《聚合物合成工艺学》课程设计教学探讨

2016-03-18程从亮胡先海徐文总安徽建筑大学材料与化学工程学院安徽合肥230022

安徽化工 2016年2期

程从亮，胡先海，徐文总（安徽建筑大学材料与化学工程学院，安徽合肥230022）

《聚合物合成工艺学》课程设计教学探讨

程从亮，胡先海，徐文总
（安徽建筑大学材料与化学工程学院，安徽合肥230022）

摘要：聚合物合成工艺课程设计是工科院校高分子化工专业的学生在学完聚合物合成工艺和生产实习后独立进行的一次工程实践。通过教学内容和教学方式的改革，使学生在设计能力、工程实践能力和协作能力方面有相应的提高。同时，考核方式也应进行相应的改革，以确保教学质量的提高。

关键词：聚合物合成工艺；课程设计；课程改革

聚合物合成工艺课程设计的主要内容是进行有关工艺计算与相关设备的结构设计，画出工艺流程图和主要设备构型图。它与一般的习题、大型作业有着明显的不同，因为它涉及的知识范围更广，要求更高，包括资料数据的收集、流程方案的确定、操作参数的选择以及工艺和设备的计算等。单凭所学教科书是难以解决的，要求每个学生去查阅相关的资料、文献，结合在聚合物合成工艺课程中学习过的理论知识及先修课程（如化学、物理化学、工程力学和工程制图等）的基础知识进行综合运用。因此，通过课程设计教学环节，培养学生的独立工作能力和分析问题、解决问题的能力。

1　合理安排课程设计时间

聚合物合成工艺是高分子化工类专业的一门重要技术基础课，聚合物合成工艺课程设计是继这一门课程结束之后的一个总结性教学实践环节。这一环节是高分子化工类人才培养中进行的一次实践，它犹如学生毕业设计前的一次“预演习”。而对于一些只搞毕业论文，不搞毕业设计的学生，这是他们得到工程师训练的不可缺少的环节，因此该课程设计应安排在毕业设计之前，聚合物合成工艺学学习完成之后。由于课程设计有很强的实践性，最好将生产实习安排在聚合物合成工艺学之后和课程设计之前，这样使得课程设计可以更紧密结合生产实践，学生更容易接受，也有助于设计的顺利完成。

2　课程设计课题应力求与生产实际相结合，最好校企联合指导

聚合物合成工艺课程设计主要是针对某种聚合物整个生产过程进行的一次设计实践。课题的选择要结合本学校所在地域的特点，尽可能将课程设计题目与对应厂家生产一致，让学生有可能去实际参观，然后回校进行设计。通常学生较多而课题较少，可以让多名学生设计一个课题。由于高聚物生产的复杂性，涉及的生产设备较多，每个设备的工艺控制都不同，可以让学生分别设计工艺流程中的某个单元操作设备。例如，对于聚氯乙烯（悬浮聚合）聚合工艺课题设计中，整个聚合过程包括3个工段：聚合、分离、聚合物后处理，每个工段涉及多个设备如聚合工段涉及聚合釜、搅拌器、冷凝器、泵、管道等。根据不同工艺段进行分组，每组可以安排2～3名学生。因此，在聚氯乙烯（悬浮聚合）聚合工艺设计中可以安排6～9人设计小组，这样既解决了课题少的问题，也解决了学生之间相互抄袭的问题。刚开始进行设计期间应有目的地组织学生到有关工厂参观，学生通过眼见到、手摸着，增强了对所设计设备的感性认识，同时还可激发他们对所设计题目产生兴趣和重视。设计完成后又可以与实际设备相比较，避免“纸上谈兵”，还可以请相关厂家的技术人员与学生交流，让学生明白理论与实际的差异，知道如何把学到的知识运用到实际生产中去。

3　充分发挥学生的主导地位，调动学生独立完成任务的积极性

聚合物合成工艺课程设计通常只有两周时间。由于时间紧，在过去的课程设计中，教师往往需自己先试算一遍，在下达设计任务书时又发给学生详细的参考资料并提供参考流程和设备图等，同时设定各种条件规定，完全束缚了学生的手脚，将他们限制在预先设定的小框框范围中，致使有的学生不查找参考资料，也能生搬硬套地完成任务，达不到培养学生具有理论联系实际能力这一课程设计的目的。我们的做法是在下达设计任务书时，只向学生讲述设计的基本要求、基本步骤及提供一些参考书目的名称。明确指明需要在设计说明书中写入的内容、设计图纸的基本要求，后期的答辩根据这几项来评定同学的成绩。至于采用怎样的流程，选择哪种设备，哪一类结构类型，完全由学生运用所学过的知识及通过查阅有关资料作比较分析后自主确定。这样一来，学生均意识到不是由教师扶着走，而是处于主导地位，如不抓紧时间，任务就难以完成，他们的积极性也就能得到充分调动。由于立足于学生自己独立去完成，指导教师必须掌握好每个学生的进度，勤于辅导。在设计过程中，指导教师除了答疑外，还可利用质疑方式引导学生深入思考问题，帮助学生综合分析问题，开阔思路。教师在回答问题时应是启发式的，例如，对精馏操作回流比R通常按经验公式R=（1.1～2.0）Rmin来确定，虽然可以不加思考地取其中系数的中间值，但可说明其对系数范围的意义理解不深。指导教师就可以启发学生认真去考虑这一经验公式是根据什么原则得到的，系数取大或取小将会有什么影响，如何结合自己设计的具体情况进行选取。“包办式”的答疑虽然能受到学生欢迎，但有碍于学生独立工作能力和分析、解决问题能力的培养。

4　改革考核方式，提高课程设计质量

以往课程设计的考核方式通常比较单一，一般是“师评”，即教师根据图纸的质量和设计说明书以及平时的印象给学生打分，存在一定的不合理性。通过考核方式的改革可增加师生的互动环节，即增加设计后期答辩，这既是教师了解每个学生设计能力的补充过程，也是进一步提高学生设计质量、丰富收获的重要一环。通过答辩，老师针对设计说明书和图纸对学生提问，包括原理、流程、设备结构特点、制图以及一些设计上没有反映出来的问题。由于学生知道有答辩这一环节，他们在设计过程中往往不会马虎应付，每一步都会认真分析考虑，以便为后期的答辩作准备。后期答辩也能锻炼学生的心理承受能力和口头表达能力。例如，在换热器的设计中，一般要求K计/ K选＝1.15～1.25，当设计超出这一范围后应采取什么措施调整，就涉及到流速、操作压力及设备结构等问题。既可巩固理论教学内容，又可促使学生开动脑筋，深入思考，提高学生综合分析问题和解决问题的能力。

设计答辩可以采用单人答辩和小组答辩相结合的方式进行。由于设计时间非常紧，作者建议采用小组答辩为主，单人答辩为辅的方式进行。小组答辩时，要求同学们把设计思路和相关设计说明做成ppt形式，每组推荐一名同学为主导答辩，小组其他成员补充，班里的同学可以随时提问，鼓励他们提问自己尚未妥善解决的问题，或提出一些有分岐的问题。

以上仅是作者对于提高聚合物合成工艺课程设计教学质量的一些肤浅体会，虽已基本落实在近年来的教学中，但有待进一步改进和完善。随着教学改革的深入展开，只要我们勇于实践、敢于创新，一定会闯出一条能更好地提高教学质量的新路子来。

参考文献

[1]龚建良，吴宇雄,谭惠平，等.高分子材料与工程专业实验教学体系改革初探[J].高教论坛，2006（4）：56- 58.

[2]张德仁，张慰盛.高聚物合成工艺学（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2004：1- 496.

[3]许莉莉，刘治田，熊丽君，等.聚合物合成工艺设计教学思考与建议[J].广州化工，2012，40（5）：169- 171.

[4]杨隽，刘长生，汪艳，等.聚合物制备工程与工艺设计专业课教学的建设[J].武汉化工学院学报，2005，27（3）：85- 87.

[5]张竞，邹俊.工科聚合物合成工艺课程教学改革与实践[J].广州化工，2013，41（13）：277- 278.□

作者简介：程从亮（1974-），男，中国科学技术大学在读博士，讲师，从事高分子材料的教学和科研工作，0551- 63513136，13856940106，ccl8888858@163.com。

基金项目：安徽省高校省级自然科学基金资助项目（KJ2015JD12）；安徽省高校省级自然科学基金资助项目（KJ2014A045）

收稿日期：2015- 08- 15

中图分类号：G642.3

文献标识码：A