關(guān)于《化工原理》課程設(shè)計教學改革的幾點體會

摘要：針對《化工原理》課程設(shè)計的現(xiàn)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(shè)計的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：化工原理；課程設(shè)計；現(xiàn)狀；改革；成效

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

《化工原理》課程設(shè)計的現(xiàn)狀

《化工原理》課程設(shè)計一般集中安排在兩周時間內(nèi)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(shè)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(shè)計，設(shè)計方案和涉及參數(shù)往往依賴于經(jīng)驗，難以進行方案比較和優(yōu)化核算，學生的綜合工程設(shè)計能力得不到實際訓練，影響了《化工原理》課程設(shè)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(jù)，但我們在實踐中發(fā)現(xiàn)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(shè)計的質(zhì)量，針對《化工原理》課程設(shè)計存在的問題提出一些改革措施。

課程設(shè)計的改革措施

鑒于傳統(tǒng)的課程設(shè)計教學存在的問題，我們經(jīng)過充分的準備，對《化工原理》課程設(shè)計進行了有針對性的改革。總體目標就是充分發(fā)揮學生的學習積極性，讓學生真正體會到學以致用，培養(yǎng)學生的獨立設(shè)計能力，使學生在選擇設(shè)計方案、查找數(shù)據(jù)、選用公式及設(shè)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(shè)計時間顯得過分緊迫。對于“如何克服設(shè)計時間不夠用”這一困難的問題，筆者認為關(guān)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(shè)計動員，介紹設(shè)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(jù)設(shè)計題目的要求搜集有關(guān)資料，提前做好有關(guān)的各門先修課程的知識儲備；同時注意培養(yǎng)資料搜集和文獻檢索能力。

充分調(diào)動學生的積極性傳統(tǒng)的課程設(shè)計題目單一且多年不變，學生按例題的模式設(shè)計，千篇一律，缺乏思考，同時，也埋沒了優(yōu)秀學生的創(chuàng)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(jù)課題內(nèi)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(nèi)可將課題只改變幾個工藝參數(shù)，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(shè)計，小組之間分工合作完成設(shè)計。并通過同一大組中不同小組的設(shè)計結(jié)果對比，討論工藝參數(shù)與設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸間的相互影響，確定優(yōu)化合理的設(shè)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(diào)動學生的積極性。

引導學生應用計算機進行設(shè)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(shè)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(shè)計框圖和必要的子程序，根據(jù)不同的設(shè)計任務(wù)，要求學生自編子程序，這樣有利于學生對有關(guān)問題進行思考和消化。在程序調(diào)試和運行中，既解決了問題，又完善了程序。在設(shè)計中，還要改變條件，進行多次計算，從而激發(fā)學生對計算機的學習興趣。在設(shè)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(shè)計為例。筆者預先把物料衡算、理論塔板數(shù)的求算等作為計算機作業(yè)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(shè)計題目有關(guān)的計算機作業(yè)，學生也認識到利用計算機進行輔助設(shè)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(shù)學生還全程使用了Word等文字處理軟件排版、打印課程設(shè)計說明書。

提倡優(yōu)化設(shè)計理念在理論課程的學習過程中，學生關(guān)注的重點是如何更好地理解所學的知識，對于生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益考慮得較少。而對于課程設(shè)計來講，生產(chǎn)成本是必須考慮的一個重要因素。因此，在課程設(shè)計中，不僅要求學生追求高質(zhì)量加工，而且要求學生盡量采取多種降低生產(chǎn)成本的措施，所以設(shè)計環(huán)節(jié)需要優(yōu)化設(shè)計理念。以板式精餾塔設(shè)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(fā)度接近1時，就必須選擇其他分離方法，這就是從經(jīng)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(tài)、塔釜加熱方式、操作壓力等操作條件的選擇也需要考慮經(jīng)濟性。（3）選擇適宜回流比時，需要考慮設(shè)備費用（理論板數(shù)）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(shè)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(guān)）之間的相互關(guān)系。

充分發(fā)揮教師的指導作用布置過設(shè)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(jié)果和進展情況，每天需要集中講課一次。同時適當把握設(shè)計進度，啟發(fā)他們改進設(shè)計方案，并不斷發(fā)現(xiàn)問題，完善設(shè)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(shè)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(yǎng)，教師一定要不辭辛苦，真正發(fā)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(jù)圖紙和說明書的質(zhì)量評定課程設(shè)計成績，但是如前文所說，抄襲現(xiàn)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(tài)度到學習能力等多個角度評價學生。對于表現(xiàn)積極，在設(shè)計過程中，能夠體現(xiàn)出解決問題的主動性、創(chuàng)造性的學生給予加分。第二，加強答辯力度。設(shè)計開始，即明確說明平時要求和答辯內(nèi)容、答辯方法。答辯內(nèi)容涉及流程圖、裝配圖、設(shè)計說明書的各部分和計算機程序，采用個別、小組答辯相結(jié)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(jù)每位學生的圖紙和說明書中的部分內(nèi)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(shè)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(chǎn)知識有機地結(jié)合起來，創(chuàng)造出有自己特色的設(shè)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(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神，充分調(diào)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(guān)資料，到實驗室了解設(shè)備流程，查閱實際設(shè)計圖紙，在經(jīng)驗數(shù)據(jù)的選取及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查閱方面得到鍛煉。設(shè)計計算說明書有數(shù)據(jù)，有分析，提高了學生的工程設(shè)計能力。尤其是在流程的技術(shù)經(jīng)濟分析方面，學生學到了傳統(tǒng)設(shè)計所不能學到的節(jié)能估算方法。

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

課程設(shè)計的深層次改革也對教師素質(zhì)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(guān)課程（如VB編程、AutoCAD制圖、儀表自動化及控制化工設(shè)備機械基礎(chǔ)等等）的知識以及生產(chǎn)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。