“化工原理课程设计”教学探索与改革

谭立强

摘 要：针对目前“化工原理课程设计”课程在教学过程中存在的部分问题及不足，探讨了该门课程的改革方法，如借助“线上教学”，改革教学模式;加强校企合作，课程设计题目与实际生产挂钩;分组完成设计任务，增加答辩覆盖面及分值;增强计算机在课程设计中的辅助作用等。实践证明，通过这些改革措施可以有效提高课程设计质量。

关键词：化工原理;课程设计;教学改革

“化工原理”是一门综合运用物理、化学、高等数学等基础理论知识，以化工传递过程的基本理论和工程方法论为两条主线，系统地阐述化工单元操作的基本原理、计算过程、典型设备的结构特点及性能的工科专业课程，是各大高校化工、化学、生物工程、食品工程等相关专业的必修和核心课程[1]。“化工原理课程设计”则是以化工原理为理论基础，是学生修完化工原理基本知识及理论之后重要的实践教学环节。在此课程的设计完成过程中，学生可以综合前期所学的“化工原理”“Auto CAD”等基础课程，不仅能更系统地理解所学知识，更能将理论知识综合运用于实践过程。因此，“化工原理课程设计”这门课程起着承上启下、由理论到实践的桥梁作用，其教学质量的高低将会直接影响学生对基础理论知识的运用和工程能力的培养。

1 “化工原理课程设计”教学过程中存在的问题

受高校地域限制及师资力量不均衡等因素的影响，“化工原理课程设计”在不同高校实施的过程中存在一定的问题，教学质量也因此受到一定的影响。

1.1  理论基础教学课时偏少

随着化工类课程体系的变化及培养方案的修订，部分高校的“化工原理”理论课程的学时均有一定的削减[2]。以淮阴工学院为例，在2018年前，化工类专业的“化工原理”理论课程的总学时为108课时，分上下两学期完成，而在2018年之后的新教学大纲和培养方案中，“化工原理”的课时被消减为94课时，导致教师没有充分的课时将化工原理单元操作涉及的理论知识讲解清楚，更无法讲解工程实践涉及的案例，导致理论教学效果不理想，学生只能“记住”相关知识应付考试。不打好理论知识的基础，“化工原理课程设计”的操作性环节就无法开展，导致学生在课程设计过程中受到挫败，失去对该课程的学习兴趣，应付了事，增加了课程的教学难度，形成了恶性循环。

1.2  课程设计题目、类型偏少，与实际生产脱钩

一般高校教师是在博士毕业后直接进校任职的，缺乏工厂实际生产经验。因此，在课程设计选题过程中，基本是以“化工原理”教材中的案例及例题为背景，选择一定的内容作为课程设计的内容，导致选题陈旧而且多年不变。部分教师甚至只改变了年产量、压力、温度等个别知识点，再将其作为一个新的题目让学生完成设计任务，导致部分学生直接参考上一届学生的设计，套用相关公式，依葫芦画瓢，或者直接将老师改变的参数带入原公式计算，而不是通过自己的思考进行相关的计算。虽然完成了任务，但只是机械性地模仿计算，没有真正理解公式的物理意义和适用条件及设备的选型原理，导致课程设计流于形式，学生收获不大，达不到课程培养方案中的教学目标。

1.3  课程设计时间偏短

完成一个完整的课程设计需要查阅文献、确定设计方案，再衡算物料、衡算热量、设备选型、确定工艺流程及计算附属设备，内容详实、复杂。一般高校化工专业的课程设计时间为两周，一个学生一般无法在规定时间内完成所有的工作。因此，许多学生在方案设计及计算过程中抄袭他人的成果，有的学生即使在设计参数不一样的条件下也会直接使用他人的工艺流程图，虽然按时完成了课程设计任务，但并没有相关的知识储备。另外，在考核过程中遇到内容相似的设计说明书，老师无法判断到底是哪位学生抄袭了其他学生的，因此也无法准确地给出每一位学生的真实成绩。

2 “化工原理课程设计”教学过程中的改革措施

基于“化工原理课程设计”教学过程中存在的问题，结合其他高校教师在该课程教学过程中的改进方法和经验，根据淮阴工学院的实际情况，对该课程的教学提出以下改革措施。

2.1  借助“线上教学”，改革教学模式

随着“互联网”的发展，“线上教学”成为一种新的教学模式。慕课、泛雅、超星等网络课堂的兴起，突破了线下教学理论课时不够的局限[3]。通过慕课等网络课堂，教师可以将“化工原理”的理论基础知识及各单元操作制作成视频传到各课程网站。对于在课堂学习过程中没有听懂的知识点，学生可以进入网络课堂重新听讲，最大限度地掌握相关知识。对于因为线下课时少而导致部分知识点在课堂上不能系统讲解的内容，也可以做成视频发布在网络课堂上，学生可以利用课余时间完成知识的学习。线上网络课堂的教学延伸了线下的课堂教学，为“化工原理课程设计”基础知识的储备奠定了基础。

2.2  加强校企合作，课程设计题目与实际生产挂钩

在选题的过程中，教师可以深入企业，选择在实际生产过程中涉及的化工单元操作，或者在解决化工实际生产问题的过程中凝练出题目，让学生在课程设计过程中解决实际问题，大大提升了课程设计题目的多样性和灵活性。例如本学期的课程设计就是结合一家化工企业的合作项目，项目中涉及不同的单元操作，将全班学生分组，一部分学生设计换热器，一部分学生设计板式塔，一部分学生设计填料塔等。将学生的设计与实际生产相结合，让学生学以致用，将课堂上所学的理论知识真正用于实践，既解决了课程设计题目单一的问题，又提高了学生学习的积极性和主动性，使学生在课程设计过程中得到成就感，大大提高了综合运用知识的能力。

2.3  分组完成设计任务，增加答辩覆盖面及分值

国内大部分高校“化工原理课程设计”的任务时间是两周，可以将班级学生分成不同的组，比如将40个学生分成     8组，不同组的设计任务不同。组内学生按照组长的分配完成不同的任务，设计方案的确定、物料衡算、热量衡算、设备选型、工艺流程的确定及附属设备的计算均由不同的学生负责，同组学生之间互相讨论、研究。在答辩过程中，教师可以结合任务书和说明书向组内任意学生提问任何和设计相关的问题，这就要求组內所有的学生不仅要熟悉自己负责的设计任务，对其他学生负责的任务也要有所了解，这种覆盖面较广的答辩方式，不仅提高了组内学生对设计任务的掌握程度，而且提高了所有学生综合运用知识的能力。

2.4  增强计算机在课程设计中的辅助作用

随着计算机技术的发展，计算机在课程设计中的应用也越来越广泛，应用价值得到了广泛认可。“化工原理课程设计”课程涉及的工艺计算，例如相平衡常数的计算、理论塔板数的计算、适宜回流比的选择、换热器传热系数的选取等，均需经过大量循环计算的试差法，如果采用手算则要耗费大量精力，且容易出错。若采用Excel和Aspen Plus等计算机软件，可以大大减少计算工作量，提高计算的精度和准确度。由于计算过程中需要用到大量公式，鼓励有能力的学生使用Matlab或者VB进行编程计算，对于这类学生可适当加分。另外，在板式塔的塔板负荷性能图的绘制过程中，可以采用Excel或Origin软件快速、准确地绘图，避免在手工绘制过程中出现错误及误差，大大提高了绘图结果的准确性。

3 结语

“化工原理课程设计”综合考查了学生对理论知识的综合应用和实践能力，对这门课程进行优化可以充分调动学生在学习过程中的积极性、主动性和学习兴趣，培养学生团结协作的精神和解决工程实际问题的能力，促进学生计算机应用能力的提高。

[参考文献]

[1]曾凡花，曾足云.“互联网+”背景下化工原理课程设计教学改革研究[J].化工教学，2018，44（9）：158.

[2]宋红.《化工原理课程设计》教学改革的研究[J].广东化工，2017，44（17）：214-215.

[3]陈婷，路平.《化工原理课程设计》教学改革与探索[J].广东化工，2016，43（18）：187-188.