化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量保證措施分析

龐明軍+巢建偉+高光藩+張琳

[摘 要] 課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的保證對于培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力具有重要的意義。詳細(xì)分析了化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計現(xiàn)有教學(xué)條件存在的問題，并針對現(xiàn)存問題提出了具體的教學(xué)質(zhì)量保證措施。這些措施對其它類工科課程設(shè)計質(zhì)量的保證也具有一定的借鑒作用。

[關(guān)鍵詞] 化工設(shè)備基礎(chǔ);課程設(shè)計;教學(xué)質(zhì)量;保證措施

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）04-0097-03

0 引言

化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計是高等院校為化工類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門極其重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同其它工科課程設(shè)計一樣，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和綜合運用所學(xué)知識解決工程實際問題的能力[1-6]。通過課程設(shè)計，還可以消除課程學(xué)習(xí)時存在的疑惑，強化學(xué)生對該課程知識點的理解和綜合應(yīng)用能力。具體言之，通過課程設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生的以下能力：（1）查閱資料和使用工程手冊及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力;（2）運用工程思維分析和解決實際問題的能力;（3）工程分析、設(shè)計、計算、制圖和表達(dá)的能力;（4）良好的職業(yè)道德和團(tuán)隊合作精神。盡管課程設(shè)計的培養(yǎng)目的很明確，但是由于現(xiàn)實教學(xué)條件存在系列問題，再加上化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計自身的特殊性，很難取得上述培養(yǎng)目標(biāo)。為了提高化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量，一些學(xué)者目前已開展了一定的研究，曾提出一些措施來改善課程設(shè)計的質(zhì)量[1-6]。然而，由于問題相對復(fù)雜，不可能徹底解決。為進(jìn)一步改善和提高課程設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量，本文依據(jù)常州大學(xué)現(xiàn)有的教學(xué)條件進(jìn)行了教學(xué)改革，以確保教學(xué)目的良好地實現(xiàn)。

1 課程設(shè)計主客觀影響因素分析

1.1 課程學(xué)時短、基礎(chǔ)知識薄弱

隨著本科教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，與課程設(shè)計緊密相關(guān)的前期理論課程的學(xué)時不斷地縮減，而本課程所涉及的知識點又紛繁復(fù)雜（如靜力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料和化工設(shè)備設(shè)計等內(nèi)容），這極大地影響了學(xué)生對本課程知識點的理解和掌握程度。就常州大學(xué)而言，化工設(shè)備基礎(chǔ)課程由2003年的56學(xué)時到后來的48學(xué)時、40學(xué)時，再到現(xiàn)在的32學(xué)時，學(xué)時的縮減直接導(dǎo)致課程講授內(nèi)容的刪減、部分所授內(nèi)容也不能講深講透，如工程材料部分和化工設(shè)備零部件部分各僅用2學(xué)時來講解。這直接導(dǎo)致學(xué)生前期課程基礎(chǔ)薄弱，不能靈活運用所學(xué)知識，僅僅是為了應(yīng)付考試而死記硬背。

1.2 課程設(shè)計時間短且時間安排不合適

隨著理論課程學(xué)時的不斷縮減，課程設(shè)計時間也在不斷壓縮。常州大學(xué)化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計學(xué)時由2003年的2周到后來的一周半，再到現(xiàn)在的1周。在1周即5天的時間內(nèi)，學(xué)生要完成一臺化工設(shè)備的設(shè)計，包括設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、材料選擇、強度計算、零部件選擇、圖紙繪制和設(shè)計說明書的編寫，時間極其緊張。部分學(xué)生在這短暫的時間內(nèi)，甚至連借來的設(shè)計手冊和規(guī)范都來不及翻閱。另外，化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計往往緊隨化工原理的課程設(shè)計進(jìn)行，理論上講，這是非?？茖W(xué)的，便于將設(shè)備的工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)及強度設(shè)計緊密聯(lián)系在一起，讓學(xué)生得到系統(tǒng)的訓(xùn)練。然而，弊端是由于目前課程設(shè)計的時間都非常緊張，前面化工原理課程設(shè)計如不能按時完成，往往會影響后面化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計的進(jìn)度和質(zhì)量。

1.3 參考資料稀少且陳舊

不可否認(rèn)，提供全面詳細(xì)的參考資料（如各種設(shè)計手冊和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范）對于工科學(xué)生（特別是化工設(shè)備設(shè)計相關(guān)的學(xué)生）課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的保證至關(guān)重要。然而由于學(xué)生規(guī)模不斷的擴大和科技進(jìn)步帶來參考資料的不斷更新，學(xué)校圖書館來不及更替和購買新資料，導(dǎo)致課程設(shè)計所需的參考資料（如各種設(shè)計手冊和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范）嚴(yán)重短缺且陳舊。如遇到和過程裝備與控制工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計一起開設(shè)時，更加劇了參考資料的短缺程度。舊標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的使用，嚴(yán)重影響學(xué)生對現(xiàn)有知識的理解和應(yīng)用能力，甚至?xí)W(xué)生將來的工作帶來不良影響。

1.4 生師比大、教師任務(wù)重

學(xué)生規(guī)模的增加進(jìn)一步擴大了生師比，教師教學(xué)任務(wù)加重，對同一個學(xué)生的關(guān)注次數(shù)減少。由于時間短促，學(xué)生之間來不及相互討論和學(xué)習(xí)，有時同一個問題，教師需要回答數(shù)十次。教師在設(shè)計教室走一圈需要1～2小時左右。對學(xué)生關(guān)注次數(shù)的減少，直接影響了課程設(shè)計質(zhì)量的好壞。

1.5 個別學(xué)生設(shè)計態(tài)度不端正、急功近利

受社會浮躁心態(tài)和就業(yè)趨勢等因素的影響，個別學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，他們對課程設(shè)計抱著敷衍了事的心態(tài)，明知圖紙存在質(zhì)量問題仍不予修改，急于答辯。有時，甚至?xí)霈F(xiàn)抄襲問題，內(nèi)容上文不對題。這種惡劣的學(xué)習(xí)態(tài)度嚴(yán)重影響了課程設(shè)計質(zhì)量，給預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)造成困難。

必須指出的是，上述問題絕不是化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計獨有的問題，其它課程設(shè)計（如機械設(shè)計和化工原理課程）同樣存在學(xué)時短、前期基礎(chǔ)知識薄弱、設(shè)計資料陳舊、生師比大等問題。為了克服上述弊端，必須給出應(yīng)對措施。

2 課程設(shè)計質(zhì)量保證措施

針對課程設(shè)計現(xiàn)有教學(xué)條件存在的問題，提出如下教學(xué)質(zhì)量保證措施，詳見圖1。

2.1 因時制宜、合理出題

眾所周知，化工設(shè)備種類繁多，常見的有塔設(shè)備、管殼式換熱器、反應(yīng)釜、立式或臥式儲罐等。盡管這些均可選為課程設(shè)計題目，但不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不一，計算量、繪圖量和各種技術(shù)要求差別較大。因此，選題時應(yīng)根據(jù)實際情況加以區(qū)分。在早期，當(dāng)課程設(shè)計學(xué)時為2周時，選塔設(shè)備或管殼式換熱器作為設(shè)計題目;當(dāng)學(xué)時縮為1.5周時，選大型臥式液化氣（液化石油氣、液氨、液氯等）儲罐作為設(shè)計題目;目前學(xué)時減為1周時，選立式（空氣、氮氣、氨氣等）儲罐作為設(shè)計題目。而且這些題目由常州大學(xué)化工設(shè)備設(shè)計所提供，均為真實的工程設(shè)計項目，有真實的設(shè)備設(shè)計圖紙。這為學(xué)生了解和掌握設(shè)備設(shè)計內(nèi)涵（包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、零部件選定、技術(shù)條件撰寫、圖紙繪制等）提供了極大的便利。

2.2 設(shè)計任務(wù)書和計劃書的精心編制

為使學(xué)生能夠保質(zhì)保量完成課程設(shè)計任務(wù)，題目選定后必須明確給出設(shè)計參數(shù)（如儲罐的公稱容積、工作溫度、工作壓力、安裝地點、管口表等參數(shù)）、設(shè)計任務(wù)（完成施工圖的繪制和設(shè)計說明書的撰寫工作）和設(shè)計步驟。圖紙繪制必須按照正式工程圖的要求來完成，圖面應(yīng)包括主視圖、管口方位圖、節(jié)點（或局部）放大圖、設(shè)計參數(shù)、技術(shù)要求特性表、管口表、明細(xì)欄、標(biāo)題欄等內(nèi)容;說明書應(yīng)包括封面、課程設(shè)計任務(wù)、計劃書、目錄、正文（包括設(shè)計參數(shù)確定、強度設(shè)計、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計及其它技術(shù)說明）、參考文獻(xiàn)和結(jié)束語等部分。對于立式儲罐，設(shè)計步驟分為以下幾步：a.明確介質(zhì)物性（密度、腐蝕性、危害程度等）;b.確定設(shè)計溫度、最大操作壓力與設(shè)計壓力;c.確定總體結(jié)構(gòu)和尺寸（筒體直徑和長度）;d.根據(jù)工作條件和介質(zhì)特性進(jìn)行材料選擇;e.筒體與封頭的厚度設(shè)計（含壓力試驗強度校核）;f.開孔補強結(jié)構(gòu)設(shè)計及其計算;g.容器總質(zhì)量分析計算;h.附件設(shè)計（包括人孔、液位計、銘牌、接管、法蘭等）;i.支座的選擇;j.繪制裝配圖草圖;k.繪制正式裝配圖;l.撰寫設(shè)計說明書。設(shè)計進(jìn)度安排見表1。教師根據(jù)給定的時間節(jié)點來檢查學(xué)生的完成情況，因此，給定詳細(xì)設(shè)計任務(wù)和設(shè)計步驟對保證設(shè)計進(jìn)度和設(shè)計質(zhì)量具有極大的幫助作用。

表1 設(shè)計進(jìn)度安排

時間 周一 周二 周三 周四和周五 周六 周日

步驟 步驟a-d 步驟e-f 步驟g-i 步驟j-k 步驟l 答辯

2.3 參考資料的搜集和整理

正如前所述，提供準(zhǔn)確詳盡的參考資料對學(xué)生完成課程設(shè)計和理解設(shè)計內(nèi)容至關(guān)重要。有了詳盡參考資料的查閱，學(xué)生對設(shè)計內(nèi)容可做到有理有據(jù)、心中有數(shù)。為了避免學(xué)校圖書館資料短缺和陳舊的弊病，教師及時在網(wǎng)上搜集課程設(shè)計所用到的最新發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)和手冊（如GB150-2011、HG20592-2009、JB/T4712-2007、TSGR0004-2009、HG/T20580（20581、20582、20583）-2011、GB/T 25198-2010、TCED41002-2000等），將其整理好轉(zhuǎn)給每位學(xué)生、并指導(dǎo)其查閱。另外，也將常用的數(shù)據(jù)（如鋼板負(fù)偏差、腐蝕裕量、焊接接頭系數(shù)、容器類別判別表等重要數(shù)據(jù)）匯編成冊，印發(fā)給學(xué)生，便于其查閱。學(xué)生對新標(biāo)準(zhǔn)和新手冊的使用和熟悉為其將來工作涉及到真實的工程設(shè)計奠定了一定的基礎(chǔ)。這實際上很好地促進(jìn)了課程設(shè)計培養(yǎng)目的實現(xiàn)。

2.4 及時發(fā)現(xiàn)錯誤、及時更正

課程設(shè)計時間的大大縮減，極大地增加學(xué)生對教師的依賴程度。如無老師及時指導(dǎo)，面對所提供的手冊學(xué)生將束手無策，不知如何使用，也就很難在短暫的時間內(nèi)對教師所提供的資料進(jìn)行逐一了解和查閱。因此，為了讓學(xué)生順利完成課程設(shè)計、少走彎路和提高設(shè)計質(zhì)量，從設(shè)計開始到結(jié)束，教師應(yīng)盡可能留在教室指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計，及時解決學(xué)生提出的問題和訂正學(xué)生存在的錯誤。特別是圖紙繪制開始時，教師應(yīng)經(jīng)?！按┧蟆痹谠O(shè)計教室，及時發(fā)現(xiàn)圖紙上存在的問題，及時提醒以便及時更正。這對課程設(shè)計質(zhì)量的提高具有重大幫助。

2.5 建立合理的評價體系

為了提高學(xué)生課程設(shè)計的積極性，保證課程設(shè)計質(zhì)量，提出如下課程設(shè)計成績評價體系，即：

課程設(shè)計成績=平時成績€？5%+說明書成績€？5%+圖面成績€？5%+答辯成績€？5%

平時成績考慮學(xué)生的出勤率、提問問題情況和設(shè)計態(tài)度;說明書成績考慮計算準(zhǔn)確程度、格式是否規(guī)范、內(nèi)容是否全面、書寫是否清晰流暢;圖面成績考慮圖面整潔程度、比例是否合適、繪圖是否正確和規(guī)范、明細(xì)表以及技術(shù)特性表填寫的規(guī)范性和完整性;答辯成績考慮對所繪圖紙和所編寫說明書的理解情況、回答問題情況。盡可能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并做到公平、公正、合理評價每個學(xué)生的設(shè)計作品，杜絕抄襲現(xiàn)象、讓每個學(xué)生能學(xué)有所獲。

盡管化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計與其它課程設(shè)計（如機械設(shè)計和化工原理課程）具有一定的區(qū)別，如前者設(shè)計內(nèi)容多樣，所涉及的內(nèi)容（如計算參數(shù)確定、壁厚確定、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、零部件選型、設(shè)備成型、技術(shù)要求編制等）必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格進(jìn)行;但同屬為工科課程設(shè)計，它們也具有一定的聯(lián)系，如均會涉及到工程計算和工程制圖問題，它們的設(shè)計步驟和評價體系也類似。因此，上述教學(xué)質(zhì)量保證措施對其它工科課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的保證也具有一定的參考價值，相關(guān)工科課程設(shè)計也可以沿著設(shè)計步驟的精心編排、參考資料的全面收集和提供、細(xì)心的指導(dǎo)、錯誤及時更正和評價體系的合理建立這條思路進(jìn)行。

3 結(jié)束語

毫無疑問，學(xué)生規(guī)模的擴大、學(xué)時的縮減和設(shè)計資料的短缺，無疑對課程設(shè)計質(zhì)量造成嚴(yán)重困擾。為了應(yīng)對課程設(shè)計教學(xué)條件存在的困難和弊病、保證課程設(shè)計質(zhì)量，達(dá)到課程設(shè)計開設(shè)的目的，提出上述應(yīng)對措施，通過實踐證明，效果較好。大部分學(xué)生在說明書結(jié)束語里提到“雖然設(shè)計時間短暫，但內(nèi)心充實、收獲頗豐”。作為一名教師，應(yīng)竭盡所能不讓課程設(shè)計成為一種擺設(shè)，應(yīng)讓學(xué)生在短暫的時間內(nèi)領(lǐng)會工程設(shè)計的內(nèi)涵、能有所收獲，充滿自信地走向工作崗位。為了進(jìn)一步提高課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量，真正實現(xiàn)當(dāng)代工程教育提出的目標(biāo)和要求，讓每個學(xué)生實現(xiàn)自我成長，這需要相關(guān)教師不斷地探索、努力和總結(jié)。

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