石志盛，李 芳，魏學嶺，楊仁春，張榮莉

（安徽工程大學 化學與環(huán)境工程學院，安徽蕪湖 241000）

為了多方面培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新思維和工程技能，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，增強大學生的工程設計與實踐能力，全國大學生化工設計競賽在化工協(xié)會、企業(yè)（如東華科技有限公司）及浙江大學等高校和組織的推動下成功舉辦十四屆。該競賽已成為國內(nèi)化工類級別最高、參賽隊伍最多、影響最大的比賽[1-8]。我校自2015年參加大賽以來，共獲得全國化工設計大賽一等獎4次?；ぴO計大賽對學生團隊協(xié)作能力、工程能力等的提高是顯而易見的。然而，通過觀察學生在決賽現(xiàn)場答辯階段的表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，與天津大學、浙江大學等名校相比，我校學生存在對基本概念、基本原理知識掌握嚴重不足的問題。另一方面，工程認證要求我們經(jīng)過4年的培養(yǎng)將大部分學生培養(yǎng)成合格的準工程師。顯然，要求所有學生參加設計大賽是不現(xiàn)實的。因此，如何使競賽學生在課程學習階段掌握好基本知識，并且同時使所有學生獲得訓練以滿足工程認證的要求，是值得思考的問題。化工原理課程設計是一門重要的實踐課程，為了適應新工科背景下對人才的要求，課程改革迫在眉睫[9-14]。往年我校的化工原理課程設計中，一直照著老模式（教師出題—學生手算—交上報告、圖紙—教師給分）進行，存在出題單一化、完全手算及手繪圖紙不規(guī)范等問題?；ぴ碚n程設計對學生能力提高有限。在上學期的化工原理課程設計教學過程中，借助化工設計大賽經(jīng)驗，對化工16級學生的化工原理課程設計教學過程進行了改革。

1 組隊

化工原理課程設計教學過程中，首次采用組隊形式。全國化工設計大賽采取5人一組，化工原理課程設計布置題目前，我們對化工16級學生也按照4～5人進行了分組。組隊采用自由組合形式，每組推選出一名隊長。

2 豐富選題與要求

化工原理課程設計為期兩周，精餾單元設計內(nèi)容豐富，既可進行精餾塔的工藝設計，還可以對主要輔助設備塔頂冷凝器和塔釜再沸器進行選型，因此選擇精餾塔設計作為學生的主要設計內(nèi)容。以往課程設計往往一個班一個體系，這次設計過程中改為每組學生設計一個體系，每個學生的原料處理量不同。除了要求學生上交紙質版課程設計材料外，還要求學生將塔設備工藝條件表格及條件圖、冷凝器設計條件表及條件圖全部按照東華工程設計院的工藝模板整理，為后期的化工設備課程設計提供標準化條件圖。

3 設計過程以手工計算為主，軟件為輔

以往課程設計要求學生全部手算，計算工作量大，學生也覺得枯燥。此次化工原理課程設計首次引入CUP-TOWER、ASPEN PLUS 等軟件。如圖1所示，考慮到主要鍛煉學生對基本原理、基本概念的把握，因此要求學生對精餾過程進行一次完整的手工計算，包括從理論板計算到流體力學驗算各個環(huán)節(jié)，在手算過程中同時引導學生采用ASPEN PLUS 獲取物性數(shù)據(jù)，手算完畢采用CUP-TOWER 進行精餾塔核算，得到負荷性能圖。最后，采用ASPEN EDR 進行塔頂冷凝器設計選型與校核以及塔底再沸器設計選型與校核。整個設計過程既采用了手算，也運用了軟件技術，不僅能鍛煉了學生運用基礎知識解決設計問題的能力，同時增強了學生運用專業(yè)軟件解決實際問題的能力，達到了較好的訓練效果。

圖1 精餾塔設計流程圖

4 增設答辯環(huán)節(jié)

今年化工原理課程設計第一次增設答辯環(huán)節(jié)，答辯形式完全參照化工設計競賽比賽形式，5人一組進行答辯，每個人針對課程設計的不同環(huán)節(jié)共同完成10min 的講述，然后由指導教師依據(jù)設計內(nèi)容進行提問。教師提問的問題中，部分問題來自歷屆全國決賽專家的提問，比如液相負荷的上限是根據(jù)什么得來的？如何控制液泛？然后指導教師根據(jù)學生的答辯表現(xiàn)給出答辯成績，對應于表1中設計內(nèi)容正確性和課程設計創(chuàng)新性兩部分的成績，共50分。

表1 化工原理課程設計成績考核評分表

5 成績評定

除了答辯環(huán)節(jié)所評定的50分外，成績評定過程中還考慮了出勤（10分）、課程設計說明書內(nèi)容完整性（20分）與課程設計圖紙質量（20分）的分值（見表1），最后基于這幾個部分獲得的分值進行加和得到最終成績。

6 實施效果

本次課程設計除了手算外，另外要求采用ASPEN PLUS獲取物性數(shù)據(jù)、ASPEN EDR 換熱器設計與校核、CUPTOWER 進行塔設備校核，因此，工作量比較大，但是同學們都克服困難在2周時間內(nèi)完成了任務。圖紙質量及學生對知識點的把握與往屆相比都有所提高。存在的問題是有部分學生對軟件使用掌握不好，需要依賴指導教師或者大四參加過化工設計競賽的同學全程指導。軟件學習不好本質還是化工基本原理掌握不透，因此針對學生設計過程中產(chǎn)生的問題在答辯環(huán)節(jié)予以記錄，然后將這些問題反饋到化工原理課堂，以促進化工原理課程的教學。

7 結論

本輪的化工原理課程設計改革是基于全國化工設計競賽的模式進行的，不僅創(chuàng)新了組織形式，而且對實施過程進行了調整，汲取了之前的教學經(jīng)驗，同時增加了軟件使用和課程設計答辯環(huán)節(jié)。這些改革舉措從根本上解決了學生學習積極性低的問題，強化了學生的工程意識，為后續(xù)的其他課程設計及相關的理論課程教學改革指明了方向。