關于《化工原理》課程設計教學改革的幾點體會

摘要：針對《化工原理》課程設計的現狀，提出一系列的教學改革措施，以便有效地提高《化工原理》課程設計的教學質量。

關鍵詞：化工原理；課程設計；現狀；改革；成效

任何教學都是以實踐為基礎，課程設計作為《化工原理》課程教學的一個重要實踐環節，能夠培養學生綜合運用該課程及其相關課程的知識解決工程設計任務的能力以及動手能力。

《化工原理》課程設計的現狀

《化工原理》課程設計一般集中安排在兩周時間內完成，每位教師要同時指導兩個班的學生，平均分配給每個學生的教學時間很少，難以及時對學生進行個別指導。另外，設計過程涉及的計算和公式很多，計算量大，一般情況下，學生只能在指導教師的給定條件下進行驗證性設計，設計方案和涉及參數往往依賴于經驗，難以進行方案比較和優化核算，學生的綜合工程設計能力得不到實際訓練，影響了《化工原理》課程設計的教學效果。以往成績以圖紙和說明書為評定的主要依據，但我們在實踐中發現學生抄襲很嚴重。近幾年來，筆者為有效提高《化工原理》課程設計的質量，針對《化工原理》課程設計存在的問題提出一些改革措施。

課程設計的改革措施

鑒于傳統的課程設計教學存在的問題，我們經過充分的準備，對《化工原理》課程設計進行了有針對性的改革。總體目標就是充分發揮學生的學習積極性，讓學生真正體會到學以致用，培養學生的獨立設計能力，使學生在選擇設計方案、查找數據、選用公式及設計方法等方面得到綜合訓練。

提前做好知識儲備在兩周時間完成課程設計時間顯得過分緊迫。對于“如何克服設計時間不夠用”這一困難的問題，筆者認為關鍵是要合理分配、利用時間，把時間“化整為零”。筆者的具體做法是：盡早進行初步的設計動員，介紹設計題目和考核要求以及努力提高的方向；要求學生利用課余時間有意識地根據設計題目的要求搜集有關資料，提前做好有關的各門先修課程的知識儲備；同時注意培養資料搜集和文獻檢索能力。

充分調動學生的積極性傳統的課程設計題目單一且多年不變，學生按例題的模式設計，千篇一律，缺乏思考，同時，也埋沒了優秀學生的創造力。可以將學生分成4～5大組，準備4～5個題目讓每個大組的學生根據課題內容和自己的興趣、能力進行選擇。而每個大組再按2～3人一組，分成幾個小組。小組內可將課題只改變幾個工藝參數，做到每大組一大題，每小組一小題，使每個學生都有機會參與設計，小組之間分工合作完成設計。并通過同一大組中不同小組的設計結果對比，討論工藝參數與設備結構尺寸間的相互影響，確定優化合理的設計方案。這種方法比課堂上生硬的說教說服力強，學生容易接受，并能夠充分調動學生的積極性。

引導學生應用計算機進行設計隨著計算機的廣泛應用，把計算機作為一種教學工具進行輔助教學顯得越來越重要。《化工原理》課程設計中，計算機應用主要是編制大型程序和繪圖。首先，教師給出設計框圖和必要的子程序，根據不同的設計任務，要求學生自編子程序，這樣有利于學生對有關問題進行思考和消化。在程序調試和運行中，既解決了問題，又完善了程序。在設計中，還要改變條件，進行多次計算，從而激發學生對計算機的學習興趣。在設計畫圖時，要求學生借助軟件進行計算機繪圖。以板式精餾塔的設計為例。筆者預先把物料衡算、理論塔板數的求算等作為計算機作業布置下去，中間穿插了程序框圖和算法的指導。由于預先練習了與課程設計題目有關的計算機作業，學生也認識到利用計算機進行輔助設計是一種潮流趨勢。因此，學生運用計算機解決問題的熱情高漲，不僅能應用VB、AutoCAD，多數學生還全程使用了Word等文字處理軟件排版、打印課程設計說明書。

提倡優化設計理念在理論課程的學習過程中，學生關注的重點是如何更好地理解所學的知識，對于生產成本和經濟效益考慮得較少。而對于課程設計來講，生產成本是必須考慮的一個重要因素。因此，在課程設計中，不僅要求學生追求高質量加工，而且要求學生盡量采取多種降低生產成本的措施，所以設計環節需要優化設計理念。以板式精餾塔設計為例，需要具體考慮以下幾點因素：（1）分離方法的選擇，同樣的混合物，可以有幾種不同的分離方法，如精餾分離的對象為液體混合物，但當相對揮發度接近1時，就必須選擇其他分離方法，這就是從經濟的角度來考慮。（2）在選擇了分離方法如精餾后，原料進料熱狀態、塔釜加熱方式、操作壓力等操作條件的選擇也需要考慮經濟性。（3）選擇適宜回流比時，需要考慮設備費用（理論板數）與操作費用（回流比）總投入的最小化。（4）確定物料輸送管道管徑時，需要先選擇適宜的流體流速，此時也需要考慮設備投資費用（管徑大小）與操作費用（流體阻力與流速密切相關）之間的相互關系。

充分發揮教師的指導作用布置過設計題目后，許多學生不知從何處入手，很難主動高效地邊學，邊干。加上時間緊迫，有個別學生難以獨立完成基本要求。因此，教師的輔導和答疑就顯得非常重要。指導教師要時刻了解學生的計算結果和進展情況，每天需要集中講課一次。同時適當把握設計進度，啟發他們改進設計方案，并不斷發現問題，完善設計。除了集中講課之外，平時的輔導、答疑同樣要到位。筆者為學生提供了幾種答疑方法：每天集中起來答疑（一般在設計室）、手機短信、E-mail輔導答疑等。總之，為了使學生得到有效的培養，教師一定要不辭辛苦，真正發揮主導作用，促成與學生的良性互動。

改革考核方式方法，真正做到公平公正以往主要依據圖紙和說明書的質量評定課程設計成績，但是如前文所說，抄襲現象很嚴重，成績有時難以公平公正。為了解決這一問題，筆者提出兩種考核方法：第一，注重過程考核。從學習態度到學習能力等多個角度評價學生。對于表現積極，在設計過程中，能夠體現出解決問題的主動性、創造性的學生給予加分。第二，加強答辯力度。設計開始，即明確說明平時要求和答辯內容、答辯方法。答辯內容涉及流程圖、裝配圖、設計說明書的各部分和計算機程序，采用個別、小組答辯相結合的方法。小組答辯以2～3人為一組，首先每個人隨機抽取一道題作答。提倡同組的學生相互補充答題。教師再根據每位學生的圖紙和說明書中的部分內容提問，檢查是否是其本人獨立完成。實踐證明，學生認為這兩種考核方法是比較公正、合理的。

教學改革的成效

通過上述課程設計的改革，學生的大型編程、繪圖等項計算機應用技能得到了提高。學生能夠把零散、片斷分布在各門課程中的知識，以及實際生產知識有機地結合起來，創造出有自己特色的設計成果，達到了綜合訓練的目的；提高了學生的動手和實踐能力，培養了學生的創新精神，充分調動了學生的積極性，學生的學習主動性和使命感大大增強；學生能夠做到自覺去圖書館查閱相關資料，到實驗室了解設備流程，查閱實際設計圖紙，在經驗數據的選取及基礎數據的查閱方面得到鍛煉。設計計算說明書有數據，有分析，提高了學生的工程設計能力。尤其是在流程的技術經濟分析方面，學生學到了傳統設計所不能學到的節能估算方法。

加強過程考核，從多個側面測評學生的知識、能力和素質，使課程設計的考核越來越公正，減少了學生偷懶抄襲的現象。

課程設計的深層次改革也對教師素質提出了更高的要求。教師不僅要具備《化工原理》課程的授課能力，還要能夠綜合其他相關課程（如VB編程、AutoCAD制圖、儀表自動化及控制化工設備機械基礎等等）的知識以及生產知識進行授課和答疑。

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作者簡介：

陳蘇芳（1976—），武漢工程大學講師，主要從事化工原理理論和實驗教學工作。