基于工程应用能力培养的过程设备专业课程设计改革与实践

荆楚理工学院化工与药学院　石腊梅　张伟军　王洪林



基于工程应用能力培养的过程设备专业课程设计改革与实践

荆楚理工学院化工与药学院石腊梅张伟军王洪林

本文针对过程设备专业课程设计中存在的问题，从工科学生的工程能力内涵出发，探索过程设备专业课程设计教学改革方案。从精选课程设计内容、成套化设计对象、加强计算机软件应用和建立过程考核体系和机制等四个方面实施教学改革，提高学生的工程实践能力。

专业课程设计 工程能力 教学改革

一、过程设备专业课程设计的现状分析

1.课程设计选题脱离实际。大多数高校过程设备专业课程设计的选题多为典型设备设计，设计参数多为教师直接指定，模拟参数与实际设备使用参数差别较大。学生在设计过程中从不考虑参数的来源及其选择原因，缺乏依据，不能进行深入思考，不会运用理论知识解决实际问题，设计结果与实际工程应用相差较远。

2.选题单一，缺乏综合性和全局性。课程设计的选题多为单个设备设计（如储罐、换热器等），学生不清楚设备的实际用途和在整个生产装置中的地位和作用，对设备的要求缺乏全面认识，缺乏确定部分设计参数的根据，与前后设备或机器设计脱节，缺乏综合性和全局性，不利于工程能力的培养。

3.工程意识淡薄，缺乏基本的工程素养。课程设计实践时间一般安排在课程结束后的2周内进行，设计计算时既要进行设备的结构设计和复杂的强度计算，又要完成设备装配图的绘制，时间紧，任务重。结构设计时需要查阅大量手册、规范和标准，信息量大，而学生通常按照指导书进行简单模仿，没有按标准规范进行选型设计，缺乏基本的工程素养。同时，设备的强度计算中手工计算量大，有时还需反复计算校核，学生容易产生厌烦情绪，导致很多学生只追求完成任务而不管设计是否规范、合理和实用。

4.缺乏完善的课程设计质量监控机制和评价标准。课程设计存在“重结果、轻过程”的现象，虽然安排了设计质疑环节，但仅凭一纸质说明书、一张图纸和一两个简单的问题难以评价学生的水平，造成学生学习积极性不高，照参考书和网络资源“画葫芦”的现象普遍存在，设计完全按指导书做，缺乏独立思考和解决问题的能力，更别提具有创新性的思维。从课程设计的结果看，课程设计质量较差，独立完成的学生较少，存在较严重的抄袭现象。

二、过程设备专业课程设计教学改革方案

针对过程设备专业课程设计中存在的问题，我校从培养学生的工程能力角度出发，通过以下四个方面对过程设备专业课程设计进行教学改革。

1.结合生产实习精选课程设计内容。针对课程设计选题脱离实际、不利于专业知识的掌握和应用这一问题，笔者结合本专业生产实习精选课程设计内容，使其具有科学性和实际性，提高生产实习质量。课程设计选用生产实习中某工程项目生产装置为主要内容，可以变虚拟设计为实际设计，利于培养学生的工程实践能力。将课程设计与生产实习有机结合，使实际看到、摸到的内容与课程设计的理论计算完美结合，做到“学中看，看中学”。实际问题会激发学生的求知欲望，主动寻求解决方法，变被动学习为主动学习。

2.设备成套化教学。为了更有利于学生理解和认识项目的整体性，教师可以将其他专业课程结合在一起，形成专业综合课程设计。一方面将《化工原理》《过程流体机械》《过程设备设计》联合，形成专业综合课程设计；另一方面以小组为单位变单元式设计为项目式和成套化设计，如“合成氨生产线”整个生产装置各设备设计。设备成套化课程设计教学更贴近工程实际，利于学生将所学知识融会贯通，进一步拓宽知识面，利于创新能力的培养。项目式设计以小组为单位，小组成员分工合作，加强团队协作精神及沟通能力的培养。

3.利用现代化技术手段。SW6由全国化工设备设计技术中心站组织有关单位开发而成，以GB150、GB151、GB12337、JB4710及JB4731等一系列与压力容器、化工过程设备设计计算有关的国家标准、行业标准为计算模型的设计计算软件，成为设备设计人员进行设备设计、方案比较、在役设备强度评定等工作不可缺少的重要工具。实践证明，引入过程设备强度计算软件SW6参与课程设计可以简化强度计算工作量（如管板的计算、鞍座的强度校核和塔设备的强度校核等），脱离“依葫芦画瓢”的手工计算模式，将有限的时间放在查阅各种设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料上，使学生更注重结构的设计和创新。使用SW6参与课程设计还能理顺设计思路，保证结构设计的完整性和可靠性，强化学生的工程意识，提高课程设计质量。Auto CAD是当今最流行的二维绘图软件，广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作等重大领域。课程设计中引入计算机绘图辅助软件Auto CAD更有利于学生的设计和修改。设计不可能一蹴而就，前期结构设计中出现的问题可能在后期绘制施工图纸才发现问题，设计中使用软件操作可以缩减设计时间。综合运用现代化技术手段培养学生查阅各种设计手册、规范、标准、图册等设计技术电子资料的能力，培养学生识图、制图、运算和编制设计说明书等基本技能，完成作为工程技术人员必备的基本训练。

4.调整课程设计评价方式，实现全面过程监督考核机制。对课程设计存在“重结果、轻过程”现象，笔者调整课程设计评价方式，实现全面过程监督考核机制。首先，建立完善的过程监控制度，督促学生独立完成设计任务。由于学校教室紧张，而过程设备专业课程设计需要到图书馆和互联网上查阅大量的标准和资料，设计期间不能安排固定教室，笔者要求学生每天在规定的时间拿设计草稿找指导教师签到，这样既能保证学生的设计进度，又能方便指导教师了解每个学生的设计情况，找出问题并及时更正，根据设计质量给出平时成绩。其次，为了保证设备设备施工图纸的质量，笔者要求学生完成结构设计和强度设计后先手工绘制设计草图，找出结构设计中的问题后再用Auto CAD绘制化工设备装配图样。最后，为了分辨学生是否全程参与设计任务，是否掌握过程设备设计的基本设计方法和设计步骤，我们组织学生进行答辩。答辩要求学生先简单陈述本设计的设计思路和方法、使用的标准和手册、遇到的问题和解决方法等，再由指导教师对设计内容进行质疑，这样既可以考查学生是否全程参与整个设计过程，考查学生对设计过程的掌握程度，还可以引导学生从工程实际的角度思考和解决问题。教师根据学生的答辩陈述是否清晰间接、回答问题是否准确完整给定成绩。成绩评定方式由原来只看最终图纸和设计说明书的方法变为全过程监督考核评定机制，课程设计总成绩由设计说明书（20 %）、SW6程序文件（10%）、图纸（30 %）、平时成绩（20 %）和答辩（20%）五部分综合评定，督促并保证学生参与整个设计过程，培养并考核学生的综合能力。

通过调整课程设计评价方式，实现全面过程监督考核机制，有效避免蒙混过关、浑水摸鱼现象，充分调动学生的学习积极性和主动性，提高课程设计质量。

三、结束语

过程设备专业课程设计中结合生产实习精选课程设计内容，以某个过程生产产品的生产装置为设计对象，变单个设计为项目式设计，加强计算机软件的应用，建立过程监督考核评定机制等策略，学生在综合运用专业理论知识解决过程设备设计中的实际问题，达到课程设计的目的。通过解决专业课程设计中的问题，学生可以提高分析和解决过程设备实际问题的能力，充分调动学生的学习积极性和主动性，培养学生的工程应用能力，显著提高课程设计教学效果。

［1］蔡 锐，周剑秋.化工原理和化工设备机械基础两门课程设计结合的思考与实践［J］.高等化工教育，2010

［2］孙 主.化工设备设计计算中常见问题的解决办法及优化设计［J］.泸天化科技，2013

ISSN2095-6711/Z01-2016-06-00018