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1、化工原理课程设计实践教学改革与探索 摘 要：化工原理课程设计教学是化工原理教学的一个重要实践性教学环节。文章对课程设计教学中面临的问题进行了分析和研究，通过选题创新化、内容多样化、设计手段灵活丰富及考核方式多元化等措施，提高了学生的实践能力、综合能力和创新能力。 文献标识码：A 化工原理是化工类及相关专业的技术基础课，它在基础课与专业课之间起着承前启后，由理到工的桥梁作用，是基础理论通向专业技能的重要媒介，是真正把学生从“理科”领入“工科”，使其成为化工技术人才的核心课程，是科学技术转化为生产力的重要环节，是综合运用数学、物理、化学等基础知识分析和解决化工过程中各单元操作问题的工程学科。 化工
2、原理课程教学包括理论课、实验课和课程设计教学三个环节，其中，课程设计的目的是使学生依据化工原理的经济性、实用性、安全可靠性及先进性原则，综合利用化工制图、机械制图、化工仪表及自动化与控制等理论知识，进行一次与生产实际紧密相连的某一化工单元操作的实践性设计。从而达到培养学生综合运用所学的理论知识，逐步树立正确的设计思想，解决常规设计中一些实际问题的一项重要实践教学，其出发点是通过课程设计提高学生文献查阅、制图、识图、国家标准选取、计算、创新及解决实际生产问题等方面的能力。 但由于多种原因，化工原理课程设计存在一些问题，现分析归纳如下。 一、化工原理课程设计教学现状 1.设计题目陈旧，设计内容格式
3、化。多年教学延用同样的题目，分组进行设计，设计题目内容在化工原理课程设计指导书、网络或往届同学存档赠送的资料中都有较完整的设计模版。因此学生在设计过程中只要按部就班地照葫芦画瓢，基本都能在规定时间内完成。由于题目陈旧和设计内容格式化导致设计效果变成纸上谈兵，流于形式，大部分学生学习积极性不高，不够重视，设计质量差，难以达到教学目标。 2.设计手段单一。设计的初衷是为了提高学生的制图能力、计算能力及相关设备选型等综合能力，所以要求学生手工绘图、手工计算。但通过多年设计经验发现，学生对基本的制图规范如尺寸标注、比例选定、局部刨面图及俯视图相关规范性方面仍不能较好掌握。同时手工计算存在计算量大，计算
4、结果准确度不高的问题，比如，塔板层数计算无论采用逐板计算法还是制图法，其它如经验公式、经验参数选取和试差法的应用等都可能出现以上问题，其计算结果必将影响后续设计内容，严重者导致负荷性能图检验不合格。这时按正常设计处理方法应该从尾到头逆向再检查一遍，从出现问题处再重新计算设计。但这时学生一般都身心疲惫，失去信心和毅力；另一方面设计时间也难以保证，结果必然导致一部分学生掩盖问题、私自篡改数据，而不能面对问题静心思考，实事求是地分析问题和解决问题，更不知小小数据的改动可能会给实际生产带来非常严重的后果。 3.考核方式单一。以往教学中一般采取出勤、说明书和图纸三部分相结合的评价体系。但在执行中发现存在
5、以下问题：比如，图纸方面，由于上交的是“无声”的书面成果形式，致使懒惰或制图技能差的同学有机可乘，私自找别的同学替画，指导老师却无法核实；说明书若是电子版，则可以套用本组其他同学的作品，进行简单的数据、文字修改，这一点从部分说明书中出现错误的相同性得到验证，这时问题虽然发现了，但指导教师仍很难判定是谁套用谁的，是谁替谁画的，另外还可能是同组同学“分工合作”的结果，所有这些问题的出现，必将对最终成绩的评定带来困难，也易导致该考核方式不能全面公正、公平地对学生做出考核的问题，也难以检验设计的质量，同时助长了不良的学习风气。 二、化工原理课程设计的教学改革措施 针对本课程教学过程中存在的问题，并结合
6、我校及目前大环境下对应用化学专业人才培养目标要求，笔者结合近几年教学实际经验针对性地试将一些实践教学手段引入到本课程教学中，取得了较好的效果。 1.设计题目创新化、设计内容多样化，提高学生学习积极性。针对课程特点及学生知识水平储备的差异，以“提优、促中、转差”为原则，设计新颖题目及多样化的设计内容，重在从多角度、多方面鼓励学生正确处理独立完成和团队合作的关系，提高对课程设计的重视程度。具体采取两种措施进行：常规设计和参加设计大赛设计，同时针对不同的设计对象，采取不同的设计题目和设计内容进行教学。 （1）选题和内容来源于生产实际。对于参加常规设计的同学，为了克服以往教学中选题的不足进行了慎重科学
7、地选题，题目主要来源于生产实际，比如甲醇工段、甲醛工段、乙炔工段等单元操作，按组制定题目，同组同学分别承担进料组成、进料状态、进料量或生产任务不同的设计内容。 （2）选题和内容来源于化工设计竞赛。全国大学生化工设计竞赛是由教育部、中国化工学会、中国化工教育学会在企业的赞助下举办的全国性竞赛，参赛高校遍及全国各省市地区，在培养大学生创新思维，提高化工工程设计与实践能力方面发挥了积极作用。大赛题目每年均不同，并且与生产实际联系更加紧密，有利于激发学生的学习兴趣，培养勇于挑战自我的精神，同时，采取积极宣传和鼓励的方式来引导同学自愿加入这一部分的课程设计。设计任务依据当年的竞赛下达任务条件而定。五人一
8、组为一队，设队长一名。小组成员可以根据各自的特长和兴趣来分工合作，执行中采取“传、帮、带”的形式进行。由于设计任务有一定的难度和复杂性，为了使学生较快“入戏”，请教有参赛经验的上届学生“传”授经验，主要包括团队合作的要点、软件的学习、方案的确定等方面；同组同学之间互相“帮”助解决实际问题及各组同学互相“帮”助解决共性难点问题。小组内自学能力、自主能力强的同学“带”动稍弱的同学，整体相对较强的队“带”动较弱的队进行设计。 采用不同的设计题目和内容，符合了不同学生的“口味”，一方面提高了学生的学习积极性、学习自信心和团队协作能力；另一方面有效地避免了设计抄袭、代做的现象，形成以学生为主体，以教师为
9、指导的良好设计氛围。 2.采用灵活丰富的设计教学手段。由于常规的课程设计时间为两周，若设计全部采用手工计算、手工制图进行，很难高质量的完成设计任务。因此，构建灵活丰富的设计教学手段是十分必要的。主要采取以下方式进行教学改革实践： （1）提前下达任务让学生做好早入手准备，比如提前学习化工仪表及自动化和化工制图等课程的部分内容，能达到理解和会识图的目的。并利用课余时间与学生交流，解决问题，引导正确的学习方法和增强自信心。 （2）在理论课教学中，注意结合课程设计相关知识采用案例式、启发式等教学方法教学，适当训练计算能力，达到理论与实践的有机结合；在实验课教学中注重对现场设备仪表及工艺流程的观察和指导
10、，从而使学生在理性和感性认识上有一定提高，使学生感到题目来源的真实性，增加设计的兴趣，而且更有利于培养学生的工程观念，为课程设计做好铺垫。 （3）有计划、有步骤地指导学生关于AutoCAD、Aspenplus等相关计算机软件的自主学习。布置辅导学生学习AutoCAD，网上下载教学视频，提供几个与课程设计有关的网站等。 （4）紧密联系生活实际，引导学生观察生活中身边地现象，树立工程意识。比如，教室里供热的换热器类型、结构、适用条件、规格、安装位置等是如何确定的；要保证教学主楼十楼在高峰期正常供水应如何选泵等等。通过引入生活中息息相关的小例子，使学生进一步意识到化工原理课程的重要性及实用性，提高学
11、习的积极性，培养学生善于观察、善于思考的良好习惯。 通过在课程设计的实践教学环节中采用灵活丰富的教学手段，削弱学生对设计的恐惧和依赖心理，增强了学生的求知欲望，从而大大提高实践教学的效率，为学生按时完成课程设计提供保障条件。但要注意，要防止学生对软件产生依赖心理，而忽视了对课本基本知识的掌握和计算基本能力的练习。 3.考核方式多元化，促进学生综合素质的提高。针对以往考核方式存在的问题，依据过程与结果并重的原则，以重知识的综合运用和“工程”观念的设计能力培养为主，采用切实可行的多元化考核方案，使学生的主体作用和教师的主导作用能有机结合，提高教学质量。 （1）针对同一题目不同设计任务的同学，实行多
12、方位、立体化综合评价体系，设计期间定时及不定时地检查设计进度和内容，达到及时发现问题及时解决和及时发现错误及时纠正的目的。一方面督促了设计进程，另一方面检验了学生对知识的掌握和应用情况。同时，通过当面问答的形式避免了抄袭或替代设计的过程，对答辩成绩采用“化整为零”的方式进行评价，以“段段清”的方式进行答辩考核成绩评定，即将答辩环节渗透在设计的整个过程。最终结合学生平时学习主动性、积极性和图纸、说明书情况给出总成绩。 （2）针对参加化工竞赛的同学，考核方式采用“总分”结合的形式。“总”为小组作为一个整体总得分情况，主要从设计的系统性、完整性、规范性、创新性和最终团队答辩情况而定。“分”为小组中每
13、个学生独立完成任务情况、参与积极性和个人答辩情况。答辩过程按照参赛标准进行，小组“总”成绩占每个学生总成绩的40%，学生独立设计成绩占学生总成绩的40%。个人创新占学生总成绩的20%，主要包括设计方案的确定、新技术、新材料的应用、相关软件应用、节能环保及经济性评估等方面有创新或突破。 针对不同设计任务，采用的考核方式虽有所差异，但总体上均较合理、公平、公正地反映了学生的综合成绩，同时促进了学生知识、能力、素质的协调发展。 通过近四年的教学实践和改革，教学质量得到了一定的提高。参加大赛同学取得了优异的成绩，得到了校、院领导的肯定，学生整体设计水平明显提高，具备了一定的化工PID识图、制图能力，为后续的专业课学习、生产实习和就业打下良好的基础。 三、结束语 化工原理课程设计是应用化学等专业学生进行学习的具有较强实践性的专业课。通过对设计题目、内容、设计手段及考核方式的改革，使学生在设计过程中养成尊重实际向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想，经济观点和严谨、认真的工作作风，提高学生综合运用所学的知识，独立解决实际问题的能力提高教学质量。 基金项目：黑龙江科技大学教学研究项目（项目编号：2014JY-15）