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对接中试车间的化工设计实践平台的建设

发布时间:2018-08-13 17:56所属分类:理工论文浏览:1

摘要:通过对化工专业化工设计实践课程设置的分析,结合社会对化工专业人才培养的要求,采用分级能力培养和分段考核方式将化工设计实践分解为化工基础实践、化工应用实践和化工设计实践3个阶段,同时应用发展的渐进模式提出了对接中试车间的化工设计实践平台

  摘要:通过对化工专业化工设计实践课程设置的分析,结合社会对化工专业人才培养的要求,采用分级能力培养和分段考核方式将化工设计实践分解为化工基础实践、化工应用实践和化工设计实践3个阶段,同时应用发展的渐进模式提出了对接中试车间的化工设计实践平台建设采用的3个阶段建设方案,让在校学生完全置身于化工实际生产过程从而获得真正的化工设计实践经验与操作技能。

化工设计

  关键词:化工设计实践;中试车间;渐进模式;实践教学;化工职称论文发表

  实践教学是培养应用型技术人才的重要环节,化工专业的实践教学模块占总学分的25%以上,是整个专业培养计划的重要组成部分,着重培养学生的专业技能和实践能力,包括基础和专业实验教学、企业实习和实践、课程设计、化学工艺学与化工仿真实训、化工设计实践、毕业设计等环节的训练。化工设计实践课程的开设其旨在于让学生通过四年的化工专业学习,融会贯通化学工程与化学工艺专业知识,并将其灵活应用于化工生产实践中[1-2]。

  随着高校化工专业本科毕业生越来越多地走向化工生产车间,学生在校期间所学的化工专业理论知识与实际生产过程相脱节的现象随之而来,实践操作能力差、经验不足成为当前本科教育面临亟待解决的首要问题。传统的解决办法就是将本科生带到化工企业进行生产实习,让学生在工厂中“看看”真正的生产设备和生产流程[3]。

  为了解决这一问题,作者提出了建设以本科教学为基本目的,兼顾研究生教育,集实习、实训、设计、中试放大等功能于一体的对接中试车间的化工设计实践平台。该平台通过建设一系列化工单元操作设备、构建化工生产过程等软硬件设施,创造一个真实的化工生产环境,让学生置身其中,融入到化工生产实践环境中去,以达到在实践中增长经验、培养动手操作能力和创新创业能力的目的。

  1化工设计实践课程的特点

  根据化学工程与工艺专业培养方案,《化工设计》课程的教学学时数为48学时,同时开设《化工系统工程》、《化学过程开发》、《化工技术经济》3门选修课,分别设置为24学时,结合“大众创业、万众创新”的号召,构建了“化工设计实践”大学生创新创业课程,设置为7个教学周(计112学时,7学分),根据实践的要求不同划分为三个阶段。

  第一阶段为化工基础实践,安排在第5学期进行,此时学生已完成《化工原理》及《化工热力学》等化工专业基础课程的学习。第二阶段为化工应用实践,安排在第6学期进行,此时学生已完成《化学反应工程》、《化工仪表及自动化》、《化工传质与分离过程》、《化工仿真实训》及《化工机械与设备》等课程的学习,具有一定的化工专业知识。第一和第二阶段设置为个性化创新创业课程。第三阶段为化工设计实践,安排在第7学期进行,此时学生已完成《化工设计》、《化学工艺学》及选修课等课程的学习,具备完整的化工设计实践能力。化工设计实践环节课时数与理论教学课时数接近1∶1,是化工专业核心课程比例最高的一门。因为在制订专业培养方案时,就考虑到毕业生需具备的专业竞争力,一定要有扎实的化学工程与化学工艺理论知识和化工生产设计实践能力。

  化工基础实践是一门个性化创新创业课程,是化工设计实践的先行课程,需要四大基础化学知识,同时还必须具备化工原理、化工热力学等专业基础知识。将化工专业基础实践课程融入化工设计实践,加强化工基础设计课程建设和实践教学,培养具有较强实践能力和创新创业精神的应用型化工专业技术人才奠定基础[4]。

  化工应用实践要求学生在专业基础课和专业主干课学习的基础上,特别是掌握了化工机械与设备、化工仪表自动化控制、化学反应工程、化工仿真与实训等课程的基本原理后,将成熟工艺与设备综合运用到具有实际工程背景的化工过程中,培养学生初步的化工设计能力,强化学生的化学工程素养。

  化工设计实践是一门与工程实际紧密结合,在一定程度上体现化工类应用型技术人才培养能力的课程。全国各大高校都在努力提高化工专业学生的化工设计实践能力,提高化工设计教学水平[5]。化工设计实践是化工专业学生实践环节的一个重要组成部分,与理论教学不同的是化工设计实践更加强调实践能力和知识的综合运用能力,因此化工设计实践与理论教学相辅相成。学生通过系统的化工设计实践训练,完成的是化工专业知识体系的整合,所构建的是整个生产车间的化工设计。

  根据化工专业的学科特色,近期化工专业的发展与建设内容包括如大学生校外工科专业实践实训基地的建设,化工专业实验、实训、实践实验室的建设,化工综合实验教学示范中心与化工虚拟仿真实验教学示范中心平台的建设等。这些基础性和专业性的建设项目,为化工设计实践平台的建设奠定了坚实的化工专业实践实验教学基础,为化学工程与工艺专业本科教学及师生科研提供服务,形成良性的“教学-设计-实践-教学”循环体系。

  2化工设计实践平台的建设方案

  社会对化工专业应用型技术人才的需求越来越多,对操作技能的要求也越来越高,因此,对接中试车间的化工设计实践平台建设必须与时俱进,学生才能掌握与之相对应的现代化工实践过程以适应社会的需求。基于工程设计实践的导向性,化工设计实践平台能有效地将学生专业素养与实践操作结合起来,突出知识、技能、态度等素质的培养,不仅强调素质结构与化工生产实际相结合,而且强调实践操作、技术技能和创新能力的形成[6]。

  “化工设计实践平台”的建设坚持“强化基础、突出创新、注重综合、培养能力、服务社会”的理念,以培养大学生化工设计实践创新创业能力为核心,以高素质、高质量的实践为指导,以现代化的化工设计实践教学方法和手段为载体,建立分级的能力培养模式和分段考核的化工设计实践教学质量监管体系。化工设计实践平台的建设,重视化工设计实践教学内容的更新,加强综合性、设计性和创新性实践项目建设,开拓对化工设计创新创业项目的指导,建立良性化工设计实践平台的运作机制,创建具有创新创业能力、实践环境和教学质量相结合的开放式、服务型、创新性的化工设计实践平台。

  根据化工设计课程教学的内容、化学工程与工艺研究成果以及实验技术的发展,参考政策科学的渐进模式的基本原则,提出了建设对接中试车间的化工设计实践平台可分为3个阶段进行,依次为“化工设计实践实验室的建设”、“化工设计实践平台的建设”和“对接中试车间的化工设计实践平台的建设”。从化工设计课程的教学开始,引入化工设计实践环节,逐步发展到对现代化工设计中化工软件平台及化工新产品、新设备和新技术的研究开发,逐步将化工设计实践平台建设成具有一定科研能力并且具有一定的创新创业能力的专业技术实践基地。

  (1)化工设计实践实验室的建设

  化工设计实践实验室的建设目标是满足化工设计课程的基本教学需要,提供基本的教学环境及实践环境,包括化工设计的模拟和仿真实践。根据软件平台的建设目的,支持化工设计素材的收集、整理、加工和制作。软件平台的建设是化工设计实践实验室建设的组织部分,为化工专业组队参赛学生开放,要求学生完成参加如化工设计竞赛、化工实验大赛、挑战杯、数学建模等全国性大型比赛作品的设计制作,为学生提供发展自我、拓展专业的空间。其主要功能有:一是为化工设计课程提供基础教学环境,让学生初步掌握常见化工设计基本操作,包括化学工程、化学工艺、管道设计及设备造型等。二是为化工设计的宏观物理量测量提供基础教学实践环境,让学生掌握化工设计的单元操作表达方式,包括流体流动、热量传递、质量传递等“化工三传”问题。三是为化工设计实践提供教学环境,让学生掌握化工设计实践课程的特点,包括厂区的选址、布局、场地设计、厂区布置、设备分布、管道的布控等工程与工艺问题[7]。

  (2)化工设计实践平台的建设

  依据化工专业卓越工程师教育培养方案中提出的“高度重视实践教学环节”的理念,在基础教学条件得以满足之后,第二阶段将重点建设化工设计实践平台,建设的目标是强化化工专业学生对化工单元操作实践能力的培养。此阶段将开展更为系统化、综合化、产品工业化的化工新产品、新技术、新工艺等实践操作,增强学生的实践动手能力和理论联系实际的能力,掌握解决诸如化工、医药、材料、环境和能源等领域存在的化学工程与化学工艺问题。其功能为:开放化工设计实践平台,强化对学生单元操作实践能力的培养,达到培养具有高水平应用型技术人才的目标。

  (3)对接中试车间的化工设计实践平台的建设

  化工设计实践与中试车间的对接是在进一步完善化工设计研究成果的基础上,将设计成果进行中试放大,使之真正服务于教学实践过程和社会生产活动,培养具有协作、合作精神的科研团队,具有创新创业能力的化工设计专业人才。对接中试车间的化工设计实践平台建设选择最具代表性的化工单元操作,使学生在化工生产环境当中得到锻炼,并结合自己所学的专业知识,达到举一反三、触类旁通,对书本知识深入理解、灵活运用的目的[3]。其功能包括:一是完善化工设计实践平台,为化工设计实践教学提供服务。二是实现化工设计产品进入中试车间进行对接的小试研发。三是促进化工设计实践平台与中试车间的对接联动,为新技术、新产品和新工艺的化工设计成果提供应用转化服务平台。

  化工设计实践平台的建设将实现一个完善的化工设计实践教学体系,涵盖基本理论、基本知识、基本技能、基本思维和基本能力的实践能力训练,有配套的化工设计、化工过程开发、化工系统工程、化工技术经济、化工设计实践课程的教学文件、教学大纲、指导书和质量评定标准,对新开设的化工设计实践项目实行检查、验收制,确保实践项目的先进性、适用性和创新性。

  3对接中试车间实践平台的运作

  中试,即中间试验,是实验室研究成果向有一定规模的工业生产装置过渡的实验研究。相对于实验室研究的仪器设备精密度高,而且大多都采用玻璃仪器,在小样品的实验中,容易解决诸如腐蚀、计量、反应控制等问题。一旦投入到大规模的工业生产化时,如遇到上述问题,往往难以得到有效的解决,以至于许多化学反应无法在工业生产中实现。因此,建立一个对接中试车间的化工设计实践平台,探讨科研成果转化为实际生产的可行性条件,是不可或缺的环节[8]。

  通过中试,一方面可以探索满足新产品进行工业生产的基本工艺条件,另一方面则可以根据产品的质量需求对工艺条件进行优化与完善,从而为下一步扩大生产规模提供准确的技术参数。特别值得一提的是,对于一些工艺成熟、质量有保证但市场上需求量不大的新产品,可以在中试车间进行生产,以提高中试车间的利用率,新产品能迅速地占领市场,从而获得一定的经济效益[8]。

  根据化工设计实践课程建设与实践平台运作的项目建设目标,我们将从两个方面组织实施。一方面从软件方面加强化工设计实践软件平台的建设及运行体系的构建,另一方面从硬件方面建设化工设计实践平台,全面提升化工设计实践平台的建设水平和质量,实现与中试车间的无缝对接,从而达到化工设计实践平台建设“强化基础、突出创新、注重综合、培养能力、服务社会”的目标。

  对接中试车间的化工设计实践平台的建设将是一个长期的过程,短期目标是满足化工设计实践基本教学需要,长期目标是培养教学科研队伍、提高教学科研水平、全力为化工企业服务。这种发展的渐进模式,既可以很好地解决化工设计实践实验室初期建设的运作问题,又能通过软硬件平台的建设协调发展,呈现化工专业建设的优势和特色,避免单一化。在不断完善的化工设计实践与教学的同时,推动化工设计实践平台对新产品、新技术和新工艺的研究、开发与推广,这是符合高校教学、研究的基本职能和化工专业教育培养的要求,也符合产学研相结合的发展思路,师生可以同时利用化工设计实践平台开展创新创业项目的研发。

  4化工设计实践平台建设的意义

  化工设计实践平台的建设能够真实地还原化工企业的生产操作,改变以往学生在化工企业实习中只能“看”不能“动”的缺失,学生可以置身于化工生产过程中,获得真实的化工设计实践经验与操作技能,从而深化对基本理论的理解与掌握,形成化学工程观念,动手能力、设计能力、分析和解决问题的能力得以全面提升。化工设计实践平台为化工专业本科生的工程实践能力和创新能力的培养提供实践操作与技能训练平台,使其毕业后能够更直接地适应于化工企业生产的岗位需求。

  通过化工设计实践平台的建设并与中试车间对接机制的运作,可以加强化工专业学生自身专业素质的提升,获得信息的收集反馈。学生通过参与化工设计实践平台内项目的实践操作,更能深入地开展实习、实践和实训,强化学生化工专业知识的教育及管理,尽量减少实习、实践、实训给承担单位带来的负面影响,同时争取运用所学专业知识为企业排忧解难,争取更多的学校、省级和国家级经费与政策的支持与倾斜,与实习、实践和实训承担单位共同进行化工设计实践平台建设并与中试车间对接,实现产学研的“三赢效应”。

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