鄭輝東，趙素英，吳　丹，嚴(yán)佐毅

(福州大學(xué)石油化工學(xué)院，福建　福州　350108)

?

淺析化工設(shè)計競賽對化工專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的促進(jìn)作用*

鄭輝東，趙素英，吳丹，嚴(yán)佐毅

(福州大學(xué)石油化工學(xué)院，福建福州350108)

根據(jù)福州大學(xué)化學(xué)工程與工藝教學(xué)團(tuán)隊指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽所取得的經(jīng)驗，分別從基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)與運(yùn)用、現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用、綜合素質(zhì)與創(chuàng)新意識、團(tuán)隊協(xié)作精神、與其他高校的交流五個方面，總結(jié)了化工設(shè)計競賽對化工專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的促進(jìn)作用。實踐表明，此項專業(yè)競賽不僅為化工專業(yè)的學(xué)生提供了一個展示才華的平臺，而且能夠從多方面促進(jìn)學(xué)生的培養(yǎng)與教學(xué)改革。

化工設(shè)計競賽；學(xué)生培養(yǎng)；化學(xué)工程與工藝專業(yè)

全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽是由中國化工學(xué)會、中國化工教育協(xié)會和教育部高等學(xué)?；ゎ悓I(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會，在贊助公司冠名贊助下舉辦的一項針對化工類本科學(xué)生的學(xué)科競賽活動。此項賽事舉辦的目的是為了多方面培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程技能，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神，增強(qiáng)大學(xué)生的工程設(shè)計與實踐能力，實踐“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[1]。自2007年開賽以來，已連續(xù)舉辦了九屆，成為目前國內(nèi)規(guī)模最大、影響最廣的大學(xué)生化工專業(yè)頂級賽事[2]。

福州大學(xué)石油化工學(xué)院(原化學(xué)化工學(xué)院)自2009年組隊參賽以來，已經(jīng)參加了多屆比賽。表1列舉了近四年我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生團(tuán)隊參賽及獲獎情況。

表1　福州大學(xué)近四年參賽及獲獎情況

從多年指導(dǎo)學(xué)生參賽的經(jīng)歷及化工設(shè)計課程的教學(xué)經(jīng)驗中，我們體會到，化工設(shè)計競賽對化工類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的促進(jìn)作用是多方面的，是對學(xué)生綜合素質(zhì)與專業(yè)技能的一次全方面檢驗，可以在短時間內(nèi)對其所學(xué)的化工相關(guān)基礎(chǔ)理論與知識進(jìn)行梳理，并對化工設(shè)計的整個過程有一定的宏觀把握。本文將從基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)與運(yùn)用、現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用、綜合素質(zhì)與創(chuàng)新意識、團(tuán)隊協(xié)作精神、與其他高校的交流五個方面，淺析化工設(shè)計競賽對學(xué)生培養(yǎng)的促進(jìn)作用。

1　強(qiáng)化化工基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)與綜合運(yùn)用

對一個化工過程進(jìn)行完整設(shè)計，不僅需要化工設(shè)計的專業(yè)知識與方法，而且需要綜合運(yùn)用幾乎所有化工相關(guān)課程的知識，包括化工原理、反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、化工制圖、化學(xué)工藝學(xué)等，參加化工設(shè)計競賽可以強(qiáng)化學(xué)生對這些化工基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)及其綜合運(yùn)用的能力[3]。每年競賽題目公布時間在三月初，七月末提交作品，完成設(shè)計基本是在每個學(xué)年的第二學(xué)期。參加競賽的學(xué)生多為大三年級的學(xué)生，大部分已完成化工原理、化工制圖和反應(yīng)工程等課程的學(xué)習(xí)，而在完成作品的過程中正在學(xué)習(xí)化工設(shè)計、化學(xué)工藝學(xué)等課程，可謂一邊學(xué)習(xí)一邊參賽，因此，這就對參賽的學(xué)生和指導(dǎo)教師提出了更高的要求。如何將學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的化工基礎(chǔ)理論知識和正在學(xué)習(xí)的課程，與化工設(shè)計競賽所規(guī)定的一個實際項目結(jié)合起來，達(dá)到綜合運(yùn)用的目的，實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一，這一直以來是人才培養(yǎng)的目標(biāo)。以2015年乙二醇清潔生產(chǎn)工藝設(shè)計題目為例，學(xué)生在化學(xué)工藝學(xué)氧化反應(yīng)單元工藝中系統(tǒng)學(xué)習(xí)了乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷的工藝(其是石油路線制乙二醇的核心反應(yīng)過程之一)[4]，但學(xué)生還需查閱大量其它關(guān)于乙二醇合成路線，工藝流程和參數(shù)等多方面的資料，特別是在產(chǎn)品方案和分離方案中，需要綜合運(yùn)用化工原理、反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)等方面的知識，從而確定最終采用的工藝流程。此過程不但強(qiáng)化了學(xué)生對化工理論知識的理解與掌握，更能將現(xiàn)實問題與理論知識進(jìn)行很好的銜接，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2　加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在化工設(shè)計中現(xiàn)代設(shè)計方法的運(yùn)用顯得越來越重要，其中包括計算機(jī)輔助設(shè)計[5]、最優(yōu)化設(shè)計[6]、有限元分析等方法。而現(xiàn)有的化工設(shè)計課程和教材的內(nèi)容大多相對滯后，導(dǎo)致學(xué)生對此方面內(nèi)容掌握的不夠扎實。因此，結(jié)合福州大學(xué)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的要求，福州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)教師團(tuán)隊在課程上進(jìn)行了教學(xué)方法的改革，在化工原理課程設(shè)計中增加了最優(yōu)化設(shè)計方法的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，并單獨(dú)開設(shè)了一門化工過程軟件課程，重點(diǎn)對常用的化工軟件進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與實踐應(yīng)用。上述改革不但使學(xué)生對現(xiàn)代化工設(shè)計方法的有了一定的了解，而且多個化工軟件的學(xué)習(xí)還能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，有助于對理論知識的更好理解。現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用在化工設(shè)計競賽中占有比較多的分值(約占總分的25%)，具體包括應(yīng)用計算機(jī)過程模擬方法進(jìn)行工藝流程設(shè)計，應(yīng)用Pinch分析方法進(jìn)行過程能量集成，應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件進(jìn)行過程設(shè)備的計算設(shè)計，應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件繪制設(shè)計圖紙，以及應(yīng)用三維建模方法進(jìn)行設(shè)備布置或工廠外觀的設(shè)計等。常用的化工過程與設(shè)計軟件列于表2。

表2　常用的化工過程與設(shè)計軟件

3　提升綜合素質(zhì)與創(chuàng)新意識

現(xiàn)代化工需要的是復(fù)合型人才，不僅要具備將理論與原理運(yùn)用在實際情況中的工程應(yīng)用能力，而且要有多方面的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力[7]。提升綜合素質(zhì)與創(chuàng)新意識在化工人才的培養(yǎng)中占有重要的地位，但在平時的教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)學(xué)生受到的鍛煉較少。化工設(shè)計是一個綜合性創(chuàng)造過程，學(xué)生的綜合素質(zhì)可以得到較多的鍛煉，而化工設(shè)計競賽在提高學(xué)生的綜合素質(zhì)方面具有針對性，是對學(xué)生綜合能力的全方位檢視。如在設(shè)計作品準(zhǔn)備過程中，鍛煉了學(xué)生從查找文獻(xiàn)、確定工藝路線、物料衡算，到流程模擬、圖紙繪制，再到說明書編寫、準(zhǔn)備答辯，多個設(shè)計環(huán)節(jié)不僅增加了學(xué)生的化工專業(yè)知識的運(yùn)用能力，而且鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力，書面表達(dá)能力，語言組織能力等多方面的能力素質(zhì)，對學(xué)生的綜合素質(zhì)的提升具有較好的促進(jìn)作用。創(chuàng)新是化工設(shè)計的靈魂，通過舊工藝的改進(jìn)與新工藝的引進(jìn)，從根本上減少三廢污染的排放，提高生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，降低成本的消耗是化工企業(yè)的發(fā)展方向。化工設(shè)計競賽通常以某個具體化工項目設(shè)計為題目，具有較大的靈活性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在作品中要采用新方法或新技術(shù)，且這種創(chuàng)新性要求在競賽中占有較多的分值。設(shè)計過程中的創(chuàng)新是眾多參賽團(tuán)隊所關(guān)注的，也是得分的關(guān)鍵點(diǎn)。運(yùn)用新型的反應(yīng)器，創(chuàng)新的分離方法，節(jié)能的換熱形式，清潔的生產(chǎn)流程均可以提升參賽作品的競爭力?；ぴO(shè)計競賽對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升其對化工新技術(shù)、新方面的敏銳捕捉能力具有很好的促進(jìn)作用。

4　增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作精神

化工設(shè)計過程的涵蓋面廣泛，不單需要化工的專業(yè)知識，且要有自動化、機(jī)械、經(jīng)濟(jì)管理等多學(xué)科的知識，設(shè)計過程的工作量巨大，因此需要團(tuán)隊成員共同努力，協(xié)作完成[8]。這種團(tuán)隊協(xié)作精神在學(xué)校的教學(xué)活動中很少能夠涉及，是目前多數(shù)中國學(xué)生所欠缺的。而通過化工設(shè)計競賽的鍛煉，能很好地增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神。競賽作品提交的時間規(guī)定和競賽任務(wù)的龐雜，要求參賽團(tuán)隊分工明確有序，成員間要有良好的溝通與協(xié)作，這樣才能夠快、穩(wěn)、準(zhǔn)的完成設(shè)計任務(wù)。而且在答辯展示環(huán)節(jié)，要求全體隊員對設(shè)計作品進(jìn)行展示呈現(xiàn)，此過程既體現(xiàn)了團(tuán)隊完成作品的總體質(zhì)量，又表現(xiàn)了成員在整個團(tuán)隊中所做的貢獻(xiàn)。只有良好的團(tuán)隊協(xié)作才能高效的完成設(shè)計作品。

5　增進(jìn)與其他高校的交流

全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽已成為目前參與最廣的化工專業(yè)的學(xué)科競賽。2015年，僅福建省就有7所學(xué)校，18支隊伍參賽。化工設(shè)計競賽為化工類專業(yè)學(xué)生提供了一個展示自我與交流的平臺，參賽的學(xué)生都深感，最后拿到獎杯、獎狀不是最重要的，重要的是能夠給每個學(xué)校、每位學(xué)生一個展示自我的機(jī)會，可以通過此項競賽了解自身的不足之處，通過專家對自己作品的點(diǎn)評，學(xué)到更多的知識。此外，隨著目前互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各高校的學(xué)生在網(wǎng)上關(guān)于化工設(shè)計競賽的交流也十分活躍，如“馬后炮化工論壇”、“小木蟲論壇”、“海川化工論壇”上便活躍著各高校的學(xué)生。交流對比賽的看法和比賽心得，分享參賽經(jīng)驗，討論軟件的應(yīng)用等。另外，社交軟件(如QQ群)中也建立了不少競賽相關(guān)討論群，提供了更加廣闊的交流平臺。

6　結(jié)　論

全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽對化工專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的促進(jìn)作用是多方面的。競賽為學(xué)生展示才華提供了一個很好的平臺，同時也對化工專業(yè)的任課教師和教學(xué)提出了新的要求，推動了化工課程的教學(xué)改革。

[1]全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽官網(wǎng)[EB/OL]. http://iche.zju.edu.cn/.

[2]第八屆全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽全國總決賽總結(jié)[EB/OL].http://www.ciesc.cn/_d276676037.htm.

[3]付雪,朱蠡慶,王孝科.淺談“化工設(shè)計大賽”促進(jìn)化工人才綜合能力培養(yǎng)[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版)，2013(11):193-195.

[4]黃仲九,房鼎業(yè). 化學(xué)工藝學(xué)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001:97-113.

[5]何光洪,邱方利,林克洪. 計算機(jī)輔助軟件在化工設(shè)計課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 化工高等教育，2012(6):78-80.

[6]阮奇,葉長燊,黃詩煌. “化工原理課程優(yōu)化設(shè)計”的教學(xué)研究與實踐[J]. 化工高等教育，2001(4):9-12.

[7]2013年度中國工程教育質(zhì)量報告[R]. 教育部高等教育教學(xué)評估中心,2014.

[8]晉梅,王晉黃,李忠銘. 化工設(shè)計競賽對化工專業(yè)教學(xué)的啟示[J]. 江漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013，41(3):102-104.

Promoting Effects of CEDC on the Cultivation for the Students of Chemical Engineering*

ZHENGHui-dong,ZHAOSu-ying,WUDan,YANZuo-yi

(School of Chemical Engineering, Fuzhou University, Fujian Fuzhou 350108, China)

According to the experience of guiding the student to attend the Chemical Engineering Design Competition (CEDC), provided by the teachers from Fuzhou University, five promoting effects of CEDC on the cultivation for the students of chemical engineering were summarized. It indicated that this professional competition not only provided a platform for the students to show their talents, but also can promote the cultivation of the students, as well as the teaching reform in several aspects.

Chemical Engineering Design Competition; students cultivation; major of Chemical Engineering and Technology

福州大學(xué)閩臺高等工程教育研究教改項目(2013年);福州大學(xué)第八批本科高等教育教學(xué)改革工程項目(編號521044)。

鄭輝東(1979-)，男，福州大學(xué)石油化工學(xué)院副教授，從事化工設(shè)計課程的教學(xué)和化工工藝的開發(fā)。

G642.0

A

1001-9677(2016)08-0194-03