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摘要：

化工機械基礎課程設計是化工專業(yè)重要的實踐教學環(huán)節(jié)，對于提高學生的裝置設計水平，增強工程意識具有重要的意義。隨著高等教育改革的深入，原有教學方法的弊端逐漸顯現(xiàn)，課程設計急需改革。本文分析了課程設計面臨的問題，以課程的教學目的為依據(jù)，提出在設計時間、設計題型、學科交叉、設計規(guī)范、成績考核等方面的改革方案。通過教學改革，激發(fā)了學生的學習興趣，提高了機械設計水平，起到了良好的教學效果。

化工機械基礎課程是化學工程與工藝專業(yè)的必修課程，涉及化學、化工、機械、材料、物理、力學、數(shù)學等學科知識，具有學科交叉復雜、內(nèi)容豐富、理論聯(lián)系實際緊密、工程實踐性強等特點。通過課程學習，學生可以掌握基礎的工程力學知識，熟悉材料特性，學會常用化工裝置的設計方法，了解化工機械安全使用的檢驗原理，對于提高化工專業(yè)學生設計水平，增強工程意識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力具有重要的意義?；?a href='http://www.rhythmiclee.com/' title='機械基礎' target='_blank'>機械基礎課程設計是繼該理論課程之后的一次集中實踐教學環(huán)節(jié)[7]，能夠起到將機械設計知識融會貫通，發(fā)揮理論與工程實際、基礎知識與專業(yè)技術之間的橋梁作用[8]。學生在設計化工裝置時，既要基于學科理論，又要遵循國家標準和行業(yè)規(guī)定；既要裝置結(jié)構合理，又要保證安全經(jīng)濟，是多門學科知識綜合運用，多種專業(yè)技能強化鍛煉的重要過程，為化工類學生更好地服務化工行業(yè)奠定良好的專業(yè)基礎，因此，應予以足夠的重視。

一、課程設計面臨的問題

針對化工專業(yè)學生開設的化工機械基礎課程設計開課于大三，這個階段，學生剛接觸專業(yè)課學習，對本專業(yè)知識體系還不熟悉，對專業(yè)設計更是知之甚少，急需專業(yè)教師悉心指導，同時，一直沿用的課程設計內(nèi)容、課程安排及考核形式等都無法與高等教育改革的新形勢相適應，課程設計急需改革。1.課程設計時間短，與理論課銜接不合理一般化工機械基礎課程設計安排在理論課結(jié)束后一周內(nèi)完成。要做好課程設計，學生要查閱相關裝置的設計資料，熟悉涉及物料的性質(zhì)，了解國家設計規(guī)范，選擇合適的設備材料，合理設計裝置內(nèi)部結(jié)構，完成設計尺寸計算及強度、剛度、穩(wěn)定性校核，繪制裝置設備條件圖，編制設計說明書[9]，設計工作量大，專業(yè)知識要求高，學生很難在一周時間內(nèi)完成。而此時段，學生已完成理論課的學習，對于設計中用到的知識已經(jīng)淡忘，需要重新查找復習，不利于理論知識的學以致用。同時課程設計處于期末考試階段，考試壓力較大，學生忙于準備考試，很容易出現(xiàn)應付或抄襲現(xiàn)象，無法真正起到增強學生工程意識、提高裝置設計水平的作用。

2.課程設計題型少，裝置結(jié)構簡單以往的化工設備設計題型比較單一，只做一些壓力容器設計，課本中有該類裝置的設計例題，學生只需將設計條件帶入，參考例題，按部就班地計算就可以完成，學生學習興趣不大，完成質(zhì)量也不高。設備一般不進行內(nèi)部結(jié)構設計，只進行外部殼體計算，設計難度較小，無法激發(fā)學生的探索欲望，學習主動性較差。

3.不同學科間知識交叉少，裝置設計不完整化工裝置的設計包括工藝設計和機械設計兩部分[11]。工藝設計是根據(jù)設計任務提供的原始數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝要求確定設備的主要尺寸；機械設計是根據(jù)工藝尺寸設計設備的結(jié)構、選擇結(jié)構材料及進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算，給出設備與零部件的條件圖。對于化工專業(yè)的學生來說，化工原理課程設計做的是工藝設計，化工機械基礎課程設計做的是機械設計。教改之前，這兩個設計沒有交叉點，學生每門課程只做一部分設計，而沒有化工裝置設計的完整訓練，不利于學生設計能力的提高[12]。學生提交的設備條件圖，大多采用手畫的形式，而不采用現(xiàn)行各設計院普遍采用的AutoCAD繪圖軟件，無法鍛煉學生機械制圖的能力。設備條件圖繪制簡單，各物料進出管口、自動控制方案都無法體現(xiàn)，化工設計及化工自動控制課程所學知識不能應用到化工機械基礎課程設計中，學生綜合運用所學知識的能力無法得到鍛煉。

4.學生工程意識不強，設計不規(guī)范生產(chǎn)中使用的任何機器或設備的構件都應滿足適用、安全和經(jīng)濟三個基本要求，其中，安全是核心。為了保證裝置安全可靠運行，降低生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率，便于構件互換，國家和有關部門制定了各類化工裝置設計的標準和規(guī)范[13]。學生對相關的標準與規(guī)范不熟悉，容易造成其無法將標準和規(guī)范應用到化工裝置的設計中，與生產(chǎn)實踐脫離。比如，計算容器的物料接口尺寸，很多學生計算出結(jié)果后沒有規(guī)整，即使規(guī)整了，也沒有查閱國家制定的各種鋼管公稱直徑的規(guī)范，采用標準尺寸。在選擇設備材料時，一般選擇適用范圍廣，性能優(yōu)異的材料，沒有考慮會使設備成本大大提高的風險。在設計壓力容器時，計算出的容器殼體壁厚與封頭壁厚不一致，很多學生本著經(jīng)濟的原則，沒有設計為相同尺寸，影響容器的焊接和安全。這些都是理論設計與生產(chǎn)實際偏離、工程意識不強的體現(xiàn)，沒有達到強化工程概念的教學目的。5.考核方式不合理，無法體現(xiàn)設計水平以往的課程設計是根據(jù)學生提交的設計報告給成績，對學生的平時表現(xiàn)，設計的合理性、規(guī)范性及嚴謹程度沒有體現(xiàn)。設計報告抄襲或模仿現(xiàn)象嚴重，單純憑借設計報告無法反映學生真實的設計水平，不能體現(xiàn)公平、公正、合理的考核原則。針對化工機械基礎課程設計存在的這些問題，按照高等教育改革的要求，我們對課程設計進行了改革。

二、課程設計改革措施

1.提早布置課題，合理銜接理論教學針對課程設計時間短，與理論教學脫鉤的問題，我們對課程設計時間安排進行改革。在完成第一章工程力學和第二章化工設備材料教學之后，我們便將每位學生的設計課題布置下去，理論課程結(jié)束后兩周上交相關設計文件，進行考核。在布置課題時，利用兩節(jié)課的時間，介紹各類裝置設計的流程，每個環(huán)節(jié)用到的理論知識也事先向?qū)W生明確，使學生對課程設計有大致的了解，并對今后會對用到的知識引起重視。同時，理論課授課教師在今后介紹各類化工裝置機械設計時也要對重點知識的應用加以說明，并結(jié)合課程設計詳細講解。學生了解設計課題之后即可隨著理論課的講解開始設計，學到的設計知識即刻能夠應用到設計中，真正起到了學以致用的效果。在設計過程中，遇到困難，學生可以在理論課堂上提出，經(jīng)過老師講解得到解決，提高了設計效率，也方便指導教師掌握學生設計情況。由于設計時間由原來的一周延長為多半個學期，學生在理論課結(jié)束時便完成了大部分的設計計算及校核，利用兩周時間整理數(shù)據(jù)，繪制裝置圖，撰寫說明書，不會耽誤期末考試復習，避免了應付抄襲現(xiàn)象的發(fā)生，真正鍛煉了學生的機械設計能力，達到了課程設計的教學目的。2.增加設計題型，重視設備內(nèi)件設計課程設計題型的選擇關系著化工實踐教學的效果。為了使學生熟悉各類化工裝置，激發(fā)學生學習的主動性，鍛煉化工設計能力，我們編制了多種化工裝置的設計題型，包括壓力容器設計、板式塔設計、填料塔設計、管殼式換熱器設計和攪拌反應釜設計，共計五個設計題型。這些裝置是化工生產(chǎn)中最常用的，體現(xiàn)了理論設計與生產(chǎn)實踐的結(jié)合，同時，理論教學講授的設計知識在這些裝置的設計中能得到充分的應用，加深了學生對理論知識的理解，保障了裝置設計的質(zhì)量。對于裝置的主要部件，比如板式塔的塔板、填料塔的填料層、反應釜的攪拌器等，也要求學生詳細設計，并且給出部件的條件圖。通過內(nèi)部構件的選擇、設計和校核，加深學生對化工裝置的認識。

將每個班的學生分成5組，每組負責一類裝置的設計，并且同組學生的設計條件各不相同。學生要完成自己裝置的設計，要查閱大量的文獻資料，搜集各種物料性質(zhì)，學會各類裝置的機械設計方法，參考化工容器設計的國家標準，這種形式徹底改變了課程設計形同虛設的尷尬局面，鍛煉了學生查找科研資料，積極探索未知領域，不斷補充新知識，獨立完成科研任務的能力，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識，真正提高了化工裝置的設計水平。3.加強學科交叉訓練，完善裝置設計流程化工裝置的工藝設計與機械設計是互相影響、密不可分的，工藝設計為機械設計提供工藝條件及設備主要尺寸，而機械設計的結(jié)果又反過來影響工藝設計。為了使學生對化工裝置設計有完整的設計體驗，我們聯(lián)合化工原理課程設計，將這兩個設計有機結(jié)合，學生在做完化工裝置的工藝設計之后，根據(jù)工藝條件及計算出的裝置尺寸，接著進行化工裝置的機械設計，使學生知道裝置的設計流程，為學生將來從事化工設計工作奠定了良好的基礎。對于學生提交的設備條件圖及主要內(nèi)件結(jié)構圖，嚴格要求用AutoCAD繪制，并且標出各接管及自動控制儀表的安裝方位，在設備條件圖的右側(cè)表明工藝要求、安裝要求、各接管尺寸、材質(zhì)、采用的國家標準等。

通過這些方式，學生熟悉了化工裝置的設計流程，將化工原理、化工機械基礎、化工制圖、化工設計、化工自動控制等專業(yè)課所學知識融會貫通，綜合運用，提高了學生學習的積極性和主動性，有利于設計能力的提升。4.嚴格規(guī)范設計，強化工程意識作為一名合格的化工專業(yè)學生，必須了解國家制定的有關化工設計的各種行業(yè)規(guī)范和國家標準。在做任何裝置設計之前，都要先查找有關規(guī)范和標準，絕不能閉門造車，無據(jù)可依。與化工機械基礎課程設計相關的標準有《鋼制壓力容器》《管殼式換熱器》《鋼制塔式容器》《塔器設計技術規(guī)定》《石油化工鋼制壓力容器》《石油化工自動化儀表選型設計規(guī)范》等。學生在做課程設計時，遇到有關尺寸的確定、內(nèi)件的選擇等有疑問的地方，一定要查閱相關標準，養(yǎng)成良好的設計習慣和嚴謹?shù)墓こ虘B(tài)度，做一個敢于擔當、認真負責的設計者。同時，要注意適用、安全、經(jīng)濟相協(xié)調(diào)的原則，密切聯(lián)系工程實際，強化工程意識。5.完善考核體系，激發(fā)設計熱情考核對于課程設計的質(zhì)量有著重要的導向作用，公平、公正、合理地對課程設計做出考核，對學生有著監(jiān)督、鼓勵和引導作用。實踐類課程的成績考核不同于理論課，決不能單純依據(jù)提交的設計報告定成績?；C械基礎課程設計的考核分為平時成績、設計報告質(zhì)量和答辯三部分，分別占總成績的10%、70%和20%比例。其中，平時成績包括出勤率、學習態(tài)度及團隊協(xié)作能力。設計報告質(zhì)量包括報告的完整性、設計的合理性、計算的準確性、圖紙繪制的規(guī)范性等。答辯環(huán)節(jié)要求每位學生將設計內(nèi)容做成幻燈片，利用3分鐘的時間陳述工作內(nèi)容，然后由考核教師提問有關問題，學生作答。這種考核形式督促學生實實在在地做設計，認認真真地抓質(zhì)量，只有付出努力，才能取得好成績，激發(fā)了學生的設計熱情，杜絕了抄襲應付現(xiàn)象，達到了教學目的。

三、總結(jié)

化工機械基礎課程設計是化工專業(yè)學生重要的實踐教學環(huán)節(jié)，隨著高等教育改革的深入，原有教學方法的弊端日趨顯現(xiàn)，課程設計急需改革。針對設計時間短的問題，我們提早布置課題，與理論教學合理銜接，避免了抄襲應付現(xiàn)象。增加設計題型，由原來的單一裝置設計增加為五種裝置設計題型，并且對裝置的主要部件也要進行設計。加強與化工原理、機械制圖、化工設計等交叉學科的聯(lián)系，完善裝置設計流程。裝置設計要嚴格遵守國家規(guī)范和行業(yè)規(guī)定，注重適用、安全、經(jīng)濟相協(xié)調(diào)的原則，增強學生的工程意識。完善考核體系，公平、公正、合理的對課程設計進行評價。通過教學改革，激發(fā)了學生學習的積極性，課程設計質(zhì)量得到提高，杜絕了抄襲應付現(xiàn)象。學生在課程設計過程中，自覺依據(jù)國家設計標準，將理論設計與生產(chǎn)實際相結(jié)合，增強了工程意識，提高了機械設計水平，起到良好的教學效果。

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