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课程设计在提升化工原理教学质量中的作用

浏览307次 时间:2013年2月20日 13:20

关键词:化工原理 课程设计 教学质量
摘要:化工原理课程设计是与化工原理课程相配套的一个必修的实践性教学环节。文章从理论学习、实验设计、设备选型、工程设计、创新能力的培养等4个方面总结了化工原理课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。
化工原理主要介绍化工生产过程中的动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作中典型设备的工作原理、基本结构及设计计算等知识ti.-I,教学内容中包含大量理论公式的推导和经验公式的运用。化工原理课程设计是学生在学完化工原理课程的相应教学内容后所安排的教学环节,不仅与化工原理课程的内容紧密相连,还要运用计算机编程.AutoC aD机械制图、化工仪表自动化及操作控制、化_L设备机械基础、化工制图等先修课程的知识,是一项综合性实践训练阴。该教学环节主要培养和锻炼学生以下3个方面的能力和素质:(1)系统训练学生的基本计算技能和文献资料利用能力,逐步培养其工程意识;(2)培养学生综合运用所学知识解决二(.程实际问题的能力;(3)塑造学生良好的设计理念。
在完成课程设计的过程中,学生需掌握厂程技术人员所必需具备的基本技能和工程素质,比如工具书、国家标准和规范的使用,经验公式和经验数据的选择,专业文献资料的查阅、设计成果的分析判断等等,因此课程设计可培养学生对综合知识的运用能力和对_L程问题的解决能力,是对学生的一次综合训练,也是对所学专业基础知识的一次总结,更是对化工原理和化工设备课程教学效果的一次检验。本文主要通过以下4个方面总结了课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。
1 加深学生对“三传理论”和单元操作的理解
动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作是化工原理的主要教学内容,虽然在平时的课堂教学中可通过多媒体教学、动画演示、课堂实验、课后练习、练习辅导等方面增强学生对化工原理基本理论和基本操作的感性认识和理解,但由于课堂教学的内容多,理论知识比较抽象,学习任务较繁重,学生自觉完成课程学习的动力明显不足,教学效果差强人意。课程设计要求学生在指定的时间内完成一个单元操作的设计,愁一个设计任务一般均涉及物料衡算、热.衡算、相平衡关系、传热传质速率关系等典型单元操作的基本内容,经历流程设计到!几艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程,因此学生在具体设计中必须全而理解和应用“三传理论”,并选用合适的单元操作过程。过程必然影响结果,课程设计作为一个教学环节在实践中有效地督导学生加强对理论学习内容的消化,从而加深学生对理论知识的理解。
2培养实验设计和设备选型能力
实验设计能力和设备选型能力的培养是化工原理课程教学的基本目标之一。学习化工原理课程时,通过讲解、动画演示和参观等教学手段,学生熟悉了常用设备的基本操作规程,但大部分同学的实验设计能力和设备选型能力较差。为解决这一问题,在确定课程设计内容时,有针对性地选用部分化工原理中常用的单元操作,给学生下达一个明确的任务,让学生围绕任务所确定的主题在指定时间内完成具体的设计_L作。如,为加强学生对干燥单元操作的理解,可要求学生设计一套离心喷雾干燥塔或设计气流干燥器。课程设计的内容要求涵盖一个完整的工段,为此学生需完成不同艺的方一案选择、设备选型论证、工艺计算,并根据计算与生产经验进行主体设备结构设计,然后确定设备总体尺寸、管口尺寸与方位,还要求进行辅助设备选型与计算,最后绘制主体设备图及带控制点的工艺流程图。过程训练效果表明,学生的实验设计和设备选型能力得到了有效的培养。
3提高工程设计能力
化工原理课程设计是为培养学生设计能力设置的一个教学实践环节,也是使学生完成从理论知识到实际应用的重要一环。每一个设计任务均涉及相应单元操作的基本理论,并经历流程设计到艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程。由于安排课程设计中只有任务而没有参数和条件限制,学生在设计过程中可根据自己的兴趣和知识背景选择设计线路,设定和收集操作参数,完成具体的设计工作:

经济效益是判断设计质量的重要指标,其中设备建设费和使用操作费是其中的关键,而设备费和操作费的综合考虑也是贯穿于化原理课堂教学中的一个重要问题。比如,精馏操作是化_工生产中常用的单元操作,其中物料的回流比是一个非常关键的操作参数C合理的物料回流比应使操作费用和设备折旧费用之和最低在该单元操作中,操作费用主要取决干再沸器中加热蒸汽消耗量及冷凝器中冷却水的消耗量,随着回流比的增大而增大。设备折旧费主要取决于精馏塔中再沸器、冷凝器等设备的投资费,一般随着回流比的增大而降低。为此,在设计过程中必须综合考虑设备折旧费和操作费的关系。通过课程设计的训练,学生不仅进一步提高了公式应用和数据运算能力,同时学会了主动寻求解决实际问题的方法,缩短了理论与实践的距离,也体会到理论在解决实际问题中的重要作用,提高了理论课程的教学质量。
4培养创新能力
在完成化工原理理论课和实验课的同时,为了满足部分学有余力,且对化工原理问题确有兴趣的学生的学习需要,教学小组创造条件为其提供进一步学习的平台,即结合科研任务的需要设计一定数量的课程设计题目,鼓励学生以小组的形式参与。在设计过程中严格坚持“以课题研究为平台,以创新为目标”的原则,有效地将课程设计、课程教学与科研有机地结合起来。在完成工艺设计计算之后、整理设计说明书之前,要求全体课题组进行交流和总结,即每个设计课题组里选派1-2名学生代表,将本组设计情况在交流会_[向全体同学和指导老师进行汇报。交流时要求主讲人用图表、数据、结论等工程术语表达自己的设计,并在规定时间内着重讲解自己设计的特点,对设计结果进行技术经济分析,突出自己的创造性。交流过程中,指导老师也主动指点设计要领,并对进行设计进行合理评价。这样的师生互动使学生的收获不仅局限于自己所做的课题,对其它设计课题也有一定程度的了解,更有效地开拓了学生的设计思路。
5教学效果
教学实践表明,课程设计不但培养了学生的工程意识,增强了其实践能力,也提升了理论课程的学习效果。其中,课程总评成绩优良率由以前的20%左右提高到30%左右,课程设计成绩优秀率由16%上升到23%。通过课程设计的学习,大部分学生能够将理论知识和具体的实践结合起来。如2008届的3名学生在毕业实习中参与一家饮料工厂的设备改造,在设计中他们主动提出自己的观念,最终在导师的指导下设计出具有良好应用效果的方案。近几年,每年都有学生参与教研室中老师科研项目的设计工作,并能提出具有价值的建议。

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