“课程思政”建设经验分享 | 曹俊雅:《化工设计基础》

为认真贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述特别是在学校思想政治理论课教师座谈会上的重要讲话，准确把握思想政治教育规律和人才成长规律，落实立德树人根本任务，《化工设计基础》课程通过介绍化工过程设计和化工厂整体设计的基本原理、基本程序和方法，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，培育和践行社会主义核心价值观。

一、《化工设计基础》

课程思政教育目标

《化工设计基础》是化学工程与工艺专业的一门工科特色鲜明、着重设计能力培养、知识结构更新有序的专业核心课程，具有很强的工程实践性，与化工过程密切相关，重点介绍化工过程设计和化工厂整体设计的基本原理、基本程序和方法。通过本课程的学习，解决从原料进厂到产品出厂中间一系列单元过程的工艺、设备、布置、管道等工程计算和工程设计问题，培养学生具有初步工程设计能力。《化工设计基础》课程思政的主要教学任务是引导学生综合运用前面学到的专业基础知识，使学生初步具备综合运用所学化工专业理论和技术手段分析并解决化工工程中复杂工程问题的基本能力，着力培养学生的工程观点以及设计能力。实施《化工设计基础》课程思政的主要目的是引导学生从工程实施的角度并考虑流程的安全性、经济合理性、可操作性等，掌握使用Aspen Plus软件进行化工过程、换热设备和塔设备设计，来进行化工流程的工艺设计乃至扩大到整个化工厂设计。从企业安全生产、生产优质合格产品及化工厂设计等角度激发学生的爱国情怀和行业使命感，发挥好课堂教学育人主渠道作用；提高学生的科学专业素养与人文科学素养，引导学生树立积极的人生观和价值观，理解和践行社会主义核心价值观。

二、《化工设计基础》

课程思政教学实施

在《化工设计基础》课程思政教学过程中，授课团队将课程理论知识与思政教育融为一体，讲授专业知识与培养学生社会主义核心价值观相结合，讲述化工行业发展与培养学生爱国敬业精神相结合，在借鉴前人研究成果的基础上，结合我校化学化工特色，挖掘课程中的思政元素，与课程内容有机无缝融合，力求达到“春风化雨，润物无声”的效果。
1.爱国主义、行业使命感和自豪感在课程绪论中，围绕我国战疫的关键防护用品“口罩”的生产过程，剖析如何从原材料“煤”出发制备熔喷级聚丙烯，再生产口罩的关键层“熔喷布”这一化工过程，引导学生深入理解在中国共产党领导下中国政府在抗疫斗争中表现出的强大治理能力，激发学生的爱国主义和家国情怀。

口罩的生产过程

以课堂讨论的形式，引导学生思考“生活中的化工产品”，践行“以学生为中心”的教育理念，充分调动学生的学习积极性，启发学生思考我们的生活中的衣、食、住、行与化工产品息息相关，让学生更深刻地体会化工是一个创造新物种、造福人类、带来美好生活的伟大事业，化工产业是“国之重器”，充分激发学生的行业使命感和自豪感！

衣、食、住、行与化工产品息息相关

2.科学家执着的科学精神流体热力学性质的精确计算在化工过程模拟、设备设计中具有重要的作用，很多化工单元模型中都涉及汽液两相混合物之间的平衡关系计算，物性方法的选择对热力学性质计算、正确模拟化工过程意义重大，对于化工设计人员一定要正确理解热力学、正确选择热力学模型。经过一百多年的努力，科学家们已开发出数百个状态方程，这其中不乏华人科学家的贡献。如目前在石油、化工领域广泛应用，能同时用于汽液两相平衡的Peng-Robinson状态方程，Peng即华人科学家彭定宇教授，彭教授于1966年在台湾大学获得学士学位，1973年于密苏里大学哥伦比亚分校获得博士学位，之后在Don B. Robinson教授组开展博士后研究工作，1976年他与Robinson教授共同完成了著名的Peng-Robinson状态方程，现为加拿大工程院院士。他是国际上热力学、化学工程等领域的知名专家。再如笔者本科期间《化工热力学》的授课教师——清华大学童景山教授，童教授1962年以来一直从事高压流体热物性的研究，筹建高压流体热物性研究实验室，拥有高压流体P-V-T测试装置、高压流体相平衡测试装置和高压超临界流体萃取装置等，对我国热力学的发展做出了重要贡献。当代莘莘化工学子需要恪守童教授精益求精、严谨认真的科学精神。通过课堂上讲授华人科学家对状态方程的贡献，以及强烈的爱国主义精神，展示老一辈化工专家精益求精、执着的科学精神，激励学生努力学习专业知识，爱党爱国，传承老一辈科学家精神，为实现中华民族伟大复兴的中国梦努力奋斗！

华人科学家对状态方程的贡献

3.节能降耗、绿色化工理念教育随着全球能源结构和资源的日益紧缺，单纯以经济效益为目标、追求经济效益最大化而忽视环境、资源有效利用率的时代已经成为过去。籍此在教学过程中，践行习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的重要思想，对学生加强新型能源和资源利用观点和意识教育。化工过程日益追求绿色化，在化工设计中要遵循国家行业相关政策标准，建立本质安全、工艺优化、节能降耗、绿色制造等工程设计伦理概念。为促进我国化工行业更好地前进，唯有遵循《中国制造2025》指出的发展方针，以创新驱动，发展资源多元化、低耗、高效、安全、清洁的绿色制造技术，才能迎来我国化工产业可持续稳定发展的前景。课程考核环节结合全国大学生化工设计竞赛的设计题目，引导学生积极综合运用所学的化学工程知识，探索实现化工产品绿色生产的先进技术方案。教学过程注重化工过程绿色化的重要性，关注国家行业政策，以往届我校优秀的化工设计竞赛作品进行案例教学，加强学生绿色化工理念的教育和培养。

我校化工设计竞赛作品案例教学

三、《化工设计基础》

课程思政教学实践

1.课程思政融入全国大学生化工设计竞赛、大创和毕设等实践教学环节

践行节能降耗、绿色化工的教育理念，指导2017级学生开展《关于焦炉煤气制甲醇过程——能量分析与节能优化》大创项目，采用 Aspen Plus流程模拟软件，对焦炉煤气制甲醇全流程进行了模拟，利用灵敏度分析对工艺参数进行了优化，得到了纯度为99.99%的甲醇，并利用 AEA 软件以夹点技术作为理论依据研发了换热网络，并对换热网络进行了改进，优化后的换热网络节能效果显著，该项目获得我校优秀大创项目。

指导的2016级学生开展《内蒙古包头50万吨/年MTO工艺的节能优化设计》毕业设计，通过Aspen全流程模拟完成了物料和热量衡算，通过设计优化换热网络，热公用工程用量节约25.71%，冷公用工程用量节约24.12%，总费用比初始全流程节约41.91%；该毕业设计被评为2020年北京市普通高校优秀本科毕业设计（论文）。

作为支撑大学生化工设计竞赛的重要核心课程，课程团队和参赛学生克服重重困难，全部线上指导，指导的学生在2020年第十四届全国大学生化工设计竞赛中获得全国一等奖1队，全国二等奖1队，全国三等奖3队，续写我校在该项赛事的辉煌，我校也是北京地区高校中唯一一所连续十年晋级全国总决赛的高校。

课程思政融入大学生化工设计竞赛

2.化工2017级学生对《化工设计基础》课程的体会盛昕：化工设计基础这门课为我们系统介绍了化工工艺设计的流程和内容。在上课过程中，我体会到，这门课是以前所学专业课的综合和延伸，化工原理、化工热力学等课程以这门课为主线串联了起来，使我们所学的知识成为体系。理论讲解和上机实践相结合的方式使我们能更好地掌握知识，并且可以通过软件模拟的方式直观了解各个物理量之间的关联，验证自己的猜想和困惑。更值得一提的是，这门课程能为综合设计、毕业设计以及化工设计竞赛提供实质上的指导。从最初工艺流程的确定到最终图纸的呈现，化工设计基础这门课都有涉及。可以说，这门课对我工程意识的培养帮助很大，“性价比”非常高。刘伟：化工设计基础课程是一门综合性特别强的科目，学起来并不容易。它既有已学专业课的延伸内容，又含有大量的国家标准。设计基础的上机实践部分，它的内容特别的广泛，涵盖了我们大二，大三所学的所有专业核心课，比如在Aspen上机部分，对于精馏塔的模拟，每个参数的设定不是凭空想象的，参数的背后是所学的化工原理知识。因此在上机过程中，会对化工原理，物理化学的知识，在实践中又巩固了一遍，我自己对于这些知识又有了新的体会。而且在我们化工专业的设计竞赛和综合设计中，都需要使用Aspen模拟流程和CAD绘图，通过这门课的学习，对我们要怎么做，做什么，有了更加清楚的认识。韩天亮：化工设计基础主要是一门基础课程，在进行专业课程设计、设计竞赛自己毕业设计时你会感到事半功倍，在很多时候，你往往对自己的设计内容没有思路，而这门课程对设计思路的导向作用是很重要的，就像进行车间布置一样，刚开始因为需要考虑的因素太多，你可能会觉得无从下手，但是如果认真进行了这门课程的学习，它对你将会有很大的启发。Aspen plus也是一样，你如果不在进行课程学习的时候好好掌握Aspen plus 软件的使用，在最后进行毕业设计时可以说真的是寸步难行。所以希望大家认真对待这门课程。张泽洋：“化工设计基础”主要包含Aspen与CAD软件的使用，对我来说是一座将化工知识从“所学”到“应用”的桥梁。Aspen可以将我们所学的专业知识联系起来，帮助我们便捷、严谨地模拟化工生产的流程，同时也为我们提供了各种物质详细的性质参数；之后，我们可以参照各项标准，运用CAD将Aspen中设计出的流程制成图纸，实现了流程的直观化、具体化，有利于培养我们化工设计的宏观意识。Aspen与CAD软件可以辅助我们进行“化工原理综合设计”，同时也是“全国大学生化工设计竞赛”、“化学工程与工艺专业本科生毕业设计”的主要工具。因此，化工设计基础课程对我们的专业学习起着奠基作用。李昱辰：化工设计基础这门课程将我们专业各门专业课的理论知识学习应用到实际的生产设计中，一个化工设计首先要考虑的问题就是化工品的生产方法或者生产工艺流程图，大部分的工艺流程图都是从文献或者实际生产中获得，这对我们了解各个单元操作及各种大型设备有了更加直接的感触，同时在进行设计工作之前也要进行物料衡算，即对整个工艺流程做物料衡算，复杂的工艺反应往往有多个副产物，这需要我们将每一部分的物料进出做出表格，这样更方便我们对每个物流组分的含量一目了然，同时也对我们的计算能力有了一定程度的提高。伴随着物料衡算还有热量衡算，因为热量衡算是以物料衡算为基础，他们环环相扣，不允许出现一点错误。对于实际工艺过程中的设备布置，即厂区布置、每个工段的车间布置都有一定的设计原则和设计标准。对于非工艺部分，如给排水、供电、供热与冷冻工程、采暖通风，土建、自动化控制，环境治理等一系列的工厂概况都有一定的要求和原则。我们都需按照国家标准来实现整个工厂的运行。在化工设计中，对于CAD图纸的绘制也是我们所必须具备的能力，设备如何标准，每个流程图它所代表的不同含义，如何配管、管道的标注都需要我们不断学习。对我们的综合能力提升具有十分重要的意义。最后，化工设计基础这门课对我们巩固专业知识、提高理论和实际结合能力、提高知识综合应用能力有着十分重要的影响。