化工原理课程设计范文

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二、课程开设时间不当导致学生对课程设计认识不足

化工原理理论课程是化学工程与工艺专业学生在大学期间主修的第一门化工专业基础课，是工程性较强的一门课程。而化工原理课程设计隶属于工程设计课程，很多学校通常在化工原理理论课程结束后开设，时间为两周。虽然学生在学习了化工原理理论课程后基本掌握了常见的化工单元操作的基本原理和典型设备的结构和计算，但学生对工艺和设备的认识还是比较肤浅的，大多数学生仍停留在书本知识的理性认识上，对工程的内容了解甚少，不具备工程观点。因此学生拿到设计任务后，认为课程设计跟平时的课程作业没什么两样，直接按照《设计指导书》中的例题进行依葫芦画瓢，也不管是否适合自己的体系，设计出的设备不合理、不规范。为了让学生对课程设计有一个充分的认识，笔者认为化工原理课程设计教学环节应安排在大三下学期期末，并与化工设备课程设计同步进行。因为在此之前，学生除修完化工原理理论课程外，还修完多门化工专业课程，如化工分离工程、化工设备机械基础、化工工艺学等。经过多门专业课程的学习，学生对工艺和设备的认识已经比较深刻，对工程内容的了解也比较多，已具备基本的工程观点，以至于拿到设计任务后不会像以前那样盲目无措。

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在开始化工原理课程设计之前，充分了解学生对前修课程如物理化学、化工热力学、化工原理等课程理论知识的掌握程度，了解学生查阅文献获取物性参数和相关公式的能力，了解学生是否具有一定的工程、经济观念，了解学生对计算机CAD绘图能力的掌握情况。上述内容均是在化工原理课程设计过程中学生应具备的知识与能力，通过课前调查，掌握学生的基础，进行适当的辅导与指导，使学生在开始课程设计之前提前进入状况，让学生建立信心，激发学生积极主动的完成将要开始的课程设计。

2课程设计教学过程

课程设计的任务(或题目)是教学的核心，也是能否培养和锻炼学生工程实践能力的关键。在教学过程中，为了全面的地锻炼学生的查阅文献、设计计算、实际分析和CAD绘图能力，课程设计的选题在符合教学大纲要求的前提下结合工业实际，设计结果有较好的参比性。

2.1任务布置

在分配任务时根据学生的理论知识基础和储备进行合理的搭配与分组，做到每组成员具有较均衡的知识能力。设计题目做到每人一题，尽量避免抄袭现象发生，如进行精馏塔设计时，所有学生都有自己的产量、馏出液组成、釜液组成、原料状况与组成、回流比等；组内成员具有个别不同的数据，根据计算结果可以对比不同条件对设计结果的影响，如回流比的不同、原料状况不同、馏出液组成不同、釜液组成不同等。如此一来，组内成员在进行设计计算时，都能积极参与到整个过程中来，每个人计算设计结果都是对比分析与工程评价的一部分，能够较好的提高学生的参与性、积极性，同时激发学生主动思考和创造。另外在课程设计开始之前，指导教师应仔细地讲解设计内容所对应的工艺流程，并将整个设计计算过程进行具体的说明，就设计计算过程中容易出错的位置进行重点指出。

2.2答疑与引导

在进行课程设计的过程中，方案设计是设计计算的重点，如在进行换热器设计时，如何选择合理的工艺流程和换热器的类型，需要根据加热介质和冷却介质的状况、换热器在整个工艺流程中的地位等因素来综合考虑，如进行精馏塔设计时，是选用板式精馏塔还是选用填料精馏塔，都需要根据物料的物性参数和实际工艺条件来共同决定。设计过程中应及时引导学生改进方案，组织学生讨论分析，通过对比综合选用较合适的设计方案。在课程设计的进行过程中，要及时了解与掌握学生设计的进度与状况。由于学生的知识基础和能力的差异，在获取基础数据、物性数据、方案设计、公式选用等方面都会有或多或少的困难，对学生遇到的问题可以通过以下三种方式进行解决：(1)对于个别同学遇到的个别问题，教学过程中采取一对一的答疑方式进行，就学生的问题进行个别解答和指导。如在换热器的设计过程中，就管程和壳程走何种流体，主要从介质的安排能够达到提高传热效率和节省材料的方面来考虑，易产生污垢、腐蚀性强、高温高压的介质走管程，粘度较大的介质走壳程；(2)对于大部分学生在课程设计过程中遇到的共性问题，采取集中详细讲解的方式进行，并对该设计过程进行中所涉及的知识点在实际工程中的影响进行引导与分析。如板式精馏塔的设计计算中，对于塔板数的计算，可以通过图解法和逐板计算法来进行，根据查阅文献获得的基础数据做出物系的平衡曲线或计算出物系的平均相对挥发度，再根据原料、馏出液、釜液的浓度和选择的适宜回流比获得精馏段、提馏段的操作线方程，由原料状况获得进料线方程，根据上述内容可以选择图解法或逐板法来进行计算；(3)对于设计过程中学生遇到的不了解设备形状和结构等方面造成的困难，指导教师通过实物、多媒体图片及动画的方式向学生展示说明，让学生充分了解设计中所选用设备的结构和特点。

2.3课程考核

化工原理课程设计的主要目的是进一步加强学生对理论知识的理解与掌握，同时培养学生综合运用专业知识的能力和处理实际工程问题的能力。因此，在课程的考核方面也主要从这些方面着手，课程考核主要通过如下三个方面来综合评定学生完成课程设计的成绩：(1)遵守课程设计纪律的情况，对基础数据的获取方式或途径，重点考察学生对前修理论课程的掌握情况；(2)考察学生在设计计算过程中，针对实际问题是否能够结合理论知识、实际经验和工程经济方面进行全面分析与预判；(3)分组合作过程中考察学生团队合作意识，课程设计总结与答辩过程中考察学生的语言组织及表达能力。

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化工原理课程设计是化类专业本科学生在完成了化工原理课程学习后的一门强化实践课程，主要内容是对化工生产过程的单元操作进行实践性设计［1－2］。通过该实践课程，不仅可以提高学生工程计算能力、解决复杂工程问题的能力和创新能力，而且还可建立学生的经济意识，培养团队精神［3］。因此，化工原理课程设计是工科化类专业非常重要的本科教学环节。化工原理课程设计实践环节与理论教学脱节现象严重，导致许多学生对要设计的单元操作计算、公式查阅、标准查阅一知半解、甚至完全脱离国标规范。为提高化工原理课程设计的教学质量，我国化工原理课程一线教师进行了大量的探索和实践，并已经取得了有益的成果［4－7］。但由于历史和现实原因，化工原理课程设计仍然普遍存在学生积极性不高、参与度差、设计效果差等问题［8－10］，导致该课程的目标达成度偏低。如何提高化工原理课程设计的教学效果，实现课程的目标达成度，是高校有关老师需要解决的热点问题。

1翻转课堂的内涵及其与化工原理课程设计的融合点

翻转课堂又称“颠倒课堂”，其宗旨是将学习的主动权交给学生。从2007年翻转课堂的概念被正式提出以来，其发展势头如燎原之势，迅速从美国发展到全世界，从基础教育到高等教育领域，成为教学改革的热点［11－13］。翻转课堂教学模式体现了教育的人性化［14］。翻转课堂的教学原则是先学后教，教师主要对学生进行个性化辅导。化工原理课程设计的特点是分散设计为主，集中授课为辅，并且注重交流合作，因此翻转课堂模式在教育人性化上与化工原理课程设计是高度融合的。翻转课堂模式强调学生在课堂中交流讨论、分享知识和思路，从而激发学习的积极主动性［15］。现阶段化工原理课程设计的主要问题之一是学生参与的积极性不高，因此采用翻转课堂模式能较好弥补化工原理课程设计的缺点。再次，翻转课堂突破了传统课堂时间空间的限制，这较好克服了传统化工原理课程设计课堂上教师辅导时间短、知识量大的矛盾。基于此，笔者尝试在化工原理课程设计实践课程中采用翻转课堂教学模式，摸索合适的教学方法和手段，以提高化工原理课程设计教学效果，促进教学改革，并引来他山美玉。

2翻转课堂模式在化工原理课程设计教学中的具体实施措施

笔者根据多年的教学经验和化工原理课程设计的课程目标，结合翻转课堂的特点和优势，将化工原理课程设计教学过程分解为以下模块。

2.1线上教学

目前有关化工原理课程的慕课建设已经比较普遍。为了充分利用这些资源，笔者直接引进国内名校的有关化工单元操作设备设计和计算在线课程作为网络教学资源进行线上学习。如在换热器设计和精馏塔设计部分，笔者选择了兰州大学严世强教授在智慧树上的开放课程《化学工程基础》作为教学资源供学生学习。严教授授课严禁认真、逻辑性强，多媒体课件直观形象，学生接受度高。同时，笔者还选择了天津大学在中国大学MOOC上的《化工原理》作为教学资源。该开放课程适应性强，可充分满足不同专业学生的需要。此外，笔者自己还制作了有关塔设备、换热设备的结构、工艺计算、设备计算的动画视频，并上传至网络云盘中，供学生在传统课堂之前进行学习。学生可以根据自己学习能力自主制定学习计划和进度，反复学习，加深理解，并重点标识难点和疑问。

2.2课堂集中教学

翻转课堂要求课中师生之间保持良好互动。笔者在学生完成线上视频学习后，再根据化工原理课程设计的课程目标和知识点，将课程内容分解，采用基于问题为中心的教学模式。每一部分内容都围绕一个问题展开教学，以学生讨论为主，并提出解决方案［16］。如对于换热系统的设计任务，笔者先将课程内容分解为传热面积的估算、换热管长及管数的计算、壳体内径的计算、组件的选择、换热器的核算和换热器结构几大部分。每一部分都设置一个中心问题，并分别安排独立一个单元时间集中讲解，学生在解决迷惑后，再进行分散讨论，形成最终的解决方案，保障课程设计的质量。对于学生在线上学习的个别问题，采用一对一的方式在课中解决。在精馏塔设计课程中，笔者在将课程分解为工艺计算、结构计算、机械计算、流体力学性能核算、辅助部件选型等部分。对于每一部分，笔者也都安排独立单元时间讲解，并留出充分时间由学生思考讨论，在形成自己的解决方案后再进入下一单元的学习。

2.3线下设计

在完成视频学习、集中讲解的基础上，笔者给每位学生安排了内容不同的设计任务。如针对换热器课程设计，笔者分别安排了不同原料温度、不同冷却温度、不同流量、不同换热器形式的设计任务，使每位学生均有独立任务，避免相互抄袭。针对精馏塔的设计，笔者给每位学生布置了乙醇－水体系、正戊烷－正己烷体系的分离设计。同一体系要求产品纯度不同、产量不同、精馏塔形式不同。在设计过程中，学生只能互相合作，难以生搬硬套。在共性的设计问题上，要求学生分工协作，互相讨论。如在精馏塔课程设计中，计算内容涉及物料衡算、热量衡算、相平衡关系与传递速率、主要设备结构设计与附属设备选用等，计算量大，往往涉及非线性方程组求解及非平衡级的计算，手算较难完成，因此在设计过程中要求学生采用计算机、练习使用各种计算软件编程完成设计计算。笔者鼓励学生之间互相帮助，必要时组成几个计算小组共同编程完成设计计算。在制图过程中，为培养学生在今后实际工程设计中的计算机能力，笔者鼓励学生采用Aspenplus、PROII、AutoCAD软件绘制设备图、工艺流程图和模拟结果。在制图阶段，笔者安排几位已掌握AutoCAD软件的学生在课堂上为全体学生讲解该软件的使用方法和窍门。

2.4课后评价和反思

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1化工原理课程设计教学存在的问题

化工原理课程设计目前存在诸多问题：一般专业未开设大多软件课程，学生不能进行模拟计算，设计效率低；学生缺少查阅工具书意识，且工具书有限，生搬硬抄教材较重，无法提高学生分析和解决工程问题能力；青年教师缺乏设计经验，指导能力尚需提高；教师指导人数多，学生面临末考压力，影响师生沟通；选题面窄，验证性设计题目多；学生缺乏工程观念，与工厂现状关联少，难以培养学生创新思维和工程意识；设计时间紧、任务重，完成质量不高；考核简单，多以说明书和图纸为评判依据，不能真实反映学生设计能力。基于以上原因，利用课程设计环节培养学生创新精神和解决实际问题能力的目的未能较好达到[3]。

2化工原理课程设计指导流程改革

现有化工原理课程设计指导流程一般是指导教师集中开动员会，下达并讲解任务指导书，课程设计要求，按学号进行分组，后续集中指导交流机会少，学生有问题得不到及时解答，入手难，设计进度缓慢等问题，就此对课程设计指导流程进行了细化改革。

2.1了解学生情况

在课程设计分组前，对学生情况了解非常重要。需对学生进行归类，如组织领导才能、有一定威望、学习成绩好、学习比较欠缺、计算能力较强、办公软件使用熟练、模拟绘图软件熟练操作等方面进行了解，此可避免各小组间较大差距，可充分调动小组积极性和团结协作，分工协作进而可减少指导教师工作量。

2.2提前动员准备

教师可将设计题目、设计框架穿插在化工原理理论课教学中，介绍设计思路和实际经验，有意识让学生积累工程素材，要求学生利用课余时间根据设计题目搜集资料，培养学生文献资料检索和搜集能力，学习CAD绘图等技能，提前做好初步动员，积极引导学生复习和补充设计所需的有关知识和技能，可合理分配利用时间，解决课程设计时间紧、任务重的问题。

2.3选题

在进行课程设计开始时，结合理论知识的基础，把控好设计的难易程度，也可根据工厂情况涉及各种单元操作与生产一线联合选题，设计与生产实际贴近的合理设计题目，选题符合本科教育要求，难度适中；符合学生实际知识水平和能力，经过努力能顺利完成设计任务。

2.4分组及选组长

指导教师了解学生基本情况后进行分组，学生可在一定前提下自由组合。学生推举组织协调能力较强的组长，指导教师与组长交流讨论，组长选择副组长，余下的同学自行选择组长，教师再根据小组成员不同特点进行适当调整。每个小组成员最好有专长，如工程计算、CAD绘图或模拟软件使用等，利用各组员长处承担相应设计任务，团队协作完成设计。

2.5设计任务书

正式开始设计前，召开全体学生动员会，集中将设计内容和要求详细阐明，并对设计任务书进行详细讲解。设计任务书是课程设计的方向和依据，一般包括以下内容：设计题目、设计参数、设计目的及内容、设计说明书内容、进度计划、考核方法等。设计任务书应详尽具体，让学生对课程设计所有内容一目了然，且难易程度与学生水平应相当。

2.6集中交流与过程考核

开展有效的辅导交流，可加强各小组交流学习，了解每个学生在团队中的表现，能强加过程考核，并督促把握各小组设计进度，还可很好解决指导教师不足问题。各小组围绕设计思路及进度、存在问题、后期方略开展单独交流。由组长总体介绍，每个组员分管工作介绍，检查学生设计思考情况，指出设计中的不足，以利于以后改进，提出后期工作安排。

2.7正确指导和监督

教师首先对设计思路进行引导，设计过程中确实遇到问题，先由小组内开展讨论分析，确定无法解决后，教师再从旁协助，引导启发，并解决问题。除约定时间集中答疑外，还可通过电话、短信、QQ及微信等手段进行辅导答疑，记录学生提问积极性以用于监督和考核。教师要及时掌握学生设计进度和动态，对设计过程中表现积极地学生适当加分。

2.8考核与答辩

根据学生在设计中综合表现进行考核评定，采取教师审定、小组互评、过程表现与答辩相结合的方式，成绩评定按百分制记分。通过答辩，考核学生设计思路和设计态度，设计方法是否掌握，是否有抄袭现象，对知识掌握及运用情况，主要考核解决工程实际问题的能力。

3化工原理课程设计的改革与探索

3.1精心选题，加强工程实践性

设计题目要能综合应用所学知识，依据实习基地和个人科研项目而选择合适项目，紧密联系化工生产实际和学科前沿。选题时要结合学生专业特点，在给定物系要求、操作条件、设备要求等方面做到多样化，且有一定难度与深度。通过课堂和工厂现场教学，加强学生工程实践能力锻炼，使其对单元操作、生产工艺和设备等有初步认识，而利于设计顺利完成。

3.2改革指导过程，加强监督

辅导答疑坚持以学生讨论为主，教师从旁协助原则。遇到问题先组内讨论，无法解决时教师再引导启发至解决问题。集中辅导时，教师将设计共性难疑点详细讲解；小组单独交流时，围绕设计思路及进度、存在问题、后期方略交流，还可通过网络等进行实时辅导。指导教师应了解各学生表现，实行阶段性检查，辅导过程以学生为主，培养其分析解决问题能力。

3.3加大计算机应用，强化软件应用能力

目前，课程设计手工计算较多，耗时费力，准确性不好，使用计算机辅助设计显得尤为重要。可利用Excel、Origin和Matlab等对数据选取、核算和绘图；利用Aspen、ChemCAD等对物性参数、热负荷等选取和计算；利用CAD、ChemCAD等绘制流程图、人流物流等；利用Plant、CADWorx等进行配管、三维图绘制等。对于工艺计算和绘图软件，教师应在课程设计前一学期介绍，学生平时加强自学练习，可充分发挥学生自主学习和独立思考精神，提高计算机运用技能和专业知识综合运用能力[4]。

3.4提高教师水平，锻炼指导能力

化工原理课程设计水平与指导教师直接相关，教师的实践教学能力是提高设计环节教学质量的关键。年轻教师工程实际训练少，教学经验不足，对工艺流程、设备结构、车间布置等不熟悉，故提高青年教师指导水平尤为重要，可利用暑期实践活动到学生实习化工企业进行历练，参加实践基地建设及校企项目合作，精选部分具有企业工作背景或设计经验的教师和优秀校友开展双导师制课程设计，不断提高教师的指导能力和水平。

3.5改革评价体系，体现公正

将小组互评、学生自评和教师审定相结合，平时讨论表现和答辩相结合，考核贯穿设计过程始终，最终成绩需考核学生知识掌握情况、分析解决问题能力、计算机应用及文字组织能力等。采取平时表现（5%）+过程考核（15%）+说明书（15%）+图纸质量（20%）+难度和创新性（5%）+答辩表现（40%）来评定学生成绩。从设计态度、考勤、学习表现、提问释疑情况，交流表现、资料掌握，说明书质量、图纸绘制及软件应用等审定。答辩时要求组员对自己工作做出说明，结合小组成绩和个人表现，给每位同学评定成绩，做到合理公平。

3.6鼓励参加设计大赛，以赛促教

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化工设计是将一个系统（如工厂、一个车间或一套装置等）全部用工程制图的方法，描绘成图纸、表格及必要的文字说明，也就是把工艺流程、技术装备转化为工程语言的过程。化工设计是一门综合课程，需要四大基础化学知识，同时还必须具备化工原理、化工热力学、化工机械设备基础、化工仪表及其自动化、化学反应工程等各专业知识，其内容多，覆盖面广，实践性极强。

河北联合大学轻工学院是一所工科院校，化学工程与工艺专业主要为工业分析和煤化工两个方向，毕业生的就业方向大多以煤化工领域为主。因此，将化工专业基础设计课程与煤化工的知识穿插结合，加强化工专业基础设计课程建设和实践教学改革，能够为培养具有较强实践能力和创新精神的煤化工应用人才，奠定良好的基础。此外，为加强学院的品牌建设，加强学院化工专业毕业生的实践能力和适应能力，开展化工设计课程的实践教学改革是十分必要的。

一 独立学院开展化工设计课程教学存在的问题

1.目前，绝大多数高校为适应"厚基础，宽口径"的高等院校育人教育新模式的要求，将化工设计这门课定义为工程实践类课程，但实际运行过程中大部分高校由于专业课学时的压缩，普遍仅为32学时[1]。高校专业课程都有一定程度的可是压缩，造成课程学时有限，难以满足课程教学要求。教师在授课过程中往往依照理论课程的方式来讲述，条条理论多，上机练习少，仍然讲授一些设计的规定，通则、物料衡算和能量衡算等内容，使工程实践性质流于形式，不利于学生动手能力的培养，更谈不上工程能力的培养，常此以往不但影响学生工程能力的培养，而且也不利于教师教学能力的提高。目前，许多高校对此进行了一些改革探讨。例如浙江大学吴嘉老师在讲述化工设计课程时，每次尽一个小时的讲解，其余大多数时间让学生设计案例，以此来推动学生的学习兴趣和工程能力的训练，取得了较好的学习效果。

2.由于大多数学生高考第一志愿选择不是化工专业，而是从其它专业调剂过来，从入学时就对化工不感兴趣，觉得化工厂大多在郊区，工作环境差，待遇不高，有毒有害物质比较多，比较排斥化工专业的学习，许多学生觉得以后不愿从事化工行业，学得好不好都无所谓，得过且过心态严重。加之，课程中各类规定和国家准则、规范较多，内容较为枯燥，更使得学生的学习积极性较差。

3.化工设计课程具有实践性。因此化工设计课程的教学也应分为理论教学环节和实践环节。但大部分高校都未安排课程的实践环节。导致学生在课程学习中与实际结合不够紧密，无法对课程有良好的认知能力。

4.独立学院的大学生作为我国大学生的重要组成部分，既有一般大学生的共性，也有自身特点[2]。独立学院的生源质量偏低，学生的学习能力和自我管理能力也相对较差。特别是在综合素质方面，学生的综合实验能力和工程实践能力水平与一本、二本高校相比存在较大差距。如果在化工设计课程教学过程以"教师为主"传统教学模式来进行授课时，会更容易导致学生感到课程枯燥无味，无法发挥学生的主观能动性；学生仅仅是被动的接受一些概念的理论知识来应付考试，难以提高学生的工程设计能力，因此，达到预期的教学效果更是难上加难。

二 化工设计课程教学改革的几点建议

1.加强理论课程教学模式转化，注重学生工程观念培养。

化工设计的理论课程教学主要讲授化工设计的基础知识和基本技能，包括工艺流程设计、物料和能量衡算、设备的选型和计算以及车间布置设计等与实践密切相关的内容，教授的对象是已具备较强能力和自学能力的高年级大学生，这些教学因素决定了在化工设计理论教学中可以采用灵活的复合式教学模式。改变传统过程占主导地位，过于强调学生性接受学习的教学模式，引入发现式、启发式、自学式、掌握式等教学模式[3]。比如，在化工设计课程中，学习化工设备图、设备布置图、管道布置图的相关制图规范条款时，可给出典型的设计案例要求学生设计描

图。通过描图，让学生很快的熟悉工程制图中各个图例和符号表示的意义，了解各类制图规范，转变学生被动接受的学习模式。

工程观念是指从工程实际的角度思考问题和解决问题。化工设计是理论联系实际非常紧密的一门课程，在教学过程中应把书本知识与生产实际过程相结合，使学生在掌握基本理论知识的同时，学会应用理论解决实际问题。这符合工程观念培养化工人才的目的。作为一门应用学科，化工设计课程教学中应时刻重视培养学生的工程观念，以培养工程观念为导向，结合化工设计课程自身综合性特点，在化工设计理论课程的讲授中，应充分重视设计实例与理论知识的结合。从设计实例出发，结合开展课堂下的讨论，激发学生的学习积极性，增强学生实际应用能力。

2.利用现代化手段，培养学生理论联系实际的能力。

工科学生应该具备一定的计算机应用能力，而这种能力的培养不只是单纯的学习某门课程，而是要将计算机知识真正用到解决实际问题上，更好利用现代化手段科学地解决专业问题[4]。计算机应用是《化工设计》课程教授的一部分，目前，化工设计有相当大比例的工作需要依赖于计算机技术，例如autocad、aspenplus、pro（ii）、smart3d等。独立学院的学生尽管基础较差，但是具有较强的动手能力，同时，在计算机操作上具有浓厚兴趣。但是，在化工设计课程学时教学安排上往往忽略了计算机教学这一点。因此，在教学安排中应加大计算机软件教学的比重，不仅可以提高学生动手能力和理论联系实际的能力，而且还可以调动学生学习的积极性，促进基础知识的掌握和理解。例如，利用化工单元仿真模拟软件，使学生掌握典型工艺的流程和典型设备的配置，使学生熟悉操作流程，清楚各个单元的操作原理，对实际设备有了感性的认识。利用aspenplus、pro（ii）等软件，使学生明确塔、换热器等化工设备的具体构造和应用范围。

3.充分利用资源 开展多方位立体化实践教学。

学校的资源相对比较丰富例，如纸质和电子版的图书、专业期刊，开放式的网络课程教学，教师可通过布置设计任务，使学生通过利用各类资源完成作业，丰富专业知识。学校与多家煤化工企业合作，建立了化工专业实践基地，授课教师可依据实际情况讲解实际典型案例，并在课外课程实践环节当中，带领学生从授课案例深入分析，使学生加深理解，增强学生理论联系实践能力，掌握煤化工方向主要工艺设计和车间布局，为今后毕业从事煤化工专业工作奠定基础。

此外，结合独立学院学生实际情况，在课程教授过程中建议实施小组教学法和项目教学法进行教学[5]。小组教学法即通过将学生分成讨论小组，教师布置设计任务后，小组成员通过团队合作，群策群力，解决实际问题，培养学生团队协作和沟通的能力。项目教学法即通过典型化工设计项目的分析，从项目的设计任务书撰写、工艺流程设计、工艺计算及车间布局设计等，使学生由实战中掌握基础知识，提高学习能力。

三 结束语

通过上述方法的改革与实践，学生能够把化工设计理论知识与实际生产知识有机结合起来，达到综合素质提升的目的，提高了动手能力和解决问题的能力，培养了团结协作精神和创新精神，同时，对授课教师素质的提高也起到了积极的作用，促使教师不断拓展知识面，更新和补充相关实际生产知识。化工设计课程的教学改革还任重道远，需要不断的实践和探索。

参考文献

[1] 韩生，高峰.浅谈化工设计课程教学改革[j].广州化工，2010.38（12）：262-263.

[2] 张艳，郭正虹，程捷.独立学院化工课程设计实践教学改革[j].广州化工，2011.39（11）：158-160.

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关键词：移通学院；工程项目管理；沙盘课程；优化

Key words： College of Mobile Telecommunications；engineering project management；sand table course；optimization

中图分类号：G423.07 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）35-0206-02

0 引言

沙盘实验课是工程项目管理专业教学中的实践教学课程。这门课程旨在培养学生的职业技能，其重要性不言而喻。但是目前有的院校仍沿用传统理论教学模式，沙盘实验室基础设施明显不够，课时安排非常少，实践课与理论课的比例严重失衡，始终无法满足学生对沙盘课程的学习需求，也难以按照职业技能标准来培养其实践操作能力。本文以移通学院工程项目管理专业沙盘课程教学为雏形，针对上述普遍性问题展开分析，在原有课程安排的基础上对移通学院沙盘课程进行了优化设计，取得了不错的效果。

1 工程项目管理沙盘实验室的基本情况

移通学院工程管理专业从2009年开始招生，发展的时间还比较短，工程项目管理沙盘实验室是2013年才申请建设，2014年4月才基本建设完成的。在具体使用过程中，第一次上课的是2011级工程管理专业，共11个班，考虑到只有一个实验室，所以从第8周开始排课，15周结束。上课时间包括周一到周六，基本上时间都很紧凑，有的时候班级之间上课时间还有交叉的时候。即个别班级不能连续性地做完一个实验。另外，就是资源的申购与使用不匹配的问题，在实验进行了两周左右，就发现单据不够用，由于申购上的时间问题，导致打印单据，既影响美观，也影响实验效果。考虑到专业的发展情况，2015年新增了一个沙盘实验室，排课也集中了在期末后两周，整体上有了很大的改进。

2 工程项目管理沙盘课程开课中存在的问题

2.1 班级人数导致小组人数过多

每个沙盘实验室都是由6个沙盘组成，配套30本教材，即可以容纳6个小组，每组5个角色，共30人。比照实验室的容量和教师指导的有效性，都是分小班上课，但是2011级工程管理专业各班级人数一般是36人及以上，甚至有40人左右的情况，2012级以后各年级小班也均在30人以上。所以六个小组分下来，会出现一组6～7人，甚至8人小组的情况。由于沙盘课程模拟的项目管理团队，只有5个角色，那么多余的人就会建议增加在采购经理和生产经理的角色，很容易出现人浮于事的现象，降低学生的积极性和参与度，导致效果不够好。

2.2 资源限制导致晚上连续上课，影响学习效果

2011级工程管理专业上课时由于只有一个实验室，所以课程连续上会有问题，到了2015年上课的时候，尽管有两个实验室，但是由于集中在学期末后两周，每个班级要排满16个学时，所以教师上课的时间还是很紧张，基本上一周连续五天，从早到晚都是满的，教师工作量很大，会比较疲惫。由于沙盘实验本身连续性的要求，学生连续四个半天下来，学生自己也会自觉地持续完成，基本中途不休息，所以也会比较疲倦，而且学生水平参差不齐，分组的时候都是自由组合，就不会互相搭配，出现个别小组的学生理论学习都不够好，实验完成不下去的情况。加上理论课时间的冲突，导致很多理论课课表上未安排，需要自行补课，导致学生学习不连贯性以及学生对补课的排斥，影响学习效果。

2.3 激励机制的缺乏，学生大多为了学分在上课

尽管学生对实验课有比较浓厚的兴趣，但是由于没有其他的激励机制，大多数学生还是单纯地为了能够获取学分上课，会出现有些小组同学在教师带领完成的部分能够跟着教师的节奏完成，在自由操作部分就开始想当然，自由发挥，不按照要求的步骤进行，导致实验结果与预设情况偏差较大，教师会一直在发现问题并要求学生更正。虽然也跟学生讲解了沙盘大赛的情况，但多数学生兴趣不大，少数学生有兴趣但是也缺乏支持平台，加上课程一般安排在第6学期，马上就是毕业班，有就业的压力，所以操作性不强。实验本身的激励性并没有完全发挥。

2.4 配套软件的应用不普及

由于实验室本身配置的限制，加上局域网一直没有接通的问题，还有教师主控电脑会自动还原，每次使用都要重新加载软件，影响授课进度，而且实验课时也不够用，学生基本上能够在课时安排内能够做完沙盘操作就比较好，基本上没有时间应用软件，导致沙盘操作软件在实际操作的过程中应用不普遍，学生基本上只是听教师讲解，看教师操作，作为项目经理的同学基本没有机会自己实际动手，实际感受软件的使用效果，所以导致软件的应用不够。

3 工程项目管理沙盘课程未来优化的建议

3.1 建议单个实验室增容

按照实验室配置的情况，每个实验室30个人上课比较好，刚好五个角色五个人，不会出现一个岗位两人甚至多人的情况。从目前的班级人数来看，如果每个实验室能够多一到两个沙盘就可以解决这个问题。但是从沙盘一套是六份来看，可能有点问题。也可以考虑从班级人数上考虑，不按自然班分班上课，而是按人数来分班上课，当然这就涉及到排课和成绩考核上面的相应调整，需要综合考虑实验室容量和授课教师人数和时间冲突等问题，从各方协调来解决。后期上课的过程中如果可以在人数上进行限制，避免学生浑水摸鱼的情况，每个学生都真正参与到沙盘实验中来，才能体会课程的目的和意义，激发全体学生的学习积极性。

3.2 建议积极组队参加沙盘模拟大赛

工程项目管理沙盘实验课程目前来看，激励措施不够，不论是对学生还是教师而言，组队参加沙盘模拟大赛都不失为一个很好的途径。参加沙盘大赛，一方面可以增加教师和学生的实战经验，可以同其他院校有近距离的接触和交流；另一方面，沙盘大赛获奖对学生和教师来说，都是很好的机会，对于教师在职称晋升和个人发展都有利，对于学生在就业上也能增加机遇，而且对专业发展也是有一定积极意义的。

3.3 加强课堂管理，激发学生学习积极性

从目前沙盘实验授课情况来看，在前面四个学时，都是教师对实验课程和要求进行介绍，学生团队建设和教师带领学生完成第一个实验第一个月的操作。整体效果都比较好。后面的课程更多是学生团队在小组项目经理的带领下完成，问题会比较多，一旦教师关注度不够，学生就会自由散漫；另外实验课程跟理论课程相比，对学生动手能力的要求更高，这样男生和女生的差别在课堂上表现会比较明显，分组的时候学生自由组合，这样实验过程中明显发现男生小组的动手能力会更好，女生小组的实验效果普遍会差一点。所以在后期实验课程中，教师可以有意识地要求学生分组男生女生搭配一下，更加关注部分后进学生的学习情况，强调学生的团队合作能力，使所有同学都真正能从实验课程中受益。

3.4 课程设置应该有所调整

从目前整个课程开设来看，工程项目管理课程作为一门专业课程，一般在第5学期或者第6学期开设，学生接触沙盘实验的时间会比较晚。在后期可以进行一定的调整，比如在学生进校后，前两个学期就可以让学生进实验室了解沙盘，进行简单的沙盘操作。一方面可以激发学生的专业课程学习兴趣，更好地了解专业培养目标；另一方面，更早地让学生接触实验，明确实践能力的重要性，在后期学习了理论课程以后再进行沙盘实验的时候，熟练性可以大大提高，也可以解决软件操作的问题。这样，沙盘实验课程的作用能够更好地发挥。当然，如果进行这样的课程安排，在培养方案上就需要进行一定的改革和调整。

4 优化设计的效果

经过一系列优化调整，移通学院目前沙盘课程小组人数和课程安排都能达到教学要求，课程进展良好。据统计，上一个年级共468名学生学习这门课程，期末考核通过率高达99%。改进成果详见表1。

5 结论

总的来说，对于工程管理专业的学生来说，实践动手能力的要求都比较高，工程项目管理沙盘实验课程作为学生实践动手能力要求较高的一门课，在今后工作中运用得也会较多，因此在培养方案和教学设计中进行相应的优化是必要的，而且效果也会比较明显。

参考文献：

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中图分类号：G642.0 文献标志码：B 文章编号：1674-9324（2016）46-0123-02

一、引言

《化工原理》课程是化工类专业的主干课程之一，也是化工专业核心课程。《化工原理》课程主要采用课堂教学模式，在课堂教学过程中，课堂内容涉及的概念定义多，公式多，相应的计算也多，这些往往是学生在学习过程中普遍认为这门课程难学的主要原因[1-3]。近年来，案例教学法在高等学校教学中得到了普遍的关注。案例教学法主要以学生为主体，使得学生能积极地通过所学的理论知识应用于具体案例的实际操作和实践中，对案例进行分析、思考，并积极地去解决问题，激发学生的学习兴趣[4]。但案例教学法以工程案例为主线，现在《化工原理》课程中的案例较少，因此较难找到适合的案例运用与课堂教学中[5-6]。基于此，本文对《化工原理》课程案例库建设进行初步探索，主要围绕《化工原理》课程中案例库建设的构想探讨了案例库建设的目的、意义和原则。

二、《化工原理》课程案例库建设的构想

《化工原理》课程主要围绕化工单元的基本原理、典型工艺过程、化工工艺设备，对化工工艺过程进行设计计算、化工单元分析、设备操作分析，是基础理论和工程实践相结合的专业课程。《化工原理》课程内容侧重在理论基础知识方面的内容，需要通过案例作为桥梁将基础理论转入到工程实际中，而《化工原理》课程中的案例存在较少、案例散乱、不规范等问题。针对这一问题，可采取以教学课程中传递过程和研究方法为主线组织教学内容，建立《化工原理》课程教学内容案例库；融入化工领域中最新的案例内容和案例技术，拓宽本课程教学内容，并丰富本课程的案例。

基于此，本文案例库建设以案例所属教学内容的不同，探讨《化工原理》课程案例库建设的目的、意义和原则。

1.《化工原理》课程案例库建设的目的。《化工原理》课程案例库建设的目的一方面主要集中在为了及时搜集、整理、总结课程中相关的案例，逐步建立和完善课程案例库体系，拓展教师教学方法，加强案例教学，强化化工专业学生实践能力的培养，激发学生学习兴趣。案例库建设可实现案例分享，将形成的案例库放在教学平台上，供教师和学生自由学习、交流和讨论。促进教学与实践的有机结合

另一方面集中在可推近高等学校化工专业教学方面的改革，促进教学与实践的紧密结合，案例库建设是推动高等学校化工专业学生培养模式改革的重要方法。对《化工原理》课程案例库建设的初步探索将改变高等学校的传统的教学方法，并以此为基础带动教学方法的改革，提高高等学校的教学质量。

2.《化工原理》课程案例库建设的意义。《化工原理》课程案例库建设的意义包含三点，具体内容如下：

第一，案例库建设方便学生从实际工程案例出发，真实体验所学理论知识在实际工程中的应用体验，可以使学生进一步掌握课程中的涉及的工艺流程、工艺设计方法和所需的工艺操作方面的技能。同时，采用《化工原理》课程案例库中的案例开展教学工作，是案例式教学的具体体现。案例库也给学术提供了一个灵活学习的自学平台。

第二，案例库建设使得《化工原理》课程中的案例规范化，案例库中的案例拥有案例库建设过程中的规划和建设程序，对案例库建设者和编写者进行规范化要求，能够满足案例教学过程中的需求。

第三，《化工原理》课程案例库建设有利于提高高等学校的办学能力和办学水平，通过案例库的建设，可有效提高学生的实际操作能力和实践能力，提高学生的培养质量。

3.《化工原理》课程案例库建设的原则。《化工原理》课程案例库建设的要求，主要是针对具体案例的要求。案例库的建设初步探索主要遵循以下三点原则，具体内容如下：

第一，案例库建设的案例须遵循典型性原则，选择的案例必须是和《化工原理》课程相关的具有典型性、时效性和启发性的例子，可以从化工企业中成功的工程案例或工艺案例中选择。案例的选择的时效性体现在能反映当今社会的时代要求。尤其是现代社会新出现的有关化工方面的新工艺、新技术、新方法等相关的案例更有利于吸引和激发学生学习《化工原理》课程的兴趣。因此，对于比较古老或已淘汰的工艺等方面的案例应及时剔除，以免影响学生参与案例学习的主动性。

第二，案例库建设的案例内容须进行规范化处理，保证案例库的系统性，在案例的写作必须紧密围绕《化工原理》课程中的核心内容，要求系统考虑整个课程内容，统一案例格式，统一案例要求，体现案例库的规范性、系统性、整体性的特点。比如：必须具体描述清楚案例的各个部分，主要包括标题、首页注释、内容提要及关键词、引言、相关背景介绍、主题内容、结尾、脚注等。案例还要必须附上案例在教学中的使用说明，主要结合案例发展阶段、相关场景，依次简要列举相关思考题、讨论题；给出教学方式与时间安排的建议，方便教师在教学过程中使用案例。

第三，案例库建设的案例须征求多方人员的意见，案例库建设须将案例与教材的知识点紧密结合，紧紧围绕课程重点、难点，使得案例重点实际问题和内容能和课程基础理论紧密联系。因此，案例完成后需请相关专家进行案例的评审并提出一些改进建议，检验所撰写的案例的内容是否符合要求、语言表达是否准确、展现形式是否做到文字、图片、动画、声音相结合。案例库建设的成果经过检查评审后，将会进一步地提高案例库建设的水平。

三、结语

《化工原理》课程以“三传一反”为原理框架，学生在学习中缺乏对化工企业生产实践操作经验知识，缺少对化工工艺流程、化工单元过程和化工设备的认识和了解。因此，学生在学习《化工原理》课程中体会到这门课程较难理解和掌握。造成这一问题的主要原因是该课程的许多基础理论知识点是由化工企业中的工程实践经验转化而得。为了解决这一问题，案例库建设可作为桥梁将《化工原理》这门课程的理论基础知识和工程实践经验有效地连接起来。通过案例库建设使得学生掌握这门课程的知识点，提高学生的学习兴趣。因此，基于《化工原理》课程进行案例库建设初步探索是有必要的。而案例库建设是一项系统性工程，需要积累大量的案例进行收集整理，并需专业人员进行规范化撰写，将案例进行分类汇编，形成案例库，在化工相关专业推广共享。在今后的工作中，需逐步推进《化工原理》课程案例库建设方案，最终实现案例库建设的持续发展。

参考文献：

[1]李雪琴，张海洋，张建树，郭瑞丽.浅析教学与科研相融合的原则[J].广东化工，2016，43（10）：231.

[2]廖鹰，贺筱媛，吴善明，等.系统工程案例库建设与实践[J].中国管理信息化，2016，19（5）：235-237.

[3]王传娥.基于案例教学的化学教学案例库建设[J].化学教育，2014，（19）：33-35.

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然后在本地站点文件夹D：＼myweb中创建3个网页文件，一级页面web53.html，二级页面web531.html、web532.html，内容自定。要求使用APDiv布局页面。页面要求：①有页面标题、页眉、导航栏、主内容区、页脚。②版面布局合理，颜色设置符合美学原理，使用部分图像增强表现效果。③要求网页链接层次至少2层，完成一、二级页面的链接，并且各页面之间有统一的导航机制。

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化工类课程设计是理论课学习阶段结束后进行的实践教学环节，是化工专业的专业基础课程不可或缺的实践性教学环节，时间为一周。按我校以前教学安排，学生一般在大二先做《化工原理的课程设计》，然后在大三做《化工机械基础课程设计》，在大四时做毕业设计。这些设计要求学生独立思考，融会贯通该课程的基本知识，并在规定的时间内，通过全面分析设计过程，计算筛选出最优化的设计方案，解决实际问题。

1.2化工类课程设计时间短

我校目前化工专业化工类课程设计只开设《化工原理课程设计》和《化工设备机械基础课程设计》两门课程设计，这两门课程设计分别是在化工专业大二下学期上完化工原理课后即第十八周，大三上学期上完化工设备机械基础后即第十八周开设，时间都为一周。由于在一周内需要完成工艺计算、流程设计、设备的设计计算、工程图纸的绘制和设计说明书的编制，而这个时间段已经接近我校学期期末，学生需要准备四六级考试和期末考试，同学们普遍感觉时间紧张，根本没有时间和精力来认真完成课程设计的内容。设计时学生对工艺流程和仪器设备的结构与原理都是通过理论课学习的，对工艺和设备只具有初步的理性认识，不具有感性认识，有时甚至对一些设备外型一点都不知道，更不用说内部结构了，也没有足够长时间让学生去了解，所以在设计过程中表现出很大的盲目性。有些同学为了赶设计内容和图纸，设计时也只能照抄照搬教科书，只是将数据简单的换一换，达不到课程设计的教学目的和效果［5］。

1.3课程设计资料少，设计不合理

为了确保工业生产过程的安全，许多国家在化工生产工艺过程的设计、设备的制造、安装、维护和检验等方面都制定有自己的规范和标准，在操作和设计过程中工程技术人员需要严格按照相应规范进行。［6］这就使得了解和熟悉设计规范是化工类课程设计的一个重要内容。但由于我国教材更新速度落后于标准和规范，而且我校图书馆工具书的馆藏量很少，使得学生设计时查找最新标准和资料困难，有些学生为了省事，就直接采用旧标准和规范进行设计，显然这与实际设计要求不符，不利于对学生工程意识和工程素养及工程能力的培养。

1.4许多青年教师缺乏实践经验，指导学生的能力不足

我校是2000年新升格为本科地方性院校，在我校升本以前主要以师范专业为主，升本以后为了适应我校“地方性、应用型、综合性”的办学定位和理念，逐步淘汰一些传统的理科专业，新开设了很多工科专业，在这样一个背景下，材料与化工学院化学工程与工艺专业于2008年开始招生。但是我院大部分老师都是理科和一些传统专业出身，这些老师又不可能没有课上，这样的话就导致很多年轻的理科和传统专业出身的老师来上一些工科性、实践性很强课程，可是这些老师自身就缺乏实践经验，只能照本宣科，导致我校化工类课程设计教学只能照抄照搬，老师和学生都不能在实践过程中灵活运用所学知识进行设计，老师也没有办法进行一些高屋建瓴性的指导，这样使得课程设计教学效果差。

2校企结合模式下化工类课程设计体系构建

2.1完善校企结合模式下化工类设计课程体系构建

化工类课程设计是综合性课程，是一门理论联系实际非常紧密的课程，涉及的专业知识范围广，要求学生具备化工类扎实的专业知识和一定的实践经验，在设计过程中要有工程的观念。这就要求在制定培养方案的过程中完善化工类课程设计教学体系的建设，整合化工类课程设计有关教学环节，注重课程设计和不同专业课之间的衔接，注重不同设计课程层次上的提高，在课程设计过程中逐步培养学生的工程观念。例如，现在我校化工类课程设计主要是两门课程设计，一门是《化工原理课程设计》，另外一门是《化工设备机械基础课程设计》，这两门课程设计分别在化工专业大二下学期和大三上学期完成相应的理论课《化工原理》、《化工设备机械基础》之后开设，设计时间都是一周。一个典型化工流程的设计包括工艺设计和机械设计两部分［6］，从顺序上来说，应是先工艺设计后机械设计［7－8］。设备的工艺设计主要属于化工原理课程设计内容，而机械设计属于化工设备机械基础课程设计，虽然化工原理课程设计在化工设备机械基础课程设计之前，但是两者上相互关联的。我校化工原理课程设计给定参数后只设计工艺，而化工设备机械基础课程设计时用到需要由工艺设计得到部分参数则是由老师给定。这样所得后果是使学生对实际工程设计的全过程没有清晰的认识，不能把工艺与设备看做是一个有机整体。为此我们将化工原理课程设计和化工设备机械基础课程设计整合为《技能提高型设计》，将上述两门课的内容有机的整合为一体。

2.2课程设计体系内容改革

课程设计体系教学内容是课程设计的基础，内容的好坏直接关系到教学效果［1］。如何结合专业课内容和课程设计要求，并结合本地区化工企业的特点精选课程设计内容成为重点。所选设计内容使学生的设计既能将理论课程上所学的知识综合运用，又能较好的体现工业背景和典型性、实用性的特点。我市是饮用水水源保护地，不允许建设大型对环境污染严重的化工企业。这就导致我市企业多是附加值高、环境污染小的高新化工企业，在这些企业中化工设备和工艺设计环评很严格，如果我们能将我市企业设计之初的环评要求加入将对学生进入企业进行设计将很有帮助［9－10］。技能提高型设计时间为两周时间，在大二暑期小学期进行。课程设计内容来源于我校校企合作工厂的生产实践中换热器、精馏塔、吸收塔、固定床和流化床反应器等的设计。技能提高型设计将工艺设计和设备机械设计有机结合在一起，在设计过程中让学生完成了某一典型化工流程的完整设计，这种设计过程更接近于工程实际情况，对学生工程素质培养更有利。在综合型设计和创新型设计中，将课程设计课堂搬到企业生产基地，综合型设计以企业具体生产工段作为学生设计内容，按照企业实际生产及工艺要求来进行设计［11］，综合训练学生的工程素养，设计完成后可以和企业实际生产工段进行比较，判断设计结果的优劣。这样可以做到“学员、教师、企业工程师”结合，“教材、车间、设计产品”结合。在创新型设计中结合企业生产过程中需要解决的实际设计问题，将一个工厂或一个车间设计出来，同时聘请厂方工程人员作为指导老师，如若可能可将设计结果转化为企业的实际生产工艺，进行校企结合、产学研一体化办学［12］。

2.3构建课程设计体系考核方式

我校传统的课程设计考核方式方法主要是依据图纸和说明书的质量来评定课程设计成绩，但是由于学生抄袭现象严重，成绩的评定有时很难做到公平公正。为了解决这个问题，我们提出三种考核方法相结合:第一，注重过程。在课程设计过程中，从学生的学习态度到学习能力等多方面来评价学生。对于积极主动学习的学生，特别是在设计过程中能够主动和创造性的解决问题的学生给予加分。第二，加强答辩力度。答辩方法采用个别和小组答辩结合的方法，答辩内容包括流程图、装配图、计算机程序和设计说书的部分内容。在答辩过程中重点检查是否是其本人独立完成的设计。第三，结合图纸和说书的质量来评定课程设计成绩，设计开始，即明确说明平时要求和设计图纸及说明书要求，让每组不同学侧重画不同的图纸，和不同计算内容，同时工艺过程具体数据人手一个数据，尽量避免抄袭［5，13］。

2.4课程设计教师梯队合理

教学团队的整体素质决定了课程教学效果的好与坏，对于化工类课程设计涉及多个知识领域，这一点又显得非常明确。在我校，课程设计的教学团队中以中青年骨干教师为主，为了提高中青年骨干教师的教学水平，学校和学院要求青年教师积极去企业和设计院挂职锻炼，在实践过程中提高教学经验和设计经验，校企联合培养“双师型”教师，在校企合作中提升教师综合能力，目前我校化工教学团队已有4位教师在相关企业挂职锻炼，并取得了良好的效果。同时，从校外合作企业和设计院聘请技术人员和专家到校内讲授化工类课程设计和指导学生课程设计。且有设计经验的老师发扬传、帮、带的作用，培养年轻教师的设计能力，建立一支可持续发展的师资队伍［14］。

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2本科院化工类教师队伍的建设

2.1教师知识体系的调整

作为理科出身的教师要拓展自己的知识结构，从理科思维模式里面跳出来，可以从两个方面改变自己的知识结构。首先作为高校教师肯定要有自学的能力，通过自己学习拓展化工方面的知识，第二学院采取“请进来”和“走出去”的模式。“请进来”就是请相关院校经验丰富的老师来授课，“走出去”就是让教师到外面办学成熟的工科院校去学习相关的理论知识或者到相关企业挂职，积攒实践和工程经验，培养工程和创新思维［6］。教师的知识体系的完整和实践经验的丰富才能提高化工类学生课程设计的能力。

2.2建设一个以化工类课程设计为中心的教学团队

作为化工类课程设计的指导老师，一般一门课程实践最多只能指导20人左右的学生，一门课程设计就需要5个左右的老师进行指导。要想达到一个很好的指导效果，指导老师必须对所指导的内容和相关知识有很深的专业功底。而化工类课程设计所涉及到的内容比较多，比如说《化工设备机械基础课程设计》着重于设备的计算设计［7］，《化工原理》着重于工艺流程条件的优化［8］，指导老师可能只上其中的一门课程，那对其它课程体系和主要内容的掌握可能就不够。这样在指导过程中就不能够全面的解决学生的问题。基于这种情况，我们可以建设一个以化工类课程设计为中心的教学团队。在这个团队里面，每个人都要讲授与化工类课程设计相关的每一门课程。这样教师不仅可以在授课的过程中做到真正的集体备课，采他人之长，避己之短［9］。团队里每一个教师还可以通过这种方法掌握所有与化工类设计相关的知识，在指导每一门课程设计的时候都能做到把握大局。只有你对这门课程有深入的了解，你才能够很好的指导化工类课程设计。

3教学方法的改革

传统的化工类课程设计的教学方法就是在理论课结束后老师布置课程设计的题目，一般设计周期为一周，一周时间类学生进行设计计算，中间有问题随时和老师交流，设计结束后交给老师检查。这样的课程设计题目单调重复，学生在设计的过程中没有形象的设备工艺流程实体概念，只是教条的按照书本知识计算模拟，很难达到化工课程设计的创新实践能力的培养。所以教学方法和教学方式也应该有所调整。

3.1授课过程中的加大案例分析与实践的部分

在授课过程中的加大案例分析与实践的部分，我校从单一师范性院校转型为应用型本科学院后加大了与企业的合作，走产学研发展的道路。每年都有很多老师到企业挂职，也提供了很多实习见习的基地，在发展产学研的同时也给教学提供了一定的优势。以《化工设备机械基础课程设计》为例，《化工设备机械基础课程设计》主要是对三种典型化工设备换热器、塔设备、反应釜的设计，在讲解它们结构的时候，带学生到企业里面变看实物变讲解，这样学生才能对法兰、对裙座、对换热器的不同管板有形象的认识，这样面对相关设备的设计时就能有很好的把握［10］。另外在传统化工设计的设计书和图纸完成后可以根据具体的课程设计让学生分组做与设计相关的模型。比如《化工原理课程设计》可以让学生做一个工艺流程模型，化工设备机械基础课程设计》可以让学生做一个设备的模型，我们所在的课程小组就用卡纸做过相关的设备模型和工艺流程模型，极大激发了同学们的积极性，学生为了能做好其中的附件和主体设备，会自主的去查阅大量资料。在课程设计答辩后做一个模型展览，既能增加设计者的自豪感，也会激发下一届学生的学习积极性。

3.2以参加化工类设计比赛带动学生工程能力的培养

国内现在以化工设计为主的大赛很多，比如“华南化工设计大赛”、“中国石化－三井化学杯”等化工设计大赛［11］。对于化工专业的学生，在授课过程中教师传授一些相关赛事的内容，展示一下以往参赛者的作品，激发学生的积极性。在具体的指导过程中，可以采用专兼职教师同时指导的模式，由学校的教师指导专业课基础的学习，由企业的工程师进行课程设计专项训练，提高学生的工程设计能力。在2013年的“中国石化－三井化学杯”材料与化工学院学生第一次参赛就获得华中赛区一等奖，国家二等奖的好成绩，不仅让参赛学生的综合实践工程能力得到了大幅度的提高，还给下一届的学生树立了好的榜样。很多化工专业的学生从大二就开始着手为化工竞赛打基础，学习相关软件和绘图工具，提高自己的工程实践和创新能力。参加比赛很好的带动了化工课程设计能力的培养。

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关键词：

化工机械基础；课程设计；教学改革；工程意识

化工机械基础课程是化学工程与工艺专业的必修课程，涉及化学、化工、机械、材料、物理、力学、数学等学科知识[1]，具有学科交叉复杂、内容丰富、理论联系实际紧密、工程实践性强等特点[2]。通过课程学习，学生可以掌握基础的工程力学知识，熟悉材料特性，学会常用化工装置的设计方法，了解化工机械安全使用的检验原理[3-5]，对于提高化工专业学生设计水平，增强工程意识，培养分析问题、解决问题的能力具有重要的意义[6]。化工机械基础课程设计是继该理论课程之后的一次集中实践教学环节[7]，能够起到将机械设计知识融会贯通，发挥理论与工程实际、基础知识与专业技术之间的桥梁作用[8]。学生在设计化工装置时，既要基于学科理论，又要遵循国家标准和行业规定；既要装置结构合理，又要保证安全经济，是多门学科知识综合运用，多种专业技能强化锻炼的重要过程，为化工类学生更好地服务化工行业奠定良好的专业基础，因此，应予以足够的重视。

一、课程设计面临的问题

针对化工专业学生开设的化工机械基础课程设计开课于大三，这个阶段，学生刚接触专业课学习，对本专业知识体系还不熟悉，对专业设计更是知之甚少，急需专业教师悉心指导，同时，一直沿用的课程设计内容、课程安排及考核形式等都无法与高等教育改革的新形势相适应，课程设计急需改革。1.课程设计时间短，与理论课衔接不合理一般化工机械基础课程设计安排在理论课结束后一周内完成。要做好课程设计，学生要查阅相关装置的设计资料，熟悉涉及物料的性质，了解国家设计规范，选择合适的设备材料，合理设计装置内部结构，完成设计尺寸计算及强度、刚度、稳定性校核，绘制装置设备条件图，编制设计说明书[9]，设计工作量大，专业知识要求高，学生很难在一周时间内完成。而此时段，学生已完成理论课的学习，对于设计中用到的知识已经淡忘，需要重新查找复习，不利于理论知识的学以致用。同时课程设计处于期末考试阶段，考试压力较大，学生忙于准备考试，很容易出现应付或抄袭现象，无法真正起到增强学生工程意识、提高装置设计水平的作用。

2.课程设计题型少，装置结构简单以往的化工设备设计题型比较单一，只做一些压力容器设计，课本中有该类装置的设计例题，学生只需将设计条件带入，参考例题，按部就班地计算就可以完成，学生学习兴趣不大，完成质量也不高。设备一般不进行内部结构设计，只进行外部壳体计算，设计难度较小，无法激发学生的探索欲望，学习主动性较差[10]。

3.不同学科间知识交叉少，装置设计不完整化工装置的设计包括工艺设计和机械设计两部分[11]。工艺设计是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求确定设备的主要尺寸；机械设计是根据工艺尺寸设计设备的结构、选择结构材料及进行强度、刚度和稳定性计算，给出设备与零部件的条件图。对于化工专业的学生来说，化工原理课程设计做的是工艺设计，化工机械基础课程设计做的是机械设计。教改之前，这两个设计没有交叉点，学生每门课程只做一部分设计，而没有化工装置设计的完整训练，不利于学生设计能力的提高[12]。学生提交的设备条件图，大多采用手画的形式，而不采用现行各设计院普遍采用的AutoCAD绘图软件，无法锻炼学生机械制图的能力。设备条件图绘制简单，各物料进出管口、自动控制方案都无法体现，化工设计及化工自动控制课程所学知识不能应用到化工机械基础课程设计中，学生综合运用所学知识的能力无法得到锻炼。

4.学生工程意识不强，设计不规范生产中使用的任何机器或设备的构件都应满足适用、安全和经济三个基本要求，其中，安全是核心。为了保证装置安全可靠运行，降低生产成本，提高劳动生产率，便于构件互换，国家和有关部门制定了各类化工装置设计的标准和规范[13]。学生对相关的标准与规范不熟悉，容易造成其无法将标准和规范应用到化工装置的设计中，与生产实践脱离。比如，计算容器的物料接口尺寸，很多学生计算出结果后没有规整，即使规整了，也没有查阅国家制定的各种钢管公称直径的规范，采用标准尺寸。在选择设备材料时，一般选择适用范围广，性能优异的材料，没有考虑会使设备成本大大提高的风险。在设计压力容器时，计算出的容器壳体壁厚与封头壁厚不一致，很多学生本着经济的原则，没有设计为相同尺寸，影响容器的焊接和安全。这些都是理论设计与生产实际偏离、工程意识不强的体现，没有达到强化工程概念的教学目的[14]。5.考核方式不合理，无法体现设计水平以往的课程设计是根据学生提交的设计报告给成绩，对学生的平时表现，设计的合理性、规范性及严谨程度没有体现[15]。设计报告抄袭或模仿现象严重，单纯凭借设计报告无法反映学生真实的设计水平，不能体现公平、公正、合理的考核原则。针对化工机械基础课程设计存在的这些问题，按照高等教育改革的要求，我们对课程设计进行了改革。

二、课程设计改革措施

1.提早布置课题，合理衔接理论教学针对课程设计时间短，与理论教学脱钩的问题，我们对课程设计时间安排进行改革。在完成第一章工程力学和第二章化工设备材料教学之后，我们便将每位学生的设计课题布置下去，理论课程结束后两周上交相关设计文件，进行考核。在布置课题时，利用两节课的时间，介绍各类装置设计的流程，每个环节用到的理论知识也事先向学生明确，使学生对课程设计有大致的了解，并对今后会对用到的知识引起重视。同时，理论课授课教师在今后介绍各类化工装置机械设计时也要对重点知识的应用加以说明，并结合课程设计详细讲解。学生了解设计课题之后即可随着理论课的讲解开始设计，学到的设计知识即刻能够应用到设计中，真正起到了学以致用的效果。在设计过程中，遇到困难，学生可以在理论课堂上提出，经过老师讲解得到解决，提高了设计效率，也方便指导教师掌握学生设计情况。由于设计时间由原来的一周延长为多半个学期，学生在理论课结束时便完成了大部分的设计计算及校核，利用两周时间整理数据，绘制装置图，撰写说明书，不会耽误期末考试复习，避免了应付抄袭现象的发生，真正锻炼了学生的机械设计能力，达到了课程设计的教学目的。2.增加设计题型，重视设备内件设计课程设计题型的选择关系着化工实践教学的效果。为了使学生熟悉各类化工装置，激发学生学习的主动性，锻炼化工设计能力，我们编制了多种化工装置的设计题型，包括压力容器设计、板式塔设计、填料塔设计、管壳式换热器设计和搅拌反应釜设计，共计五个设计题型。这些装置是化工生产中最常用的，体现了理论设计与生产实践的结合，同时，理论教学讲授的设计知识在这些装置的设计中能得到充分的应用，加深了学生对理论知识的理解，保障了装置设计的质量。对于装置的主要部件，比如板式塔的塔板、填料塔的填料层、反应釜的搅拌器等，也要求学生详细设计，并且给出部件的条件图。通过内部构件的选择、设计和校核，加深学生对化工装置的认识。

将每个班的学生分成5组，每组负责一类装置的设计，并且同组学生的设计条件各不相同。学生要完成自己装置的设计，要查阅大量的文献资料，搜集各种物料性质，学会各类装置的机械设计方法，参考化工容器设计的国家标准，这种形式彻底改变了课程设计形同虚设的尴尬局面，锻炼了学生查找科研资料，积极探索未知领域，不断补充新知识，独立完成科研任务的能力，激发了学生的创新意识，真正提高了化工装置的设计水平。3.加强学科交叉训练，完善装置设计流程化工装置的工艺设计与机械设计是互相影响、密不可分的，工艺设计为机械设计提供工艺条件及设备主要尺寸，而机械设计的结果又反过来影响工艺设计。为了使学生对化工装置设计有完整的设计体验，我们联合化工原理课程设计，将这两个设计有机结合，学生在做完化工装置的工艺设计之后，根据工艺条件及计算出的装置尺寸，接着进行化工装置的机械设计，使学生知道装置的设计流程，为学生将来从事化工设计工作奠定了良好的基础。对于学生提交的设备条件图及主要内件结构图，严格要求用AutoCAD绘制，并且标出各接管及自动控制仪表的安装方位，在设备条件图的右侧表明工艺要求、安装要求、各接管尺寸、材质、采用的国家标准等。

通过这些方式，学生熟悉了化工装置的设计流程，将化工原理、化工机械基础、化工制图、化工设计、化工自动控制等专业课所学知识融会贯通，综合运用，提高了学生学习的积极性和主动性，有利于设计能力的提升。4.严格规范设计，强化工程意识作为一名合格的化工专业学生，必须了解国家制定的有关化工设计的各种行业规范和国家标准。在做任何装置设计之前，都要先查找有关规范和标准，绝不能闭门造车，无据可依。与化工机械基础课程设计相关的标准有《钢制压力容器》《管壳式换热器》《钢制塔式容器》《塔器设计技术规定》《石油化工钢制压力容器》《石油化工自动化仪表选型设计规范》等。学生在做课程设计时，遇到有关尺寸的确定、内件的选择等有疑问的地方，一定要查阅相关标准，养成良好的设计习惯和严谨的工程态度，做一个敢于担当、认真负责的设计者。同时，要注意适用、安全、经济相协调的原则，密切联系工程实际，强化工程意识。5.完善考核体系，激发设计热情考核对于课程设计的质量有着重要的导向作用，公平、公正、合理地对课程设计做出考核，对学生有着监督、鼓励和引导作用。实践类课程的成绩考核不同于理论课，决不能单纯依据提交的设计报告定成绩。化工机械基础课程设计的考核分为平时成绩、设计报告质量和答辩三部分，分别占总成绩的10%、70%和20%比例。其中，平时成绩包括出勤率、学习态度及团队协作能力。设计报告质量包括报告的完整性、设计的合理性、计算的准确性、图纸绘制的规范性等。答辩环节要求每位学生将设计内容做成幻灯片，利用3分钟的时间陈述工作内容，然后由考核教师提问有关问题，学生作答。这种考核形式督促学生实实在在地做设计，认认真真地抓质量，只有付出努力，才能取得好成绩，激发了学生的设计热情，杜绝了抄袭应付现象，达到了教学目的。

三、总结

化工机械基础课程设计是化工专业学生重要的实践教学环节，随着高等教育改革的深入，原有教学方法的弊端日趋显现，课程设计急需改革。针对设计时间短的问题，我们提早布置课题，与理论教学合理衔接，避免了抄袭应付现象。增加设计题型，由原来的单一装置设计增加为五种装置设计题型，并且对装置的主要部件也要进行设计。加强与化工原理、机械制图、化工设计等交叉学科的联系，完善装置设计流程。装置设计要严格遵守国家规范和行业规定，注重适用、安全、经济相协调的原则，增强学生的工程意识。完善考核体系，公平、公正、合理的对课程设计进行评价。通过教学改革，激发了学生学习的积极性，课程设计质量得到提高，杜绝了抄袭应付现象。学生在课程设计过程中，自觉依据国家设计标准，将理论设计与生产实际相结合，增强了工程意识，提高了机械设计水平，起到良好的教学效果。

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篇12

课程设计是很多工科专业提高学生实践能力的重要环节。在全国开设动力机械及工程专业方向的高校中，很多都安排了“汽轮机原理课程设计”这一课程，旨在通过课程设计使学生应用、巩固、提高所学专业知识，加深对所学理论知识的理解，获得与专业有关的实践经验，培养专业技能以及综合运用理论知识分析和解决实际问题的能力。汽轮机原理课程设计是汽轮机原理教学的重要组成部分，是汽轮机原理课程理论教学结束后，针对汽轮机设计过程中某一具体环节，在指定的设计工况下由学生独立进行的一次系统地设计实践。汽轮机设计包括热力设计和强度设计，具有很强的综合性和实践性。设计过程中需要查阅大量的文献资料和物性参数以及相关的设计手册、标准，同时也需要进行大量的设计计算和工程图绘制，设计任务繁重，需要耗费大量的时间和精力。在短时间内完成这一设计过程，学生往往疲于应对各种公式、运算，而不能很好地理解掌握整个设计过程，使得课程设计的教学目的大打折扣。随着计算机和软件技术的发展，汽轮机原理和计算机软件相结合，可有效地提高学生的运算速度，克服上述问题，切实提高课程设计的教学效果。我们在汽轮机课程设计的教学实践中，通过不断摸索发现，计算机软件和传统课程相结合确实取得了良好的效果。

一、同Excel结合，简化计算过程

Excel是MicrosoftOffice常用的办公软件，其强大的公式编辑和计算功能正好可以处理汽轮机原理课程设计中的大量计算工作。汽轮机原理课程设计的计算涉及参数的选择、热力系统的计算、通流部分的热力计算和整机校核计算。设计过程涉及大量的公式和计算，有些参数可能需要反复迭代得到，计算工作量非常大。将Excel引入到设计过程，可以使计算过程简化，提高计算效率。只要一次编辑公式，就能得到所要的结果，需要反复迭代的过程只需改变输入参数即可。利用Excel软件可以节约大量的计算时间，学生可以不用专注于繁琐的计算过程，而有更多时间去消化理解公式和计算过程。

二、同ABAQUS结合，提高工程意识

ABAQUS被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学、结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。由于ABAQUS优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛地采用ABAQUS产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。学生通过公式进行的强度校核采用了一定的简化和近似，得到的结果和工程实际有一定的差距，只适用于课堂教学，在工程实践中几乎不采用。为了培养学生的工程意识，引入ABAQUS软件，通过设计简单的题目让学生去进行强度分析和校核。这一过程不但锻炼了学生工程软件的操作能力，同时也培养了学生的工程意识，为学生踏入工作打下一定的基础。

三、同AutoCAD结合，提高制图规范

汽轮机原理课程设计通常要求学生在设计计算完成以后，将汽轮机的通流流道，以及某几级的叶片叶型，通过工程图纸的形式绘制出来。这时学生需要使用AutoCAD绘图软件将设计结果清晰地呈现出来，同时也要符合机械制图规范。学生首先要去查阅相关的机械制图标准，图纸的页面设计、标题栏、明细栏等均需严格按照机械制图标准绘制；流道以及叶片型线的类型，标注的线性均需按标准严格执行。通过系统而严格的制图过程，学生强化了工程规范意识，同时也提高了绘图水平。通过汽轮机原理课程设计教学的不断摸索和改革，我们将叶轮机械常用的设计软件应用到汽轮机原理课程设计的教学实践，提高了学生的工程意识和软件操作能力，同时也提高了汽轮机原理课程设计的教学质量，为叶轮机械专业人才的培养发挥了应有的作用。

参考文献：

[1]刘相，王兰娟.化工设计软件在化工原理课程设计中的应用，化工高等教育[J]，2012,6:64-66