劉瑞江，張業(yè)旺，李紅霞，柳春華

(江蘇大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

化工原理課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)研究

劉瑞江，張業(yè)旺，李紅霞，柳春華

(江蘇大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

介紹了化工原理課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和重要性，概述了化工原理課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求，闡述了化工原理理論課程與課程設(shè)計(jì)間的關(guān)系，說明了化工原理課程設(shè)計(jì)與化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)和化工工程設(shè)計(jì)的差別。從強(qiáng)化工程實(shí)踐能力、提高環(huán)保節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益意識(shí)，教師隊(duì)伍的建設(shè)和業(yè)務(wù)能力的提高，題目的設(shè)計(jì)和盲選組織，課件制作和課程指導(dǎo)書的編制選用，計(jì)算機(jī)及其軟件的應(yīng)用，輔導(dǎo)和監(jiān)控工作，考核方式的改進(jìn)等諸多方面詳細(xì)論述了提高化工原理課程設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法，指出了改進(jìn)化工原理課程設(shè)計(jì)的方法，為化工原理課程設(shè)計(jì)水平和效果的提高提供了幫助。

化工原理；課程設(shè)計(jì)；實(shí)踐教學(xué)；研究

化工原理課程是化工和制藥大類工科專業(yè)基礎(chǔ)課程，它內(nèi)容量大，理論性高，實(shí)用性強(qiáng)，它以化工類型生產(chǎn)過程中的物理加工過程為背景，訓(xùn)練用自然科學(xué)的原理考察、解決和處理工程實(shí)際問題的能力，強(qiáng)化工程概念、定量運(yùn)算、實(shí)驗(yàn)技能以及設(shè)計(jì)能力，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際的結(jié)合，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。由于化工原理課程的主要目標(biāo)是通過理論研究而有效的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，所以，化工原理課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的重要性突顯出來，經(jīng)過一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐，授課組積累了大量化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)總結(jié)出來，以求對高校化工原理及其課程設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)有一定的幫助。

1 明確化工原理課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求

化工原理課程設(shè)計(jì)是繼化工原理課程之后的一次綜合性能力訓(xùn)練，屬于實(shí)踐性環(huán)節(jié)。其目標(biāo)是讓學(xué)生掌握單元設(shè)計(jì)的基本要求、流程及設(shè)備選擇的論證方法、設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)說明的撰寫，培養(yǎng)學(xué)生對過程、設(shè)備進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)的能力，訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立查閱(手冊)資料、撰寫設(shè)計(jì)說明書的能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析問題和解決問題的能力，領(lǐng)會(huì)化工原理的基本研究方法、原理在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為學(xué)生今后從事化工類型工程設(shè)計(jì)奠定初步技術(shù)基礎(chǔ)。由于化工原理課程設(shè)計(jì)對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)和提高及其重要，因此在專業(yè)計(jì)劃中作為獨(dú)立的實(shí)踐環(huán)節(jié)，獨(dú)立開設(shè)了化工原理課程設(shè)計(jì)課程。

化工原理課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生學(xué)會(huì)圖紙的繪制方法，能夠獨(dú)立查找和估算化工物性數(shù)據(jù)，合理論證流程并進(jìn)行設(shè)備的選擇，掌握流程和設(shè)備設(shè)計(jì)的一般步驟和具體計(jì)算方法，熟練編寫設(shè)計(jì)說明書，達(dá)到綜合運(yùn)用所學(xué)化工原理課程及其相關(guān)知識(shí)，提高工程設(shè)計(jì)的能力。

在教學(xué)活動(dòng)過程中，必須突出這些基本要求和目標(biāo)，讓學(xué)生有目的的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，讓實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)目的和要求明確，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，以利于教學(xué)目的的實(shí)現(xiàn)，提高教學(xué)活動(dòng)的效果，為工程人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

2 正確處理化工原理理論課和課程設(shè)計(jì)間的關(guān)系

化工原理和課程設(shè)計(jì)間是理論與實(shí)踐的對應(yīng)關(guān)系，兩者是緊密聯(lián)系，相互促進(jìn)的[1]，因此，正確處理好理論課程和實(shí)踐課程間的關(guān)系，對化工原理課程設(shè)計(jì)水平的提高將有很大的幫助。

理論教學(xué)過程中要善于滲透課程設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容，讓理論教學(xué)具有目的性，也讓理論授課不再是單一乏味的純粹理論，增強(qiáng)學(xué)生對理論課程授課的興趣，提高理論授課的課堂氣氛，為理論的掌握提供感性實(shí)例。同時(shí)，在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，進(jìn)行問題和過程的分析時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生始終尋求以理論原理為基礎(chǔ)，通過課程設(shè)計(jì)提高和促進(jìn)理論知識(shí)體系的深化和完善。

面對理論課時(shí)不斷減少的現(xiàn)狀，正確處理理論課時(shí)不足與課程設(shè)計(jì)之間的關(guān)系非常重要。首先，通過多媒體教學(xué)提高課程教學(xué)的速度和效率，充分利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的優(yōu)勢，將文字、圖形、動(dòng)畫、聲音、視頻影像等信息集成和綜合，使內(nèi)容豐富、形式多樣的表達(dá)方式更直觀、準(zhǔn)確、生動(dòng)、形象、活潑，提高學(xué)生上課的興趣和積極性，并培養(yǎng)學(xué)生的形象思維和抽象思維，突出了形象地表達(dá)單元操作過程和原理，提高教學(xué)效果較好，解決課程內(nèi)容量大和學(xué)時(shí)數(shù)少的矛盾。其次，合理簡化理論教學(xué)內(nèi)容，減少課程設(shè)計(jì)實(shí)例的詮釋，讓學(xué)生存在未知的知識(shí)，讓他們感覺到課程設(shè)計(jì)的新穎性，消除完全根據(jù)理論授課重復(fù)訓(xùn)練的感覺，讓學(xué)生通過自學(xué)掌握課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，不僅可以提高學(xué)生的自學(xué)能力，而且變化的教學(xué)方式不再讓理論教學(xué)枯燥乏味。

3 區(qū)分化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)、化工原理課程設(shè)計(jì)和化工工程設(shè)計(jì)

化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)是化工原理課程設(shè)計(jì)的先修課，化工工程設(shè)計(jì)是化工原理課程設(shè)計(jì)的后續(xù)課程，三者存在許多共同點(diǎn)[2-3]，但是三者存在很大的差別，必須讓學(xué)生明確三者之間的差別，明確訓(xùn)練的目標(biāo)。化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程往往是從力學(xué)的角度進(jìn)行分析計(jì)算的反應(yīng)設(shè)備設(shè)計(jì)，并且大多是單一設(shè)備的靜態(tài)過程的設(shè)計(jì)計(jì)算；化工原理課程設(shè)計(jì)已將靜態(tài)過程變?yōu)閯?dòng)態(tài)過程設(shè)計(jì)，涉及一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)問題，雖然也是一個(gè)單元過程的設(shè)計(jì)計(jì)算，但是一個(gè)單元過程卻包含多個(gè)不同和相同的設(shè)備，技巧性和技術(shù)性比化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)高得多；化工工程設(shè)計(jì)是一個(gè)工程流程的設(shè)計(jì)，它的設(shè)計(jì)不僅包含著多個(gè)單元操作的設(shè)計(jì)，還包含著多個(gè)反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和計(jì)算，更重要的是化工工程設(shè)計(jì)體現(xiàn)工業(yè)化的概念，在工藝流程設(shè)備的銜接和高效利用方面的設(shè)計(jì)要合理。正確區(qū)分了三者之間的差別，對化工原理課程設(shè)計(jì)的要求的理解和掌握有力。

4 強(qiáng)化工程實(shí)踐、環(huán)保節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益意識(shí)

化工原理課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，因此，課程設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐性尤為重要[4]。通常，化工原理課程設(shè)計(jì)前，要根據(jù)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容選擇對應(yīng)的企業(yè)單元操作進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)踐實(shí)習(xí)，在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)過程中體驗(yàn)理論知識(shí)的指導(dǎo)作用，為課程設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)；同時(shí)，單元操作設(shè)計(jì)過程中要有環(huán)保節(jié)能以及經(jīng)濟(jì)意識(shí)，設(shè)計(jì)過程中要滿足國家和地區(qū)的環(huán)保要求和節(jié)能要求，讓設(shè)計(jì)更具有現(xiàn)實(shí)意義；另外，要始終把握設(shè)備經(jīng)濟(jì)的原則，讓設(shè)計(jì)的單元操作設(shè)備更經(jīng)濟(jì)，效益更大更合理。

5 多渠道提高化工原理課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量

5.1 建設(shè)實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)教師隊(duì)伍，提高業(yè)務(wù)能力

提高化工原理課程設(shè)計(jì)水平的首要問題就是教學(xué)指導(dǎo)隊(duì)伍的建設(shè)問題，建立一支優(yōu)良的精通化工原理課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的高素質(zhì)教師隊(duì)伍是保證課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果的先決因素。沒有一支強(qiáng)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的指導(dǎo)隊(duì)伍，不難想象課程設(shè)計(jì)的水平和效果會(huì)如何，因此，指導(dǎo)教師隊(duì)伍的建設(shè)是非常必要的。指導(dǎo)教師業(yè)務(wù)能力需要在實(shí)踐中不斷提高，不僅讓新教師親自認(rèn)真完成化工原理課程設(shè)計(jì)，體會(huì)課程設(shè)計(jì)的全過程，還讓教師到企業(yè)中到具體的單元操作車間進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)，讓他們在生產(chǎn)實(shí)際中掌握和靈活運(yùn)用理論知識(shí)，提供教師對課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，提高教師本身的化工原理課程設(shè)計(jì)水平。同時(shí)，要求教師在指導(dǎo)過程中認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，不斷提高教師的指導(dǎo)能力和水平。

在教學(xué)過程中，不斷改善教學(xué)方式，不斷提出問題，啟發(fā)學(xué)生思考問題、解決問題，在給定設(shè)計(jì)題目前提下，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進(jìn)行深入的自學(xué)，理解和掌握理論知識(shí)，在理論知識(shí)的指導(dǎo)下進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。例如：在精餾塔的設(shè)計(jì)過程中，給定進(jìn)料條件，啟發(fā)學(xué)生如何達(dá)到進(jìn)料的條件要求，進(jìn)料條件的改變對精餾的影響是什么，對精餾塔的塔高有什么影響；回流比倍數(shù)自由選擇過程中會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響，積極引導(dǎo)學(xué)生先從理論上分析問題，在設(shè)計(jì)過程中不斷深入對理論知識(shí)的理解。通過提出問題，提高學(xué)生對設(shè)計(jì)的積極主動(dòng)性，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和內(nèi)在潛能，提高創(chuàng)造能力，加強(qiáng)與學(xué)生的設(shè)計(jì)交流，在設(shè)計(jì)過程中不斷增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)，并讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中體會(huì)到學(xué)習(xí)帶來的快樂，使學(xué)生由被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，保證課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。

5.2 設(shè)計(jì)和盲選課程設(shè)計(jì)題目

為提高化工原理課程設(shè)計(jì)的效果，提高每一位學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，課程設(shè)計(jì)的題目要保證一人一題，保證題目各不相同，以避免學(xué)生抄襲設(shè)計(jì)，無法得到訓(xùn)練；例如：設(shè)計(jì)精餾塔的設(shè)計(jì)題目時(shí)，改變塔的類型(浮閥塔、篩板塔和填料塔)、進(jìn)料狀況(冷液進(jìn)料、飽和液體進(jìn)料、汽液混合物進(jìn)料、飽和蒸汽進(jìn)料和過熱蒸汽進(jìn)料)、回流比、加熱方式(直接蒸汽加熱和間接蒸汽加熱)以及年處理量等條件不斷改變設(shè)計(jì)的題目，增加設(shè)計(jì)過程的種類、方式和形式，提高題目的多樣化，確保設(shè)計(jì)只能在獨(dú)立的基礎(chǔ)上完成，提高學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力；同時(shí)，為照顧到學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算能力以及理論知識(shí)水平的差別，設(shè)計(jì)題目又要成組具有相近性，以便學(xué)生間相互學(xué)習(xí)和幫助，提高課程設(shè)計(jì)的效率。

題目設(shè)計(jì)好后，題目要進(jìn)行盲選。盲選是指在不了解任何設(shè)計(jì)題目的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)題目的選擇，即自己將要設(shè)計(jì)的題目的內(nèi)容在選題前未知。這樣可以有效提高學(xué)生前期的自學(xué)內(nèi)容的全面性，同時(shí)也體現(xiàn)出課程設(shè)計(jì)的公平公正性，給學(xué)生一個(gè)公平學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，也降低學(xué)生的負(fù)面情緒。通常將設(shè)計(jì)題目的題號(hào)打亂形成盲選題號(hào)，使盲選題目順序與設(shè)計(jì)題目順序完全不同，避免學(xué)生根據(jù)學(xué)號(hào)順序自然選題，這樣能夠?qū)⒏鱾€(gè)不同檔次和能力的學(xué)生合理分配到各個(gè)設(shè)計(jì)小組，并且也能做到男女生合理分配，促進(jìn)課程設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。

5.3 提高課程設(shè)計(jì)多媒體課件水平，編制或選用配套設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

化工原理課程設(shè)計(jì)課件應(yīng)將化工設(shè)計(jì)的內(nèi)容和分類、化工設(shè)備設(shè)計(jì)方法與步驟、化工過程及設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、化工設(shè)備設(shè)計(jì)的最優(yōu)化、化工原理課程設(shè)計(jì)的目的、具體設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟和具體要求，課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫要求，有關(guān)圖紙繪制的說明和要求等基本的內(nèi)容進(jìn)行詳盡的闡述，使學(xué)生課程設(shè)計(jì)有章可循。

為適應(yīng)各專業(yè)對化工原理課程設(shè)計(jì)的要求，編制或選用適合各專業(yè)的化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書是一種有效的方式[5]。這樣，針對性得到有效提高，但是要避免指導(dǎo)書中全過程完整設(shè)計(jì)實(shí)例的介紹，避免照葫蘆畫瓢的設(shè)計(jì)方式，提高學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。

5.4 強(qiáng)化計(jì)算機(jī)及軟件在化工原理課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

化工原理課程設(shè)計(jì)的計(jì)算量大，很多過程需要試差或循環(huán)計(jì)算才可以找到經(jīng)濟(jì)、可行、可靠的設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)，單純的人工計(jì)算會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間。因此，在課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)過程中，積極主動(dòng)的引導(dǎo)學(xué)生充分利用自己所學(xué)的計(jì)算機(jī)語言自編簡單有效的程序，極大降低人工計(jì)算量，節(jié)省了更多的學(xué)習(xí)時(shí)間[6-8]。同時(shí)，合理使用CAI制作課件，使課件更生動(dòng)更形象更全面。要求學(xué)生盡可能地使用AutoCAD繪制圖紙，強(qiáng)化學(xué)生計(jì)算機(jī)軟件和計(jì)算機(jī)語言的應(yīng)用能力，并節(jié)省了大量設(shè)計(jì)時(shí)間。但是，設(shè)計(jì)說明書的撰寫應(yīng)盡量避免使用電子版文檔而采用手工書寫的方式，可以有效避免課程設(shè)計(jì)中懶惰學(xué)生的拷貝情況，為每位學(xué)生課程設(shè)計(jì)全過程的能力訓(xùn)練提供保障。

5.5 做好輔導(dǎo)和監(jiān)控工作，改進(jìn)考核方式

化工原理課程設(shè)計(jì)量較大，并且設(shè)計(jì)一般集中在學(xué)期末的兩周，為保證課程設(shè)計(jì)能順利圓滿地完成，保證每位同學(xué)的設(shè)計(jì)工作量，必須保證指導(dǎo)教師的指導(dǎo)時(shí)間，及時(shí)地解決學(xué)生在課程設(shè)計(jì)里遇到的問題，并合理規(guī)定好學(xué)生的工作時(shí)間，做好設(shè)計(jì)的監(jiān)控工作，確保課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

考核方式是學(xué)生十分注重的內(nèi)容，明確合理有效的考核方式是提高課程設(shè)計(jì)水平直接有效的措施。考核方式應(yīng)避免傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料考核方式[9-10]，將設(shè)計(jì)過程的努力程度、設(shè)計(jì)說明書的質(zhì)量、圖紙繪制質(zhì)量、課程設(shè)計(jì)答辯、任務(wù)完成狀況五個(gè)方面有機(jī)結(jié)合起來進(jìn)行考核，全面系統(tǒng)的考核方式避免了學(xué)生馬虎、草率、投機(jī)、弄虛作假的心理，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的作風(fēng)和態(tài)度，保證了高素質(zhì)專業(yè)合格人才的培養(yǎng)。

6 結(jié)束語

提高化工原理課程設(shè)計(jì)要首先明確課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求，提高化工原理理論課程的教學(xué)水平，在理論課程的教學(xué)中不斷滲透課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，正確區(qū)分化工原理課程設(shè)計(jì)與化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)和化工工程設(shè)計(jì)的差別，強(qiáng)化工程實(shí)踐能力、提高環(huán)保節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益意識(shí)，從教師隊(duì)伍的建設(shè)和業(yè)務(wù)能力的提高，題目的設(shè)計(jì)和盲選組織，課件制作和課程指導(dǎo)書的編制選用，計(jì)算機(jī)及其軟件的應(yīng)用，做好輔導(dǎo)和監(jiān)控工作，改進(jìn)考核方式等諸多方面提高化工原理課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、耐心、細(xì)心、快捷、統(tǒng)籌兼顧、理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是的作風(fēng)，強(qiáng)化學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力。

其次，應(yīng)繼續(xù)努力爭取更多的課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)，爭取更多的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，提高課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐性，提供設(shè)計(jì)的感性認(rèn)識(shí)，提高設(shè)計(jì)的理論和水平。

另外，要不斷加大化工原理課程設(shè)計(jì)的改革力度，通過更多的方式，如創(chuàng)建課程設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)智能考核系統(tǒng)[11-12]和課程設(shè)計(jì)導(dǎo)師系統(tǒng)[13]，提高青年指導(dǎo)教師的指導(dǎo)能力[14]等，完善和提高課程設(shè)計(jì)的過程，優(yōu)化課程設(shè)計(jì)的效果，更好地提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力。

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Practice Teaching Research on the Course Design for Unit Operations of Chemical Engineering

LIU Ruijiang, ZHANG Yewang, LI Hongxia, LIU Chunhua

(School of Pharmacy, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

The characteristics and the importance of the course design for unit operations of chemical engineering were introduced barely, the goal and the demand of the course design for unit operations of chemical engineering were summarized. The relation of the course design and unit operations of chemical engineering was expatiate, the differences of the course design for unit operations of chemical engineering, mechanical design of chemical equipment and chemical engineering design were explained. Many aspects, such as strengthening of the project practice ability, consciousness improvement of environmental protection, energy saving and economic benefit, the development of teachers, the comprehensive professional ability of teachers, the design of exercise problems, the organization for aimless selection, the fabrication of courseware and instruction, the application of computer and softwares, the works of tutorship and supervisory control, and the improvement of assessment method, etc. were discussed to improve the quality of the course design for unit operations of chemical engineering, and the improvement methods for the course design for unit operations of chemical engineering were indicated, which provided help for the improvement of design level and effect.

unit operations of chemical engineering; course design; practice teaching; research

2014-03-02；修改日期: 2014-03-31

江蘇大學(xué)教學(xué)改革與研究基金資助項(xiàng)目(2013JGYB017)。

劉瑞江(1975-)，男，博士，副教授，主要從事制藥工程與工藝的教學(xué)和研究工作。

G640

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.030