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关于《化工原理》课程设计教学改革的几点体会
作者：陈苏芳
关键词：化工原理；课程设计；现状；改革；成效
任何教学都是以实践为基础，课程设计作为《化工原理》课程教学的一个重要实践环节，能够培养学生综合运用该课程及其相关课程的知识解决工程设计任务的能力以及动手能力。
《化工原理》课程设计的现状
《化工原理》课程设计一般集中安排在两周时间内完成，每位教师要同时指导两个班的学生，平均分配给每个学生的教学时间很少，难以及时对学生进行个别指导。另外，设计过程涉及的计算和公式很多，计算量大，一般情况下，学生只能在指导教师的给定条件下进行验证性设计，设计方案和涉及参数往往依赖于经验，难以进行方案比较和优化核算，学生的综合工程设计能力得不到实际训练，影响了《化工原理》课程设计的教学效果。以往成绩以图纸和说明书为评定的主要依据，但我们在实践中发现学生抄袭很严重。近几年来，笔者为有效提高《化工原理》课程设计的质量，针对《化工原理》课程设计存在的问题提出一些改革措施。
课程设计的改革措施
鉴于传统的课程设计教学存在的问题，我们经过充分的准备，对《化工原理》课程设计进行了有针对性的改革。总体目标就是充分发挥学生的学习积极性，让学生真正体会到学以致用，培养学生的独立设计能力，使学生在选择设计方案、查找数据、选用公式及设计方法等方面得到综合训练。
提前做好知识储备在两周时间完成课程设计时间显得过分紧迫。对于“如何克服设计时间不够用”这一困难的问题，笔者认为关键是要合理分配、利用时间，把时间“化整为零”。笔者的具体做法是：尽早进行初步的设计动员，介绍设计题目和考核要求以及努力提高的方向；要求学生利用课余时间有意识地根据设计题目的要求搜集有关资料，提前做好有关的各门先修课程的知识储备；同时注意培养资料搜集和文献检索能力。
充分调动学生的积极性传统的课程设计题目单一且多年不变，学生按例题的模式设计，千篇一律，缺乏思考，同时，也埋没了优秀学生的创造力。可以将学生分成4～5大组，准备4～5个题目让每个大组的学生根据课题内容和自己的兴趣、能力进行选择。而每个大组再按2～3人一组，分成几个小组。小组内可将课题只改变几个工艺参数，做到每大组一大题，每小组一小题，使每个学生都有机会参与设计，小组之间分工合作完成设计。并通过同一大组中不同小组的设计结果对比，讨论工艺参数与设备结构尺寸间的相互影响，确定优化合理的设计方案。这种方法比课堂上生硬的说教说服力强，学生容易接受，并能够充分调动学生的积极性。
引导学生应用计算机进行设计随着计算机的广泛应用，把计算机作为一种教学工具进行辅助教学显得越来越重要。《化工原理》课程设计中，计算机应用主要是编制大型程序和绘图。首先，教师给出设计框图和必要的子程序，根据不同的设计任务，要求学生自编子程序，这样有利于学生对有关问题进行思考和消化。在程序调试和运行中，既解决了问题，又完善了程序。在设计中，还要改变条件，进行多次计算，从而激发学生对计算机的学习兴趣。在设计画图时，要求学生借助软件进行计算机绘图。以板式精馏塔的设计为例。笔者预先把物料衡算、理论塔板数的求算等作为计算机作业布置下去，中间穿插了程序框图和算法的指导。由于预先练习了与课程设计题目有关的计算机作业，学生也认识到利用计算机进行辅助设计是一种潮流趋势。因此，学生运用计算机解决问题的热情高涨，不仅能应用VB、AutoCAD，多数学生还全程使用了Word等文字处理软件排版、打印课程设计说明书。
提倡优化设计理念在理论课程的学习过程中，学生关注的重点是如何更好地理解所学的知识，对于生产成本和经济效益考虑得较少。而对于课程设计来讲，生产成本是必须考虑的一个重要因素。因此，在课程设计中，不仅要求学生追求高质量加工，而且要求学生尽量采取多种降低生产成本的措施，所以设计环节需要优化设计理念。以板式精馏塔设计为例，需要具体考虑以下几点因素：（1）分离方法的选择，同样的混合物，可以有几种不同的分离方法，如精馏分离的对象为液体混合物，但当相对挥发度接近1时，就必须选择其他分离方法，这就是从经济的角度来考虑。（2）在选择了分离方法如精馏后，原料进料热状态、塔釜加热方式、操作压力等操作条件的选择也需要考虑经济性。（3）选择适宜回流比时，需要考虑设备费用（理论板数）与操作费用（回流比）总投入的最小化。（4）确定物料输送管道管径时，需要先选择适宜的流体流速，此时也需要考虑设备投资费用（管径大小）与操作费用（流体阻力与流速密切相关）之间的相互关系。
充分发挥教师的指导作用布置过设计题目后，许多学生不知从何处入手，很难主动高效地边学，边干。加上时间紧迫，有个别学生难以独立完成基本要求。因此，教师的辅导和答疑就显得非常重要。指导教师要时刻了解学生的计算结果和进展情况，每天需要集中讲课一次。同时适当把握设计进度，启发他们改进设计方案，并不断发现问题，完善设计。除了集中讲课之外，平时的辅导、答疑同样要到位。笔者为学生提供了几种答疑方法：每天集中起来答疑（一般在设计室）、手机短信、E-mail辅导答疑等。总之，为了使学生得到有效的培养，教师一定要不辞辛苦，真正发挥主导作用，促成与学生的良性互动。
改革考核方式方法，真正做到公平公正以往主要依据图纸和说明书的质量评定课程设计成绩，但是如前文所说，抄袭现象很严重，成绩有时难以公平公正。为了解决这一问题，笔者提出两种考核方法：第一，注重过程考核。从学习态度到学习能力等多个角度评价学生。对于表现积极，在设计过程中，能够体现出解决问题的主动性、创造性的学生给予加分。第二，加强答辩力度。设计开始，即明确说明平时要求和答辩内容、答辩方法。答辩内容涉及流程图、装配图、设计说明书的各部分和计算机程序，采用个别、小组答辩相结合的方法。小组答辩以2～3人为一组，首先每个人随机抽取一道题作答。提倡同组的学生相互补充答题。教师再根据每位学生的图纸和说明书中的部分内容提问，检查是否是其本人独立完成。实践证明，学生认为这两种考核方法是比较公正、合理的。
教学改革的成效
通过上述课程设计的改革，学生的大型编程、绘图等项计算机应用技能得到了提高。学生能够把零散、片断分布在各门课程中的知识，以及实际生产知识有机地结合起来，创造出有自己特色的设计成果，达到了综合训练的目的；提高了学生的动手和实践能力，培养了学生的创新精神，充分调动了学生的积极性，学生的学习主动性和使命感大大增强；学生能够做到自觉去图书馆查阅相关资料，到实验室了解设备流程，查阅实际设计图纸，在经验数据的选取及基础数据的查阅方面得到锻炼。设计计算说明书有数据，有分析，提高了学生的工程设计能力。尤其是在流程的技术经济分析方面，学生学到了传统设计所不能学到的节能估算方法。
加强过程考核，从多个侧面测评学生的知识、能力和素质，使课程设计的考核越来越公正，减少了学生偷懒抄袭的现象。
课程设计的深层次改革也对教师素质提出了更高的要求。教师不仅要具备《化工原理》课程的授课能力，还要能够综合其他相关课程（如VB编程、AutoCAD制图、仪表自动化及控制化工设备机械基础等等）的知识以及生产知识进行授课和答疑。
参考文献：
[1]梁克中，等.化工原理课程设计教学模式改革的探索[J].黑龙江教育，2006，（Z1）.
[2]陈裕清.化工原理课程设计中实践能力的培养[J].连云港化工高等专科学校学报，2002，（4）.
[3]张志强.提高学生化工设计能力探讨[J].青海大学学报（自然科学版），2001，（5）.
[4]马四朋，等.化工原理课程设计的深层改革探索[J].化工高等教育，2006，（2）.
作者简介：
陈苏芳（1976—），武汉工程大学讲师，主要从事化工原理理论和实验教学工作。