化工設備基礎課程設計教學質量保證措施分析

龐明軍+巢建偉+高光藩+張琳

[摘 要] 課程設計教學質量的保證對于培養學生工程實踐能力具有重要的意義。詳細分析了化工設備基礎課程設計現有教學條件存在的問題，并針對現存問題提出了具體的教學質量保證措施。這些措施對其它類工科課程設計質量的保證也具有一定的借鑒作用。

[關鍵詞] 化工設備基礎;課程設計;教學質量;保證措施

[中圖分類號] G642.0 [文獻標志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）04-0097-03

0 引言

化工設備基礎課程設計是高等院校為化工類專業學生開設的一門極其重要的實踐性教學環節，同其它工科課程設計一樣，其目的在于培養學生的工程素養和綜合運用所學知識解決工程實際問題的能力[1-6]。通過課程設計，還可以消除課程學習時存在的疑惑，強化學生對該課程知識點的理解和綜合應用能力。具體言之，通過課程設計培養學生的以下能力：（1）查閱資料和使用工程手冊及標準規范的能力;（2）運用工程思維分析和解決實際問題的能力;（3）工程分析、設計、計算、制圖和表達的能力;（4）良好的職業道德和團隊合作精神。盡管課程設計的培養目的很明確，但是由于現實教學條件存在系列問題，再加上化工設備基礎課程設計自身的特殊性，很難取得上述培養目標。為了提高化工設備基礎課程設計的教學質量，一些學者目前已開展了一定的研究，曾提出一些措施來改善課程設計的質量[1-6]。然而，由于問題相對復雜，不可能徹底解決。為進一步改善和提高課程設計的教學質量，本文依據常州大學現有的教學條件進行了教學改革，以確保教學目的良好地實現。

1 課程設計主客觀影響因素分析

1.1 課程學時短、基礎知識薄弱

隨著本科教學改革的不斷推進，與課程設計緊密相關的前期理論課程的學時不斷地縮減，而本課程所涉及的知識點又紛繁復雜（如靜力學、材料力學、工程材料和化工設備設計等內容），這極大地影響了學生對本課程知識點的理解和掌握程度。就常州大學而言，化工設備基礎課程由2003年的56學時到后來的48學時、40學時，再到現在的32學時，學時的縮減直接導致課程講授內容的刪減、部分所授內容也不能講深講透，如工程材料部分和化工設備零部件部分各僅用2學時來講解。這直接導致學生前期課程基礎薄弱，不能靈活運用所學知識，僅僅是為了應付考試而死記硬背。

1.2 課程設計時間短且時間安排不合適

隨著理論課程學時的不斷縮減，課程設計時間也在不斷壓縮。常州大學化工設備基礎課程設計學時由2003年的2周到后來的一周半，再到現在的1周。在1周即5天的時間內，學生要完成一臺化工設備的設計，包括設備總體結構的設計、材料選擇、強度計算、零部件選擇、圖紙繪制和設計說明書的編寫，時間極其緊張。部分學生在這短暫的時間內，甚至連借來的設計手冊和規范都來不及翻閱。另外，化工設備基礎課程設計往往緊隨化工原理的課程設計進行，理論上講，這是非常科學的，便于將設備的工藝設計和結構及強度設計緊密聯系在一起，讓學生得到系統的訓練。然而，弊端是由于目前課程設計的時間都非常緊張，前面化工原理課程設計如不能按時完成，往往會影響后面化工設備基礎課程設計的進度和質量。

1.3 參考資料稀少且陳舊

不可否認，提供全面詳細的參考資料（如各種設計手冊和標準規范）對于工科學生（特別是化工設備設計相關的學生）課程設計和畢業設計質量的保證至關重要。然而由于學生規模不斷的擴大和科技進步帶來參考資料的不斷更新，學校圖書館來不及更替和購買新資料，導致課程設計所需的參考資料（如各種設計手冊和標準規范）嚴重短缺且陳舊。如遇到和過程裝備與控制工程專業學生畢業設計一起開設時，更加劇了參考資料的短缺程度。舊標準和規范的使用，嚴重影響學生對現有知識的理解和應用能力，甚至會對學生將來的工作帶來不良影響。

1.4 生師比大、教師任務重

學生規模的增加進一步擴大了生師比，教師教學任務加重，對同一個學生的關注次數減少。由于時間短促，學生之間來不及相互討論和學習，有時同一個問題，教師需要回答數十次。教師在設計教室走一圈需要1～2小時左右。對學生關注次數的減少，直接影響了課程設計質量的好壞。

1.5 個別學生設計態度不端正、急功近利

受社會浮躁心態和就業趨勢等因素的影響，個別學生學習態度不端正，他們對課程設計抱著敷衍了事的心態，明知圖紙存在質量問題仍不予修改，急于答辯。有時，甚至會出現抄襲問題，內容上文不對題。這種惡劣的學習態度嚴重影響了課程設計質量，給預期培養目標的實現造成困難。

必須指出的是，上述問題絕不是化工設備基礎課程設計獨有的問題，其它課程設計（如機械設計和化工原理課程）同樣存在學時短、前期基礎知識薄弱、設計資料陳舊、生師比大等問題。為了克服上述弊端，必須給出應對措施。

2 課程設計質量保證措施

針對課程設計現有教學條件存在的問題，提出如下教學質量保證措施，詳見圖1。

2.1 因時制宜、合理出題

眾所周知，化工設備種類繁多，常見的有塔設備、管殼式換熱器、反應釜、立式或臥式儲罐等。盡管這些均可選為課程設計題目，但不同的設備結構復雜程度不一，計算量、繪圖量和各種技術要求差別較大。因此，選題時應根據實際情況加以區分。在早期，當課程設計學時為2周時，選塔設備或管殼式換熱器作為設計題目;當學時縮為1.5周時，選大型臥式液化氣（液化石油氣、液氨、液氯等）儲罐作為設計題目;目前學時減為1周時，選立式（空氣、氮氣、氨氣等）儲罐作為設計題目。而且這些題目由常州大學化工設備設計所提供，均為真實的工程設計項目，有真實的設備設計圖紙。這為學生了解和掌握設備設計內涵（包括結構設計、材料選擇、零部件選定、技術條件撰寫、圖紙繪制等）提供了極大的便利。

2.2 設計任務書和計劃書的精心編制

為使學生能夠保質保量完成課程設計任務，題目選定后必須明確給出設計參數（如儲罐的公稱容積、工作溫度、工作壓力、安裝地點、管口表等參數）、設計任務（完成施工圖的繪制和設計說明書的撰寫工作）和設計步驟。圖紙繪制必須按照正式工程圖的要求來完成，圖面應包括主視圖、管口方位圖、節點（或局部）放大圖、設計參數、技術要求特性表、管口表、明細欄、標題欄等內容;說明書應包括封面、課程設計任務、計劃書、目錄、正文（包括設計參數確定、強度設計、材料選擇、結構設計及其它技術說明）、參考文獻和結束語等部分。對于立式儲罐，設計步驟分為以下幾步：a.明確介質物性（密度、腐蝕性、危害程度等）;b.確定設計溫度、最大操作壓力與設計壓力;c.確定總體結構和尺寸（筒體直徑和長度）;d.根據工作條件和介質特性進行材料選擇;e.筒體與封頭的厚度設計（含壓力試驗強度校核）;f.開孔補強結構設計及其計算;g.容器總質量分析計算;h.附件設計（包括人孔、液位計、銘牌、接管、法蘭等）;i.支座的選擇;j.繪制裝配圖草圖;k.繪制正式裝配圖;l.撰寫設計說明書。設計進度安排見表1。教師根據給定的時間節點來檢查學生的完成情況，因此，給定詳細設計任務和設計步驟對保證設計進度和設計質量具有極大的幫助作用。

表1 設計進度安排

時間 周一 周二 周三 周四和周五 周六 周日

步驟 步驟a-d 步驟e-f 步驟g-i 步驟j-k 步驟l 答辯

2.3 參考資料的搜集和整理

正如前所述，提供準確詳盡的參考資料對學生完成課程設計和理解設計內容至關重要。有了詳盡參考資料的查閱，學生對設計內容可做到有理有據、心中有數。為了避免學校圖書館資料短缺和陳舊的弊病，教師及時在網上搜集課程設計所用到的最新發布的標準和手冊（如GB150-2011、HG20592-2009、JB/T4712-2007、TSGR0004-2009、HG/T20580（20581、20582、20583）-2011、GB/T 25198-2010、TCED41002-2000等），將其整理好轉給每位學生、并指導其查閱。另外，也將常用的數據（如鋼板負偏差、腐蝕裕量、焊接接頭系數、容器類別判別表等重要數據）匯編成冊，印發給學生，便于其查閱。學生對新標準和新手冊的使用和熟悉為其將來工作涉及到真實的工程設計奠定了一定的基礎。這實際上很好地促進了課程設計培養目的實現。

2.4 及時發現錯誤、及時更正

課程設計時間的大大縮減，極大地增加學生對教師的依賴程度。如無老師及時指導，面對所提供的手冊學生將束手無策，不知如何使用，也就很難在短暫的時間內對教師所提供的資料進行逐一了解和查閱。因此，為了讓學生順利完成課程設計、少走彎路和提高設計質量，從設計開始到結束，教師應盡可能留在教室指導學生課程設計，及時解決學生提出的問題和訂正學生存在的錯誤。特別是圖紙繪制開始時，教師應經常“穿梭”在設計教室，及時發現圖紙上存在的問題，及時提醒以便及時更正。這對課程設計質量的提高具有重大幫助。

2.5 建立合理的評價體系

為了提高學生課程設計的積極性，保證課程設計質量，提出如下課程設計成績評價體系，即：

課程設計成績=平時成績€？5%+說明書成績€？5%+圖面成績€？5%+答辯成績€？5%

平時成績考慮學生的出勤率、提問問題情況和設計態度;說明書成績考慮計算準確程度、格式是否規范、內容是否全面、書寫是否清晰流暢;圖面成績考慮圖面整潔程度、比例是否合適、繪圖是否正確和規范、明細表以及技術特性表填寫的規范性和完整性;答辯成績考慮對所繪圖紙和所編寫說明書的理解情況、回答問題情況。盡可能調動學生學習的積極性，并做到公平、公正、合理評價每個學生的設計作品，杜絕抄襲現象、讓每個學生能學有所獲。

盡管化工設備基礎課程設計與其它課程設計（如機械設計和化工原理課程）具有一定的區別，如前者設計內容多樣，所涉及的內容（如計算參數確定、壁厚確定、材料選擇、結構設計、零部件選型、設備成型、技術要求編制等）必須按照國家標準嚴格進行;但同屬為工科課程設計，它們也具有一定的聯系，如均會涉及到工程計算和工程制圖問題，它們的設計步驟和評價體系也類似。因此，上述教學質量保證措施對其它工科課程設計教學質量的保證也具有一定的參考價值，相關工科課程設計也可以沿著設計步驟的精心編排、參考資料的全面收集和提供、細心的指導、錯誤及時更正和評價體系的合理建立這條思路進行。

3 結束語

毫無疑問，學生規模的擴大、學時的縮減和設計資料的短缺，無疑對課程設計質量造成嚴重困擾。為了應對課程設計教學條件存在的困難和弊病、保證課程設計質量，達到課程設計開設的目的，提出上述應對措施，通過實踐證明，效果較好。大部分學生在說明書結束語里提到“雖然設計時間短暫，但內心充實、收獲頗豐”。作為一名教師，應竭盡所能不讓課程設計成為一種擺設，應讓學生在短暫的時間內領會工程設計的內涵、能有所收獲，充滿自信地走向工作崗位。為了進一步提高課程設計教學質量，真正實現當代工程教育提出的目標和要求，讓每個學生實現自我成長，這需要相關教師不斷地探索、努力和總結。

參考文獻

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