化工原理課程設(shè)計(jì)的探索與實(shí)踐

盛敏剛，錢立武

（池州學(xué)院 化學(xué)與食品科學(xué)系，安徽 池州 247000)

化工原理課程設(shè)計(jì)的探索與實(shí)踐

盛敏剛，錢立武

（池州學(xué)院 化學(xué)與食品科學(xué)系，安徽 池州 247000)

針對(duì)目前化工原理課程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)選題、加強(qiáng)指導(dǎo)、培養(yǎng)工程能力、善于利用計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化評(píng)價(jià)方法等一系列改革措施，對(duì)化工原理課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索。實(shí)踐證明激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程意識(shí)，提高了化工原理課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量。

化工原理；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)改革；實(shí)踐

化工原理是化工、材料類專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理課程一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序、要求與方法，培養(yǎng)學(xué)生查閱有關(guān)技術(shù)資料及物性參數(shù)等獲取信息的能力，增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，加深化工原理知識(shí)在專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)。

1 存在的問(wèn)題

化工原理課程設(shè)計(jì)題目通常是條件明確、參數(shù)齊全、理想化的模擬設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程有現(xiàn)成的模式，學(xué)生所做的工作主要是套用公式，依葫蘆畫瓢，學(xué)生往往不能很好地將理論應(yīng)用于實(shí)際，只會(huì)從理論角度按照書本上的知識(shí)解題，缺乏運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。沒有工程意識(shí)，不會(huì)使用工程手冊(cè)及工程上的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以設(shè)計(jì)出的設(shè)備常常既不規(guī)范也不合理。同時(shí)缺乏經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，對(duì)過(guò)程和設(shè)備的選擇能力差。這些不但影響學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與創(chuàng)造性的發(fā)揮，而且降低了學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣[1-2]。

另外，化工原理課程設(shè)計(jì)的考核評(píng)價(jià)體系不科學(xué)，制度不嚴(yán)格。導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)沒有動(dòng)力，時(shí)有抄襲現(xiàn)象發(fā)生。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的提高，難以讓學(xué)生掌握工程設(shè)計(jì)要領(lǐng)，學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和解決工程實(shí)際問(wèn)題能力也難以得到提高。

2 改革措施

結(jié)合學(xué)生實(shí)際，我們對(duì)化工原理課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了針對(duì)性的改革，通過(guò)科學(xué)選題、加強(qiáng)指導(dǎo)、培養(yǎng)工程能力、善用計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)、改變?cè)u(píng)價(jià)方法等培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性，提高其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2.1 精心選題

選擇的題目既要能滿足課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱的要求，又能源于生產(chǎn)實(shí)際、具有較好的工業(yè)應(yīng)用背景，這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生設(shè)計(jì)的積極性，而且設(shè)計(jì)結(jié)果可與生產(chǎn)實(shí)際情況相比較。所需物性參數(shù)要求能從文獻(xiàn)上查得或能計(jì)算出來(lái)，否則學(xué)生將不能完成設(shè)計(jì)任務(wù)，同時(shí)設(shè)計(jì)的題目應(yīng)具有一定的難度與深度，對(duì)學(xué)生有一定的挑戰(zhàn)性。

2.2 細(xì)心指導(dǎo)

由于閱歷和經(jīng)驗(yàn)的限制，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同學(xué)們難免會(huì)遇到束手無(wú)策的難題，指導(dǎo)老師應(yīng)適時(shí)地引導(dǎo)同學(xué)尋找解決難題的方法和途徑。要及時(shí)了解學(xué)生的計(jì)算結(jié)果和進(jìn)展情況，掌握學(xué)生在設(shè)計(jì)方案選擇上是否有新意，在物性參數(shù)的選取和運(yùn)用方面是否有特點(diǎn)，是否善于應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，組織學(xué)生進(jìn)行交流，比較幾種方案，引導(dǎo)他們改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。對(duì)學(xué)生取得的哪怕是一個(gè)非常小的進(jìn)展，指導(dǎo)老師都應(yīng)該加以鼓勵(lì)和表?yè)P(yáng)，并不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，完善設(shè)計(jì)[3]。

課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，指導(dǎo)老師可以讓每一個(gè)學(xué)生把自己在課程設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題、解決的方法、收獲與體會(huì)以及不科學(xué)之處總結(jié)出來(lái)，大家互相探討。總結(jié)會(huì)可以使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更透徹，對(duì)工程設(shè)計(jì)的方法更明確、更深刻。

2.3 培養(yǎng)工程思維

課程設(shè)計(jì)教學(xué)中必須重視理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程理念和工程觀點(diǎn)的培養(yǎng)，提高學(xué)生的工程能力，是教學(xué)過(guò)程中急需解決的問(wèn)題。化工過(guò)程是研究化學(xué)工業(yè)和其它過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中所進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程共同規(guī)律的一門工程學(xué)科?；み^(guò)程的工程性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。首先是過(guò)程本身的復(fù)雜性：既有化學(xué)的，又有物理的，并且兩者時(shí)常同時(shí)發(fā)生，相互影響，而且影響因素多，如密度、粘度、溫度、壓力、流量等。物系上既有流體（氣體和液體），又有固體，時(shí)常多相共存。其次是具體生產(chǎn)過(guò)程制約因素多，如工廠所在地的能源供應(yīng)、水源、交通、氣溫和氣壓等，不可能像在實(shí)驗(yàn)室一樣很好測(cè)量和控制，只能依據(jù)實(shí)際條件作相應(yīng)的調(diào)整。再次是化工過(guò)程處理經(jīng)驗(yàn)公式與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)多，大部分經(jīng)驗(yàn)公式很難通過(guò)理論推導(dǎo)得到，必須借助于經(jīng)驗(yàn)公式。另外，解決工程問(wèn)題時(shí)要學(xué)會(huì)和習(xí)慣使用前人積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.4 利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

化工原理課程設(shè)計(jì)包括化工原理、工程設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、設(shè)備選型等內(nèi)容?；瘜W(xué)工程中的計(jì)算問(wèn)題一般比較復(fù)雜，討論的數(shù)據(jù)對(duì)象通常是數(shù)組，具體計(jì)算涉及插值、數(shù)值積分、參數(shù)擬合、常微分方程的求解、最優(yōu)化設(shè)計(jì)等，所以設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)繁重，因此可利用一些計(jì)算機(jī)程序來(lái)計(jì)算，可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率，節(jié)省人力物力。例如精餾塔的理論塔板數(shù)計(jì)算一般采用逐板計(jì)算，雖然計(jì)算公式只涉及的操作線方程和平衡線方程，但需要反復(fù)使用這兩個(gè)公式交替進(jìn)行多次計(jì)算，在踏板數(shù)很多的情況下手工計(jì)算顯然是難以勝任的。如果把這種計(jì)算編成程序，只要輸入關(guān)系式中的物理量和生產(chǎn)條件，就能很快得到全塔理論板數(shù)、精餾段理論板數(shù)及加料板的位置[4]。

另外，化工原理設(shè)計(jì)流程圖可以采用AutoCAD進(jìn)行繪圖，學(xué)生在繪圖過(guò)程中會(huì)進(jìn)一步掌握?qǐng)D幅設(shè)置、比例及線型選取、文字編輯、尺寸標(biāo)注以及管件、儀表、設(shè)備表示等繪圖技能，有利于今后實(shí)際工程的設(shè)計(jì)。

2.5 改革考核方式，科學(xué)評(píng)定成績(jī)

課程設(shè)計(jì)成績(jī)的確定，原來(lái)只注重設(shè)計(jì)說(shuō)明書，然而實(shí)際上部分學(xué)生存在抄襲現(xiàn)象，針對(duì)這種情況，我們改革考核方式，重點(diǎn)從以下三個(gè)方面進(jìn)行綜合考評(píng)。

第一，基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)。課程設(shè)計(jì)首先必須反映某一單元操作全部過(guò)程，從方案確定，已知條件選定，工藝參數(shù)確定、計(jì)算方法等方面，重點(diǎn)考核對(duì)基本概念、基本理論的掌握和應(yīng)用。

第二，注重過(guò)程考核。從學(xué)習(xí)態(tài)度到學(xué)習(xí)能力等多個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于積極提問(wèn)的，主動(dòng)學(xué)習(xí)的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)出解決問(wèn)題的主動(dòng)性、創(chuàng)造性的，都積極給予加分。

第三，增加課程設(shè)計(jì)答辯環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)伊始即明確答辯內(nèi)容、答辯方法，答辯內(nèi)容涉及流程圖、裝配圖、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的各個(gè)部分和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。答辯方法是由全體學(xué)生和老師共同參加答辯會(huì)，先由學(xué)生自我陳述在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的化工原理、計(jì)算公式、操作步驟、選用數(shù)據(jù)手冊(cè)和參考資料等。要求答辯者能夠用圖表、數(shù)據(jù)、結(jié)論等工程術(shù)語(yǔ)表達(dá)自己的設(shè)計(jì)理念，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)闡述自己設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，突出設(shè)計(jì)的科學(xué)性和創(chuàng)新性。

實(shí)踐證明，這種考核方法比較公正、合理，迫使大部分學(xué)生都能積極主動(dòng)地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，抄襲現(xiàn)象基本上得到杜絕，設(shè)計(jì)質(zhì)量也得到很大程度的提高。

3 結(jié)語(yǔ)

化工原理課程設(shè)計(jì)是化工、材料類相關(guān)專業(yè)一門重要的實(shí)踐課程，是提高學(xué)生實(shí)際工作能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，也為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)中大量的假定、計(jì)算、核算，都需要反復(fù)檢查，學(xué)生必須對(duì)每一個(gè)步驟都要理解掌握，設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題要主動(dòng)追求解決方法，多與同學(xué)和老師探討。通過(guò)科學(xué)選題、加強(qiáng)指導(dǎo)、培養(yǎng)工程能力、利用計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化評(píng)價(jià)方法等一系列改革措施，相當(dāng)一部分同學(xué)改變了過(guò)去的學(xué)習(xí)態(tài)度，學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性大大增強(qiáng)，工程思維、設(shè)計(jì)技能和繪圖技術(shù)也得到得到很大的提高，對(duì)于后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)也起到了一定的推動(dòng)作用。

[1]朱憲榮，佟白.校企結(jié)合對(duì)化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的嘗試[J].化工高等教育，2010，111(1):46-48.

[2]葉楓，王靖.將工程設(shè)計(jì)引入化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)的嘗試[J].化工高等教育，2005，（2）:99-100.

[3]梁克中，牟維君，黃美英，等.化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式改革的探索[J].黑龍江教育：高教研究與評(píng)估，2006(1):123-124.

[4]王琳.《化工原理課程設(shè)計(jì)》創(chuàng)新教學(xué)研究[J].化學(xué)工程與裝備，2009（9）:192-194.

G642

A

1674-1102(2011)03-0132-02

2011-01-10

安徽省2008年教學(xué)質(zhì)量工程省級(jí)示范中心（池州學(xué)院化學(xué)與材料工程實(shí)驗(yàn)中心）建設(shè)項(xiàng)目；安徽省2011年教學(xué)質(zhì)量工程（池州學(xué)院應(yīng)用化學(xué)省級(jí)特色專業(yè)）建設(shè)項(xiàng)目；池州學(xué)院教育科學(xué)研究項(xiàng)目（2010jy039）。

盛敏剛(1976-)，男，安徽樅陽(yáng)人，池州學(xué)院化學(xué)與食品科學(xué)系講師，碩士，主要從事材料化工方向的教學(xué)與研究。

[責(zé)任編輯：束仁龍]