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課程設計在提升化工原理教學(xué)質(zhì)量中的作用
關(guān)鍵詞：化工原理 課程設計 教學(xué)質(zhì)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(gè)必修的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節。文章從理論學(xué)習、實(shí)驗設計、設備選型、工程設計、創(chuàng )新能力的培養等4個(gè)方面總結了化工原理課程設計在提升化工原理教學(xué)質(zhì)量中的作用。
化工原理主要介紹化工生產(chǎn)過(guò)程中的動(dòng)量、熱量和質(zhì)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(xué)內容中包含大量理論公式的推導和經(jīng)驗公式的運用�；ぴ碚n程設計是學(xué)生在學(xué)完化工原理課程的相應教學(xué)內容后所安排的教學(xué)環(huán)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(dòng)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(shí)踐訓練陰。該教學(xué)環(huán)節主要培養和鍛煉學(xué)生以下3個(gè)方面的能力和素質(zhì):(1)系統訓練學(xué)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(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決二(.程實(shí)際問(wèn)題的能力;(3)塑造學(xué)生良好的設計理念。
在完成課程設計的過(guò)程中，學(xué)生需掌握廠(chǎng)程技術(shù)人員所必需具備的基本技能和工程素質(zhì)，比如工具書(shū)、國家標準和規范的使用，經(jīng)驗公式和經(jīng)驗數據的選擇，專(zhuān)業(yè)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(xué)生對綜合知識的運用能力和對_L程問(wèn)題的解決能力，是對學(xué)生的一次綜合訓練，也是對所學(xué)專(zhuān)業(yè)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(xué)效果的一次檢驗。本文主要通過(guò)以下4個(gè)方面總結了課程設計在提升化工原理教學(xué)質(zhì)量中的作用。
1 加深學(xué)生對“三傳理論”和單元操作的理解
動(dòng)量、熱量和質(zhì)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(xué)內容，雖然在平時(shí)的課堂教學(xué)中可通過(guò)多媒體教學(xué)、動(dòng)畫(huà)演示、課堂實(shí)驗、課后練習、練習輔導等方面增強學(xué)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(xué)的內容多，理論知識比較抽象，學(xué)習任務(wù)較繁重，學(xué)生自覺(jué)完成課程學(xué)習的動(dòng)力明顯不足，教學(xué)效果差強人意。課程設計要求學(xué)生在指定的時(shí)間內完成一個(gè)單元操作的設計，愁一個(gè)設計任務(wù)一般均涉及物料衡算、熱.衡算、相平衡關(guān)系、傳熱傳質(zhì)速率關(guān)系等典型單元操作的基本內容，經(jīng)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(guò)程，因此學(xué)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(guò)程。過(guò)程必然影響結果，課程設計作為一個(gè)教學(xué)環(huán)節在實(shí)踐中有效地督導學(xué)生加強對理論學(xué)習內容的消化，從而加深學(xué)生對理論知識的理解。
2培養實(shí)驗設計和設備選型能力
實(shí)驗設計能力和設備選型能力的培養是化工原理課程教學(xué)的基本目標之一。學(xué)習化工原理課程時(shí)，通過(guò)講解、動(dòng)畫(huà)演示和參觀(guān)等教學(xué)手段，學(xué)生熟悉了常用設備的基本操作規程，但大部分同學(xué)的實(shí)驗設計能力和設備選型能力較差。為解決這一問(wèn)題，在確定課程設計內容時(shí)，有針對性地選用部分化工原理中常用的單元操作，給學(xué)生下達一個(gè)明確的任務(wù)，讓學(xué)生圍繞任務(wù)所確定的主題在指定時(shí)間內完成具體的設計_L作。如，為加強學(xué)生對干燥單元操作的理解，可要求學(xué)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(gè)完整的工段，為此學(xué)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(chǎn)經(jīng)驗進(jìn)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(jìn)行輔助設備選型與計算，最后繪制主體設備圖及帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。過(guò)程訓練效果表明，學(xué)生的實(shí)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(xué)生設計能力設置的一個(gè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節，也是使學(xué)生完成從理論知識到實(shí)際應用的重要一環(huán)。每一個(gè)設計任務(wù)均涉及相應單元操作的基本理論，并經(jīng)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(guò)程。由于安排課程設計中只有任務(wù)而沒(méi)有參數和條件限制，學(xué)生在設計過(guò)程中可根據自己的興趣和知識背景選擇設計線(xiàn)路，設定和收集操作參數，完成具體的設計工作:
經(jīng)濟效益是判斷設計質(zhì)量的重要指標，其中設備建設費和使用操作費是其中的關(guān)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(xué)中的一個(gè)重要問(wèn)題。比如，精餾操作是化_工生產(chǎn)中常用的單元操作，其中物料的回流比是一個(gè)非常關(guān)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(zhù)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(zhù)回流比的增大而降低。為此，在設計過(guò)程中必須綜合考慮設備折舊費和操作費的關(guān)系。通過(guò)課程設計的訓練，學(xué)生不僅進(jìn)一步提高了公式應用和數據運算能力，同時(shí)學(xué)會(huì )了主動(dòng)尋求解決實(shí)際問(wèn)題的方法，縮短了理論與實(shí)踐的距離，也體會(huì )到理論在解決實(shí)際問(wèn)題中的重要作用，提高了理論課程的教學(xué)質(zhì)量。
4培養創(chuàng )新能力
在完成化工原理理論課和實(shí)驗課的同時(shí)，為了滿(mǎn)足部分學(xué)有余力，且對化工原理問(wèn)題確有興趣的學(xué)生的學(xué)習需要，教學(xué)小組創(chuàng )造條件為其提供進(jìn)一步學(xué)習的平臺，即結合科研任務(wù)的需要設計一定數量的課程設計題目，鼓勵學(xué)生以小組的形式參與。在設計過(guò)程中嚴格堅持“以課題研究為平臺，以創(chuàng )新為目標”的原則，有效地將課程設計、課程教學(xué)與科研有機地結合起來(lái)。在完成工藝設計計算之后、整理設計說(shuō)明書(shū)之前，要求全體課題組進(jìn)行交流和總結，即每個(gè)設計課題組里選派1-2名學(xué)生代表，將本組設計情況在交流會(huì )_[向全體同學(xué)和指導老師進(jìn)行匯報。交流時(shí)要求主講人用圖表、數據、結論等工程術(shù)語(yǔ)表達自己的設計，并在規定時(shí)間內著(zhù)重講解自己設計的特點(diǎn)，對設計結果進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟分析，突出自己的創(chuàng )造性。交流過(guò)程中，指導老師也主動(dòng)指點(diǎn)設計要領(lǐng)，并對進(jìn)行設計進(jìn)行合理評價(jià)。這樣的師生互動(dòng)使學(xué)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(kāi)拓了學(xué)生的設計思路。
5教學(xué)效果
教學(xué)實(shí)踐表明，課程設計不但培養了學(xué)生的工程意識，增強了其實(shí)踐能力，也提升了理論課程的學(xué)習效果。其中，課程總評成績(jì)優(yōu)良率由以前的20%左右提高到30%左右，課程設計成績(jì)優(yōu)秀率由16%上升到23%。通過(guò)課程設計的學(xué)習，大部分學(xué)生能夠將理論知識和具體的實(shí)踐結合起來(lái)。如2008屆的3名學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習中參與一家飲料工廠(chǎng)的設備改造，在設計中他們主動(dòng)提出自己的觀(guān)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(xué)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(jià)值的建議。
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