摘要：本文根据化工专业基础设计课程特点和建立培养以“煤化工”为特色的设计型化工人才的新模式，就构建新的课程体系、教学实践的改革、灵活的教学方法和手段、计算机技术的辅助设计等方面进行了探讨和分析，剖析了教学改革的进一步深化和教学效果的提高。
关键词：基础综合设计；实践教学；教学方法
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2011）11-0068-03
化工专业基础设计是一门综合课程，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、化工设备、化工仪表自动化控制、化学反应工程等各种专业知识，其内容多，覆盖面广，实践性极强。而中国矿业大学（以下简称“我校”）是一所工科院校，以煤的清洁转化为主要专业特色，化学工程与工艺和应用化学专业毕业生的就业方向大多以煤化工领域为主。因此，将化工专业基础设计课程与煤化工的知识体系穿插结合，加强化工专业基础设计课程建设和实践教学改革，能够为培养具有较强实践能力和创新精神的煤化工应用型人才奠定良好的基础。近年来，我校围绕化工专业基础设计课程建设和实践教学改革开展了大量的理论研究和探索，取得了一定的成果。
一、构建具有“煤化工”特色的课程体系
为了进一步推动和深化高等教育、教学改革，适应我国经济建设及社会发展对人才培养的要求，提高高等教育教学质量，我校从2003年起重新研究、制定了本科生各专业的培养计划。以“化学工程与工艺”和“应用化学”原培养计划中第七学期《化工工艺学课程设计》（2周）为基础，在2004版培养计划中新设立了《化工专业基础综合设计》（5周）课程。新课程的设立，在教学目标、内容和要求等方面均有很大程度改变或提高，目的是提高教学质量、利于保持专业特色并拓宽专业领域，更加适应就业市场对学生工程能力、综合能力的要求。其时国内高校专业基础综合设计课程大多处在探索阶段，尚无成熟、完善的模式可资借鉴。
通过对国内外知名高校（包括MIT、清华大学、天津大学、浙江大学、华东理工大学、大连理工大学以及中国矿业大学徐州校区等）化工类专业的教学计划及本科生教学大纲等，采用网络调研、同行交流，以及对教学研究论文的文献检索等方式，特别是对近年来国内外高校化工专业课程设计、专业基础设计及毕业设计等设计实践教学环节进行调研，收集了大量资料和信息。同时，在化工系内进行了近10次教学改革小型研讨会，对收集的资料、信息进行了加工分析。结合我校化工专业的科研项目和成果，研究确定了适合我校化工类专业基础设计课程的目的、内容、方法和特色。新课程在教学目标、内容和要求等方面均有很大程度改变或提高，目的是提高教学质量、利于保持专业特色并拓宽专业领域，更加适应就业市场对学生工程能力、综合能力的要求。
为了突出煤化工的专业特色，2008年再次修订了化学工程与工艺专业的本科生培养计划，在《化工工艺学》课程的基础上，增加了《煤化工工艺学》课程，为学生进行综合设计奠定了良好的理论基础。
二、加强课程实践教学改革，培养开放思维能力
《化工专业基础综合设计》是一门实践性很强的课程，一般安排在四年级上学期，前期要求学生完成认识实习和生产实习。我们将认识实习、生产实习与综合设计结合，合理为学生选取综合设计题目。为了体现煤化工的专业特色，认识实习过程安排学生参观煤炭科学研究院的煤炭的气化、液化和焦化小试装置，使学生能够将实验室的成果与工程初步结合，有了基本的感性认识。
生产实习定位于最基本的煤化工和石油化工领域，选择山西焦化厂和燕山石化公司作为学生的实习基地，下厂实习要去参观的化工厂生产装置即是综合设计要完成的课题。下厂实习的对象完全是处于生产中的化工厂，使学生能够从中了解生产特点。学生跟班实习，对化工厂的各个阶段都有实践机会，对化工厂的整体了解和工程概念的建立会有明显的效果。
以前关于综合设计的选题，往往是教师布置一个详细规定的设计任务书，学生个人完成设计工作，因选题内容较单一，学生交上的作品常常千人一面，抄袭现象屡禁不止。为此，我们增加了综合设计的题目，分为三个大的专题“煤气站工艺初步设计”、“炼焦化产工艺初步设计”和“环氧乙烷工艺初步设计”，每个大专题下根据工段的不同又分解成一系列子课题，例如在“炼焦化产工艺初步设计”中又细分为粗苯、脱硫、工业萘等子课题，并建设了课程资料库（80册）。
与此同时，将以前由1位教师负责的课程，增加到8人共同承担，每位教师负责指导15位学生，然后再将学生分成四五个人一个设计小组，共同完成一个设计任务。这样不但使学生所受训练的范围大大扩展，他们还能大体上经历真实设计工作的主要环节，而且对培养互相合作的团队精神也有助益。教师布置的设计课题也由以前详细规定改为未作充分定义，生产的工艺路线、主要设备的选型教师亦不作规定，学生需在调查研究后自己决定。根据广泛查阅文献资料后，各设计小组提出自己的初步方案。整个设计过程，从工艺流程到每个单元的设备形式和操作条件，都需要学生不断作出选择，培养学生发现问题、定义问题、规划问题和解决问题的能力，启迪他们养成开放式思维的习惯，提高解决实际问题的能力，以适应培养创新型人才的发展需要。
三、运用现代化教学手段，提高课程的教学效果
随着计算机应用的深入发展，开发各种专业辅助教学软件，可以提高教学效果，促进专业学科的发展，训练和拓展学生的专业素质。将网络平台引入到综合设计课程的教学中，可改平面、单一的教学方式为立体、丰富的形式。通过课程建设，我们完成《化工专业基础综合设计》学习网站的制作，已经正式发布、运行，作为执行2004版教学大纲的首届本科生（2004级化学工程与工艺专业，两个专业班级）进行《化工专业基础综合设计》的教学工作中作为辅助教学手段加以运用。学习网站的网址是：http://scee.cumtb.edu.cn/webclass/hgzyjc/Index.html。其中，网络系统中的各教学模块功能，既可用作学生在网上观看学习，也可作为教学课件使用。采用声、像、动画、文学、图片、公式集一体的网络课件，为学生在课堂未理解或难理解的内容及知识点开辟了补学的课堂。课后，学生自己上网观看课件，可以加强理解和记忆，提高教学质量和教学效率。
四、利用计算机辅助设计，提高化工设计的水平
计算机的发展极大地促进了化工设计的飞速发展，计算机技术在化工设计中已成为一种必不可少的工具。尤其是化工设计模拟软件的开发，使化工设计的速度和准确度都得到了很大的提高。因此，化工专业基础综合设计课程必须强化计算机软件的普及与提高。
鉴于涉及的单元操作比较复杂、过程参数多、已知条件有限等特点，化工计算相对来说比较困难。过去的做法是在一系列假设基础上进行简单计算，然后在生产实践中进行校正，势必给生产带来浪费，设计周期明显变长。Excel软件是微软公司开发的功能强大的电子表格管理软件，它可以帮助用户组、分析和计算各种类型的数据。Excel不仅能够快速处理大量数据，因内置200多种函数，还具有强大的数值计算功能，能够用方便形象的菜单和工具栏操作代替编程，进行复杂工程问题的计算、分析和优化，诸如多变量、非线型方程组的求解，实验或统计数据的回归分析，技术、经济可行性的定量预测等。我们在教学实践中积极引导学生学习使用该软件进行化工计算，不仅简化了设计过程，也缩短了设计周期，为学生进一步的生产实践活动奠定了基础。
化工专业基础综合设计最终的成品是设计说明书和带控制点工艺流程图、车间布置图（平面图和剖面图）和主要设备装配图三张附图。我们鼓励和指导学生利用计算机软件AutoCAD绘制，可使学生利用计算机这一工具为设计工作服务，同时也提高了做图的质量，使图纸清晰、整洁、美观。
为了提高设计的先进性，目前推荐学生使用流程模拟软件ChemCAD，对流程进行模拟计算，通过流程模拟软件对物料的质量和能量平衡的模拟计算，可预测物料的流量、组成与性质，绘制相应的流程图，大大缩短了设计的时间，提高了设计的效率，减轻了手工计算的工作量。
五、注重改革教学内容和方法，培养创新型人才
《化工专业基础综合设计》课程要求，学生将在基础课、专业基础课和专业课学习（特别是化工单元操作、化工反应单元等）中的基本原理、成熟工艺与设备等课程内容综合运用到具有实际工程背景的化工过程中，培养学生的化工设计能力，加强工程素养。
教学内容以煤化工为重点，体现我校的专业特色，以煤化工工艺课程为理论基础，以教师的国家重点科研项目为依托，在此基础上完成一次化工工程设计实践，结合项目设计进行实际运用能力的训练，使学生真正具备从事现代化工设计的基础，适应当前我国煤化工行业技术进步对人才的需要。
为了突出培养工程应用能力和综合素质的教学指导思想，采用了课堂讲授引导下的实践教学为主、教师指导下的自主学习为主的教学模式，使学生学习强度有较大的弹性空间，有利于个人潜力的发展。教学方法讲究少讲多练、协作学习、引入团队竞争机制等，以激发学生的学习积极性和主动性，提高教学质量。
课程考核采用了“设计报告评价、团队答辩”相结合的综合考核方式，既有利于激发学生的学习积极性，又能较全面地考查学生的综合素质。
总之，通过立足于“煤化工”特色的《化工专业基础综合设计》课程建设和实践教学改革，在对正确理解和把握课程内涵、全面了解和掌握国内外教学理论及实践成果的基础上，研究制定课程教学大纲，改革教学方法，借助现代教育手段实施教学过程，探索实践性教学环节考核的方法和模式，有着一定的学术价值。成果对具有行业特色化工专业的院校在本科生化工设计能力的培养方面具有示范作用，也具有推广应用前景。
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