淺析農業院校《化工原理》課程設計教學改革

張欣

【摘 ? 要】 化工原理課程設計需要運用化工原理及其他相關課程的知識，具有鮮明總結性和實踐性的教學環節。本文指出了化工原理課程設計中存在的問題， 對設計指導過程和考核方式進行了探討。最后從題目選定、過程指導、計算機應用、青年教師培養、“以賽促學”等方面進行思考，并指出了其改革方向。

【關鍵詞】 化工原理;課程設計;改革

中圖分類號：G712 ? ? ? ? ? ? 文獻識別碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-1073（2020）10-0043-44

[Abstract] The curriculum design of chemical principles needs to use the knowledge of chemical principles and other related courses， which has distinct summative and practical teaching links. This paper points out the problems existing in the course design of chemical engineering principles and probes into the process of design guidance and the way of assessment. At last， the author thinks about the topic selection， process guidance， computer application， training of young teachers and "promoting learning by competition"， and points out the direction of reform.

[Key words] chemical principle; curriculum design; reform

化工原理是生物工程、制藥工程、應用化學、食品科學與工程等工科專業學生必修的一門基礎課程，其在高等數學、大學物理、大學化學、物理化學等基礎課與專業課之間起著承前啟后的作用，是自然科學領域的基礎課向工程科學的專業課過渡時的一門重要課程。化工原理課程設計是化工原理教學的一個重要組成部分，是應用本門課程和其他前序課程的知識，進行一次單元操作設計的實踐過程。通過課程設計使學生熟悉化工設計的基本步驟、方法，并在查閱文獻、選擇公式和物性參數、用簡明文字和圖表闡述設計結果、計算機輔助計算等方面進行一次系統的訓練，在此過程中還培養了學生正確的設計思維和腳踏實地的作風，為畢業設計的順利開展奠定了基礎。

1 ?課程設計教學中主要存在的問題

目前主要存在的問題包括以下幾方面：（1）很多學校在進行課程設計之前沒有開設相關的軟件課程，導致學生普遍模擬計算的能力較差，工作效率低;（2）我校為農業類院校，可參考的工具書較少，學生主動查閱資料的意識不高;（3）多數指導教師的經驗偏少，急需提高自身的指導能力;（4）教師需要指導的人數偏多，且課程設計要在理論課程結束之后進行，學生面臨期末考試壓力較大;（5）選題面較窄，驗證性的設計題目偏多;（6）學生進入工廠機會少，缺乏對實際情況的準確把握，難以提高學生的思維能力、工程觀念;（7）課程學時數少、工作量大，總體質量不高;（8）考核方式單一，基本上都是以學生的說明書為依據，很少涉及過程的考核。基于目前現狀，通過課程設計鍛煉學生的創新精神、解決工程實際問題的能力等目的未能很好地實現[1，2]。

2 ?改革課程設計的指導流程

目前的設計指導過程大多是老師先開動員會，布置設計任務、要求，確定分組情況，后期大規模指導的機會較少，學生發現問題時有可能不能得到及時的解決，造成了進度緩慢等方面的問題，所以首先需要對指導流程進行改革。

2.1 ?掌握實際狀況

掌握學生實際情況，是分組前需要做好的功課。我們側重于對學生如下方面能力的了解：組織領導能力、號召力、學習成績、計算能力、辦公軟件能力等，使各組間實力均衡，還能調動各個成員的主動性，增強其團隊合作意識，也減輕了教師的工作量。

2.2 ?提前準備、動員

在理論課教學過程中，穿插相關設計內容，講解設計流程及經驗，培養學生的工程意識，讓學生在課下多搜集資料，培養學生查閱、總結文獻的能力，并引導學生及時鞏固所學知識，補充相關技能，從而解決設計過程時間短、任務多的情況。

2.3 ?課程設計的選題

選題要符合學生理論知識的學習情況，把握設計的難易程度，也應結合生產實際進行選題，同時要符合本科教學要求，符合學生的實際動手能力，使學生通過自身努力可以完成課程設計。

2.4 ?恰當的監督、指導

在設計過程中，如果遇到了問題，先在小組內進行討論，無法解決的話，老師再進行指導，從而幫助其解決問題。除了規定的集中答疑時間外，還可以通過打電話，建立微信群、qq群為學生提供咨詢、交流，記錄他們的參與情況。教師應掌握學生的設計進度和動態，并為表現活躍的學生給予適當獎勵。

2.5 ?考核方式

綜合學生的表現，采取教師考核、小組評定、過程考核與答辯相結合的方式，按百分制對成績進行評定。考查學生的設計思想、工作態度、設計方法，設計內容，以及對知識的掌握，重點考查其解決實際問題的能力。

3 ?化工原理課程設計的改革與實踐

3.1 ?選題加強實踐性

題目體現對學生綜合能力的考查，，將生產實際與學科前沿相結合，還要結合學生的專業特色，使物料系統、操作參數、設備結構等多樣化，具有一定的難易程度和深廣度。通過前序的理論、實踐教學，提高學生的實踐能力，使他們對單元操作、生產過程、工藝設備有一定的掌握，有利于設計的完成。比如生產成本、經濟效益是在整個設計過程中都需要重點考慮的方面。以板式精餾塔為例，需要考慮以下方面：（1）選擇恰當的方法，同一物系使用的分離方法可以是不同的，例如利用精餾來分離液相物系時，若組份間的揮發性能接近時，很難通過普通精餾方法達到生產目的，一定要選擇其他手段，這就是過程的經濟性問題。 （2）若采用精餾，進料狀態參數、塔釜的加熱方法、工作壓力也影響其經濟性。 （3）確定適宜回流比時，也要考慮設備費（塔板數）和操作費（回流比）總和最低。（4）在輸送管路直徑確定時，先選擇流體適宜的流速，也要考慮到設備費用（管路直徑）和操作費用（流動阻力大小受流速高低影響）之間的關系[3，4]。

3.2 ?加強過程監督

過程指導堅持學生為主，教師為輔的原則。發現問題時，首先在小組內進行討論，如果問題確實無法解決，則由老師主要指導。在集中指導時，教師將重點講解設計的常見難點; 而小組內部討論時，主要以工作思路、進度、存在的問題為中心，也可以通過網絡等手段行實時指導。教師應掌握學生的狀況，進行定期檢查，以培養他們分析問題和解決問題的能力。

3.3 ?提高學生相關軟件使用水平

人工計算費時費力、準確度也不高，計算機輔助計算是非常重要的。可以使用Matlab、Origin、Excel進行數據選擇、核算和制圖 ，Chem CAD、Aspen等來選擇和計算物理參數和熱負荷。這些相關軟件，教師應在學期開始就進行介紹，課余時間學生多訓練，充分利用其學習的主動性和獨立性，，提高其計算機水平[5]。

3.4 ?提高教師指導能力

課程設計的水平與教師的指導能力是密切相關的，教師具備的實踐能力是提高課程設計教學質量的重要因素。青年教師對工程實踐、指導經驗、生產流程、工藝設備及布局等了解較少，因此提高其指導水平尤為重要，可以通過教學實習、寒暑假社會實踐活動、畢業實習、下場實踐等形式到企業鍛煉，參與校企之間的實習基地建設和項目合作，也可以選擇實際工作經驗豐富的外聘教師主講、我校教師助課的形式進行指導，以提高我校教師的水平。

3.5 ?改革考核方式

綜合組間互評、學生自我評價和老師評定，綜合平時表現和答辯表現，在整個設計過程中都進行考核。學生總成績按其平時表現（40%）、說明書（30%）和答辯表現（30%）組成。從設計態度、出勤率、學習表現、提問、交流溝通、知識掌握、軟件應用等方面進行評價。在答辯過程中，要求團隊成員說明自己的工作，并應根據團隊表現和個人表現對每個學生進行評估，達到公平公正。

3.6 ?鼓勵學生參加各級各類設計比賽

鼓勵學生參加教師科研項目、各級各類設計類的實踐活動與比賽，如全國大學生化工實驗大賽東北賽區選拔賽、吉林省職業院校技能大賽，通過這些比賽，學生能夠更好地將理論與實踐相結合，提高其計算機能力，工程觀念、創新意識也會得到明顯增強。

4 ?結語

化工原理課程設計是一門重要的實踐課程，是綜合運用《化工原理》課程和有關先修課程所學知識，完成以化工單元操作為主要對象的一次設計實踐，其教學改革也是一項復雜的工作。需要從題目確定、分組、過程考核、計算機水平、教師指導能力、考核方式等方面綜合考慮，才能提升其教學質量。教師也應從自身做起，通過教學實習、寒暑假社會實踐活動、畢業實習、下場實踐等形式到企業鍛煉，參與校企之間的實習基地建設和項目合作等方式提高自身實踐能力，以為社會培養合格的工程技術人才。

參考文獻：

[1] 楊 敏，龍海濤，蒲陸梅.基于應用型人才培養理念的農業院校 ? ? ? ?化工原理立體實驗教學體系構建[J].內蒙古農業大學學報， ? ? ? ? ?2017（2）： 62-65.

[2] 楊軍君，趙小紅.地方院校生物工程專業化工原理課程教學改 ? ? ?革與探索[J].安徽農業科學，2014，42（20）： 6894-6895.

[3] 樊麗華，朱 靖，陳紅萍，等.工程教育專業認證背景下的化工課 ? ? ? 程設計教學改革[J].河北能源職業技術學院學報，2019，9： 86- ? ? ? 88.

[4] 高艷清，王 勇，李 健.基于農林特色的“化工原理”課程教學改 ? ? ? 革[J].河北農業大學學報，2018，8：25-28.

[5] 周新華，劉其海，胡福田，等.農業院校卓越工程師培養體系中 ? ? ? ?化工原理課程教學改革[J].安徽農業科學，2013，41（1）： 424- ? ? ? ? ? 426.

（編輯：李曉琳）