玻璃熱工設備課程設計教學研究

周永生，靳 盼，郭 雨，郭 騰，丁志杰，陳君華，汪徐春，俞 浩

(1.安徽科技學院 化學與材料工程學院，安徽 蚌埠 233030;2.安徽科技學院 建筑學院，安徽 蚌埠 233030 )

在新時代強調學生綜合素質的大背景下，只注重理論知識的學習已經遠遠落后于社會對人才的要求。隨著我國工業化水平的不斷提高和產業升級速度的加快，特別是為了適應"一帶一路"對無機非金屬材料工程專業的需求，我們應該積極按照工程教育專業認證和卓越工程師教育培養計劃，改革并完善各類課程教學，特別應加強對實踐教學的重視程度[1-2]。課程設計是無機非金屬材料工程本科教學中重要的實踐教學環節。曾有學者指出：無機非金屬材料工程課程設計應注重提高學生理論水平的同時加強對學生實踐能力的培養[3]。

玻璃熱工設備課程設計是無機非金屬材料工程專業重要的專業方向課。課程圍繞玻璃工業窯爐設備，綜合運用所學理論知識，通過玻璃工藝、玻璃工廠的設計計算和制圖，對學生進行較全面的工程設計訓練。本文以玻璃熱工設備課程設計為例，分析了課程設計教學中存在的問題，并從完善教學資料，優化課程設計任務，合理設定考核評價體系，以及今后改革幾點思考和建議，為培養出具有適應新時代具有較強綜合素質的學生提供合適的教學方法。

1 玻璃熱工設備課程設計教學現狀

傳統的課程設計教學過程，是在教師的指導下，學生完成某一實踐過程，目前，我國的各項基礎設施建設仍然處于發展上升階段，對無機非金屬材料工程專業需求旺盛，但是對于無機非金屬材料工程重要的方向課---玻璃熱工設備相關研究和資料需要不斷完善，與玻璃熱工設備課程設計相關的教學資料和案例不多，缺少合適的課程設計教材，課程設計所需的資料有限，存在課程設計的選題與實際聯系不夠緊密的問題[4]。

在以往的實踐教學過程中，我們發現，由于課程設計所涉及時間比較緊，任務重，特別是部分學生對實踐課程設計認識不到位，普遍存在敷衍了事的現象；學生自己動手查閱資料能力較弱，在完成課程設計過程中不能很好地發揮主觀能動性，設計方案缺少適用性；課程設計的考核評價對學生整個課程設計過程考核較弱，存在部分學生突擊完成課程設計任務現象。

2 玻璃熱工設備課程設計教學研究

2.1 完善教學資料

可以通過查閱翻譯外文文獻，拓展豐富現有的教學資料庫。收集并整理各種設計參考資料、標準、設計技術規范、設計手冊、工程案例等，制定課程設計管理文件，使整個課程設計的參考資料完整化、時效化和前沿化，為學生開展課程設計提供教學參考資料庫。

2.2 制定課程設計任務書

玻璃熱工設備課程設計任務書，是引導學生完成課程設計過程的依據，應不斷完善。玻璃熱工設備及其相關的先修課程是進行課程設計的基礎，根據理論進行設計計算和運用CAD 制圖，是課程設計的基本要求。課程設計任務書涉及玻璃熱工設備各部分設計，包括熔化部結構設計、作業部結構設計、小爐結構設計、蓄熱室結構設計、窯體保溫結構設計、煙囪結構設計、窯體耐火材料設計及窯體鋼結構設計，具體內容如下。

(1)熔化部結構設計：收集并熟悉設計基礎資料(包括設計手冊、技術規范、相關法律法規)；熔化池設計，包括熔化池容量設計參數、熔窯熔化池長寬比值、池壁耐火材料選擇、池深、熔化池池壁頂部至玻璃液面的距離、池底結構設計、窯坎結構設計、流液洞結構設計、燃燒空間熱負荷值的計算設計、窯拱(大碹)結構設計、胸墻結構設計、空間擋墻結構設計。

(2)作業部結構設計：對于不同生產工藝熔窯，應根據實際生產中產品品種差異來進行作業池結構設計、池壁、池底窯拱結構設計。包括池壁至玻璃液的距離，顏色玻璃熔窯作業池池深，無色玻璃熔窯作業池池深，窯拱中心角，拱磚厚度、胸墻高度、火焰空間結構設計等。

(3) 小爐結構：第一對小爐到加料口距離、最后一對小爐到流液洞墻的距離、小爐噴火口的氣流速度、火焰噴射角等。

(4) 蓄熱室結構設計：蓄熱室圍體結構設計，蓄熱室圍體的拱頂中心角、拱頂厚度、側墻厚度、隔墻厚度設計；蓄熱室格子體體積與熔化面積之比值、格子體高度、格子體內氣流速度、空氣蓄熱室與煤氣蓄熱室格子體體積之比，格子體支撐拱(又稱爐條碹)中心角，拱厚、寬度、支撐拱之間凈距設計。

(5) 窯體保溫結構設計：包括窯體各部位保溫強度設計、窯體各部位隔熱度設計、耐火磚或保溫材料設計。

(6) 煙囪結構設計：包括煙道中廢氣流速設計，煙道截面高度、寬度設計，煙道布置、煙道長度、煙道爬坡角度設計，窯外煙道拱頂外表面及側墻外表面結構設計，玻璃熔窯煙囪高度、煙囪出口直徑設計。

(7) 玻璃熔窯耐火材料設計：玻璃熔窯中各主要部位所選用的耐火材料設計。

(8)玻璃熔窯鋼結構的設計：包括窯底鋼結構，即主梁、次梁及支撐板之間的構造結構設計， 窯體鋼結構的設計，加料口池壁的鋼結構設計。

2.3 成績評定

2.3.1 平時成績

玻璃熱工設備課程設計歷時一周，在設計前的準備、設計方案的提出、設計圖的繪制等若干個環節，指導教師應加強對學生參加課程設計過程指導，防止學生短期時間內突擊以及敷衍完成課程設計現象。

2.3.2 設計成果成績

設計圖紙是學生設計成果的重要展示，也是學生整個實踐周設計能力的綜合體現，主要包括設計內容正確及制圖規范性方面，應該作為玻璃熱工設備課程設計最終成績評定的最主要依據。

2.3.3 答辯成績

答辯是學生課程設計成果的完整展示，答辯的形式應根據答辯時間及答辯學生人數靈活設置，既可以是每個學生單個答辯，也可以把學生分組，以小組的形式集體答辯。

玻璃熱工設備課程設計成績評定應綜合以上三個方面，其中，平時考核成績占總成績的20%，圖紙成績占總成績的 60%，答辯成績占總成績的20%。

3 玻璃熱工設備課程實踐教學改革的幾點新思路

3.1 明確玻璃熱工設備課程實踐的目標

使學生樹立正確的實踐教學觀。要提高玻璃熱工設備課程實踐教學的質量，必須首先充分調動學生的主觀能動性，發揮學生主體作用。

3.2 加強玻璃熱工設備課程實踐教學的教材建設

教材建設是玻璃熱工設備課程實踐教學的基礎環節重要一環，現代的玻璃熱工設備課程實踐教學的的提升，首先是先進教材建設的推進。

3.3 加強師資建設

師資隊伍的建設在課程設計改革中處于主導地位，為了提高學生培訓質量，各個高校應積極創造條件，通過專家講座、學術報告等形式，不定期地從相關單位聘請一批具有豐富實踐經驗的工程師到學校進行學術交流，把第一線的科研成果和理念帶給學生。同時這些教師能夠對專業建設和教學改革提出建設性意見，既加強了學校與社會的聯系，又提高了應用型人才的素質。

4 結語

綜上所述，玻璃熱工設備課程實踐教學的最終目的就是使得學生能有機會把理論知識和實踐有機的結合起來，使得學生綜合素質能得到提高，從而來滿足社會對于高素質大學生能力的要求。因此在制定玻璃熱工設備課程實踐教學的環節時，一定要制定科學合理的實踐方案。