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摘要:化工課程設計是化工及相關專業非常重要的一個綜合實踐教學環節，具有綜合性、實踐性和工程性。是培養學生綜合能力，提高學生專業綜合素質的有效途徑。根據課程設計的實際教學經驗，文章從專業理論知識學習、工藝參數確定和設備選型能力、計算機計算及軟件應用能力、工程意識與創新能力的培養等4個方面總結了化工課程設計在提升化工原理教學質量中的作用。

關鍵詞:課程設計;化工教學;創新能力

化工課程設計是指全日制本科化工類專業學生在學習完化工類專業課程后，在專業老師指導下，由學生獨立進行和完成的工程設計，是化工類專業學生非常重要的一個綜合性實踐教學環節。它以四大化學和化工原理課程所學理論知識為前提，以化工單元設計與計算、化工工藝制圖、化工儀表自動化、化工設備機械基礎等專業課程為基礎進行的一項綜合性實踐訓練和對所學專業基礎知識的一次全面總結［1－2］，也是對所修的專業課程實際教學效果的一次全面仿真檢驗。通過這一教學實踐環節，可以最大程度培養和鍛煉了學生以下3個方面的能力和素質:(1)培養和訓練學生運用計算機和專用計算軟件的工藝及設備計算技能、查閱篩選文獻的能力，逐步樹立和培養其工程意識;(2)拓寬學生的知識面，提高分析、解決實際問題的能力。培養學生解決工程實際問題的能力;(3)培養學生發揮自我獨創獨立思考能力，培養和訓練學生良好的設計理念。在進行化工原理課程設計前，學生除了具備化工專業方面的理論知識外，還要求必須掌握工程技術人員所必需具備的基本技能和工程素質，例如能熟悉查閱文獻資料、國家最新工程技術標準，會正確選用經驗公式及處理數據［3］，會用簡練的文字和工程語言正確表述設計主題和結果等等。課程設計這一實踐教學過程的開展，是學生理論聯系實際的一次近距離、仿真的實戰訓練。也是對所學專業課程的全面綜合運用和實踐檢驗。根據本人幾年來的指導經驗和我校的實際開展情況的反饋情況來看，課程設計在提升化工原理教學質量中的作用非常明顯，主要體現在以下4個方面的能力提升。

1加深學生對化工理論知識的理解

化工設計通常都安排在本科學習的第六學期末或第七學期，這一階段，學生基本上已學完所學的專業課。近年由于科技的飛速發展，課堂教學模式手段越來越豐富，在教學中可通過多媒體教學、3D動畫演示、專業實驗、習題輔導等方面增強學生對專業知識的掌握，教學效果有了很大程度的提升，但由于工科專業課的理論知識較多，實踐環節的安排較少，使得學生對工科專業課的學習比較抽象，加之學習任務繁重，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。本科教學中的化工課程設計，要求學生根據專業指導老師要求的設計題目，確定設計的已知條件和工藝參數要求，綜合運用所學的專業知識，通過完整的物料和能量衡算來確定設備的類型、結構尺寸，并根據計算結果作出設備的裝配圖紙。同時撰寫產品設計手冊，并繪制工藝流程圖(PID)、物料平衡流程圖(PFD)和簡單的車間布置圖等。學生要在指定的時間完成這一任務，除對以往所學的專業知識融會貫通外，還需要大量的翻閱資料和與老師同學交流，在理論基礎上進行大量實際計算，選擇和比較，使用AutoCAD繪圖軟件繪圖和采用計算軟件輔助計算，最終完成任務。在這一實踐教學環節的進行中，以前學習的專業課知識猶如一顆顆飽滿的珍珠，被實踐這雙巧手串成一條光彩奪目的項鏈，學生既加強了對理論學習內容的了解和消化，同時由于學以致用，學生的學習動力和學習自覺性也得到了很大提升。

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專業課程教學的基本目標之一。通過課堂上多種方式的學習，見習和實驗等教學手段，學生熟悉了解了常用設備的基本操作規程，但在真實的實驗設計和具體化工產品設備選型方面的能力較差。這一問題解決的唯一的途徑就是加大實踐訓練，但由于高校中學生的實踐經費有限，所以可采取課程設計這一理論與實踐相結合的實踐手段來解決。指導老師在確定課程設計題目時，可針對性地選用化工單元操作中常用的單元操作進行題目設置，明確設計任務，讓學生圍繞這一設計任務，在指定時間內完成具體的設計工作。例如，針對分離單元操作，可布置任務，要求學生獨立設計一個精餾塔，設計的內容包括一個完整的工段，因此學生需要大量翻閱資料和比較，確定分離工藝實施方案，然后根據具體物料和能量衡算、實際化工生產經驗進行精餾塔的結構設計，確定塔具體結構尺寸、進出料管口尺寸與安裝方位，同時還要進行輔助設備的選型與計算，最后繪制精餾塔的設備圖和帶控制點的工藝流程圖。這一實踐性極強的課程設計結果反饋表明，學生的實驗設計和設備選型能力得到了有效的培養。

3強化學生的計算機應用能力

近年來，隨著計算機的普及和專用計算軟件的開發，計算機在化工設計、化工生產、化工科研和教學等方面的應用越來越廣泛，應用價值越來越被承認。因此對于培養應用型人才的高校而言，強化學生的計算機應用能力尤其重要［4－6］。化工課程設計的主要工作任務包括兩方面:一是具體操作工藝計算和設備選型，由于工藝計算中許多物性數據比如密度、比熱容要根據具體的工藝過程參數進行處理計算，計算過程中經常使用一些復雜的經驗公式，部分公式需要反復試差計算，手算難度較大，準確性差，對于學生的設計計算結果是否正確，指導老師也很難判定，但采用專業的化工計算軟件就非常容易判斷和計算，且準確度非常高。例如精餾板式塔的設計計算，手工計算理論塔板數一般采用兩種方法，簡捷板法或逐板法。若采用逐板計算方法，需要用操作線方程和氣液平衡方程兩個公式交替進行多次的重復計算，才能獲得最終結果，如果分離精度要求較高，理論塔板數數目就會非常多，手工計算工程量大且準確度差，計算難以完成和進行。利用CupTower軟件進行計算，只要輸入分離所需要達到的條件，運行軟件后很快就得到全塔和精餾段理論板數，加料板的位置也會直接給出，同時還可以對參數進行優化和收斂。二是設備和工藝流程圖的繪制。由于化工設計訓練的時間一般僅為兩周，留給繪圖的時間非常緊迫，采用AutoCAD、CADWorx等軟件繪圖，不僅繪圖速度和質量大大提高，而且圖紙修改也非常方便，大大縮短了繪圖時間，使學生有較為充裕的時間進行設計計算、方案論證，編印設計說明書等。通過本校近年來的設計結果表明，由于學生對計算機技術的掌握和應用，兩周的設計時間越來越充裕，設計作品也越來越完善和優秀。每當學生手捧自己精心設計、親手制作、裝幀精美的設計說明書時，其喜悅之情溢于言表。教師亦分享著收獲的喜悅。這使我們也意識到，計算機的使用特別是計算機繪圖作為一種現代化的繪圖工具確實是當代工程技術人員必備的基本技能，必須加強對學生這方面的培養。化工設計的進行在這方面的培養效果非常顯著，極大的強化了學生的計算機應用能力。

4培養工程意識和創新思維

工程觀念是指從工程實際的角度思考問題和解決問題［7］。化工設計是理論聯系實際非常緊密的一門課程，在教學過程中應把書本知識與生產實際過程相結合，使學生在掌握基本理論知識的同時，學會應用理論知識解決實際問題。這符合工程觀念培養化工人才的目的［6］。為了達到培養的目的，本校安排在學生見習和實習之后，使學生通過實習建立對工藝和設備的感性認識后，才開展了化工設計這一教學環節。同時，指導老師結合化工設計的要求和學生的專業特點，選定的化工課程設計的題目方向和內容都非常有針對性，設計的內容使學生既需要將理論課程上所學的知識進行綜合運用，又能較好的體現工業背景和具有典型性、實用性的特點。極大的縮短了學生在專業方面理論與實際的距離。在學生經過大一、大二兩年公共課、物理化學等四大化學和化工原理課程理論課的學習后，大三完成專業理論課學習和實驗課的同時，針對部分專業能力表現優秀、學習能力強、且對化工知識有濃厚興趣的學生，經老師和同學雙方選擇后，學院創造條件為其提供多樣多方式的學習平臺，進行更高層次的培養。比如鼓勵和帶領學生以小組形式參加全國大學生化工設計大賽、跨專業合作參加全國大學生制藥工藝設計大賽、結合老師的科研方向和任務需要布置一定數量的課程設計題目等。

在這些實踐活動的進行中，學生和老師，學生與學生，學校和學校，學校與企業之間需要經常要進行交流、總結和匯報。而最終的設計成果也要由小組全部成員用工程圖紙、計算數據、詳細圖表、最終結論等工程術語來表述，同時，大多時候需要采用PPT在規定時間內講解小組設計過程、結果、特點和設計的創新性及技術經濟分析結果等。由于參加比賽，最終結果會有專家組進行合理評價，而專家組里的專家有許多來自于設計院、工廠和高校，他們掌握了大量的實踐知識和最新動態，他們會對所設計的作品進行評價和提問，同時指出不足和改正意見。無論是指導老師還是參賽學生，都會從中獲得許多書本上得不到的知識，由于設計題目都是專家根據目前化工行業實際存在的問題命題，一方面，學生通過作品的設計和完成，對所學所有專業課進行了一次徹底的融會貫通、綜合運用和總結。從實際出發，提高了化工工藝設計的能力，拓寬學生的知識面，提高分析、解決實際問題的能力，有效地開拓了學生的設計思路和創新意識;另一方面，專業教師通過指導學生完成設計競賽作品，積極展開校外交流，同時向企業技術人員學習，既豐富了自身的理論知識，也鍛煉提高了實踐能力和科研能力，達到促進雙師型師資隊伍建設的目的。

5結語

化工設計教學實踐表明，課程設計不但提高了學生對理論知識的綜合運用，發現問題和解決工程問題的能力、也培養學生的工程意識，增強了實踐能力，同時大大提升了學生的學習動力和對理論課程的學習效果。另外通過課程設計，老師的教學方法、教學水平和科研能力也在實踐中得到了大幅度提高。

參考文獻

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［3］劉巧瑜，劉長海.課程設計在提升化工原理教學質量中的作用［J］．廣西輕工業，2010(2):115－116.

［4］白娟，張興法.應用型人才培養化工原理課程設計改革探究［J］．廣州化工，2013，41(21):179－180.

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［6］丁建飛.基于“卓越計劃”的化工原理課程教學改革探索［J］．化工時刊，2012，26(3):56－58.

［7］王華，張國濤.化工設計課程教學改革建議［J］．廣州化工，2010，38(6):277－278.

作者：衛粉艷 單位：寶雞文理學院化學化工學院