課程設計在提升化工原理教學質量中的作用

關鍵詞：化工原理　課程設計　教學質量
摘要：化工原理課程設計是與化工原理課程相配套的一個必修的實踐性教學環節。文章從理論學習、實驗設計、 設備選型、工程設計、創新能力的培養等4個方面總結了化工原理課程 設計在提升化工原理教學質量中的作用。
化工原理主要介紹化工生產過程中的動量、熱量和質量傳遞理論(三傳理論)以及常用單元操作中典型設備的工 作原理、基本結構及設計計算等知識ti.-I，教學內容中包含大量理論 公式的推導和經驗公式的運用。化工原理課程設計是學生在學完化工原理課程的相應教學內容后所安排的教學環節，不僅與化工原理課程的內容緊密相連，還要運用 計算機編程.AutoC aD機械制圖、化工儀表自動化及操作控制、化_L設備機械基礎、化工制圖等先修課程的知識，是一項綜合性實踐訓練陰。該教學環節 主要培養和鍛煉學生以下3個方面的能力和素質:(1)系統訓練學生的基本計算技能和文 獻資料利用能力，逐步培養其工程意識;(2)培養學生綜合運用所學知識解決二(.程實際問題的能力;(3)塑造學生良好的設計理念。
在 完成課程設計的過程中，學生需掌握廠程技術人員所必需具備的基本技能和工程素質，比如工具書、國家標準和規范的使用，經驗公式和經驗數據的選擇，專業文獻 資料的查閱、設計成果的分析判斷等等，因此課程設計可培養學生對綜合知識的運用能力和對_L程問題的解決能力，是對學生的一次綜合訓練，也是對所學專業基 礎知識的一次總結，更是對化工原理和化工設備課程教學效果的一次檢驗。本文主要通過以下4個方面總結了課程設計在提升化工原理教學質量中的作用。
1 加 深學生對“三傳理論”和單元操作的理解
動量、熱量和質量傳遞理論(三傳理論)以及常用單元操作是化工原理的主要教學內容，雖然在平時的課堂教學 中可通過多媒體教學、動畫演示、課堂實驗、課后練習、練習輔導等方面增強學生對化工原理基本理論和基本操作的感性認識和理解，但由于課堂教學的內容多，理 論知識比較抽象，學習任務較繁重，學生自覺完成課程學習的動力明顯不足，教學效果差強人意。課程設計要求學生在指定的時間內完成一個單元操作的設計，愁一 個設計任務一般均涉及物料衡算、熱.衡算、相平衡關系、傳熱傳質速率關系等典型單元操作的基本內容，經歷流程設計到!幾藝設計計算、主體設備結構設計和附 屬裝置的選用等過程，因此學生在具體設計中必須全而理解和應用“三傳理論”，并選用合適的單元操作過程。過程必然影響結果，課程設計作為一個教學環節在實 踐中有效地督導學生加強對理論學習內容的消化，從而加深學生對理論知識的理解。
2培養實驗設計和設備選型能力
實驗設計能力和設備選型 能力的培養是化工原理課程教學的基本目標之一。學習化工原理課程時，通過講解、動畫演示和參觀等教學手段，學生熟悉了常用設備的基本操作規程，但大部分同 學的實驗設計能力和設備選型能力較差。為解決這一問題，在確定課程設計內容時，有針對性地選用部分化工原理中常用的單元操作，給學生下達一個明確的任務， 讓學生圍繞任務所確定的主題在指定時間內完成具體的設計_L作。如，為加強學生對干燥單元操作的理解，可要求學生設計一套離心噴霧干燥塔或設計氣流干燥 器。課程設計的內容要求涵蓋一個完整的工段，為此學生需完成不同藝的方一案選擇、設備選型論證、工藝計算，并根據計算與生產經驗進行主體設備結構設計，然 后確定設備總體尺寸、管口尺寸與方位，還要求進行輔助設備選型與計算，最后繪制主體設備圖及帶控制點的工藝流程圖。過程訓練效果表明，學生的實驗設計和設 備選型能力得到了有效的培養。
3提高工程設計能力
化工原理課程設計是為培養學生設計能力設置的一個教學實踐環節，也是使學生完成從理 論知識到實際應用的重要一環。每一個設計任務均涉及相應單元操作的基本理論，并經歷流程設計到藝設計計算、主體設備結構設計和附屬裝置的選用等過程。由于 安排課程設計中只有任務而沒有參數和條件限制，學生在設計過程中可根據自己的興趣和知識背景選擇設計線路，設定和收集操作參數，完成具體的設計工作:
經濟效益是判斷設計質量的重要指標，其中設備建設費和使用 操作費是其中的關鍵，而設備費和操作費的綜合考慮也是貫穿于化原理課堂教學中的一個重要問題。比如，精餾操作是化_工生產中常用的單元操作，其中物料的回 流比是一個非常關鍵的操作參數C合理的物料回流比應使操作費用和設備折舊費用之和最低在該單元操作中，操作費用主要取決干再沸器中加熱蒸汽消耗量及冷凝器 中冷卻水的消耗量，隨著回流比的增大而增大。設備折舊費主要取決于精餾塔中再沸器、冷凝器等設備的投資費，一般隨著回流比的增大而降低。為此，在設計過程 中必須綜合考慮設備折舊費和操作費的關系。通過課程設計的訓練，學生不僅進一步提高了公式應用和數據運算能力，同時學會了主動尋求解決實際問題的方法，縮 短了理論與實踐的距離，也體會到理論在解決實際問題中的重要作用，提高了理論課程的教學質量。
4培養創新能力
在完成化工原理理論課和 實驗課的同時，為了滿足部分學有余力，且對化工原理問題確有興趣的學生的學習需要，教學小組創造條件為其提供進一步學習的平臺，即結合科研任務的需要設計 一定數量的課程設計題目，鼓勵學生以小組的形式參與。在設計過程中嚴格堅持“以課題研究為平臺，以創新為目標”的原則，有效地將課程設計、課程教學與科研 有機地結合起來。在完成工藝設計計算之后、整理設計說明書之前，要求全 體課題組進行交流和總結，即每個設計課題組里選派1-2名學生代 表，將本組設計情況在交流會_[向全體同學和指導老師進行匯報。交流時要求主講人用圖表、數據、結論等工程術語表達自己的設計，并在規定時間內著重講解自 己設計的特點，對設計結果進行技術經濟分析，突出自己的創造性。交流過程中，指導老師也主動指點設計要領，并對進行設計進行合理評價。這樣的師生互動使學 生的收獲不僅局限于自己所做的課題，對其它設計課題也有一定程度的了解，更有效地開拓了學生的設計思路。
5教學效果
教學實踐表明，課 程設計不但培養了學生的工程意識，增強了其實踐能力，也提升了理論課程的學習效果。其中，課程總評成績優良率由以前的20%左右提高到30%左右，課程設 計成績優秀率由16%上升到23%。通過課程設計的學習，大部分學生能夠將理論知識和具體的實踐結合起來。如2008屆的3名學生在畢業實習中參與一家飲 料工廠的設備改造，在設計中他們主動提出自己的觀念，最終在導師的指導下設計出具有良好應用效果的方案。近幾年，每年都有學生參與教研室中老師科研項目的 設計工作，并能提出具有價值的建議。

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