化工原理課程設計的探索與實踐

盛敏剛，錢立武

（池州學院 化學與食品科學系，安徽 池州 247000)

化工原理課程設計的探索與實踐

盛敏剛，錢立武

（池州學院 化學與食品科學系，安徽 池州 247000)

針對目前化工原理課程設計中存在的問題，通過科學選題、加強指導、培養工程能力、善于利用計算機軟件輔助設計、優化評價方法等一系列改革措施，對化工原理課程設計進行了探索。實踐證明激發了學生的學習興趣，有利于培養學生的創新精神和工程意識，提高了化工原理課程設計環節的教學質量。

化工原理；課程設計；教學改革；實踐

化工原理是化工、材料類專業最重要的專業基礎課之一，化工原理課程設計是化工原理課程一個重要的實踐教學環節。通過課程設計，使學生掌握化工設計的基本程序、要求與方法，培養學生查閱有關技術資料及物性參數等獲取信息的能力，增強學生分析問題、解決問題的能力，加深化工原理知識在專業領域中的應用和經驗。

1 存在的問題

化工原理課程設計題目通常是條件明確、參數齊全、理想化的模擬設計。設計過程有現成的模式，學生所做的工作主要是套用公式，依葫蘆畫瓢，學生往往不能很好地將理論應用于實際，只會從理論角度按照書本上的知識解題，缺乏運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。沒有工程意識，不會使用工程手冊及工程上的實際經驗數據，所以設計出的設備常常既不規范也不合理。同時缺乏經濟觀點，對過程和設備的選擇能力差。這些不但影響學生學習的主動性與創造性的發揮，而且降低了學生對課程的學習興趣[1-2]。

另外，化工原理課程設計的考核評價體系不科學，制度不嚴格。導致學生學習沒有動力，時有抄襲現象發生。這些問題嚴重影響化工原理課程設計教學質量的提高，難以讓學生掌握工程設計要領，學生理論聯系實際和解決工程實際問題能力也難以得到提高。

2 改革措施

結合學生實際，我們對化工原理課程設計進行了針對性的改革，通過科學選題、加強指導、培養工程能力、善用計算機軟件輔助設計、改變評價方法等培養學生的創造性，提高其學習的主動性。

2.1 精心選題

選擇的題目既要能滿足課程設計教學大綱的要求，又能源于生產實際、具有較好的工業應用背景，這樣可以調動學生設計的積極性，而且設計結果可與生產實際情況相比較。所需物性參數要求能從文獻上查得或能計算出來，否則學生將不能完成設計任務，同時設計的題目應具有一定的難度與深度，對學生有一定的挑戰性。

2.2 細心指導

由于閱歷和經驗的限制，在課程設計的過程中，同學們難免會遇到束手無策的難題，指導老師應適時地引導同學尋找解決難題的方法和途徑。要及時了解學生的計算結果和進展情況，掌握學生在設計方案選擇上是否有新意，在物性參數的選取和運用方面是否有特點，是否善于應用計算機輔助設計。在此基礎上，組織學生進行交流，比較幾種方案，引導他們改進設計方案。對學生取得的哪怕是一個非常小的進展，指導老師都應該加以鼓勵和表揚，并不斷發現問題，完善設計[3]。

課程設計結束后，指導老師可以讓每一個學生把自己在課程設計中遇到的問題、解決的方法、收獲與體會以及不科學之處總結出來，大家互相探討。總結會可以使學生對知識的理解更透徹，對工程設計的方法更明確、更深刻。

2.3 培養工程思維

課程設計教學中必須重視理論聯系實際，對學生進行工程理念和工程觀點的培養，提高學生的工程能力，是教學過程中急需解決的問題。化工過程是研究化學工業和其它過程工業生產中所進行的化學過程和物理過程共同規律的一門工程學科。化工過程的工程性主要表現在三個方面。首先是過程本身的復雜性：既有化學的，又有物理的，并且兩者時常同時發生，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，時常多相共存。其次是具體生產過程制約因素多，如工廠所在地的能源供應、水源、交通、氣溫和氣壓等，不可能像在實驗室一樣很好測量和控制，只能依據實際條件作相應的調整。再次是化工過程處理經驗公式與經驗數據多，大部分經驗公式很難通過理論推導得到，必須借助于經驗公式。另外，解決工程問題時要學會和習慣使用前人積累的經驗數據。

2.4 利用計算機輔助設計

化工原理課程設計包括化工原理、工程設計、機械制圖、設備選型等內容。化學工程中的計算問題一般比較復雜，討論的數據對象通常是數組，具體計算涉及插值、數值積分、參數擬合、常微分方程的求解、最優化設計等，所以設計計算任務繁重，因此可利用一些計算機程序來計算，可以大大縮短設計周期，提高設計效率，節省人力物力。例如精餾塔的理論塔板數計算一般采用逐板計算，雖然計算公式只涉及的操作線方程和平衡線方程，但需要反復使用這兩個公式交替進行多次計算，在踏板數很多的情況下手工計算顯然是難以勝任的。如果把這種計算編成程序，只要輸入關系式中的物理量和生產條件，就能很快得到全塔理論板數、精餾段理論板數及加料板的位置[4]。

另外，化工原理設計流程圖可以采用AutoCAD進行繪圖，學生在繪圖過程中會進一步掌握圖幅設置、比例及線型選取、文字編輯、尺寸標注以及管件、儀表、設備表示等繪圖技能，有利于今后實際工程的設計。

2.5 改革考核方式，科學評定成績

課程設計成績的確定，原來只注重設計說明書，然而實際上部分學生存在抄襲現象，針對這種情況，我們改革考核方式，重點從以下三個方面進行綜合考評。

第一，基礎知識測評。課程設計首先必須反映某一單元操作全部過程，從方案確定，已知條件選定，工藝參數確定、計算方法等方面，重點考核對基本概念、基本理論的掌握和應用。

第二，注重過程考核。從學習態度到學習能力等多個方面對學生進行評價。對于積極提問的，主動學習的，在設計過程中體現出解決問題的主動性、創造性的，都積極給予加分。

第三，增加課程設計答辯環節。設計伊始即明確答辯內容、答辯方法，答辯內容涉及流程圖、裝配圖、設計說明書的各個部分和計算機輔助設計。答辯方法是由全體學生和老師共同參加答辯會，先由學生自我陳述在設計過程中采用的化工原理、計算公式、操作步驟、選用數據手冊和參考資料等。要求答辯者能夠用圖表、數據、結論等工程術語表達自己的設計理念，在規定時間內闡述自己設計的特點，突出設計的科學性和創新性。

實踐證明，這種考核方法比較公正、合理，迫使大部分學生都能積極主動地進行課程設計，抄襲現象基本上得到杜絕，設計質量也得到很大程度的提高。

3 結語

化工原理課程設計是化工、材料類相關專業一門重要的實踐課程，是提高學生實際工作能力的重要教學環節，也為畢業設計打下基礎。課程設計中大量的假定、計算、核算，都需要反復檢查，學生必須對每一個步驟都要理解掌握，設計中遇到問題要主動追求解決方法，多與同學和老師探討。通過科學選題、加強指導、培養工程能力、利用計算機軟件輔助設計、優化評價方法等一系列改革措施，相當一部分同學改變了過去的學習態度，學習積極性、主動性大大增強，工程思維、設計技能和繪圖技術也得到得到很大的提高，對于后續專業課的學習也起到了一定的推動作用。

[1]朱憲榮，佟白.校企結合對化工原理課程設計教學改革的嘗試[J].化工高等教育，2010，111(1):46-48.

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

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

[4]王琳.《化工原理課程設計》創新教學研究[J].化學工程與裝備，2009（9）:192-194.

G642

A

1674-1102(2011)03-0132-02

2011-01-10

安徽省2008年教學質量工程省級示范中心（池州學院化學與材料工程實驗中心）建設項目；安徽省2011年教學質量工程（池州學院應用化學省級特色專業）建設項目；池州學院教育科學研究項目（2010jy039）。

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

[責任編輯：束仁龍]