化工原理课程设计实践教学研究

刘瑞江，张业旺，李红霞，柳春华

(江苏大学 药学院，江苏 镇江 212013)

化工原理课程设计实践教学研究

刘瑞江，张业旺，李红霞，柳春华

(江苏大学 药学院，江苏 镇江 212013)

介绍了化工原理课程设计的特点和重要性，概述了化工原理课程设计的目标和要求，阐述了化工原理理论课程与课程设计间的关系，说明了化工原理课程设计与化工设备机械设计和化工工程设计的差别。从强化工程实践能力、提高环保节能和经济效益意识，教师队伍的建设和业务能力的提高，题目的设计和盲选组织，课件制作和课程指导书的编制选用，计算机及其软件的应用，辅导和监控工作，考核方式的改进等诸多方面详细论述了提高化工原理课程设计质量的方法，指出了改进化工原理课程设计的方法，为化工原理课程设计水平和效果的提高提供了帮助。

化工原理；课程设计；实践教学；研究

化工原理课程是化工和制药大类工科专业基础课程，它内容量大，理论性高，实用性强，它以化工类型生产过程中的物理加工过程为背景，训练用自然科学的原理考察、解决和处理工程实际问题的能力，强化工程概念、定量运算、实验技能以及设计能力，强调理论与实际的结合，提高分析和解决实际问题的能力。由于化工原理课程的主要目标是通过理论研究而有效的应用于生产实践，所以，化工原理课程设计实践教学的重要性突显出来，经过一段时间的教学实践，授课组积累了大量化工原理课程设计教学活动经验，现总结出来，以求对高校化工原理及其课程设计的教学活动有一定的帮助。

1 明确化工原理课程设计的目标和要求

化工原理课程设计是继化工原理课程之后的一次综合性能力训练，属于实践性环节。其目标是让学生掌握单元设计的基本要求、流程及设备选择的论证方法、设计步骤和设计说明的撰写，培养学生对过程、设备进行选择和设计的能力，训练学生独立查阅(手册)资料、撰写设计说明书的能力，培养学生综合运用所学的知识分析问题和解决问题的能力，领会化工原理的基本研究方法、原理在工程设计中的应用，为学生今后从事化工类型工程设计奠定初步技术基础。由于化工原理课程设计对学生工程能力的培养和提高及其重要，因此在专业计划中作为独立的实践环节，独立开设了化工原理课程设计课程。

化工原理课程设计要求学生学会图纸的绘制方法，能够独立查找和估算化工物性数据，合理论证流程并进行设备的选择，掌握流程和设备设计的一般步骤和具体计算方法，熟练编写设计说明书，达到综合运用所学化工原理课程及其相关知识，提高工程设计的能力。

在教学活动过程中，必须突出这些基本要求和目标，让学生有目的的学习和训练，让实践教学活动目的和要求明确，充分调动学生的积极主动性，以利于教学目的的实现，提高教学活动的效果，为工程人才的培养奠定基础。

2 正确处理化工原理理论课和课程设计间的关系

化工原理和课程设计间是理论与实践的对应关系，两者是紧密联系，相互促进的[1]，因此，正确处理好理论课程和实践课程间的关系，对化工原理课程设计水平的提高将有很大的帮助。

理论教学过程中要善于渗透课程设计实践内容，让理论教学具有目的性，也让理论授课不再是单一乏味的纯粹理论，增强学生对理论课程授课的兴趣，提高理论授课的课堂气氛，为理论的掌握提供感性实例。同时，在实践教学活动中，进行问题和过程的分析时，要引导学生始终寻求以理论原理为基础，通过课程设计提高和促进理论知识体系的深化和完善。

面对理论课时不断减少的现状，正确处理理论课时不足与课程设计之间的关系非常重要。首先，通过多媒体教学提高课程教学的速度和效率，充分利用计算机辅助教学的优势，将文字、图形、动画、声音、视频影像等信息集成和综合，使内容丰富、形式多样的表达方式更直观、准确、生动、形象、活泼，提高学生上课的兴趣和积极性，并培养学生的形象思维和抽象思维，突出了形象地表达单元操作过程和原理，提高教学效果较好，解决课程内容量大和学时数少的矛盾。其次，合理简化理论教学内容，减少课程设计实例的诠释，让学生存在未知的知识，让他们感觉到课程设计的新颖性，消除完全根据理论授课重复训练的感觉，让学生通过自学掌握课程设计内容，不仅可以提高学生的自学能力，而且变化的教学方式不再让理论教学枯燥乏味。

3 区分化工设备机械设计、化工原理课程设计和化工工程设计

化工设备机械设计是化工原理课程设计的先修课，化工工程设计是化工原理课程设计的后续课程，三者存在许多共同点[2-3]，但是三者存在很大的差别，必须让学生明确三者之间的差别，明确训练的目标。化工设备机械设计的设计过程往往是从力学的角度进行分析计算的反应设备设计，并且大多是单一设备的静态过程的设计计算；化工原理课程设计已将静态过程变为动态过程设计，涉及一个动态平衡设计问题，虽然也是一个单元过程的设计计算，但是一个单元过程却包含多个不同和相同的设备，技巧性和技术性比化工设备机械设计高得多；化工工程设计是一个工程流程的设计，它的设计不仅包含着多个单元操作的设计，还包含着多个反应设备的设计和计算，更重要的是化工工程设计体现工业化的概念，在工艺流程设备的衔接和高效利用方面的设计要合理。正确区分了三者之间的差别，对化工原理课程设计的要求的理解和掌握有力。

4 强化工程实践、环保节能和经济效益意识

化工原理课程设计的目标就是应用于工业化生产，因此，课程设计的工程实践性尤为重要[4]。通常，化工原理课程设计前，要根据课程设计的内容选择对应的企业单元操作进行现场实践实习，在现实的生产过程中体验理论知识的指导作用，为课程设计的顺利进行奠定基础；同时，单元操作设计过程中要有环保节能以及经济意识，设计过程中要满足国家和地区的环保要求和节能要求，让设计更具有现实意义；另外，要始终把握设备经济的原则，让设计的单元操作设备更经济，效益更大更合理。

5 多渠道提高化工原理课程设计的质量

5.1 建设实践教学指导教师队伍，提高业务能力

提高化工原理课程设计水平的首要问题就是教学指导队伍的建设问题，建立一支优良的精通化工原理课程设计内容的高素质教师队伍是保证课程设计教学效果的先决因素。没有一支强课程设计实践能力的指导队伍，不难想象课程设计的水平和效果会如何，因此，指导教师队伍的建设是非常必要的。指导教师业务能力需要在实践中不断提高，不仅让新教师亲自认真完成化工原理课程设计，体会课程设计的全过程，还让教师到企业中到具体的单元操作车间进行生产实习，让他们在生产实际中掌握和灵活运用理论知识，提供教师对课程设计的认识，提高教师本身的化工原理课程设计水平。同时，要求教师在指导过程中认真总结经验和教训，不断提高教师的指导能力和水平。

在教学过程中，不断改善教学方式，不断提出问题，启发学生思考问题、解决问题，在给定设计题目前提下，引导学生带着问题进行深入的自学，理解和掌握理论知识，在理论知识的指导下进行课程设计。例如：在精馏塔的设计过程中，给定进料条件，启发学生如何达到进料的条件要求，进料条件的改变对精馏的影响是什么，对精馏塔的塔高有什么影响；回流比倍数自由选择过程中会产生什么样的影响，积极引导学生先从理论上分析问题，在设计过程中不断深入对理论知识的理解。通过提出问题，提高学生对设计的积极主动性，发挥学生的学习热情和内在潜能，提高创造能力，加强与学生的设计交流，在设计过程中不断增强学生的工程意识，并让学生在设计过程中体会到学习带来的快乐，使学生由被动接受变为主动学习，保证课程设计实践教学的质量。

5.2 设计和盲选课程设计题目

为提高化工原理课程设计的效果，提高每一位学生的设计能力，课程设计的题目要保证一人一题，保证题目各不相同，以避免学生抄袭设计，无法得到训练；例如：设计精馏塔的设计题目时，改变塔的类型(浮阀塔、筛板塔和填料塔)、进料状况(冷液进料、饱和液体进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽进料)、回流比、加热方式(直接蒸汽加热和间接蒸汽加热)以及年处理量等条件不断改变设计的题目，增加设计过程的种类、方式和形式，提高题目的多样化，确保设计只能在独立的基础上完成，提高学生的独立设计能力；同时，为照顾到学生设计计算能力以及理论知识水平的差别，设计题目又要成组具有相近性，以便学生间相互学习和帮助，提高课程设计的效率。

题目设计好后，题目要进行盲选。盲选是指在不了解任何设计题目的基础上进行设计题目的选择，即自己将要设计的题目的内容在选题前未知。这样可以有效提高学生前期的自学内容的全面性，同时也体现出课程设计的公平公正性，给学生一个公平学习的机会，也降低学生的负面情绪。通常将设计题目的题号打乱形成盲选题号，使盲选题目顺序与设计题目顺序完全不同，避免学生根据学号顺序自然选题，这样能够将各个不同档次和能力的学生合理分配到各个设计小组，并且也能做到男女生合理分配，促进课程设计的顺利进行。

5.3 提高课程设计多媒体课件水平，编制或选用配套设计指导书

化工原理课程设计课件应将化工设计的内容和分类、化工设备设计方法与步骤、化工过程及设备的技术经济评价、化工设备设计的最优化、化工原理课程设计的目的、具体设计内容、步骤和具体要求，课程设计说明书的撰写要求，有关图纸绘制的说明和要求等基本的内容进行详尽的阐述，使学生课程设计有章可循。

为适应各专业对化工原理课程设计的要求，编制或选用适合各专业的化工原理课程设计指导书是一种有效的方式[5]。这样，针对性得到有效提高，但是要避免指导书中全过程完整设计实例的介绍，避免照葫芦画瓢的设计方式，提高学生独立设计能力。

5.4 强化计算机及软件在化工原理课程设计中的应用

化工原理课程设计的计算量大，很多过程需要试差或循环计算才可以找到经济、可行、可靠的设计计算数据，单纯的人工计算会浪费大量的时间。因此，在课程设计的指导过程中，积极主动的引导学生充分利用自己所学的计算机语言自编简单有效的程序，极大降低人工计算量，节省了更多的学习时间[6-8]。同时，合理使用CAI制作课件，使课件更生动更形象更全面。要求学生尽可能地使用AutoCAD绘制图纸，强化学生计算机软件和计算机语言的应用能力，并节省了大量设计时间。但是，设计说明书的撰写应尽量避免使用电子版文档而采用手工书写的方式，可以有效避免课程设计中懒惰学生的拷贝情况，为每位学生课程设计全过程的能力训练提供保障。

5.5 做好辅导和监控工作，改进考核方式

化工原理课程设计量较大，并且设计一般集中在学期末的两周，为保证课程设计能顺利圆满地完成，保证每位同学的设计工作量，必须保证指导教师的指导时间，及时地解决学生在课程设计里遇到的问题，并合理规定好学生的工作时间，做好设计的监控工作，确保课程设计的质量。

考核方式是学生十分注重的内容，明确合理有效的考核方式是提高课程设计水平直接有效的措施。考核方式应避免传统的设计资料考核方式[9-10]，将设计过程的努力程度、设计说明书的质量、图纸绘制质量、课程设计答辩、任务完成状况五个方面有机结合起来进行考核，全面系统的考核方式避免了学生马虎、草率、投机、弄虚作假的心理，培养了学生实事求是、严肃认真的作风和态度，保证了高素质专业合格人才的培养。

6 结束语

提高化工原理课程设计要首先明确课程设计的目标和要求，提高化工原理理论课程的教学水平，在理论课程的教学中不断渗透课程设计实践教学内容，正确区分化工原理课程设计与化工设备机械设计和化工工程设计的差别，强化工程实践能力、提高环保节能和经济效益意识，从教师队伍的建设和业务能力的提高，题目的设计和盲选组织，课件制作和课程指导书的编制选用，计算机及其软件的应用，做好辅导和监控工作，改进考核方式等诸多方面提高化工原理课程设计的质量，培养学生认真、耐心、细心、快捷、统筹兼顾、理论联系实际、实事求是的作风，强化学生工程设计能力。

其次，应继续努力争取更多的课程设计实习经费，争取更多的工业化生产设备的实习机会，提高课程设计的实践性，提供设计的感性认识，提高设计的理论和水平。

另外，要不断加大化工原理课程设计的改革力度，通过更多的方式，如创建课程设计网络智能考核系统[11-12]和课程设计导师系统[13]，提高青年指导教师的指导能力[14]等，完善和提高课程设计的过程，优化课程设计的效果，更好地提高学生的工程设计和应用能力。

[1]刘巧瑜，刘长海. 课程设计在提升化工原理教学质量中的作用[J]. 广西轻工业，2010(2)：115-116.

[2]唐定兴，李芳，张翠歌，等. 化工原理课程设计与化工设备课程设计教学改革[J]. 池州学院学报，2012，26(6)：126-127.

[3]蔡锐，周剑秋，武文良，等. 化工原理和化工设备机械基础两门课课程设计结合的思考与实践[J]. 化工高等教育，2010(3)：23-25.

[4]朱宪荣，佟白. 校企结合对化工原理课程设计教学改革的尝试[J]. 化工高等教育，2010(1)：46-48.

[5]刘玉兰，陈英南. 化工原理课程设计配套教材[J]. 化工高等教育，2008(2)：100-101.

[6]刘相，王兰娟. 化工设计软件在化工原理课程设计中的应用[J]. 化工高等教育，2012(6)：64-66.

[7]赖万东，钟理. 浅析应用计算机软件辅助化工原理课程设计教学[J]. 化工高等教育，2012(1)：63-66.

[8]吴晓艺，王静文，司秀丽. 计算机辅助计算在化工原理课程设计中的应用[J]. 计算机与应用化学，2009，26(5)：675-660.

[9]崔铁兵，王红芳. 高校本科化工原理课程设计教学改革探索[J]. 黄河水利职业技术学院学报，2013，25(2)：74-76.

[10]王淑波，乔伟艳，李青云，等. 化工原理课程设计教学改革的研究[J].广东化工，2012，39(3)：222-223.

[11]陈婷，夏璐，姚兴东. 基于ASP.net网络技术的化工原理课程设计教学软件开发[J].高教论坛，2011(10)：71-74.

[12]孙怀宇，高 枫，范俊刚，等. 化工原理课程设计网络智能考试系统的开发[J]. 化工高等教育，2009(3)：79-81.

[13]顾正荣. 化工原理食工原理课程设计导师系统的研究与应用[J]. 无锡教育学院学报，2005，25(2)：69-72.

[14]李红玲. 化工原理课程设计的教学改革与探索[J]. 广州化工，2013，41(16)：204-205.

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

江苏大学教学改革与研究基金资助项目(2013JGYB017)。

刘瑞江(1975-)，男，博士，副教授，主要从事制药工程与工艺的教学和研究工作。

G640

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.030