多举措提升化工专业毕业设计质量分析

2022-09-21 16:43:36 来源:写作指导

[摘要]随着新时代创新驱动发展,对化工类专业人才提出了更高的要求,高校对学生的培养更侧重工程设计和创新能力的培养。化工毕业设计作为化工实践培养环节最为重要的一环,针对其质量存在逐年下滑的情况,详细分析现状和质量不能保证的原因,将多种举措应用于改革和探索有效提升化工毕业设计的质量,以期提高学生的综合素质,为培养复合型化工人才做出贡献。

[关键词]化工专业;毕业设计;质量;本科;教改化工类

专业人才的培养着重于培养工程设计的能力和训练系统实践技能。其教育内容非常注重合成、过程分析、设计、模拟与优化等教学内容。本科毕业设计(论文)是培养学生实践能力的关键环节[1]。虽然是大学生在毕业前才开展的综合实践环节,但其综合了学生四年期间所积累的专业知识,不仅是一次所学知识的总结,更是学生能力一次升华的机会。毕业设计的质量是教育部本科教学工作水平评估的主要依据,也是工程教育专业认证对毕业要求的重要支撑[2]。《工程教育认证标准》对新工科人才的培养目标、课程体系、教学条件、师资队伍及质量保障等各方面提出了系统性的要求。随着我国推动创新驱动发展,伴随实施“中国制造2025”、“互联网+”、“绿色化工”、“新安全生产法”、等重要政策法规,对传统工科教育模式的改造升级刻不容缓[3];通过对企业的调研及毕业学生的回访,发现企业对化工人才的要求也逐年升高,不仅要求毕业生具备工程设计、生产运行、技术开发、信息智能化等多方面的理解运用,同时也要对政策法规、技术管理、合作创新等方面有所突破。然而,目前高校对学生设计创新能力和工程实践能力的培养明显不足,亟需开展系统化的改革与调整[4]。在这种情况下,为满足新时代企业对新型化工人才的需求,为提升地方院校本科生的工程能力,对化工专业的毕业设计环节进行综合分析和探索改革刻不容缓。因此,多举措全面提升毕业设计的质量对于完善人才培养模式,达标评价体系,提高专业教学水平具有深远的意义。

1化工专业本科毕业设计(论文)的现状及存在问题

1.1课程知识体系处于割裂状态,理论与实践不能同步

要做好一篇优秀的本科毕业设计(论文),学生需要对基础核心课程,如化工原理,化学反应工程,化工工艺学,化工热力学、分离工程、化工制图、仪表自动化、化工设备机械基础、化工过程模拟、化工原理课程设计、化工设计等课程的知识有整体及专业的认识和学习。目前各个课程教学情况是各自为政,学生学习只见树木不见森林,对于某一门课程对于整体项目设计中处于什么地位没有清晰的认识,各门课程与其他课程的联系与联动还很缺乏,教师在现有课时能够完成自己的教学任务已经很困难,想要与其他课程联系起来有难度。教师也满足于耕耘自己的一亩三分地,还不能够将专业涉及的各个方面串联起来,每位老师代课集中并且侧重一两门课,缺乏沟通和讨论。另外,课程教学内容偏重理论,教学理念及内容比较陈旧,缺乏现代工程的理念,也不适应工程实践需求[5]。

1.2毕业设计(论文)选题局限,单一化,课题数量偏少,且立意陈旧

化工专业学生真正进行化工设计的比例不高,以我院为例,最多达到50%,有一半学生跟随导师的科研项目做实验,这些导师从事的专业是化学相关的,对于化工设计并不精通。结合我们学院自身情况,前些年有相当一部分老师将课程设计的内容当作毕业设计来做,只对一种设备进行了设计,没有结合化工行业发展趋势设计选题;此外,一些课题由于涉及商业机密及技术细节等原因,不适宜作为毕业设计的课题,导致设计题目范围局限,模式化,单一化,甚至重复。有时只是改变设计产量,不能引起学生做设计的兴趣。其次,没有与化工设计热点和科研前沿焦点相结合,在选题方面没有目标。一些老师对自己指定的课题是否属于化工专业的课题持怀疑态度,需要在这方面进行推敲,学生也很迷茫,单方面依赖老师,自己不会选题。

1.3专业教师没有经过系统训练,缺乏企业工作经验,与实际生产实践脱节

近年来,各高校引进大量博士,表面看教师师资力量大幅增强,很多年轻教师虽然在研究生阶段获得了化工及相关方向的博士学位,但是真正从事化工设计方向研究的人少之又少;很多老师理论基础虽好,但是缺乏专业实践经验和企业工作经验,甚至与实际生产生活脱节。其次,专业教师自身的工程设计和生产实践技能还急待提升,而学校投入经费有限,使得针对青年教师的工程素养和工程设计方面的专业培训不足。指导教师的专业背景差异大,化工专业专任教师的工程背景与《化工类专业教学质量国家标准》中所要求的不符,远远达不到至少半年的工程实践经历(如企业工作、与企业合作项目、指导实习等)[6]。目前高校教师的年终考核要求及职称评定制度,迫使有些老师需要科研成果,发文章出专利,不得不花大量的精力去做科研,很难抽出时间精力提高解决企业生产技术问题以及工程实践能力。对毕业设计的学生处于一种放任的状态,很难静心指导学生毕业设计。

1.4指导模式陈旧,学习方法单一

新“互联网+”时代到来,随着新工科建设发展的需要,老师与学生都要紧跟时代脉搏,改变调整自己的指导与学习模式,新的方式和理念不断更新,新的工具软件层出不穷,如果不能与时俱进,就会被时代抛弃。有些指导老师还是用原来的手动计算的办法指导一个单元操作的流程,每一届学生都一样,只是变换原料、产品,生产任务量,换汤不换药,导致题目单一化,十几年如一日致使学生兴趣降低。毕业设计不仅应该包括工程项目必备的内容,还应具有创新和学生发展自己能力的部分,如何将这部分激发释放出来,是值得思考的。

1.5考核评价体系不完善,考核量化标准不明确

毕业设计(论文)制作时间周期长、教师指导涉及环节多,首先应该统一需要考核的环节;其次,应该对过程设计环节制定统一的评定标准[7]。仅仅以论文完成情况和答辩时的表现作为评定标准过于片面,过程控制和评价体系需要细化和完善,考核量化的标准也需进一步明确。1.6学生从事毕业设计时间不连贯,态度不端正(思想上轻视这项训练)学生在大学本科阶段第四年这个阶段本来应该专心撰写毕业论文的时候,同时面临实习、考研、考公务员、参加招聘会、就业等各方面的事务,学生无法专心致志地投入去完成毕业论文,时间和精力都无法保证,另一方面也有应付差事,得过且过的心理,有些学生认为学校不会因为毕业设计不过就不让毕业,最终为了应付差事,不顾完成作品的质量,胡乱拼凑,或请同学施以援手,匆忙赶出一篇毕业论文,可见态度上没有引起学生足够的重视。

1.7盲目降低毕业设计文本,导致设计质量下滑

近年来,学校出台了“关于毕业设计(论文)检测的指导性意见”,“意见”规定:在毕业论文答辩前,利用中国知网的检测系统进行检测,重复率低于30%(含30%),视为合格,高于30%,可以给一次机会,经本人修改并再次检测达到低于30%后才能参加答辩,而检测重复率大于30%的一律不能参加答辩。这就使得化工专业的学生盲目删减,最后出现图片表格多,文字少的现象;学生为了降低率,往往前言不搭后语、词不达意,文不对题,原本流畅的表述变得逻辑不通,读起来生涩别扭。

1.8优秀毕业设计名额太少,奖惩机制不完善

每年分配到化工专业的优秀毕业设计名额只有一到两名,这在一定程度上导致师生对高质量论文撰写的动力不足,再者评选出的优秀毕业设计(论文)需提交的材料多,流程繁琐,后期还会面临各项评估时准备的过程材料,使得有些师生不愿多花时间再提高毕业设计质量。学校对于毕业设计的经费投入较少,且教师投入时间长,长达几个月的指导时间,如果遇到学生以消极的态度不做或者基础差做不出来,更要投入大量的精力。现在指导每个学生折算约16课时,仅凭课时无法真正评价教师的工作量,优秀毕业设计仅多给两个课时,因此指导多少和指导优劣没有明显的区别,也缺乏有效的奖惩措施,这就挫伤了教师积极性,指导工作完全变成了一种良心活。

2多举措提升化工类专业毕业设计的措施

2.1交叉课程体系网,更新课程理念,拓展实践的广度和深度

化工毕业设计主要内容包括项目概述、技术路线的选择及确定、利用现代软件进行工艺流程模拟设计、工艺计算及典型设备选型及计算、带控制点工艺流程图、车间设备布置图等、换热网络优化、生产安全和环境治理方案的制定、经济分析评价等,这些项目内容织就了化工设计的课程体系网,在教学过程中应该将化工原理、化工热力学、化学反应工程、化工制图、化工仪表及自动化、化工设备机械基础等课程联系起来,由点变线,以线带面,融会贯通。根据具体设计任务深化对专业必修课程知识的理解,全面建立设计内容间的内在联系。将Aspen软件的应用渗透进课程设计教学,通过课程改革,手动设计计算结合过程模拟设计的方式,加深学生对设计计算的理解。将Aspenplus软件应用于所设计的单元操作的参数选择和初步设计模拟,通过比较不同操作参数的模拟结果,优化设计结果,提高学生处理复杂工程问题的能力。将几何画法和机械制图、化工制图、CAD软件结合,进行课程改革,培养学生规范识图和绘图的能力。对培养方案和培养模式需要深入讨论,修订在教学过程当中出现的衔接不当,重复或者相互割裂的现象;形成教学团队,带同头课程的老师对知识点的交流和教学方式的交流改革,带不同课程的老师如何将相关知识承前启后,相互联系。

2.2应用现代化信息技术辅助化工毕业设计传统设计

计算已经不能满足日新月异,发展迅速的现代化化工企业要求。毕业设计的完成不可避免地使用计算机联合众多模拟、数据分析、绘图等软件,不仅能快速得到计算结果、大幅降低手动计算的错误率,有效提高毕业设计质量,还能为毕生进入现代化、自动化、智能化的工作岗位做好铺垫。近几年的教学实践表明,学生计算机的应用能力提高了,对复杂工程问题的理解加深了,化工专业知识掌握地更扎实,化工毕业设计的质量也得到了较大的提升。在设计过程中,软件的应用随处可见,如在全流程模拟中,应用Aspen软件进行过程模拟[8],对工艺流程进行论证。可将Aspenenergyanalyzer软件应用于换热网络的优化及能量合理利用的过程中,在对塔设备进行设计及校核时,采用Cup-tower和SW-6等设计软件,当进行泵的设计及选型时还可使用智能选泵软件等。另外,学生利用MATLAB软件对反应器进行设计模拟,能快速得到不同年产量的计算结果。至于化工安全评价方面,用Aloha软件对化工生产中事故进行模拟,可以帮助应急救援人员快速准确预测影响区域,有效组织指挥危险区域人员疏散等。作图软件更是层出不穷,除了CAD软件用于绘制PID、PFD图,还有三维绘图软件帮助绘制车间、设备布置图及配管图等。三维软件做出的图生动逼真,不仅可以反映设备及管道的相对位置,还能激发学生的绘图兴趣,提高学生的工程实践能力。

2.3拓宽化工毕业设计选题广度和深度

针对化工专业毕业设计选题的局限性,可以通过多种渠道拓宽选题的范围,首先可以根据工程设计背景,企业背景、和科研背景几方面,结合生产实际和自身的科研项目给出毕业设计题目,同时还可以参考行业热点,由指导老师给出毕业设计题目或者有学生结合自身情况自拟题目。还可以考虑将全国大学生化工设计竞赛的题目设为毕业设计的相关题目,另外在学生出去实习或者见习时,参考遇到的生产项目和设备,对现有的生产项目进行优化设计,对设备进行优化设计改造。结合教师科研项目,可以将题目拟定为精细化工,材料化工等范畴的相关题目。

2.4加强师资培训和教师队伍的建设

首先新进教师除了听课、备课、学习核心课程知识的同时,应有累计不少于半年的工程实践经历(包括指导实习、与企业合作项目、企业工作等)。其次相关化工专业的老师应该自觉学习最新的国家标准,相关行业要求,最新的规范和标准,增强理论和实践结合的能力。再者,需要与时俱进,学习各种计算机软件,更新自身的知识体系,加深理论理解,如有机会可以去重点大学进修深造,或者在企业中锻炼,丰富理论知识的同时,将理论和实践更好融合在一起[5]。

2.5改变教学方法,转变学生的惯性学习方式

新工科的教学理念需要重视实践环节,而实践环节是激发学生创新能力、提升实践能力的关键所在。合理安排理论教学和工程实践教学,将工程理念和实践操作能力有机融合,培养学生独立分析问题和解决问题的能力,实现综合能力的提升,激发主动性及尤为重要。课程教学的中心应从老师“教”转变为学生“学”,对设计类课程提倡做翻转课堂,由学生实践为主,在课上做设计相关的工作,并且分组汇报,由大家讨论点评。还可以推广案例教学,在课堂上实施案例教学法,通过具体的设计案例来讲解知识点,引导学生理论联系实际,巩固学习成果,加强工程思维的训练。其次推行线上线下指导相结合的模式,为了跟上时代的发展,网络资源非常丰富,包括讲义、视频、题库、课件等等,可以通过学习有些网络视频教学完成一些设计优化的工作,如Aloha报警的软件操作。除此之外,qq群、微信群等可用于交流设计出现的问题,促进了互相学习,沟通合作的新局面。

2.6校企合作提升学生实践能力

在学生的生产实习环节中,我们先后联系了现代化的化工企业,为学生提供实习机会,如刘家峡化肥厂,盐锅峡化工厂,白银银光公司,西北永新涂料有限公司,金昌化学工业集团有限公司等大型化工企业,这些实训基地提供的现场教学大大提升了学生的认知能力和专业知识。在实习基地,从化工安全到各工段的工艺流程以及工艺案例,再到设备的构造材质节能减排,产品分析包装运输等等方面的学习,大范围拓宽了学生对工程设计的思路。从以前对化工厂没有任何概念,到以实习的大型化工企业为设计背景,选择设计一个工段,从对原料及产品的认识到确定反应,及反应条件催化剂等,再到具体的工艺和设备设计,车间布置设备布置等等完成一个实际工段设计的全过程。企业实习不仅能给学生提供设计的素材还能让学生将设计优化的工艺和设备的设计优化改进落到实处。在实习时还能了解设备内部的构造,和化工厂的设计人员交流,提高绘图能力。

2.7依托全国大学生化工设计竞赛提高毕业设计质量

全国大学生化工设计竞赛今年已经举办了十五届。大赛自每年二三月份下达任务书到7月20号提交作品,制定一个当年大家聚焦的化工热点项目为设计主题,在此过程中需要五个同学为一组提交现代设计方法,文档和图纸三类作品,其中涉及了工艺流程的设计,过程模拟优化、换热网络优化、设备设计、自动控制、总图运输与平立面图、重大危险源分析、安全评价,三废及环境保护、经济分析等。最后要求学生现场答辩。从这个过程可以看出,化工专业的毕业设计和全国大学生化工设计竞赛的要求和主要内容及工作流程是一致的[9]。在专业课的教学过程和课程设计的实践课中加入大赛所需的课程知识,为竞赛和学生的毕业设计做铺垫。我校学生自2015年参加全国大学生化工设计竞赛以来,多次获得全国二等奖和三等奖。参加竞赛的同学在完成竞赛作品的过程中锻炼了工程设计能力,提高了专业技术,在后期的毕业设计环节中体现了对化工前沿和热点的理解和思考,实现了对工程问题的设计能力的全面提升。每年参加竞赛团队中的一些同学撰写的论文获得学校优秀毕业设计(论文)。所以全国大学生化工设计竞赛已经成为提升学生毕业设计质量的一个有效途径。进行化工设计大赛并不局限于一组或两组学生,通过老生指导新生的“传帮带”形式,可以惠及所有对化工设计感兴趣的学生,从而使化工设计竞赛成为化工专业学生的一种常态,让更多的学生参与进来,提前熟悉化工设计的流程,为第八学期的毕业设计做准备。

2.8细化毕业设计过程管理,环环相扣,提升毕业设计质量

针对学校对毕业设计每个环节考核管理不严,流于形式的问题,应该加强过程管理,健全管理制度。制定相应的监督管理制度,督促老师和学生认真研读,明确知道教师应担负的责任和学生在过程中应配合服从完成的任务。目前毕业设计的主要环节是开题、中期检查、毕业答辩;在此基础上,应该细化到毕业设计完成的各个阶段,每一次教师指导学生需要认真做好指导记录,及时了解学生遇到的难点和疑惑之处并落实解决。学校在现有管理制度基础上,规定各阶段完成时间,填写过程材料。学院配合学校,选派负责人定期抽查教师指导情况和学生毕业设计进度,及时发现不足并督促改进。学院对不服从管理及不按进度要求制作毕业论文的学生发出警告,若无改进时则须采取惩罚或处分措施,视情况推迟答辩甚至取消论文答辩资格等。

2.9完善毕业设计评价模式,建立多维评价体系

之前毕业设计评价模式相对单一,要先制定评价细则再根据各项细则提高质量。对于原评价体系由指导老师、评阅人分别打分,再加上答辩分数,按0.4、0.3、0.3三部分配比复合得到最终分数。对于此种评价体系,一是缺乏过程和平时的分数,其次评阅人打分一般参照指导老师分数,欠缺了客观性。为了改变现状,首先要设计各阶段的评分细节,如开题阶段包括文献综述,选题意义,设计方法,与本专业的热点相关性,解决问题的创新点等,中期报告验证路线的可行性,完成情况,毕业设计阶段包括论文结构、逻辑性、文字、图纸规范、标注明确等、答辩情况,每一项综合打分。建立的多维评价体系不仅从文字、程序、图纸、表达、对环保安全法规等的认识多维度进行评价,此过程更科学,细致、支撑性更强,可以切实提高毕业设计的质量。

3总结

毕业设计是检验化工专业学生大学四年学习成果的验金石,在此过程中明确了学以致用的意义,同时也践行了我校“手脑并用,创造分析”的校训。做好毕业设计是培养具有实践和创新能力毕业生的重要途径。提高毕业设计质量,虽然道阻且长,但其效果也逐渐凸显,不断提高学生的设计素养,不仅深化实践教学环节改革,也为培养新时代优秀化工人才奠定坚实基础。

作者:叶鹤琳 单位: 兰州城市学院 化学工程学院