化工原理課程設(shè)計的改革與實踐

盧素敏+劉秀軍+郭玉高+張慶印+管山

摘 要：本文針對化工原理課程設(shè)計的實用性、綜合性、工程性等特點，探討了化工原理課程設(shè)計在理論教學和實踐教學方法等方面的改革思路，以期更好地培養(yǎng)應(yīng)用開發(fā)型高等技術(shù)人才，適應(yīng)與時俱進、不斷創(chuàng)新的時代要求。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計；教學改革；實踐教學

化工原理課程設(shè)計是化工類相關(guān)專業(yè)學生學習化工原理課程必修的環(huán)節(jié)之一，是對化工原理、化工制圖、化工機械、化工儀表及自動化、化工熱力學等知識的綜合性訓(xùn)練。通過課程設(shè)計，能夠培養(yǎng)和訓(xùn)練學生各方面實踐能力：查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)（包括從已發(fā)表的文獻中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中搜集）的能力；樹立既考慮技術(shù)上的先進性，又考慮經(jīng)濟上的合理性，并注意到操作時的勞動條件和環(huán)境保護的正確設(shè)計思想，在這種設(shè)計思想的指導(dǎo)下去分析和解決實際問題的能力；迅速準確地進行工程計算的能力；用簡潔的文字、清晰的圖表來表達自己設(shè)計思想的能力。在設(shè)計中，學生需要自己做出決策，自己確定方案、選擇流程、查取資料，進行過程和設(shè)備計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計。因此，課程設(shè)計是培養(yǎng)學生獨立工作能力的有益實踐。筆者從事了5屆的課程設(shè)計教學，在不斷思考中總結(jié)了一些經(jīng)驗，現(xiàn)將自己在教學中發(fā)現(xiàn)的問題以及一些思考做一介紹，以期提高教學效果。

一、設(shè)計題目既要立足實際又要兼顧學生所學

課程設(shè)計的基本要求是通過設(shè)計使每個學生都受到相應(yīng)的工程訓(xùn)練，使學生在將來的就業(yè)及工作中受益。因此，課程設(shè)計的選題應(yīng)該立足于工程的實際問題，例如，可以截取某化工項目的一部分讓學生進行設(shè)計，如合成氨生產(chǎn)設(shè)計、PVC生產(chǎn)設(shè)計等，讓學生切實貼近實際。此外，由于學生在大學所學課程的內(nèi)容大多偏于理論學習，一些實驗課程也往往以驗證型實驗為主，學生的設(shè)計能力、工程意識非常薄弱，因此設(shè)計題目應(yīng)該盡可能包括在化工原理課程中所學過的單元操作，如精餾、吸收、傳熱、流體輸送等，讓他們循序漸進地進行設(shè)計，不至于產(chǎn)生畏難情緒。

二、所涉及的物質(zhì)應(yīng)盡可能為常見物質(zhì)

設(shè)計過程中涉及很多物理性質(zhì)，例如設(shè)計中往往需要不同溫度下的密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、擴散系數(shù)、表面張力等，有些物理性質(zhì)不太容易直接查到，對于剛剛學習文獻查閱的學生來說這也是設(shè)計中需要解決的一個問題。因此，所涉及的物質(zhì)最好是一些常見的物質(zhì)，如苯、甲苯、乙醇、丙醇等，其性質(zhì)在物化手冊上就能查到，能簡化學生的工作量，也減少設(shè)計計算中出錯的可能性。

三、做好指導(dǎo)工作

根據(jù)教學經(jīng)驗，學生在接到設(shè)計任務(wù)書后，往往不知道如何入手，非常茫然。指導(dǎo)教師必須做好相應(yīng)的指導(dǎo)工作，幫助學生有條不紊地開始設(shè)計任務(wù)。在兩周的設(shè)計過程中，必須要有集中授課時間，而且集中授課時間每周不少于4個學時，并利用網(wǎng)絡(luò)教學平臺與學生互動，及時解決學生設(shè)計中遇到的問題。

1.指導(dǎo)學生查閱文獻

工藝流程、設(shè)備的選擇優(yōu)化需要大量的文獻作支持。學生在初次接觸工程設(shè)計時，需要教師指導(dǎo)如何查閱文獻，查閱哪些文獻，所獲取的文獻數(shù)據(jù)如何取舍等，讓學生在查閱文獻方面得到更好訓(xùn)練。

2.指導(dǎo)學生嚴格遵循設(shè)計規(guī)范

教師要使學生明白完成設(shè)計不同于其他課程作業(yè)，所進行的設(shè)計必須保證技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理、安全可靠等原則，因此，整個設(shè)計從圖紙的繪制到設(shè)備選型、設(shè)備布置、廠房布置等都必須遵循國家的相關(guān)設(shè)計標準及規(guī)范。教師要指導(dǎo)學生學會正確使用標準和規(guī)范，從工藝和設(shè)備等全方位考慮問題，從而培養(yǎng)學生的工程思維和創(chuàng)新能力。

3.引導(dǎo)學生運用計算機

當今的化工設(shè)計建立在有強大數(shù)據(jù)庫支持的、模塊化的、應(yīng)用計算機進行設(shè)計的基礎(chǔ)之上。通用化工軟件已經(jīng)在現(xiàn)代化工設(shè)計中得到了廣泛使用，極大地提高了設(shè)計的效率和質(zhì)量，因此，設(shè)計的過程中不可避免地需要應(yīng)用計算機對操作參數(shù)進行計算，對工藝流程進行繪制。計算機輔助設(shè)計軟件AutoCAD在我校已經(jīng)盛行已久，學生對該軟件的運用較為熟悉，可利用其進行流程圖及設(shè)備圖的繪制。為了提高設(shè)計的先進性，學院目前使用的模擬軟件為Aspen Plus，可對流程進行模擬計算。經(jīng)過一個學期的理論與實踐相結(jié)合，學生已對相關(guān)計算機軟件有了相應(yīng)的了解。指導(dǎo)教師將軟件應(yīng)用到課程設(shè)計中，不僅可以提高設(shè)計水平，也可以提高學生的學習興趣。

4.指導(dǎo)學生撰寫正規(guī)的課程設(shè)計說明書

為了達到工程訓(xùn)練目的，教師要求學生嚴格按照設(shè)計院標準，編制一份正規(guī)的設(shè)計說明書，內(nèi)容包括設(shè)計的文本部分及圖紙。本部分嚴格按照設(shè)計順序進行編寫，首先選擇最佳的工藝及設(shè)備方案，確定設(shè)備的工藝參數(shù)；然后進行物料衡算、熱量衡算、設(shè)備工藝尺寸的計算，進行設(shè)備（包括全部輔助設(shè)備）選型及管道規(guī)格計算；最后進行技術(shù)上的可行性、生產(chǎn)上的安全性及經(jīng)濟上的合理性論證等。圖紙部分包括設(shè)計項目的流程圖（A2圖紙）和主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖（A1圖紙，包括主視圖、俯視圖、剖視圖）。提交課程設(shè)計作品時要裝訂成冊，這樣做的目的主要是培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。由于每個教師需要負責整個班級學生的設(shè)計，而每個學生設(shè)計計算的正確性無法一一審核，因此，必須要求學生從設(shè)計一開始就以嚴肅認真的態(tài)度對待設(shè)計工作，訓(xùn)練其獨立分析和判斷結(jié)果正確性的能力。

四、嚴格考核制度

課程設(shè)計不同于平時求解習題，設(shè)計計算的依據(jù)和答案往往不是唯一的，需要學生自己做出決策，并對自己選取的方案進行合理性論證和核算，從技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性上進行分析比較。一個好的設(shè)計應(yīng)該進行多種方案的比較，需反復(fù)多次計算方可得到，因此，只有嚴格考核制度才能使學生真正得到鍛煉。

第一，平時成績占總成績的30%。主要包括在設(shè)計過程中是否有主動性，能否按時按進度完成設(shè)計內(nèi)容，能否獨立思考、勤于鉆研，是否有創(chuàng)新意識等；第二，設(shè)計說明書占總成績的40%。要求語言精練、簡潔，考查圖表是否清晰，說明書的撰寫是否規(guī)范，圖紙的質(zhì)量是否符合相應(yīng)的標準，布局是否合理等；第三，答辯占總成績的30%。答辯是課程設(shè)計的最后一個環(huán)節(jié)，每個學生要敘述自己的設(shè)計思路、方案選取的原則、計算依據(jù)等，教師通過提問，可以檢查學生對所設(shè)計內(nèi)容掌握的程度以及從設(shè)計中所得到的訓(xùn)練等。總之，要從而多方面考查學生的綜合能力及學習主動性。

五、鼓勵學生參加設(shè)計競賽

國內(nèi)每年都會組織大型的化工設(shè)計大賽，參賽對象為來自全國各大高校的化工專業(yè)學生。通過課程設(shè)計相關(guān)的訓(xùn)練后，教師可鼓勵學生積極參加設(shè)計競賽。學生通過參加競賽，可自覺運用所學知識分析問題、解決問題，并且相互協(xié)作，充分發(fā)揮潛力，激發(fā)積極性與主動性。

綜上所述，通過化工原理課程設(shè)計，不僅培養(yǎng)了學生的工程意識、綜合運用知識的能力，強化了化工設(shè)計類課程的教學和實踐，也為學生專業(yè)課程的學習、生產(chǎn)實踐及畢業(yè)設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。

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作者信息：盧素敏（1967— ），女，天津人，博士，副教授，研究方向：化學工程與工藝。