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化工原理的課程設計范文第1篇

（武漢鐵路職業(yè)技術學院 湖北 武漢 450052）

摘要：課程文化建設是高職院校培養(yǎng)高素質應用型人才的必然要求。高職教育在課程文化建設的過程中，需要避免簡單地把文化建設理解為文化課程的建設，而是要將知識傳授與觀念、理念、思維的培養(yǎng)協(xié)同起來，推行知識、能力與素質三位一體的教學模式。本文基于高職鐵道工程專業(yè)的專業(yè)基礎課程多年教學實踐與研究，提出了構建高職專業(yè)技術課程文化建設的概念、思路與途徑。

關鍵詞 ：鐵道工程專業(yè)；工程結構設計原理；課程文化建設

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）12-0089-04

以應用能力培養(yǎng)為核心目標的高職教育教學改革已取得了很多成果。其中，將知識傳播與能力培養(yǎng)相結合，知識、能力、素養(yǎng)三位一體的教學目標已經形成共識。從培養(yǎng)綜合能力，提高從事職業(yè)活動的認知能力、思維能力、判斷能力、方法能力的角度，把課程知識作為載體，將文化教育滲透其中，形成反映課程知識與能力特征的課程文化，從而使課程教育立體化，可以讓學生不再執(zhí)著于課程知識的“迷宮”。

“工程結構設計原理”課程是鐵道工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎知識課程，以道路橋面類橋涵設計通用規(guī)范、混凝土結構技術規(guī)程為基礎，主要教授鋼筋混凝土、預應力混凝土、圬工結構構件的設計原理，其主要內容包括如何合理選擇構件截面尺寸及其聯(lián)結方式，并根據(jù)作用的情況驗算構件的承載力、穩(wěn)定性、撓度和裂縫等問題，它為學習鐵道工程、橋梁隧道構造物的設計計算與施工技術奠定理論基礎。

當我們從傳授知識的視角，將其視為一門重要的技術基礎課時，我們意識到了這門課程對規(guī)范條文的概念、實質的理解與應用能力的重要性。

結構的靜力平衡條件與事物的生存法則

靜力平衡條件是鋼筋混凝土受彎構件按承載能力極限狀態(tài)設計，無論是單筋矩形截面，或雙筋矩形截面或T形截面，基本計算式從兩個方面得到，一是水平力平衡，二是彎矩平衡。以單筋矩形截面為例：

由水平力平衡，即∑H=0，可得

fcd·bx=fsd·As（1）

由彎矩平衡，即∑M=0，可得

根據(jù)按承載能力的極限狀態(tài)設計的原則得出兩個公式：

公式的適用條件是

X≤ξ0h0（5）

結構計算的目的要求得到As并確定梁體截面尺寸b和h0。從數(shù)學的角度，在給定已知參數(shù)的情況下，用公式（1）、與公式（3）或（4）兩個方程就可以解出包括在內的兩個未知數(shù)。

這種結構設計計算的關鍵不在于解方程的技巧，而在于對計算公式適用條件的選擇。需要討論x≤ξbh0的條件是否滿足。一是要考慮平衡建立的基礎條件：承載能力達到極限狀態(tài)下梁在下部截面上發(fā)生了什么？二是要考慮梁的配筋條件設定得是否合理，鋼筋過多還是過少。

從知識的角度，我們引導學生把問題簡單化，即只要會解這個二元二次方程就行了；強調從思維能力的角度，需要學生考慮一個問題，那就是任何事物處于平衡狀態(tài)都是有條件的。

事物的平衡條件包括兩個方面——主觀條件與客觀條件。在這里客觀條件就是要求梁的極限承載能力發(fā)生時既不能鋼筋太少，也不能鋼筋太多，即公式（5）、（6）給定的條件；主觀條件則是由自己設定的，設計者一開始假設的參數(shù)as（公式中h0=（h-as））是否合理。通過反復的練習，學生主要不是在解題熟練程度上的長進，而是對適用條件的掌握，懂得了自己設定的條件會成為所得結果的重要影響因素。當跳出這種計算，我們會發(fā)現(xiàn)，世上事物的許多不平衡往往確實存在著客觀條件限制，這是我們很難改變的，但更多情況下是由于我們自身設定的偏差。調整設定值，問題就能得到圓滿的解決。

結構設計的多方案性與三分法思維

土建結構的設計與施工所面對的工程項目具有四大特性，即作業(yè)條件與環(huán)境的開放性；時間、地點、資源的制約性；項目本身與最終成果的唯一性；進度、成本、質量影響因素的不確定性等特征。因此具體到每一個設計結果，答案不是唯一的。在結構設計原理的設計案例中，有時未知數(shù)條件過多需要假設，有時需要多次修改反復驗算，條件不同答案就不同。對于一個梁的承載能力計算，滿足同樣的荷載要求，梁的截面與配筋方案可以是多樣的，關鍵看設計者在計算過程中將什么視為主要因素。我們在批閱學生完成的設計方案時，對其答案不應該簡單地用“√”或“×”來進行判斷。很多情況下，要從他考慮問題的角度考察其過程是否正確，考慮的因素是否齊全，鼓勵學生從多角度考慮設計問題。

工程結構設計需要多方案比較，這是由工程設計的特性決定的。在結構設計原理學習中，特別鼓勵學生對同一設計案例作出多種方案。在學習過程中逐步培養(yǎng)工程思維能力，即充分論證方案的可行性、可操作性和運籌性；正確處理方案的可靠性與可錯性、容錯性；積極調動設計者思維的流暢性、變通性和獨特性。

面對一個命題，我們往往容易急于做出判斷，得出結論：即對于一個問題僅得出“是”或“非”這種兩分法答案。然而，社會是開放的，環(huán)境是開放的，這就要求我們的思維也必須開闊?！罢遄谩笔且环N工作方法，古人說的“三思而后行”就是要求我們做多方案比較，權衡不同的因素在命題中的影響作用，對于每一個答案不能簡單地用“是”或“非”、“好”或“不好”來做判斷，這就是“三分法”。

三分法是一種思維模式，是一種對事物決策強調理性思考過程的方法，也是從事工程結構設計的智慧之一。三分法思維能夠有效地避免人們在決策過程中種種偏執(zhí)、武斷、急躁、沖動情緒的影響。對于未來從事結構工程施工與維護的高級專門技術人才來說，善于權衡利弊，反復論證，培養(yǎng)三分法思維，并能有效地應用于工程專業(yè)的生產實踐中，是一種可貴的職業(yè)素質。

受彎構件試驗梁的設計與創(chuàng)新思維的實踐性特征

圖1是用于分析鋼筋混凝土受彎構件受力全過程與破壞特征的試驗梁。

從學習知識的角度，介紹這個梁具有純受彎構件的特性，且屬于彎矩為恒值就可以了。當我們進一步分析構件的彎矩圖與剪力圖特征時，發(fā)現(xiàn)學生對于“為什么是這種梁，而不是其他形式的梁”更有興趣。通常，我們簡單地表述一個受彎構件是下頁圖2中a的受力形式，即一個梁體在跨中受到一個集中力。這時的彎矩分布呈現(xiàn)為倒三角形，而剪力分布在整個梁體上，左側為正，右側為負。比較下頁圖2中a與b可以發(fā)現(xiàn)，當由一個集中力演變?yōu)閮蓚€集中力時，構件的受彎與受剪特性發(fā)生了質的變化。這個演變過程叫做“一生二”的過程。

作為試驗梁，測試數(shù)據(jù)的基本要求是符合規(guī)律性，因此試驗條件必須具備良好的重演性，試驗影響因素必須具有確定性或唯一性。顯然，下頁圖2中a構件梁體的每個截面彎矩值都不同，每個截面既受彎矩又受剪力，不能滿足試驗研究的基本條件。進而對梁體的特定截面分別進行剪力與彎矩計算發(fā)現(xiàn)，采用b的集中力分布使得在梁體的CD段出現(xiàn)純受彎與彎矩為恒值的特征。由一個集中力到兩個集中力，是集中力的數(shù)量變化，而引起的結果是受力性質的改變。經過對知識的深入挖掘，當我們再看試驗梁構造時，學生會發(fā)出“這張圖很完美”的感嘆，因為這是一個創(chuàng)造的過程。而實際上，這個過程是完成任何工程技術試驗研究的必由之路。

當我們對一張受力圖感到親切的時候，我們收獲的不再是簡單的知識，而是由知識上升為一種能力，一種摸索工程技術實驗方法的能力，一種解決問題的智慧，一種對事物規(guī)律性探索的愿望。這是“一生二”的過程——由關注一張圖，變成了弄清楚兩張圖。

年輕人對世界是充滿好奇的，這種好奇是創(chuàng)造力的源泉。作為一門專業(yè)基礎課程，把課程中蘊含的創(chuàng)造性思維調動出來、展示出來，給學生以啟發(fā)和引導，比孤立地開一門課程去教育學生如何創(chuàng)新要真切得多。因此，我們在研究高職教育改革時，要講透“是什么”，因為這是知識層面規(guī)定，也應該根據(jù)內容需要講清楚“為什么”，這是涉及能力培養(yǎng)的需要，有時還需要講講“是怎么來的”和解決問題的思維過程，這是涉及素質層面的內容。把知識能力與素質培養(yǎng)結合在一門課程的教學中，強調課程的綜合教學，而不是把各門課程孤立開來，僅僅“承包”規(guī)定的知識傳授內容，這才是我們教育教學改革的出路，是我們倡導課程文化建立的立意所在。

結構三向受壓特征與人的自我約束與保護

柱是鋼筋混凝土結構中的受壓構件，一般采用普通箍筋形成柱的骨架結構。當柱承受的軸向壓力很大，而其截面尺寸又受到限制不能加大時，無論怎么提高混凝土的強度等級或增加縱向主鋼筋用量都不足以承受這種軸向壓力，此時可以采取螺旋箍筋柱形式以提高柱的承載力。

所謂螺旋箍筋柱，就是用間距比普通鋼筋混凝土柱小得多的閉合鋼筋將柱的核心混凝土圍箍起來猶如形成一個套筒，通過這種作用可以有效地限制核心混凝土的橫向變形，從而提高柱的承載能力。螺旋箍筋是一種構造，它形成的柱則是一種與普通混凝土結構不同性質的構件。在普通結構中，如果混凝土承受超過自身極限承載能力的作用時，結構就會被破壞；而在螺旋箍筋柱中，軸向壓力增大會伴隨混凝土的變形，但是由于有螺旋箍筋的圍箍作用，使得混凝土不能發(fā)生自由橫向變形，我們把這樣一種受力狀態(tài)叫做“三向受壓”。即當構件承受z軸方向的壓力時，如果對構件的兩個側向x、y軸方向施加壓力，則可以提高對z軸方向壓力的承載能力。形象地稱為，如果“有人撐腰”則頂住壓力的能力增強。

這是提高結構構件受壓承載能力的原理。我們不是在課堂把它僅僅停留在技術層面來討論這個問題，而是要進一步追問通過這個案例能夠得到什么樣的人生感悟。

所謂人的進步，指的是能力的提高，通常就要面對新的更大的壓力。從力學的角度，應力與應變、受力與產生變形永遠是相伴而生的。面對過大的工作、學習、生活的壓力，人們產生身體與行為上的變形是自然的，問題在于，你對承受這種壓力是否做好了準備，即面對各種變形提供相應的自我約束與保護。在壓力不大時，這種約束或許并不發(fā)生效用，而一旦壓力很大時，沒有嚴格的自我約束是不可能承受的。有理想、有抱負的人往往是那些懂得自我約束的人，想不受約束而順利承擔重任的“混凝土人”是不存在的。螺旋箍筋的道理還可以啟示我們去理解制度、法律及社會約束以及如何保障社會秩序的有效運行。

結構耐久性設計方法與解決矛盾的分類法

工程結構設計討論的是結構在規(guī)定的時間內、規(guī)定的條件下完成預定功能的能力，耐久性與結構的安全性、適用性共同組成結構功能的三大指標。

耐久性是指結構對氣候變化、化學侵蝕、物理作用或任何其他破壞過程的抵抗能力。其中的影響因素分別來自對混凝土的損傷（裂縫、破碎、酥裂、磨損、溶蝕等），對鋼筋銹蝕、脆化、疲勞、應力腐蝕以及對鋼筋與混凝土之間黏結作用的削弱。結構耐久性取決于混凝土材料的自身特征和結構的使用環(huán)境。

在結構設計中，設計規(guī)范提出了按結構使用環(huán)境進行耐久性設計的概念，明確規(guī)定了不同使用環(huán)境下結構耐久性的基本要求，對影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量和堿含量等做出了限值規(guī)定。環(huán)境條件劃分成四大類別，分別針對：Ⅰ類溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境、與無侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境；Ⅱ類嚴寒地區(qū)的大氣環(huán)境、使用除冰鹽環(huán)境、濱海環(huán)境；Ⅲ類海水環(huán)境；Ⅳ類為受侵蝕性物質影響的環(huán)境。同時依據(jù)這種對環(huán)境影響程度的等級分類，分別制定抗凍等級選用標準、混凝土保護層厚度標準等一系列要求。

學習這一條例規(guī)定給予我們的啟示是什么？耐久性設計面對的主要是環(huán)境的影響，作為結構本身是無法改變環(huán)境的，于是要提高耐久性必須使結構適應不同的環(huán)境。怎么適應？

第一位的要求就是面對外部，對環(huán)境分門別類，將大氣環(huán)境、水環(huán)境以及運營條件按影響嚴重程度不同進行等級分類；第二位的要求是面對內部，提出適應性要求，在設計措施、施工措施上做出規(guī)定，從而達到內部與外部的協(xié)調一致。

人們對于自身所處的環(huán)境有很多的無能為力，你能夠做的就是善于識別不同的環(huán)境情況，有了明確的認識與界限劃分，才能做到區(qū)別對待。這里教給我們的工作方法是，工作千頭萬緒、錯綜復雜，如果我們一頭扎進去拼命地干，往往事倍功半。于是，首要的工作是進行分類，區(qū)別不同的對象進行排列、組合，形成輕重緩急、主次先后，尤其當這種無序是我們自身所無法控制的情況時，分類法是必要的、有效的。

我們能夠控制與改變的是我們自身，不要指望用自身的固定條件能夠適應各種環(huán)境，“以不變應萬變”，必須善于調節(jié)自身條件以適應不同的環(huán)境。這里的關注點在于，你用最強勢的條件去應對最一般的環(huán)境條件實際上是不合理的。比如說，采用最大的保護層厚度應對Ⅰ類環(huán)境是不恰當?shù)摹Ｒ驗楹穸缺旧硪灿衅洳焕挠绊?，過厚的保護層容易開裂。人們發(fā)揮自身的能力一定要與所處的環(huán)境相適應，能力不足不能滿足工作需要，能力表現(xiàn)得過高同樣也不一定適應工作需要。

結論

第一，專業(yè)課程文化的開發(fā)與建設是高職教育走向職業(yè)化、素質化培養(yǎng)目標的必然體現(xiàn)。不同的課程具有不同的知識領域特性，與之相適應的則是理念、實踐與方法論特征，倡導課程文化建設，就是要提倡在傳授知識的同時，將知識中蘊含的邏輯、思維等方法傳授給學生。

第二，知識、能力與素養(yǎng)是高職教育的三大目標，相互之間有著內在的聯(lián)系。在教學過程中不宜簡單地針對三個目標分別制定措施，而必須將三大目標協(xié)同起來。它們的關系在于，知識是花朵，能力是樹干，而素養(yǎng)是根須。掌握知識是第一層次目標，掌握學習知識的方法，可以適應知識更新的發(fā)展是能力培養(yǎng)，這是第二層次目標；了解知識的產生過程，發(fā)現(xiàn)知識的規(guī)律，可以發(fā)掘、積累、創(chuàng)新知識是素養(yǎng)提升，是第三層次目標。教學的目的就是要讓花朵繁茂，更要讓樹干強壯，根須發(fā)達，使知識之樹常青。

第三，課程文化需要發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘和總結。知識是表層，蘊藏于知識中的認識過程、思維方式、實踐規(guī)律需要專業(yè)技術人員去細致探究，才能有所心得，有所發(fā)現(xiàn)。因此，課程文化建設是一個鉆研的過程、探索的過程、積累的過程、歸納總結的過程。

第四，課程文化建設依賴于課程教學團隊的通力合作。任何文化的力量都源于集體。整個課程教學團隊對課程文化建設重要性的共識，對課程知識所蘊含思維、邏輯、規(guī)律的共同探究，是課程文化建設的基礎，也是課程文化建設的保障。

課程文化建設成功的標志，是學生通過課程教學收獲了知識，多年以后雖知識逐漸淡化，而支撐這些知識的思想與方法仍植根在學生的腦海，使學生能夠真正成為“具有特定專門技術知識的智能型人才”。

參考文獻：

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化工原理的課程設計范文第2篇

關鍵詞：化工原理；課程設計；實踐；可行性

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）22-0205-02

《化工原理》是化學工程與工藝專業(yè)的必修專業(yè)課程之一，理論課之后國內大部分高校的本科人才培養(yǎng)計劃中安排了實踐教學環(huán)節(jié)――《化工原理》課程設計。我們學校的化學工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)計劃也如此?！痘ぴ怼氛n程設計是培養(yǎng)化工專業(yè)學生綜合運用所學的理論知識，樹立正確的設計思想，解決常規(guī)化工設計中一些實際問題的一項重要的實踐教學。其出發(fā)點是通過課程設計提高學生搜集資料、查閱文獻、計算機輔助繪圖、分析與思考解決實際生產問題等能力。筆者從事了3屆的課程設計教學，從中總結了許多寶貴的經驗和教學方法，以期提高教學效果?，F(xiàn)將筆者的教學體會作一介紹。

一、課程設計題目應具有普遍性、代表性

我?；瘜W工程與工藝專業(yè)的《化工原理》課程設計一般為二周時間。課程設計基本要求是通過這一設計過程使每個學生都受到一定程度的訓練，使將來在不同崗位就業(yè)的學生都能受益，都能解決這類工程的實際問題，并可以舉一反三。所以課程設計的選題需要我們指導老師慎重，盡量選擇化工行業(yè)中最普遍且最具代表性的單元操作進行設計。根據(jù)以往的教學的經驗，題目的選取應從以下幾個方面考慮：

1.課程設計題目盡可能接近實際生產，截取現(xiàn)有的某化工項目中的某一操作單元為設計模型，比如某合成氨廠的傳熱單元的設計，流體輸送過程中離心泵的設計，管殼式換熱器等等。這樣學生在課程設計過程中有參照體系，不至于出現(xiàn)不合理的偏差。

2.課程設計題目應該圍繞著常見的化工操作單元進行展開，比如我們都知道在講授《化工原理》理論知識時其中的單元操作有流體輸送、傳熱、精餾、吸收、萃取等等。一個課程設計題目應該包括2～3個常見的單元操作，從而實現(xiàn)某一簡單的化工任務。

3.課程設計題目中涉及的物質盡可能常見易得。因為完成虛擬的生產任務過程中需要這些物質的物性參數(shù)進行核算，常見易得的物質能夠降低學生在查閱參數(shù)方面的工作量。比如，如果我們設計分離任務盡量選擇苯-甲苯，或甲醇-水等這樣的體系，因為這些混合體系的參數(shù)大部分工具書能夠查到。

4.《化工原理》課程設計題目選擇還要兼顧后續(xù)的《化工機械設備》設計。根據(jù)我校的本科人才培養(yǎng)計劃，緊接《化工原理》課程設計是《化工機械設備》設計。這兩次的教學實踐緊密銜接，互相補充?！痘ぴ怼氛n程設計的側重點為工藝流程及流程參數(shù)的確定、主要設備及管線的布線及選擇，而《化工機械設備》設計側重點為典型設備的選型、設備的結構、材質的選用及操作參數(shù)范圍的確定等。所以《化工原理》課程設計題目設置時保證每個題目中包含2～3個典型設備，以備學生后續(xù)的《化工機械設備》課程設計。

二、指導教師對學生的進行積極指導

根據(jù)多年的教學經驗發(fā)現(xiàn)，大部分學生接觸到課程設計課題題目的時候，猶如身置茫茫大海中，不知該如何開始。此時，我們指導教師的積極指導就起著相當重要的作用。指導教師的指導猶如指路明燈，為學生撥開疑霧，給學生指明方向，讓學生知道如何順利完成接下來的課程設計。

1.積極引導學生查閱資料，培養(yǎng)學生的工程思維。指導教師首先講解一個完整的課程設計應該包括哪些主要內容，涉及哪些參數(shù)計算及相關文獻查閱，怎樣做才能更好地完成這些內容。指導學生學會正確使用標準和規(guī)范，從工藝和設備全方位考慮設計問題?！叭f事開頭難”，學生克服了開始之初的茫然后在老師指引下很快進入角色。在設計過程中指導老師鼓勵學生多做深層次思考，綜合考慮經濟性、實用性、安全可靠性和先進性，培養(yǎng)學生的工程思維和創(chuàng)新能力。

2.引導學生利用計算機軟件輔助課程設計。計算機軟件的發(fā)展，為各行各業(yè)的發(fā)展提供了便利?，F(xiàn)如今的《化工原理》課程設計的要求和十幾年前比有了很大的提高。所以設計的過程中不可避免地應用計算機對操作參數(shù)的計算、設備的繪制、工藝流程的繪制。這就要求學生在課程設計前就應該熟悉部分專業(yè)軟件的學習如Chemoffice，AutoCAD，Mat Lab，Aspen Plus?？紤]到后續(xù)的課程設計，《化工原理》理論授課的過程中授課老師要求學生課余學習課程涉及的相關軟件，部分課后習題作業(yè)要求學生編程計算，比如精餾塔塔板的逐板計算法。經過一個學期的理論結合實際的學習后，大部分學生對相關計算機軟件有了了解。進入課程設計階段，指導老師引導學生把學過的軟件應用到課程設計中。計算機軟件輔助課程設計可以起到事半功倍的效果，幫助學生順利完成課程設計。

3.培養(yǎng)學生的團隊合作能力。在《化工原理》課程設計過程中，學生是以分組的形式進行的，每組4～5人，并任命一名品學兼優(yōu)的學生為組長。為了方便工作的進行，組長根據(jù)組員的特長進行適當?shù)姆止?，比如有的同學負責查閱資料，編輯文檔，有的同學編程計算，有的同學負責繪圖。但是這并不意味著每個人的工作是獨立的，課程設計的工作一環(huán)扣一環(huán)，相互關聯(lián)，需要全組同學發(fā)揮出自己的特長，相互幫助，齊心協(xié)力合作完成。設計過程中每個同學都有自己的個性和特色，難免在處理一些問題的時候產生分歧。對同一個問題產生分歧的時候，作為指導老師要求大家采取公開討論的方法，相互傾聽對方的意見，然后對比各種方法，最后選擇最適合本設計的最佳方法。通過課程設計，團隊中的每一位成員都經歷了一次合作鍛煉，團隊合作能力得到提高，這也是課程設計的另一寶貴收獲。

4.撰寫正規(guī)的課程設計說明書。為了達到鍛煉的目的，我們在設計之初就要求每組學生按著設計院或者設計公司的標準，編制一份正規(guī)的設計說明書。說明書主要包括三大部分：設計的文字說明書、設計項目的流程圖、2～3個關鍵設備的剖視圖（A3圖紙）。課程設計結束時，每一個小組課程設計說明書都要裝訂成冊，之所以這樣要求，其目的是鍛煉學生嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

三、鼓勵表現(xiàn)突出的團隊參加設計比賽

結合現(xiàn)今高等教育的培養(yǎng)計劃，國內化工學會每年都組織大型的化工類的課程設計大賽，參賽對象來自全國各大高校的化工專業(yè)。根據(jù)這一情況，我們指導老師從設計之初就鼓勵學生爭取把自己優(yōu)秀的作品展示給化工領域的專家和同齡人。到目前為止，我們指導的課程設計至少已經有三屆學生參加過了國家級的設計大賽，并獲得了獎項。這說明課程設計是對學生獨立思考能力的一次綜合訓練。

《化工原理》課程設計中，學生不僅認識到了“扎實的基礎理論知識，良好的工程設計思維”的重要性，也從中學習到了“理論與實際融會貫通”的精髓。從老師的角度來看課程設計不僅培養(yǎng)了學生綜合運用知識的能力，同時也為學生后續(xù)專業(yè)課程的學習、生產實踐及畢業(yè)設計打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]孫蘭義，張月明，李軍，等.Aspen Plus在化工原理課程設計教學中的應用[J].廣東化工，2009，36（12）：173-175.

化工原理的課程設計范文第3篇

1課程設計前的調查與輔導

在開始化工原理課程設計之前，充分了解學生對前修課程如物理化學、化工熱力學、化工原理等課程理論知識的掌握程度，了解學生查閱文獻獲取物性參數(shù)和相關公式的能力，了解學生是否具有一定的工程、經濟觀念，了解學生對計算機CAD繪圖能力的掌握情況。上述內容均是在化工原理課程設計過程中學生應具備的知識與能力，通過課前調查，掌握學生的基礎，進行適當?shù)妮o導與指導，使學生在開始課程設計之前提前進入狀況，讓學生建立信心，激發(fā)學生積極主動的完成將要開始的課程設計。

2課程設計教學過程

課程設計的任務(或題目)是教學的核心，也是能否培養(yǎng)和鍛煉學生工程實踐能力的關鍵。在教學過程中，為了全面的地鍛煉學生的查閱文獻、設計計算、實際分析和CAD繪圖能力，課程設計的選題在符合教學大綱要求的前提下結合工業(yè)實際，設計結果有較好的參比性。

2.1任務布置

在分配任務時根據(jù)學生的理論知識基礎和儲備進行合理的搭配與分組，做到每組成員具有較均衡的知識能力。設計題目做到每人一題，盡量避免抄襲現(xiàn)象發(fā)生，如進行精餾塔設計時，所有學生都有自己的產量、餾出液組成、釜液組成、原料狀況與組成、回流比等；組內成員具有個別不同的數(shù)據(jù)，根據(jù)計算結果可以對比不同條件對設計結果的影響，如回流比的不同、原料狀況不同、餾出液組成不同、釜液組成不同等。如此一來，組內成員在進行設計計算時，都能積極參與到整個過程中來，每個人計算設計結果都是對比分析與工程評價的一部分，能夠較好的提高學生的參與性、積極性，同時激發(fā)學生主動思考和創(chuàng)造。另外在課程設計開始之前，指導教師應仔細地講解設計內容所對應的工藝流程，并將整個設計計算過程進行具體的說明，就設計計算過程中容易出錯的位置進行重點指出。

2.2答疑與引導

在進行課程設計的過程中，方案設計是設計計算的重點，如在進行換熱器設計時，如何選擇合理的工藝流程和換熱器的類型，需要根據(jù)加熱介質和冷卻介質的狀況、換熱器在整個工藝流程中的地位等因素來綜合考慮，如進行精餾塔設計時，是選用板式精餾塔還是選用填料精餾塔，都需要根據(jù)物料的物性參數(shù)和實際工藝條件來共同決定。設計過程中應及時引導學生改進方案，組織學生討論分析，通過對比綜合選用較合適的設計方案。在課程設計的進行過程中，要及時了解與掌握學生設計的進度與狀況。由于學生的知識基礎和能力的差異，在獲取基礎數(shù)據(jù)、物性數(shù)據(jù)、方案設計、公式選用等方面都會有或多或少的困難，對學生遇到的問題可以通過以下三種方式進行解決：(1)對于個別同學遇到的個別問題，教學過程中采取一對一的答疑方式進行，就學生的問題進行個別解答和指導。如在換熱器的設計過程中，就管程和殼程走何種流體，主要從介質的安排能夠達到提高傳熱效率和節(jié)省材料的方面來考慮，易產生污垢、腐蝕性強、高溫高壓的介質走管程，粘度較大的介質走殼程；(2)對于大部分學生在課程設計過程中遇到的共性問題，采取集中詳細講解的方式進行，并對該設計過程進行中所涉及的知識點在實際工程中的影響進行引導與分析。如板式精餾塔的設計計算中，對于塔板數(shù)的計算，可以通過圖解法和逐板計算法來進行，根據(jù)查閱文獻獲得的基礎數(shù)據(jù)做出物系的平衡曲線或計算出物系的平均相對揮發(fā)度，再根據(jù)原料、餾出液、釜液的濃度和選擇的適宜回流比獲得精餾段、提餾段的操作線方程，由原料狀況獲得進料線方程，根據(jù)上述內容可以選擇圖解法或逐板法來進行計算；(3)對于設計過程中學生遇到的不了解設備形狀和結構等方面造成的困難，指導教師通過實物、多媒體圖片及動畫的方式向學生展示說明，讓學生充分了解設計中所選用設備的結構和特點。

2.3課程考核

化工原理課程設計的主要目的是進一步加強學生對理論知識的理解與掌握，同時培養(yǎng)學生綜合運用專業(yè)知識的能力和處理實際工程問題的能力。因此，在課程的考核方面也主要從這些方面著手，課程考核主要通過如下三個方面來綜合評定學生完成課程設計的成績：(1)遵守課程設計紀律的情況，對基礎數(shù)據(jù)的獲取方式或途徑，重點考察學生對前修理論課程的掌握情況；(2)考察學生在設計計算過程中，針對實際問題是否能夠結合理論知識、實際經驗和工程經濟方面進行全面分析與預判；(3)分組合作過程中考察學生團隊合作意識，課程設計總結與答辯過程中考察學生的語言組織及表達能力。

3總結與展望

化工原理的課程設計范文第4篇

關鍵詞：化工原理；工程意識；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）19-0198-02

化學工程專業(yè)應當培養(yǎng)學生綜合地運用科學原理、方法和技術對已有技術進行消化吸收并具備一定的研究開發(fā)能力，解決化工生產過程中的復雜工程問題，同時能夠在工程項目中完成工藝、設備和控制等方面的合理設計。中國的高等工程教育模式下的畢業(yè)生在進入企業(yè)后沒有嚴格的工程師崗位培訓系統(tǒng)，也很少有工程項目的集中實踐經驗。中國工程教育的培養(yǎng)和當前社會市場經濟轉型期對工程技術人才的需求已經不匹配。大批經由高等院校工程教育培養(yǎng)出來的工程技術人才往往較難適應生產企業(yè)、設計院等單位對人才的要求。

化工原理課程是一門以化工單元操作為主要內容，以“三傳”研究方法論為主線的工程技術基礎課，它不同于化學和物理化學等基礎學科，因為基礎課程以簡單的、理想的模型做為研究對象，采用的是嚴密的數(shù)學分析法；而化學工程學科都要面向實際的繁雜的工程問題，加上生產過程中影響因素繁多、物系的巨大差異、操作條件各不相同，大多數(shù)問題需要依靠理論指導下的工程化手段來解決。因此在本科教學中應該盡早讓學生建立技術經濟思維能力，培養(yǎng)工程思維模式，樹立工程觀念、工程意識，進而讓學生能用工程觀念分析、解決工程實際問題。本文從研究方法的角度，并結合化工原理的理論教學、實驗教學和課程設計等環(huán)節(jié)來探討對化學工程師的培養(yǎng)問題。

一、理論教學實現(xiàn)工程意識培養(yǎng)和思維轉變

在當前的化工教育中，前兩年的學習課程基本沒有重點培養(yǎng)工程的觀念，學生基本上學習的就是工程基礎、物理、高等數(shù)學、基礎化學等理論性較強的課程。所以，學生對設計、工程沒有明確的認識，不能把理論與實際相結合?；ぴ硎且婚T銜接基礎化學課程、后續(xù)的化學反應工程、傳遞過程等專業(yè)課的一門主干課程?；A化學課程的知識不僅是分析化工過程問題的重要工具，還是化工過程的基礎。如流體輸送、換熱、蒸發(fā)、精餾、萃取、吸收等單元過程教學中所涉及到的化學原理知識，都是學生在前期物理、化學學習過程中的重點內容。另外，目前出版的化工原理教材內容大都按設計計算―操作分析―單元設備設計的章節(jié)結構來編寫，課堂教學中應對單元設備的作用、功能進行對比分析，使學生明白其相同點與差異，增強學生對單元設備的正確選型、設計的綜合能力。雖然各種單元操作基本方程的推導很重要，但是還應該把應用作為重點，培養(yǎng)學生的工程觀念，讓學生能夠理論與實際問題相結合。案例教學在過程分析中的出發(fā)點是單元操作的物理化學原理或者物理，終點是工程目的。在分析時，暫時擺脫繁多公式的約束，通過推理、邏輯思維，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、討論和解決問題。以數(shù)學作為基本工具，對過程進行數(shù)學模型識別，建立模型，進行實際的案例分析。

因此，在化工原理課程的理論、實踐教學過程中就應該在理論的基礎上盡可能提高學生的工程意識。具體來說，首先讓學生明白化工原理與前面所學的物理、化學是性質完全不同的課程。強調此課程如何把研究成果開發(fā)放大為中試，再開發(fā)為生產規(guī)模，是連接基礎研究與工業(yè)生產的架橋。通過加強案例教學，使學生盡早樹立工程觀念[1]。雖然各單元操作的數(shù)學模型的推導重要，但更應該側重實際工程應用，讓學生能夠將理論與實際工程相結合，培養(yǎng)學生的工程觀念。

二、化工原理實驗教學中強化理論知識消化吸收與工程應用概念

實驗環(huán)節(jié)是研究問題和學習的重要環(huán)節(jié)，既是培養(yǎng)學生理論與實際相結合的重要方法，也能訓練學生的動手能力和實驗技能?；ぴ韺嶒炇峭碚撜n程教學一起開展的實踐性教學環(huán)節(jié)，實驗涉及到工程實際，實驗設備和工藝流程相對復雜，部分實驗裝置甚至接近于中試。為激發(fā)學生的學習興趣和增強工程實踐能力，加強實驗教學是化工原理教學改革的一個重要切入點。如在實驗教學中，教師可以把科研中的單元過程，如分離工程案例分析引入到實驗教學課堂，既可以豐富實驗教學的內容，又能夠提高學生對化工實踐和解決實際問題的認識[5]。在化工原理實驗中，學生能夠接觸到與實際生產設備結構性質相同的工程實驗裝置，能夠提升學生的工程意識。對于每個實驗，如果能夠要求學生獨立分析單元設備的結構、設備的布置、實驗裝置流程，再結合教師的詳細講解，這樣就可以使學生在實驗過程中初步形成工程化概念。

完善實驗教學方法，提高實驗技能，訓練工程思維，是實驗教學成功的關鍵所在。增強實驗教學的每個環(huán)節(jié)監(jiān)控，包括流程預習、實驗裝置、課堂理論講解、實驗操作技能培養(yǎng)、實驗數(shù)據(jù)分析和綜合成績考評等。實驗過程中及時發(fā)現(xiàn)實際工程問題、找出解決方案，也算是建立工程觀念的一條有效途徑。通過觀察實驗現(xiàn)象，來引發(fā)學生自己思考問題?；ぴ韺嶒灲蘔的內容緊緊圍繞實驗研究方法設計，學生可以在實踐中鞏固理論課所學的方法論。

三、化工原理課程設計突出理論教學與工程設計的對接

化工原理課程設計是一個綜合性的實踐教學環(huán)節(jié)，可提升學生的綜合應用能力，通過學生獨立完成規(guī)定單元操作設計的訓練，掌握相關工藝、機械設計的能力；課程設計環(huán)節(jié)以實際應用為目標，通過實踐可提高工程意識和實際應用能力。而且通過該環(huán)節(jié)，可使學生綜合運用相關課程理論知識，增強查閱文獻數(shù)據(jù)的能力，并增強通過工程語言如圖表、文字表達設計結果的能力，進而可以提升學生的工程制圖的能力。這樣，學生通過一次課程設計，可以掌握機械設計的訓練、單元設備相關工藝，使工程的概念得以提升。

應當指出的是，課程設計的目的不單純是為設計而設計，而是培養(yǎng)學生解決問題和分析問題的綜合能力。在進行課程設計之前，學生基本沒有參加過工程實踐，所以指導教師有必要提醒學生，工程上的問題往往受到諸多因素影響，不像他們以前所學的自然科學范疇的數(shù)學、化學和物理等課程的答案是唯一的，工程問題的答案往往不止一個。所以需要將每種可行方案進行可靠性、先進性和經濟性等方面的比較和選擇，最終選擇一個可靠的實施方案。經過這樣的指導和親自參加工程設計實踐，學生的靈活性和工程應變能力都能夠得到初步鍛煉，進而為他們今后走上工程師崗位打下初步基礎。課程設計主要是針對實際工程中的問題，讓學生得到實際鍛煉的機會，課程設計內容注重理論聯(lián)系實際工程。請工程經驗豐富的工程師現(xiàn)身講解學生需要面對的專業(yè)熱點問題或典型工程問題。讓學生走進企業(yè)、工廠實踐，了解和感受工業(yè)生產過程的實際狀況。另外要培養(yǎng)學生的工程實踐能力，強調工程軟件（PRO II，Aspen，Auto CAD等）的上機操作與實際應用，加強學生的工程培訓實踐教學，讓工科學生掌握這一進步的設計手段。

四、結語

要加強學生工程意識的培養(yǎng)，我們在搞好理論教學、實驗教學和工程設計的同時，更多地要讓學生走出課堂，深入生產和科研實際。使學生能夠將所學的知識應用于研究和解決生產問題的工程實踐中，讓學生體會到解決實際工程問題的喜悅與自豪。要逐步培養(yǎng)學生重踐、重應用的熱情，培養(yǎng)學生積累資料的習慣和興趣，培養(yǎng)學生尋找課題、在生產實際中發(fā)現(xiàn)問題、掌握解決問題的步驟和方法，在教學過程中培養(yǎng)學生工程化的思維，培養(yǎng)他們熱愛化學工程專業(yè)，使學生熱愛所學專業(yè)。

參考文獻：

[1]倪獻智.化工原理課程教學中突出工程觀點和方法教育[J].化工高等教育，2007，95（3）：79-82.

[2]李凝.從培養(yǎng)學生工程思想出發(fā)談化工原理教學改革[J].廣東化工，2009，36（8）：281-283.

[3]郭瑞麗，袁軍，張建樹.全國化工設計大賽對化學工程與工藝專業(yè)教學的啟發(fā)[J].高教論壇，2013，169（11），59-60.

[4]劉作華，李澤全，譚世語等.論化工原理課程教學與學生工程意識的培養(yǎng)[J].廣東化工，2008，35（9）：147-150.

Paying Attention to the Cultivation of Basic Qualities of Chemical Engineers in the Teaching Process of Chemical Engineering Principle

YUAN Jun，ZHANG Jian-shu

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Shihezi University，Shihezi，Xinjiang 832003，China）

化工原理的課程設計范文第5篇

論文摘要：文章結合化工原理課程的特點，通過合理安排認識實習、實驗、課程設計等實訓環(huán)節(jié)，促進理論教學。采用類比法、多媒體輔助等多種靈活多樣的教學方法和手段，以提高課堂教學效果，使化工原理教學質量整體得以提高。

化工原理是化學工程與工藝及相關專業(yè)開設的一門專業(yè)基礎課，主要講授化工單元操作的過程和設備[f})，是學習后續(xù)專業(yè)課程的基礎。課程內容既包含了較深的基礎理論，又有很強的實踐性，歷來被認為是一門難學又難教的課程。筆者根據(jù)多年來的教學實踐，現(xiàn)就提高化工原理課程教學質量的方法淺談如下。

1.合理安排認識實習，提高學生對設備的感性認識

化工原理包括許多單元操作過程，但就其內容來講，可將它分為兩部分:操作原理和設備介紹。對設備的類型、結構、特點，通過實物了解既直觀，效果又好。因此筆者對培養(yǎng)方案進行了修訂，在開課前和課程設計前分別進行一次認識實習。經驗是必須抓好開課后的第一次認識實習，利用這次機會，使學生獲取了解設備的第一手資料。此次認識實習應做到以下兩點:第一，由化工原理主講教師制訂實習計劃。使學生了解化工產品的生產過程，以及此次實習對化工原理及其后續(xù)課程學習的作用，對化工原理中所涉及的重要設備，如塔、換熱器、泵等，對其結構要做詳細介紹，使學生對常見設備有一個初步了解。第二，實習期間，要求學生結合教材對重要設備，結合實物圖認真分析，熟悉結構，為以后的學習打下基礎。實踐證明，在了解設備的基礎上講授操作原理，有助于理論知識的學習和掌握。

2精心設計實驗教學，加深對理論知識的理解和掌握

化工原理實驗教學不同于其他課程實驗，它是針對每個單元操作過程開設的，主要是幫助學生理解和驗證所學的定理、公式。每個實驗都是對某一個知識點的綜合應用。如圓形直管氣體傳熱膜系數(shù)的測定。主要測定空氣在圓形直管內強制湍流的傳熱膜系數(shù)，并用準數(shù)方程整理經驗公式。學生在學習對流傳熱系數(shù)這一節(jié)時，由于公式特別多，學生往往不知從何下手，但實際生產中常遇到的是圓形直管內強制湍流，因此在眾多的公式中，學生重點掌握的也是圓形直管內強制湍流給熱系數(shù)的計算，而傳熱實驗恰恰強化的就是這個知識點。學生處理完實驗數(shù)據(jù)后，可以熟練掌握相關的公式和使用條件。再如離心泵性能測定、填料塔中液相傳質系數(shù)的測定等都是為某個單元操作和某個知識點的綜合應用。如何通過化工原理實驗教學來促進理論教學的學習，筆者認為在學習每章理論課的同時，把實驗課程穿去，并要求學生做好實驗前的預習和準備工作。高質量的完成化原理實驗不僅能夠加深所學的理論知識，同時也培養(yǎng)了學生在實驗技能和綜用知識方面解決間題的能力。

3通過課程設計綜合訓練，增強學生工程意識

綜合考慮操作費和設備費是貫穿于化工原理每個章節(jié)中的一個重要內容，不斷增強學生工程意識，為解決實際問題打下基礎?；ぴ碚n程設計是為培養(yǎng)學生工程設計能力而設置的一個教學實踐環(huán)節(jié)，也是學生完成從理論到實踐過渡的重要一環(huán)。通過課程設計的綜合訓練強化學生工程觀念，從而提高化工原理教學質量。在精餾塔設計中，回流比R的確定是設計中很關鍵的一步，應引導學生從技術、經濟、安全操作方面考慮，把課堂上反復強調回流比R對操作費和設備費的影響應用到實際設計中，實現(xiàn)精餾過程的優(yōu)化設計。在塔頂冷凝器設計中，若以水為冷卻介質，提示學生盡管出口溫度升高可以減少用水量，降低操作費，但出口溫度過高管子容易結垢導致傳熱效率降低，甚至堵塞管路無法使用。在泵設計中，有的學生喜歡選用型號大一些的泵，總認為這樣做保險，很少注意從技術、經濟、生產周期等方面進行綜合考慮。因此要想提高設計質量，必須從課堂教學抓起，同時通過課程設計促進課堂教學，提高化工原理教學質量。

4采用靈活多樣的教學方法和手段，提高課堂教學質量

4.1引入類比教學法，使復雜問題簡單化

類比法是尋找研究對象的貌異質同的思維方式，它是一種比較重要的邏輯推理方法，由于化工原理中的動量傳遞、質量傳遞、熱量傳遞三種過程中存在著類似的規(guī)律和內在的聯(lián)系，可將相對簡單且較成熟的熱量傳遞的研究成果，推廣到較復雜的質量傳遞過程中去。在講授傳質過程中，將傳質與傳熱進行對照講解，可使復雜問題簡單化，幫助學生理解記憶。如傳質中的分子擴散、對流擴散與傳熱中的傳導、對流傳熱類似。在講解對流擴散的傳質機理和傳質速率時，可以仿照對流傳熱，引入虛擬傳熱膜厚，流體側的溫差、熱阻都完全集中于此，而傳熱方式主要是分子熱傳導，傳熱速率仿照傅立葉定律計算，從而引出牛頓冷卻定律。傳質中引出虛擬傳質膜厚，流體側的濃度差和阻力全部集于此，而傳質方式主要是分子擴散，傳質速率可仿照菲克定律求出。很難理解的對流傳質過程，利用類比法，用較短時間就能被學生所接受，加深了學生對傳質過程的理解。吸收中的最小液氣比與精餾中的最小回流比，傳熱中的對數(shù)平均溫差與吸收中的對數(shù)平均推動力，牛頓粘性定律、傅里葉定律、菲克定律等，在講授過程中都可以通過類比的方法進行講解，通過類比把復雜問題簡單化。

4.2采用多媒體等輔助手段，提高課堂教學效果

化工原理是一門實踐性很強的工程學科，單元操作的研究內容包括“過程”和“設備“兩個方面[[3]。而學生沒有工程概念和感性認識，如果單純的用“黑板加粉筆”的教學模式，一些操作過程很難表達清楚，學生會感到枯燥乏味，無法滿足現(xiàn)代教學要求。為此，在教學過程中需通過合理安排實習、實驗來增加學生感性認識，同時還需要借助多媒體教學、設備模型等手段，把教學信息轉化為可視信號，從而提高教學效果。如列管換熱器的結構表述，什么是多管程、多殼程，熱、冷流體如何進行換熱，如果只在黑板上用畫圖來表示，很難把這一個動態(tài)過程表達清楚。

現(xiàn)在借助多媒體教學，通過三維動畫，很容易的把這一過程清晰生動地顯示出來，使學生更易理解。在講解浮閥塔的操作性能時，用透明有機玻璃模型，形象清晰地展示了塔設備的內部結構和整體特征，加深了學生對設備的基本結構和工作原理的理解?；ぴ淼牧硪惶攸c是計算性強，計算內容從基本概念到實際問題，內涵非常豐富，特別是那些在分析過程機理的基礎上建立的數(shù)學模型，往往是非線性的、多變量的，計算過程絮雜。如確定板式塔塔板需要逐板計算，重復利用操作線和平衡線方程。如果筆算工作量大，耗時較多。若采用計算機輔助教學，進行簡單編程，這些問題便能很容易解決，在編程過程中還能鞏固和深化教學內容。通過這些輔助的教學方式，幫助學生深人理解單元操作過程的原理、形象直觀地了解和掌握設備原理與結構，既培養(yǎng)了學生的學習興趣，又加深了學生的理解和記憶。

4.3通過課堂討論的形式組織教學，加深學生對概念的理解和記憶

通過課堂討論形式來理解某個概念、公式，比單純的講解效果要好得多。這種教學方法，一般多用于傳熱、傳質過程，由于公式多，難記憶，易于混淆。教師可以針對某些內容首先讓學生在課下準備，然后組織一堂討論課。如傳熱過程中，傅里葉定律、牛頓冷卻定律、斯蒂芬一波爾滋曼定律、傳熱基本方程，這幾個方程表示不同幣毫熱方式的傳熱速率，都與溫差成正比，但溫差不同，可以通過討論形式幫助學生加深概念的理解和記憶。