基于項目化教學的《化工設備基礎》教學改革與實踐

摘要：《化工設備基礎》是化工類專業的專業基礎課。結合江陰職業技術學院精細化學品生產技術專業的辦學特色和教學實踐，基于項目化教學思路，從課程教學目標設定、課程的項目化設計、教學手段和考核方式改革四個方面對課改具體環節進行了探討。

關鍵詞：化工設備基礎;項目化;教學改革;高職高專

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2014）42-0119-03

現代化工呈現出化工產品生產、機械設備操作、電子計算機自動控制、信息技術運用一體化的發展趨勢，這就需要從事現代化工生產的從業人員必須具備專業的相關知識。作為以培養一線產業工人為培養目標的高職化工教育，就要擔負起培養能夠勝任現代化工一線工作者的重任。《化工設備基礎》這門課程主要教授學生化工設備基礎知識，培養學生化工設備選型、操作、維護技能，這些知識和技能是現代化工一線工作者必不可少的知識結構[1]。《化工設備基礎》是高職化工類專業學生所學的唯一涉及材料學、力學、機械傳動、化工設備等相關知識“量大面廣”的專業基礎課，如何有效地開展該課程的教學，使本課程更好地為培養勝任現代化工生產的專業人才服務，一直是化工設備教育工作者思考和努力的方向。

我院目前使用的教材是王紹良編著的《化工設備基礎》，參考教材使用的是王志斌主編的《化工設備基礎》。課程的教學內容包括力學基礎、材料學基礎、傳動與聯接、常用化工設備、化工管路、化工設備故障診斷等章節。傳統的教學方法是按照教材的章節編排順序將知識點灌輸給學生，然后安排期末考試進行理論知識的考核。這種傳統教學方法的弊端在于課程的理論性太強、知識點缺乏系統性、理論與實踐脫節、考核手段單一，從而導致學生學習興趣不高、學習效果欠佳、不能學以致用等[2]。

項目化教學具有項目載體、任務驅動、工學結合等特點，受到了國內外職業院校教師的普遍認可。實踐證明，采用項目化教學可以有效克服傳統灌輸式教學的弊端，學生學習積極性和主動性、解決實際問題的能力、教師的教學能力也得到了較大的提高[3，4]。正是基于項目化教學的思路，我們對《化工設備基礎》課程開展了教學改革嘗試，取得了解決問題的一些思路和方法，筆者從以下幾個方面進行了探索。

一、教學目標設定

近年來，我院積極推動課程教學體系改革，在實現具有“現代班組長”及以上潛質的高技能應用型人才培養目標的指導下，結合本課程自身特點和學院的現有教學條件，分三個層次制定了教學目標：

1.知識目標：掌握常見材料的特性;掌握常見化工設備的結構、特點和適用場合;掌握壓力容器的設計原理、校核原理;了解化工設備故障診斷的方法和原理等方面知識;

2.技能目標：能根據具體生產條件選擇合適材料;能根據具體生產條件選配合適的化工設備;能根據具體生產條件進行化工設備的簡單設計;能按照操作規范正確合理地操作化工設備;能對壓力容器進行水壓試驗校核等。

3.素質目標：培養學生用控制論、系統論的觀點來分析思考問題的能力。

通過本課程的學習要讓學生達到基礎知識扎實、技能夠用、素質達標的水平。知識目標是基本目標，是每個學生經過本課程的學習都要達到的目標。技能目標是核心目標，是要通過項目化教學，使學生達到學以致用、解決問題的水平，這也是傳統教學所忽視的地方。素質目標是終極目標，這一目標的實現不是靠一門課的學習能夠實現的，這是學生在學完本專業所有課程以后要達到的目標，本課程的任務是為終極目標的實現打下良好的基礎。

二、課程結構的調整與教學內容的改革

根據培養目標對課程結構進行了系統的調整，并按項目化教學思路對教學內容進行了改革，通過引入從生產實踐而來的項目，使課堂所學知識與生產實踐實現“零距離”對接，讓學生直觀地知道所學知識有什么用，怎么用，從而引起學生的學習興趣，調動學生學習的積極性。

1.模塊一——知識準備。主要內容包括：（1）子模塊一：化工制圖基礎知識。這部分知識是新加入的內容，因為通過教學筆者發現，在沒有專門開設《化工制圖基礎》的情況下，大部分化工類專業的學生對認讀化工設備圖、工藝流程圖存在很大困難，而對于仿真實訓和現代化工生產而言，能夠認讀和繪制簡單的工藝流程圖是必備技能，為了彌補這一缺陷，我們增加了化工制圖的一些基礎知識。通過學習南京化工職業技術學院的“均苯四甲酸二酐”的PID圖，來介紹化工設備簡圖畫法、化工設備圖的組成和基本線型的含義、工藝流程圖的認讀與繪制等知識，最后通過讓學生繪制我院精化實訓工廠涂料生產設備的PID圖來學以致用，鞏固知識，同時為以后的精化實訓課程打下良好基礎。（2）子模塊二：工程材料。通過引入項目“根據工藝參數為壓力容器選材”，讓學生學習在給定具體介質、溫度、壓力的情況下選擇合適的壓力容器用材，貫穿介紹常見金屬材料的牌號知識，鋼的熱處理知識，金屬防腐知識，為模塊二反應器的簡單設計提供選材知識準備。（3）子模塊三：力學基礎。通過引入項目“攪拌軸的尺寸設計”，培養學生根據實際情況建立力學模型、進行受力分析的能力，進行強度計算和校核，最終選擇合適的設備構件尺寸，為模塊二反應器設計提供知識準備。（4）子模塊四：機械傳動與聯接。通過引入項目“傳動類型的選擇與維護”，鍛煉學生根據實際需要（傳動距離、傳動比、使用壽命、成本等）來合理選擇傳動類型的能力。（5）子模塊五：壓力容器。通過引入項目“壓力容器壁厚計算與強度校核”，重點訓練學生根據工藝參數來計算低壓薄壁容器的厚度的能力以及對現存設備進行強度校核的能力，為模塊二化工設備簡單設計提供知識準備。

2.模塊二——典型化工設備基礎知識。這部分內容是本課程的核心，是培養學生化工設備方面核心能力——知識、技能應用能力的部分，也是項目化教學最集中的地方。（1）子模塊一：塔設備。引入項目“塔設備的類型選擇”，引導學生從生產能力、分離效率、塔壓降、操作彈性、結構、制造及造價等方面對板式塔和填料塔進行系統的比較，培養學生根據具體生產工藝選擇合適塔型的能力（實例：設計一個生產工業酒精的精餾塔，相關參數給出，請選擇合適塔型）。（2）子模塊二：換熱器。首先介紹換熱器的分類，重點介紹化工生產使用最廣泛的四類管殼式換熱器——固定管板式、U型管式、浮頭式和填料函式，采用對比教學法，從流體性質、溫度、壓力、允許的壓降范圍、單位換熱面積、管程和殼程清洗難易程度、價格及安全性等方面系統比較四種換熱器的優缺點，然后引入項目——煉油廠擬用一列管式換熱器通過回收某油品的熱量來加熱原油，油品流經管程，冷熱流體的平均溫度差為54℃，請選擇合適的列管換熱器。然后指導學生查閱資料來判斷要不要考慮管程和殼程的清洗和維修方便，要不要考慮溫差補償，要不要考慮設備耐壓，逐步引導學生選出合適的換熱器類型。（3）子模塊三：反應器。首先介紹反應釜的組成、結構和攪拌器的類型，重點介紹攪拌器的分類與選型、機械密封的分類與選型，然后引入項目——為某PVC生產廠家設計聚合釜。我們首先采用啟發式教學，啟發學生從反應釜的結構出發思考設計一臺反應釜要考慮哪些方面內容，將項目分解成具體的五個任務：①根據工藝條件合理選材：對模塊一的選材內容進行復習鞏固。②確定罐體的結構尺寸：學習高徑比的確定原理。③確定罐體壁厚：對模塊一的壓力容器壁厚計算進行復習鞏固。④選擇合適的攪拌器：用攪拌器的選型知識解決實際問題。⑤選擇合適的軸封裝置：用機械密封的選型知識解決實際問題。（4）子模塊四：化工管路。主要介紹化工管路的組成，重點介紹閥門的分類、結構與性能，然后引入項目——為某段管路選擇合適的閥門。引導學生從介質的屬性（狀態、粘度、清潔度、腐蝕性）、溫度、壓力、閥門的功用（截止、節流還是調節）、價格和使用壽命等方面去選擇合適的閥門種類。

3.模塊三——故障診斷知識。這部分知識是對本課程的一個補充，不是本課程的重點，但考慮到后續課程要用的溫度傳感器方面的知識，所以我們重點介紹了幾種溫度傳感器的原理、使用特點，然后通過一個項目來訓練學生根據工藝條件和使用精度要求在熱電阻、熱電偶和紅外測溫儀之間進行合理選擇的能力。

三、考核方式改革

實行過程考核與期末考試相結合，徹底打破“一考定終身”的傳統考核模式。在每個大項目完成后，教師都下達任務書——即給出類似的項目，學生利用課余時間完成任務書，并形成任務報告書上交給老師，教師結合出勤情況、項目參與情況、預習作業完成情況和項目完成情況（知識應用能力、資料搜集能力、項目設計能力及報告書寫能力等）給出該項目的成績。所有項目的成績的平均值作為過程考核成績，最終成績=過程考核成績×60%+期末成績×40%。

四、存在問題及解決方法

1.存在問題：本課程開展項目化教學后，學生的學習積極性得到了明顯提高，實際應用能力得到了提升，但在實際教學過程中有些問題還有待解決，主要體現為：（1）部分學生基礎知識不夠扎實，方案設計有一定難度，存在抄襲現象。（2）部分學生查閱資料和獨立思考的能力有限。（3）設計的項目實施方案雷同現象較多。（4）現場實踐教學較少，學生缺少實操機會。

2.解決方法：針對上述問題，在以后的教學工作中，擬采取以下方法改善教學效果。（1）不能只注重項目化，而忽視了基礎知識的教學，要做到基礎知識夠用，即應讓學生掌握解決項目化問題的充足的基礎知識，要根據學生的實際水平，調整基礎知識的教學內容。例如，針對近年新生中文科生所占比例升高的情況，必須調整教學進度和教學內容安排，比如力學中的一些基本概念和理論，就要給學生“補課”，否則，就會出現部分同學上課如聽“天書”的現象。（2）加強對學生的指導，對于學習困難的學生給予一定的輔導。通過及時批改學生的任務報告書，發現學生存在的學習困難，一經發現，立即解決，不使問題積累。（3）分組教學，鼓勵學生獨立思考。例如，針對抄襲現象，可在下達任務書的時候采取差別化措施，即整個班級的任務書的大體框架是一樣的，但具體到每個小組的任務書在某些條件上會有差別，這樣一來可以有效遏制抄襲現象。（4）加強與化工企業的合作，為學生創造過多的實操機會。我們與江陰的很多本地企業（邁康升華、四環生物等）建立了良好的合作關系，學生可以到這些企業參觀、實習。（5）加強實驗室建設，建設更好的實操環境。2011年以來，我們對精化實訓工廠進行了改建工作，擬用三到四年時間，建成反應器、換熱器、塔設備、管路系統、分散器、干燥器齊備的實訓基地，可以為本課程提供比較完備的實操環境。

五、結束語

基于項目化的教學改革，既充滿了挑戰，也為從事教育的教師提供了提升自我和施展才華的平臺，在今后的教學工作中，我們將在項目化教學的思想指導下，不斷探索、創新，著手編寫基于項目化模式的校本教材，積極思考《化工設備基礎》與《化工單元操作》兩門課程的整合方案與措施，為現代化工生產培養更多的專業應用型人才。

參考文獻：

[1]安改娣.高職化工設備機械基礎課程建設研究[J].現代企業教育，2011，（22）：46-47.

[2]孫微微，閆碧瑩等.《化工設備基礎》項目化教學改革的探索[J].科協論壇，2013，（5）：176-177.

[3]蔣濤，陳群，李英利.《精細有機合成技術》項目化教學改革探索[J].職業教育研究，2011，（1）：102-103.

[4]趙其波.高職院校《化工設備基礎》課程教學改革初探[J].價值工程，2011，（26）：185-186.

[5]王紹良.化工設備基礎（第二版）[M].北京：化學工業出版社，2011.

作者簡介：閆國倫（1981-），男，江蘇贛榆人，江陰職業技術學院化紡系教師、講師、專業學位：無機化學;研究方向：化工設備教學研究、化工原理教學研究、精細化學品工藝研究。