計(jì)課程均未對(duì)化工設(shè)計(jì)安排工程實(shí)踐課時(shí)。盡管化工設(shè)計(jì)的教學(xué)對(duì)象為高年級(jí)本科生，在先修課學(xué)習(xí)中有一定的積累，但對(duì)于單元操作的銜接、工廠車間設(shè)備布置、生產(chǎn)線開停車等內(nèi)容，缺乏深刻的體會(huì)和感性認(rèn)識(shí)，這也是造成學(xué)生缺乏興趣、課堂吸收效率差的主要因素。在化工專業(yè)本科生培養(yǎng)過(guò)程中，均安排了化工生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，以作為化工實(shí)踐的重要先修課。但在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中，由于各院校專業(yè)與企業(yè)的溝通成本較高，企業(yè)難以向化工專業(yè)本科生提供完備實(shí)操條件，難以保證本科在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)獲得高質(zhì)量的實(shí)習(xí)鍛煉。

本專業(yè)教師下大力氣夯實(shí)課程基礎(chǔ)，不斷提升原有先修課程中的實(shí)踐質(zhì)量，尤其是著重提升實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的課程目標(biāo)達(dá)成質(zhì)量，進(jìn)而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)化工設(shè)計(jì)對(duì)象的認(rèn)識(shí)和理解。本專業(yè)低年級(jí)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)[6]是化工設(shè)計(jì)先修課中的主要支撐，同時(shí)為強(qiáng)化生產(chǎn)線、車間、工廠等設(shè)計(jì)主體在學(xué)生頭腦中的客觀意識(shí)[7]起到重要作用。在本專業(yè)工程認(rèn)證的大背景下，本著立足新工科建設(shè)、著眼實(shí)踐能力、體現(xiàn)工程特色的原則，本專業(yè)對(duì)化工設(shè)計(jì)這一課程的培養(yǎng)目標(biāo)、授課內(nèi)容、考核方式等方面做出了深入的優(yōu)化和調(diào)整。與此同時(shí)，也為實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)賦予了更為清晰的定位，要求學(xué)生通過(guò)參加生產(chǎn)實(shí)習(xí)達(dá)成以下目標(biāo)：具有工程實(shí)踐經(jīng)歷，熟悉化工品相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，了解企業(yè)質(zhì)量管理體系；了解國(guó)家的環(huán)境保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的政策和法律、法規(guī)；能夠正確理解團(tuán)隊(duì)的重要性，能主動(dòng)與其他成員共享信息，合作共事。課程改革后，生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的專業(yè)能力、工程能力[8]、團(tuán)隊(duì)合作能力的要求均有提升，因此可以為后續(xù)的化工設(shè)計(jì)打下更為堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外，本專業(yè)對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地及實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容進(jìn)行重新優(yōu)化和選擇。通過(guò)院系教師的不斷努力，對(duì)多個(gè)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行了優(yōu)選，最終確定一石化企業(yè)培訓(xùn)中心作為生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地。該實(shí)習(xí)基地具備全套實(shí)操設(shè)備，由實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備改造而成，配有全套DSC系統(tǒng)。在保證安全實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行開/停車的實(shí)操實(shí)訓(xùn)以及考核。實(shí)習(xí)過(guò)程包括入崗安全培訓(xùn)、廠區(qū)全面參觀、仿真模擬生產(chǎn)、教學(xué)生產(chǎn)線實(shí)操等環(huán)節(jié)，最終在車間技術(shù)人員的指導(dǎo)下完成生產(chǎn)線開停車實(shí)操考核。確保實(shí)踐質(zhì)量是化工設(shè)計(jì)先修課中最有力的支撐，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)化工設(shè)計(jì)的主體建立更為直觀、感性的認(rèn)識(shí)[9]。為了強(qiáng)化化工設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，在本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，提高了工藝流程設(shè)計(jì)要求、車間平立面布置圖等圖紙繪制的要求。通過(guò)以上措施，進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，形成了連續(xù)的課程的后效應(yīng)，建立了“以實(shí)習(xí)創(chuàng)認(rèn)知、以課程授內(nèi)容、以畢設(shè)促應(yīng)用”的良性循環(huán)。

2.完善課程內(nèi)容

化工設(shè)計(jì)課程雖備受重視，但課程教學(xué)資源仍有限，教材內(nèi)容覆蓋面及更新速度不能滿足新時(shí)代發(fā)展的要求[10]。針對(duì)上述問(wèn)題，在本專業(yè)化工設(shè)計(jì)的教改過(guò)程中，課程內(nèi)容作了多方面補(bǔ)充。首先，化工設(shè)計(jì)課程中引入設(shè)計(jì)認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)。在開展章節(jié)教學(xué)內(nèi)容之前，以視頻的形式展示設(shè)計(jì)主體內(nèi)容。其次，引入化工廠設(shè)計(jì)中的失敗案例的教學(xué)。在每個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中，找到相應(yīng)的失敗設(shè)計(jì)的案例，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)失誤所帶來(lái)的嚴(yán)重后果，提升學(xué)生的危機(jī)意識(shí)，明確化工設(shè)計(jì)對(duì)于安全生產(chǎn)以及企業(yè)利益的重要性。最后，將部分化工設(shè)計(jì)所必須參考的相關(guān)國(guó)標(biāo)納入課程體系。國(guó)標(biāo)是化工行業(yè)中最關(guān)鍵的指導(dǎo)性文件，也是學(xué)生步入相關(guān)行業(yè)工作中所需要認(rèn)真研讀的重要資料?；ぴO(shè)計(jì)相關(guān)國(guó)標(biāo)內(nèi)容，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又對(duì)教材中不滿足現(xiàn)行要求的內(nèi)容進(jìn)行了對(duì)比更新。例如：課程中《工廠車間布置設(shè)計(jì)》章節(jié)，課本中所涉及的內(nèi)容有限，遠(yuǎn)不足以滿足學(xué)生從了解到精通的需求。此外，此部分內(nèi)容中的行業(yè)設(shè)計(jì)原則和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生改變。因此，本章節(jié)教學(xué)過(guò)程中，將《化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》（HG/T 20688-2000）、《化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一》（HG 20519-2009）以及《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T 20546-2009）等國(guó)標(biāo)，選定為補(bǔ)充教材，作為課上設(shè)計(jì)示范的依據(jù)，同時(shí)也作為課下作業(yè)的設(shè)計(jì)參考。綜合以上三方面措施，化工設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容得到多方面補(bǔ)充，使得學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中涉及更多的工程應(yīng)用內(nèi)容，工程能力和應(yīng)用能力也得到了更大程度的提升。

3.改善教學(xué)方法

本專業(yè)教師對(duì)化工設(shè)計(jì)的教學(xué)方法做了深入的改革。以課程目標(biāo)改革為突破口，本課程確定的課程指標(biāo)點(diǎn)為以下幾個(gè)：首先，能運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本知識(shí)和原理，結(jié)合文獻(xiàn)研究，分析化工過(guò)程的影響因素，證實(shí)解決方案的合理性；其次，能夠結(jié)合安全、法律、環(huán)境、倫理等現(xiàn)實(shí)約束條件，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性論證；再次，能夠集成單元過(guò)程進(jìn)行工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)選，體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)；最后，具備化學(xué)工業(yè)中的工程管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)相關(guān)知識(shí)，在化學(xué)工程問(wèn)題分析中運(yùn)用工程管理和經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多種技術(shù)環(huán)境中應(yīng)用。由此可以看出，改革后的化工設(shè)計(jì)課程對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、工程創(chuàng)新意識(shí)、工程經(jīng)濟(jì)決策能力等方面均有較高的要求。所以，基于以上課程能力要求，課程教學(xué)方法應(yīng)做出對(duì)應(yīng)的改革。

與大多專業(yè)課相同，化工設(shè)計(jì)也以課堂教學(xué)的形式為主，即傳統(tǒng)的“老師主動(dòng)教、學(xué)生被動(dòng)學(xué)”的模式[11]。在此教學(xué)模式下，教師按照規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)講解演繹的方式，向?qū)W生傳達(dá)需要掌握的內(nèi)容，提升學(xué)生對(duì)課本上理論知識(shí)的理解效率，是目前最為普遍且相對(duì)高效的教學(xué)形式。但是不可避免的，該教育模式具備缺乏課堂互動(dòng)性、學(xué)生喪失學(xué)習(xí)主動(dòng)性、教師缺少內(nèi)容反饋性等一系列缺點(diǎn)。如上所述，化工設(shè)計(jì)課程具備實(shí)踐和應(yīng)用屬性，需要在課程講授的基礎(chǔ)上增添實(shí)踐反饋環(huán)節(jié)。針對(duì)此問(wèn)題，本專業(yè)的化工設(shè)計(jì)課程做了相應(yīng)改革，即在對(duì)應(yīng)章節(jié)內(nèi)容的授課環(huán)節(jié)中，添加了以課堂作業(yè)為載體的互動(dòng)問(wèn)答模塊。課堂上，完成常規(guī)講授教學(xué)模塊后，布置一簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)任務(wù)或展示并討論一設(shè)計(jì)案例，作為課堂作業(yè)當(dāng)堂完成，而后通過(guò)課后老師評(píng)分、師生互相提問(wèn)、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等方法，訓(xùn)練并考察學(xué)生是否靈活運(yùn)用該章節(jié)內(nèi)容中的知識(shí)點(diǎn)。此外，輔以上述提到的化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等新增教輔材料作為參考文件，在培養(yǎng)學(xué)生思考和創(chuàng)新能力的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)化工設(shè)計(jì)能的規(guī)范性和合理性訓(xùn)練。所以，在改革教學(xué)方式的基礎(chǔ)上，課程的考核方式也得到豐富，該課堂作業(yè)環(huán)節(jié)的評(píng)分也將作為總成績(jī)中重要的一部分，這也意味著課程評(píng)價(jià)體系也將更加完善。

4.提升教師水平

目前，院校化工專業(yè)青年教師人數(shù)不斷增加，但具備完善工程背景的青年教師的數(shù)量仍舊不能滿足需求。在諸如化工設(shè)計(jì)等需要體現(xiàn)工程實(shí)踐能力的課程中，任課教師的工程實(shí)踐能力也將嚴(yán)重影響課程目標(biāo)的達(dá)成情況。一方面從工程類課程教學(xué)的角度出發(fā)，另一方面為了優(yōu)化院系內(nèi)具備工程實(shí)踐能力的人才結(jié)構(gòu)，并彌補(bǔ)青年教師普遍存在的教學(xué)能力短板[3]，本專業(yè)的每位青年教師均有一位資深教師對(duì)教學(xué)能力進(jìn)行輔導(dǎo)，使其快速適應(yīng)教學(xué)工作環(huán)境并提升教學(xué)能力。在此過(guò)程中，青年教師以助教的形式參與老教師的教學(xué)過(guò)程，夯實(shí)教學(xué)基礎(chǔ)。此外，青年教師全程參與老教師的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，在掌握課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)對(duì)學(xué)生的針對(duì)性指導(dǎo)能力。在具備基礎(chǔ)教學(xué)能力的前提下，全學(xué)院內(nèi)參與工程實(shí)踐類課程教學(xué)以及指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)的教師需參與專題學(xué)習(xí)。學(xué)院多次聘請(qǐng)化工生產(chǎn)和化工設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)專家以及校內(nèi)自身督導(dǎo)，就化工設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行多次專題培訓(xùn)。此外，為了提升青年教師的工程應(yīng)用水平，要求新入職教師參加本科生專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐過(guò)程，并提前接受實(shí)訓(xùn)基地工程師的專業(yè)指導(dǎo)。在全程參與實(shí)習(xí)基地走訪和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)的過(guò)程中，培養(yǎng)了青年教師的工程實(shí)踐水平。以上措施在不同層面上促進(jìn)了青年教師的工程實(shí)踐能力的提高，同時(shí)提升了教師的授課水平，從而保證了化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量。

三、結(jié)束語(yǔ)

化工設(shè)計(jì)的教學(xué)效果將直接影響學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和工程思維，對(duì)未來(lái)國(guó)家化工行業(yè)的整體發(fā)展具有重大意義?；ぴO(shè)計(jì)課程的改革是適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求和學(xué)生全面發(fā)展需要的基本保證。通過(guò)一段時(shí)間的改革實(shí)踐，不僅提升了相關(guān)化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果，更是在不同層面提升了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、繪圖能力及工程思維等能力。今后，還要不斷總結(jié)改革與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)以教學(xué)改革為手段全面提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力，達(dá)到新時(shí)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)人才質(zhì)量的要求。