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摘要：

化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計是化工專業(yè)重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對于提高學(xué)生的裝置設(shè)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(xué)方法的弊端逐漸顯現(xiàn)，課程設(shè)計急需改革。本文分析了課程設(shè)計面臨的問題，以課程的教學(xué)目的為依據(jù)，提出在設(shè)計時間、設(shè)計題型、學(xué)科交叉、設(shè)計規(guī)范、成績考核等方面的改革方案。通過教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣，提高了機械設(shè)計水平，起到了良好的教學(xué)效果。

化工機械基礎(chǔ)課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的必修課程，涉及化學(xué)、化工、機械、材料、物理、力學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識，具有學(xué)科交叉復(fù)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(xué)習，學(xué)生可以掌握基礎(chǔ)的工程力學(xué)知識，熟悉材料特性，學(xué)會常用化工裝置的設(shè)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(xué)生設(shè)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。化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計是繼該理論課程之后的一次集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)[7]，能夠起到將機械設(shè)計知識融會貫通，發(fā)揮理論與工程實際、基礎(chǔ)知識與專業(yè)技術(shù)之間的橋梁作用[8]。學(xué)生在設(shè)計化工裝置時，既要基于學(xué)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(gòu)合理，又要保證安全經(jīng)濟，是多門學(xué)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(xué)生更好地服務(wù)化工行業(yè)奠定良好的專業(yè)基礎(chǔ)，因此，應(yīng)予以足夠的重視。

一、課程設(shè)計面臨的問題

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

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

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

4.學(xué)生工程意識不強，設(shè)計不規(guī)范生產(chǎn)中使用的任何機器或設(shè)備的構(gòu)件都應(yīng)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(gòu)件互換，國家和有關(guān)部門制定了各類化工裝置設(shè)計的標準和規(guī)范[13]。學(xué)生對相關(guān)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(yīng)用到化工裝置的設(shè)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(xué)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(shè)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(shè)備成本大大提高的風險。在設(shè)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(xué)生本著經(jīng)濟的原則，沒有設(shè)計為相同尺寸，影響容器的焊接和安全。這些都是理論設(shè)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(xué)目的。5.考核方式不合理，無法體現(xiàn)設(shè)計水平以往的課程設(shè)計是根據(jù)學(xué)生提交的設(shè)計報告給成績，對學(xué)生的平時表現(xiàn)，設(shè)計的合理性、規(guī)范性及嚴謹程度沒有體現(xiàn)。設(shè)計報告抄襲或模仿現(xiàn)象嚴重，單純憑借設(shè)計報告無法反映學(xué)生真實的設(shè)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(chǔ)課程設(shè)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(shè)計進行了改革。

二、課程設(shè)計改革措施

1.提早布置課題，合理銜接理論教學(xué)針對課程設(shè)計時間短，與理論教學(xué)脫鉤的問題，我們對課程設(shè)計時間安排進行改革。在完成第一章工程力學(xué)和第二章化工設(shè)備材料教學(xué)之后，我們便將每位學(xué)生的設(shè)計課題布置下去，理論課程結(jié)束后兩周上交相關(guān)設(shè)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(shè)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(xué)生對課程設(shè)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(shè)計時也要對重點知識的應(yīng)用加以說明，并結(jié)合課程設(shè)計詳細講解。學(xué)生了解設(shè)計課題之后即可隨著理論課的講解開始設(shè)計，學(xué)到的設(shè)計知識即刻能夠應(yīng)用到設(shè)計中，真正起到了學(xué)以致用的效果。在設(shè)計過程中，遇到困難，學(xué)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(shè)計效率，也方便指導(dǎo)教師掌握學(xué)生設(shè)計情況。由于設(shè)計時間由原來的一周延長為多半個學(xué)期，學(xué)生在理論課結(jié)束時便完成了大部分的設(shè)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(fù)習，避免了應(yīng)付抄襲現(xiàn)象的發(fā)生，真正鍛煉了學(xué)生的機械設(shè)計能力，達到了課程設(shè)計的教學(xué)目的。2.增加設(shè)計題型，重視設(shè)備內(nèi)件設(shè)計課程設(shè)計題型的選擇關(guān)系著化工實踐教學(xué)的效果。為了使學(xué)生熟悉各類化工裝置，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主動性，鍛煉化工設(shè)計能力，我們編制了多種化工裝置的設(shè)計題型，包括壓力容器設(shè)計、板式塔設(shè)計、填料塔設(shè)計、管殼式換熱器設(shè)計和攪拌反應(yīng)釜設(shè)計，共計五個設(shè)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(shè)計與生產(chǎn)實踐的結(jié)合，同時，理論教學(xué)講授的設(shè)計知識在這些裝置的設(shè)計中能得到充分的應(yīng)用，加深了學(xué)生對理論知識的理解，保障了裝置設(shè)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(yīng)釜的攪拌器等，也要求學(xué)生詳細設(shè)計，并且給出部件的條件圖。通過內(nèi)部構(gòu)件的選擇、設(shè)計和校核，加深學(xué)生對化工裝置的認識。

將每個班的學(xué)生分成5組，每組負責一類裝置的設(shè)計，并且同組學(xué)生的設(shè)計條件各不相同。學(xué)生要完成自己裝置的設(shè)計，要查閱大量的文獻資料，搜集各種物料性質(zhì)，學(xué)會各類裝置的機械設(shè)計方法，參考化工容器設(shè)計的國家標準，這種形式徹底改變了課程設(shè)計形同虛設(shè)的尷尬局面，鍛煉了學(xué)生查找科研資料，積極探索未知領(lǐng)域，不斷補充新知識，獨立完成科研任務(wù)的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，真正提高了化工裝置的設(shè)計水平。3.加強學(xué)科交叉訓(xùn)練，完善裝置設(shè)計流程化工裝置的工藝設(shè)計與機械設(shè)計是互相影響、密不可分的，工藝設(shè)計為機械設(shè)計提供工藝條件及設(shè)備主要尺寸，而機械設(shè)計的結(jié)果又反過來影響工藝設(shè)計。為了使學(xué)生對化工裝置設(shè)計有完整的設(shè)計體驗，我們聯(lián)合化工原理課程設(shè)計，將這兩個設(shè)計有機結(jié)合，學(xué)生在做完化工裝置的工藝設(shè)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(shè)計，使學(xué)生知道裝置的設(shè)計流程，為學(xué)生將來從事化工設(shè)計工作奠定了良好的基礎(chǔ)。對于學(xué)生提交的設(shè)備條件圖及主要內(nèi)件結(jié)構(gòu)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(shè)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(xué)生熟悉了化工裝置的設(shè)計流程，將化工原理、化工機械基礎(chǔ)、化工制圖、化工設(shè)計、化工自動控制等專業(yè)課所學(xué)知識融會貫通，綜合運用，提高了學(xué)生學(xué)習的積極性和主動性，有利于設(shè)計能力的提升。4.嚴格規(guī)范設(shè)計，強化工程意識作為一名合格的化工專業(yè)學(xué)生，必須了解國家制定的有關(guān)化工設(shè)計的各種行業(yè)規(guī)范和國家標準。在做任何裝置設(shè)計之前，都要先查找有關(guān)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(chǔ)課程設(shè)計相關(guān)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(shè)計技術(shù)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(shè)計規(guī)范》等。學(xué)生在做課程設(shè)計時，遇到有關(guān)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(guān)標準，養(yǎng)成良好的設(shè)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(shè)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(shè)計熱情考核對于課程設(shè)計的質(zhì)量有著重要的導(dǎo)向作用，公平、公正、合理地對課程設(shè)計做出考核，對學(xué)生有著監(jiān)督、鼓勵和引導(dǎo)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(shè)計報告定成績?；C械基礎(chǔ)課程設(shè)計的考核分為平時成績、設(shè)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(xué)習態(tài)度及團隊協(xié)作能力。設(shè)計報告質(zhì)量包括報告的完整性、設(shè)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(xué)生將設(shè)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(guān)問題，學(xué)生作答。這種考核形式督促學(xué)生實實在在地做設(shè)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(xué)生的設(shè)計熱情，杜絕了抄襲應(yīng)付現(xiàn)象，達到了教學(xué)目的。

三、總結(jié)

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

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