课程思政模式下“过程装备成套技术”教学方法研究

课程思政模式下“过程装备成套技术”教学方法研究

唐铃凤①，江家谦②，王宁君③

①安徽工程大学机械工程学院，安徽 芜湖市 241000； ②安徽方兴实业股份有限公司，安徽 青阳县 242800； ③湖北省孝感市玉泉小学北京路校区，湖北 孝感市 432100

摘要：《过程装备成套技术》课程内容涉及多专业多学科，教学难度大，但特别适合课程思政模式。根据高校课程思政教学要求和教学团队多年的教学实践经验，设计了课程各章节的教学思路，在实际教学中获得较好的效果。

关键词：课程思政；融合；教案设计；教学方法

基金项目：安徽省高等学校省级教学研究重点项目“基于动机归因理论过控专业课程思政教学模式研究（2019jyxm0229）”

一、《过程装备成套技术》课程的教学现状

《过程装备成套技术》是过程装备与控制工程（简称过控）专业的主要专业课之一。 1998年专业大调整后，“化工机械”专业改名为“过程装备与控制工程”，专业课程从原来的《化工容器设计》和《化工机器》两门课，改为《过程设备设计》、《过程流体机械》和《过程装备成套技术》三门课，课程内容在单个容器、机器设计基础上，增加了工程项目可行性研究与评价、工艺流程设计、过程控制工程设计、过程装备安装等与过程工业生产实际密切相关的内容，涉及工艺专业、财务专业、设备专业、管道专业、仪表专业、暖通专业、防腐专业等等，加强了大工程观念的教育。同时课程贯通各专业课程之间的联系与区别，是各课程交叉知识点的融合和应用，如机械制图、机械设计原理、材料力学，工程流体力学等基础课程对增强本课程内容的理解具有很重要的作用，流体力学中的三大定律，质量守恒、动量守恒和能量守恒，对设计和选择管道、管件及阀门和对理解SH和HG标准内的条款都有很大帮助，课程本身要求授课老师不但自己要有很强的专业知识，也要有扎实的基础知识理论体系，还应具备一定的工程背景。

目前“过程装备成套技术”课程所选教材大多是化学工业出版社出版的、黄振仁、魏新利、廖传华等教授主编的《过程装备成套技术》，该教材已经发行第三版，内容在前两版基础上做了很多调整。全书共分12章，涵盖工程设计方案对经济、节能、环境、健康、安全的影响，工程项目的评价方法和要求，工程项目工艺设计及设备布置图，过程装备的设计与选型，过程装备的布置设计，管道系统设计，过程装备的控制系统设计，过程装备及管道的绝热设计，过程设备的腐蚀与防护方法，过程装置的安装，成套过程装置的试车与验收等，例举了过程装备设计工程案例。经济学、工学、管理学等学科在课程中深度交叉融合，给这门课的授课老师带来很大的难度。有些学校采取多位老师联合教学的方式，各自讲解自己熟悉的部分，有的学校聘请企业高层管理人员以工程管理为主线条，从实际应用角度综合讲解过程装备成套技术，但大多数学校缺乏这种师资资源，只能有一位老师从头至尾讲解。任课老师的知识面完全决定了该课程教学的状况，少数学校因为没有合适的老师，无法开设这门课，因此探讨该课程教学模式和方法非常必要。

二、课程思政在《过程装备成套技术》教学中的可行性

2016年习近平总书记在全国高校思想政治教育工作会议上强调：要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，推进 “课程思政”是实现这一教育目标的重要途径，“过程装备成套技术”课程因其内容涵盖面广，涉及学科多，在新的教育理念下，应该赋予新的责任，完全可担负起知识传授、能力培养和价值塑造等综合素质教育的重要担当。

《过程装备成套技术》课程一般开设在大四上半学期，临近学生毕业，非常适合对学生进行入职前的综合教育。课程内容以教材为主线条，结合各学科交叉的特点，融入思政内容，旨在认真贯彻习近平总书记强调的“三全育人”指导思想，结合学生中心理念，让课程思政进课堂、进大脑。我们课程组老师中，有在研究所做过工程项目管理及设计的工程技术人员，也有曾在生产企业做过技术、销售和生产管理的，熟悉企业管理方面的内容，结合课程组老师多年的工作经验，建立了一套合理融入课程思政的教学模式，撰写了教案，并付诸了实施。

三、《过程装备成套技术》教学设计

《过程装备成套技术》课程涉及多学科，可以植入思政元素的切入点比较多，作者根据自己从事化工设备设计选型配套及生产管理近20年的工程实践经历及20年的教学经验，按照课程逻辑体系，对各章节进行了特定的教学设计。以下为部分课程教案。

1、概论部分。以生产实习所见所闻为前提，以生产实习企业为背景，导入过程工业和成套技术基本概念，之后重点讲解典型成套装置示例，从管式炉乙烷裂解制乙烯生产流程入手，讲解乙烯是石油化工行业的基础原料，乙烯产品占石化产品的75%以上，乙烯工业是石化工业的核心，是衡量一个国家石化发展水平的重要标志之一，我国乙烯工业在生产技术、装置规模和单炉产能方面都有了很大发展，已经成为仅次于美国的第二大乙烯生产国。限制我国乙烯工业综合竞争力进一步提升的关键因素之一就是优质乙烯原料的短缺，我国石化资源禀赋的特点是“富煤、贫油、少气，”因此将煤转化成合成气，由合成气得到粗甲醇，通过脱水路线制取乙烯的工艺具有很大的成本优势，接着介绍陕西榆林地区未来能源化工有限公司等几个大型煤改气国有企业的规模和发展状况。通过案例讲解，让学生了解乙烯工业在国民经济发展中的重要地位，在了解乙烯工业发展历程的同时，感受我国工业发展的速度和社会主义体制优势，本节课结束时介绍课程的主要任务和基本要求，希望学生通过概论部分的学习，对课程体系有所了解，同时希望通过案例分析能够激发学生学习兴趣和爱国情怀。

2、项目可行性研究与评价。这是教材的第二章内容，介绍一套过程工业生产装置从设计到投产运行的整个过程，一般以工业生产建设工程项目的形式进行，同时对政治、经济、社会、技术等项目影响因素进行具体调查、研究、分析，确定有利和不利的因素，分析项目的必要性、可行性，评估项目经济、环境和社会效益，并报送国家相关部门进行立项、核准或备案，之后才能进行建设并投入生产。该章内容包括了节能评估、环境影响评价、水土资源利用、安全生产和职业病防控等内容，每一项内容都在专业知识基础上，对学生的知识面进行了拓展，开阔了学生工程视野。在撰写项目可行性研究报告时，需要了解国家经济和社会发展的长期规划，部门与地区规划，经济建设的指导方针、任务、产业政策、投资政策和技术经济政策以及国家和地方法规，包括对该行业的鼓励、特许、限制、禁止等有关规定，方方面面涉及国家宏观政策、区域规划和产业结构的微观调整，强化了社会背景教育。课程中大量列举国家政策、法规、相关标准，有助增强学生法律意识，特别是压力容器相关资质标准的介绍，让学生了解行业的特殊性和重要性，给即将走入工作岗位的学生提前做好专业规范性的心理准备，建立基本的职业素养和高度的责任担当，同时能减少书本理论知识与工作实践之间的差别，降低学生的心理落差。

3、工艺流程设计

工艺流程设计主要任务是确定生产流程中各个生产过程的具体内容，顺序和组合方式，达到加工原料制得所需产品的目的。工艺流程设计的原则是尽可能采用先进设备，先进生产方式和成熟技术，以保证产品质量；“就地取材”，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效果；采用高效率的设备，降低原材料及水电气消耗，以便降低生产成本；充分预计生产的故障，以便及时处理，保证生产的稳定性。在工艺流程设计中，降低生产成本最关键的技术是物料衡算和能量衡算，以及满足物料衡算和能量衡算的一系列在高效范围内运行的设备。现有流程性企业常常有能源浪费现象，石化企业厂区高耸的火炬里燃烧的都是多余的能量。造纸流程中加进原料中的水分，流程的终端都要蒸发掉。作为过程装备与控制工程专业的学生，所要解决的问题是如何根据工艺设计人员提出的设计条件，设计和制造出满足工艺要求的设备，比如搅拌釜工作时的温度、压力、容量、搅拌形式等技术参数，是工艺过程设计提出的，设备设计和制造人员必须要严格按照要求设计，在此基础上追求价格低廉、运行可靠、寿命符合要求，不可出现设备的能力不足或出现大马拉小车的情况，技术要过硬，态度要认真，匠心思想融入课程教学之中。

4、过程装备的设计与选型

根据过程装备在过程工业生产过程中的运动状态和所起的作用，将过程工业所涉及的装备分为两类：静设备和动设备。过程装备是进行过程工业生产的硬件，其性能的优劣决定生产过程能否长期高效运行。工艺设计结果已经确定了设备的特性尺寸、流动阻力和操作范围，机械结构设计要在特性尺寸的基础上根据各种设备常用结构，参考有关资料与规范，详细设计设备各零部件的结构尺寸；选择各零件的材料，进行强度计算，提出设备制造技术要求与规范等。设计的基本原则是在满足工艺要求的基础上追求稳定可靠、节能高效，比如搅拌釜的设计，原则上要求搅拌压力搅拌温度和运行范围在符合工艺要求的情况下，尺寸小成本低，并且在寿命范围内，运行安全可靠稳定，综合考虑设备采购成本和运行成本，做出最终的设计方案。设计过程每一步都要考虑性能要求和成本费用，充满了思辨理念，授课过程适时融入辩证思维，帮助学生用哲学思想指导工程设计工作，解决复杂工程问题，做一名合格的工程师。

在第五章过程装备布置设计的章节里，主要内容是讲解设备布置要求，在设备安装满足方便维修、拆装等技术要求基础上，融入整体美观的人文元素。在第六章管道系统设计的课程里，强调标准化、系列化的重要性，标准化系列化带来专业化，形成批量规模，降低生产成本；在第七章过程控制工程设计中，课程主要内容是讲解控制系统方案设计、控制软硬件的选择比较，在此基础上要强调可靠的控制是为了稳定产品质量、保障生产过程安全，同时加强经济观念，自动化程度越高，一次性投入成本越高，需要比较经济效益，同时用工减少、失业率高，影响社会效益。第八章绝热设计，内容以绝热结构设计和绝热计算为主，可增加节能理念。第九章防腐工程设计，介绍腐蚀的类型和金属腐蚀的防护方法，可强调安全防范制度和设计施工人员的责任制的重要性。在第十章和第十一章过程装备安装和工程试车与验收，课程内容是讲解大型、特殊设备安装的方法，试车的基本规定和性能考核，其中必须要强调团队合作精神的重要性，设备之间连接的不仅仅是工艺流程更重要的专业之间的协同。根据公开统计的重大事故原因，45%是制造和安装不合理，32.5%是管理不到位，以此教育学生工作责任心的重要性。

四、课程思政在过程装备成套技术教学中的重要性

课程思政在过程装备成套技术教学中的重要性体现在两个方面。

1、装备制造业是我国提升全球竞争力的核心产业，中国的发展格局是以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进。中国要拥有一个相对完整独立的产业结构，装备制造业是重中之重。过控专业是为适应过程工业现代化发展而出现的，是培养过程工业领域和相关交叉领域内从事机械装备的设计制造、开发应用、过程控制、生产管理、技术服务等相关工作的技术型人才。过控专业的学生必须有大局观，有国际视野，勇于奉献，在实现中国制造业强国的宏伟目标中，努力去承担一份属于自己的责任。

2、过程工业的特点是流程性、密闭性、连续性、传输性、广泛性，石油、化工、电力、冶金、造纸、医药、食品等行业都是流程性企业，涉及国民经济发展的方方面面，流程中所使用的硬件，从设计、生产、安装调试到正常使用过程的维护，都是过程装备成套技术涉及的内容。无论大型流程性企业还是小型流程性产品的生产过程，其介质有毒、有害、高温、高压、腐蚀性强，稍有泄漏就污染环境，任何细微的疏忽都有可能引起一连串的安全隐患，各种因主观原因导致事故发生、损失惨痛的示例多有报道，所以生产系统运行的安全可靠性、经济性和可持续发展越来越受到重视，过控专业学生大多数就业对象就是过程工业，具备良好的职业道德和科学素养，是从业者最起码的要求，课程中切入思政元素，让学生脚踏实地学好专业知识，同时强化大工程意识，重视工程伦理，技术上具备攻坚克难精神，达到培养综合型人才的目的。

五、结论

我们在教学过程中，通过用丰富的案例，切入课程思政内容，引导和激发学生求知兴趣，教育学生建立工程伦理意识，培养基本的职业素养，建立高度责任心，鼓励学生学习大国工匠的精神，踏实做人、扎实做事，我们的毕业生，除了考研，大多数毕业生都在从事产品设计工作，有些毕业不久就被大型国企列入大国工匠团队成员，有些学生成为企业高层技术管理人才，学生的这种多元发展，正是我们努力的目标。

参考文献：

[1]袁杰.高校课程思政建设探讨[J].西南林业大学学报(社会科学),2021,5(01):14-19.

[2]石宇飞. 中国装备制造业发展及国际竞争力研究[D].吉林大学,2020.

[3]夏春晖,裴仁彦,王辉,赵文广,杨培志,任晓光,李建.乙烯技术发展现状及展望[J].煤炭与化工,2020,43(01):131-134+138.

[4]夏信虎.乙烯裂解炉烟气脱硝技术现状及发展趋势[J].辽宁化工,2019,48(08):817-819.

[5]蒋英,刘洁.《过程装备成套技术》课程建设与改革探索[J].化学工程与装备,2014(04):231-232+226.

[6]冯子明.《过程装备成套技术》教学实践与思考[J].赤峰学院学报(自然科学版),2013,29(07):214-216.