一、优化课程内容，紧跟设计前沿
化工工程设计是一门涉及多学科知识领域的交叉性、综合性课程，需要学生集成物理化学、有机化学、无机化学、化工热力学、化工原理、化学反应工程、化工装备、化工仪表与自动化等众多课程知识，以实践的可行性为目标，对工程项目进行设计。课程的综合性和复杂性决定了授课时不能将所有内容详细讲授，如何根据本校教学实际选用合适的教材及编排合理的教学内容就显得尤为重要。本课程采用的教材为杨基和、徐淑玲主编的《化工工程设计概论》。该教材集成了作者二十多年的化工工程设计理论和实际教学经验，具有鲜明的石油化工及大化工行业特色，在教学过程中收到了良好效果。为了进一步优化教学内容，紧跟化工设计的最前沿，教材于２０１２年再版。再版内容增加了Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａ软件的使用及案例、３Ｄ及ＣＡＤ绘图软件的使用及案例、Ａｓｐｅｎ流程模拟软件应用、计算机数值模拟及能量集成相关知识，强化了工程实践特色。同时，教学内容也与再版教材同步更新，一方面体现最新的工程设计理念及设计规范，培养学生的工程意识；另一方面与工程实践紧密结合，展示最新的工程设计案例，使整体的教学内容与现代化工设计紧密结合。
二、改革教学手段，开展实践教学
科学理论与工程实践并重，培养学生全面的工程素质和实践能力是工程教育的共识。在卓越工程师培养模式下，化工设计概论课程的教学模式由以往的纯理论授课改革为“理论＋实践”的授课。理论授课的主要目的是使学生掌握进行工程设计的基本理论，包括化工设计的基本程序、厂址选择及总图设计、工艺流程设计、化工三算、管道布置设计、车间布置设计及安全与环保方面的内容，如表１所示。 实践授课是在理论授课的基础上，将一部分需要计算机辅助设计的教学内容于机房进行讲授及训练。与化工设计概论教材的再版内容同步，化工设计课程的上机课程包括两部分：工艺流程设计中的流程图的绘制，以及化工三算中的工艺流程优化设计。其中流程图的绘制包括采用ＡｕｔｏＣＡＤ软件对物料流程图（ＰＦＤ）、管道仪表流程图（ＰＩＤ）及车间布置图进行绘制，重点是掌握图纸的主要内容及画法，做到图纸规范、完整。工艺流程优化设计主要教授学生运用Ａｓｐｅｎ软件进行流程模拟计算，内容包括物料衡算、能量衡算及配管设计。通过一系列的上机课程，学生增强了用计算机模拟进行实际工程设计的能力。在理论授课和上机训练的同时，为了进一步将理论知识与工程现场充分结合，深入开展实践教学，常州大学还建立了３Ｄ仿真实训基地，把虚拟现实的工厂环境引入校园，为师生实践创新能力的培养提供了一个重要平台。化工设计课程理论课的最后２个学时在３Ｄ仿真实训基地进行，学生可模拟现实的工厂漫游、工艺操作、事故处理等，将抽象的设计规范、图纸与实际的工厂建设和运行相结合，加深对工艺和自控流程设计、设备及管道布置、安全环保等理论知识的理解。在３Ｄ仿真实训课堂上，学生可以通过３Ｄ漫游了解厂区内塔、换热器、储罐、泵等的布置方案，从而理解总图及车间布置原则；通过对３Ｄ现场复杂的管道分布进行考察，巩固不同类型的热补偿器的设计及计算方法等。另外，仿真实训中的事故处理还可使学生加深对流程设计和安全生产等方面内容的理解，如学生对泵起火进行事故处理，能够理解设计中使用双泵，以及泵前阀、后阀及止回阀的必要性，使图纸上枯燥的符号与实际的安全生产相联系。化工设计课程理论教学、上机训练与３Ｄ实训相结合，突出了“卓越工程师培养”模式下理论与实践并重的特点，实现了学生的综合实践训练，提高了学生解决实际问题的能力。
三、更新教学方法，突出人本教育
卓越工程师培养的目标不但要教授学生设计理念与技能，更重要的是提高其综合素质，如领导力、团队合作、交流、构思、创新等方面的能力。根据人本主义教育理论，［４］教育应该突现学生在教学活动中的地位，激发学生的学习兴趣，让学生在自身求知欲的内动力驱使下主动参与教学活动，这样才能充分发挥其潜能，提高综合素质。因此，化工设计课程在“理论＋实践”的授课模式下，对教学方法也进行了革新，采用项目教学法进行授课，培养学生对工程学科的兴趣，增强实践能力。在项目教学方法中，教师在授课的同时还要对项目的选取、实施和评价过程进行详细设计，整个组织流程如图１所示。项目的选取将教师命题与学生自主选题相结合，确保项目难度适中。教师命题如葡萄酒的酿制、工业盐水的制备、工业混酸的制备等，其特点是过程简单，包括２～３个基本的单元过程，以及最基本的自控流程如流量控制、温度控制等。以教师命题为参考，学生可以通过查阅资料自主命题。从学生最终的选题来看，１１组学生中以教师命题为基础的有２组，其余为自主命题，题目包括海水淡化、合成氨、精馏过程、制碱过程等，体现了选题的自主性与广泛性。项目的实施分为三个阶段进行，实施过程与课堂教学充分结合。每一阶段结束后，学生须进行汇报。从汇报情况看，学生除了完成项目要求的流程设计及ＰＦＤ、ＰＩＤ图纸绘制等内容外，一些小组还结合课堂学习的知识完成了厂址选择、总图设计方面的内容，一些小组则进行了详细的Ａｓｐｅｎ模拟计算，还有一些小组的ＰＰＴ制作精美、图纸规范。通过项目的实施及汇报，学生参与设计及与教师的交流热情增加了，小组内及不同组之间的交流学习增强了。在项目评价阶段，教师根据指定的评分标准对每组的最终作品进行评价，为了提高组内每个成员的积极性，组长根据组员的表现对组员的绩效分进行分配，将二者结合对学生进行综合评定。项目教学法的实施使学生参与设计的自主性与积极性明显增强，与教师的互动和团队意识增强了，教学效果良好。总之，化工工程设计是工程实践性很强的课程，教学过程中必须突出工程性、实践性，强化学生的自主性。“教学＋实践”型教学手段的改革，使得原先以知识传授为主的教学方法转变为学中做、做中学的实践型教学；项目教学法使得原先以教师为主体的传统教学模式变为师生同为教学主体的现代教学模式。经过这一系列改革，学生的设计能力及综合素质得以提高，参加一些设计大赛如“三井杯全国设计大赛”也获得了优异成绩。在今后的教学实践中，我们将以培养满足实际工程需求的卓越工程师为目标，从提高教师及学生素质等方面深化改革，进一步探索化工工程设计课程更加完善的组织及实施方法。
作者：刘英杰 杨基和 徐淑玲 单位：常州大学 石油化工学院
