時(shí)間：2022-08-05 14:38:31
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化工原理課程設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
摘要：本文介紹了目前地方高校化工原理課程設(shè)計(jì)存在的問題，提出了化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的幾項(xiàng)措施：校企結(jié)合、任務(wù)協(xié)作化、強(qiáng)化工程軟件的應(yīng)用、改革考核方式。
關(guān)鍵詞：校企結(jié)合；團(tuán)結(jié)協(xié)作；工程軟件；成績評定
化工原理是等化工類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課程之間，起著承上啟下、由理到工的橋梁作用。化工原理課程設(shè)計(jì)是化學(xué)化工及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程必修的（化工原理理論課、化工原理實(shí)驗(yàn)課及其化工原理課程設(shè)計(jì)）三大環(huán)節(jié)之一，是綜合應(yīng)用本門課程和有關(guān)先修課程所學(xué)的知識，完成某一單元操作為主的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)踐。通過該教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)用專業(yè)知識進(jìn)行融會(huì)貫通的思考，分析和解決工程實(shí)際問題，得到化工工程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，提高學(xué)生的獨(dú)立工作能力[1-2]。
一化工原理課程設(shè)計(jì)中存在的問題
地方高校，由于條件的限制，化工原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量受到了一定的影響。如：（1）設(shè)計(jì)選題題目陳舊、單調(diào)、雷同，學(xué)生基本上都是依葫蘆畫瓢，抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重；（2）學(xué)生缺少工程意識的培養(yǎng)，與實(shí)際相結(jié)合太少，對工藝和設(shè)備的認(rèn)識比較膚淺，對設(shè)計(jì)過程涉及的計(jì)算和公式并不理解，同時(shí)由于計(jì)算量又大，設(shè)計(jì)時(shí)間安排比較緊，因而只能在給定的條件下根據(jù)例題進(jìn)行驗(yàn)證性設(shè)計(jì)，欠缺對設(shè)計(jì)方案的綜合分析和優(yōu)化；（3）雙師型教師缺少，指導(dǎo)學(xué)生的能力有待不斷提高；（4）缺少合理的化工原理課程設(shè)計(jì)考核評價(jià)體系，學(xué)生缺乏鉆研精神、積極性和主動(dòng)性難以調(diào)動(dòng)起來。（5）學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和工程繪圖能力嚴(yán)重不足，多數(shù)學(xué)生無法在較短的時(shí)內(nèi)繪制出工藝流程圖或設(shè)備工藝條件圖，利用計(jì)算機(jī)處理文檔和進(jìn)行工藝計(jì)算的能力差等。
二化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革措施
（一）采用校企結(jié)合，注重設(shè)計(jì)題目的實(shí)用性到生產(chǎn)一線選題，根據(jù)工廠情況涉及精餾、吸收、萃取、干燥等包含化工原理知識較多的單元操作，比如一個(gè)班的人有的是換熱器，有的是精餾塔，有的是填料塔等。注意盡量給定多樣化的物系以及操作條件，有利于學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)作業(yè)，避免抄襲想象的發(fā)生。這樣在與工廠實(shí)際需要相結(jié)合的同時(shí)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生真正感到學(xué)以致用，學(xué)生在設(shè)計(jì)方案的選擇、物性數(shù)據(jù)的查找、公式及設(shè)計(jì)方法的選用、工藝流程圖以及設(shè)備工藝條件圖的繪制、設(shè)計(jì)說明書的編寫等方面的綜合能力得到訓(xùn)練。此外，還可以推動(dòng)教師提高教學(xué)能力。（二）合理安排設(shè)計(jì)任務(wù)，注重學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的培養(yǎng)按照精餾、吸收、干燥、萃取等單元操作的不同先分大類，然后對于每個(gè)大類按照體系、處理能力、操作條件、原料的組成以及產(chǎn)品規(guī)格的不同等進(jìn)行區(qū)分，保證學(xué)生一人一題，保證每位學(xué)生都得到一次工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，完成課程設(shè)計(jì)，避免抄襲現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，學(xué)生之間可以互相討論，查找物性數(shù)據(jù)和發(fā)揮集體的智慧，有些問題不需要老師指導(dǎo)，學(xué)生即可解決，學(xué)生在自己設(shè)計(jì)和共同討論的基礎(chǔ)上完成設(shè)計(jì)，團(tuán)結(jié)協(xié)作能力得到增強(qiáng)，還可以體會(huì)到成就感。（三）注重現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念、強(qiáng)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)在化工教學(xué)、化工設(shè)計(jì)以及化工生產(chǎn)方面的應(yīng)用越來越廣，計(jì)算機(jī)工程軟件的應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到認(rèn)可。為了提高化工原理課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，必須強(qiáng)化強(qiáng)化工程軟件的應(yīng)用。化工原理課程設(shè)計(jì)的工藝計(jì)算中相平衡數(shù)據(jù)的求取、理論塔板數(shù)的確定、回流比的選擇、換熱器傳熱系數(shù)的選取等往往含有試差、大量的循環(huán)重復(fù)計(jì)算，計(jì)算工作量大，采用Excel和AspenPlus等工程軟件，可以大大減小計(jì)算量，提高計(jì)算效率和計(jì)算精度[3]。化工原理課程設(shè)計(jì)中的精餾塔負(fù)荷性能圖的繪制、工藝流程圖的繪制、精餾塔理論塔板數(shù)的圖解法求取等方面要求學(xué)生采用AutoCAD，并嚴(yán)格按照化工制圖的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，使學(xué)生得到一次化工設(shè)計(jì)的規(guī)范鍛煉。采用Excel、VisualBasic、Origin、AspenPlus和Auto-CAD等計(jì)算機(jī)軟件輔助化工原理課程設(shè)計(jì)，各種軟件各取所長，充分發(fā)揮其長處，能夠快速、準(zhǔn)確、直觀地得到計(jì)算結(jié)果，免去了復(fù)雜、繁瑣、耗時(shí)、粗糙的手工計(jì)算；避免了手工繪圖、手工擬合模型參數(shù)帶來的較大誤差，提高設(shè)計(jì)效率。工程軟件在化工原理課程設(shè)計(jì)中的圖例見圖1、圖2、圖3。（四）成績評定貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程，促進(jìn)學(xué)生設(shè)計(jì)積極性的提高為促進(jìn)學(xué)生化工原理課程設(shè)計(jì)的積極性，可以制定出一套合理、貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程的成績評定辦法[4-5]。課程設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)計(jì)說明書和圖紙的質(zhì)量占終評成績的40％；學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤率、創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力占課程設(shè)計(jì)終評成績的30％；答辯考核占終評成績的30％。答辯環(huán)節(jié)可以考察學(xué)生對于設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)的思路的清楚與否；對于設(shè)計(jì)結(jié)果的評析、問題的回答正確與否，是否抄襲一清二楚。
三結(jié)語
化工原理課程設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，對于化工原理課程設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的改革，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神的，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識分析和解決工程實(shí)際問題能力，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的提高。
作者：熊航行 許維秀 單位：荊楚理工學(xué)院
摘要：化工原理課程設(shè)計(jì)是與化工原理課程相配套的一個(gè)必修的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。文章從理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、工程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等4個(gè)方面總結(jié)了化工原理課程設(shè)計(jì)在提升化工原理教學(xué)質(zhì)量中的作用。
化工原理主要介紹化工生產(chǎn)過程中的動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞理論(三傳理論)以及常用單元操作中典型設(shè)備的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)計(jì)算等知識ti.-I，教學(xué)內(nèi)容中包含大量理論公式的推導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)公式的運(yùn)用。化工原理課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完化工原理課程的相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容后所安排的教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅與化工原理課程的內(nèi)容緊密相連，還要運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程.AutoC aD機(jī)械制圖、化工儀表自動(dòng)化及操作控制、化_L設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)、化工制圖等先修課程的知識，是一項(xiàng)綜合性實(shí)踐訓(xùn)練陰。該教學(xué)環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生以下3個(gè)方面的能力和素質(zhì):(1)系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生的基本計(jì)算技能和文獻(xiàn)資料利用能力，逐步培養(yǎng)其工程意識;(2)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決二(.程實(shí)際問題的能力;(3)塑造學(xué)生良好的設(shè)計(jì)理念。
在完成課程設(shè)計(jì)的過程中，學(xué)生需掌握廠程技術(shù)人員所必需具備的基本技能和工程素質(zhì)，比如工具書、國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的使用，經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的選擇，專業(yè)文獻(xiàn)資料的查閱、設(shè)計(jì)成果的分析判斷等等，因此課程設(shè)計(jì)可培養(yǎng)學(xué)生對綜合知識的運(yùn)用能力和對_L程問題的解決能力，是對學(xué)生的一次綜合訓(xùn)練，也是對所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識的一次總結(jié)，更是對化工原理和化工設(shè)備課程教學(xué)效果的一次檢驗(yàn)。本文主要通過以下4個(gè)方面總結(jié)了課程設(shè)計(jì)在提升化工原理教學(xué)質(zhì)量中的作用。
1 加深學(xué)生對“三傳理論”和單元操作的理解
動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞理論(三傳理論)以及常用單元操作是化工原理的主要教學(xué)內(nèi)容，雖然在平時(shí)的課堂教學(xué)中可通過多媒體教學(xué)、動(dòng)畫演示、課堂實(shí)驗(yàn)、課后練習(xí)、練習(xí)輔導(dǎo)等方面增強(qiáng)學(xué)生對化工原理基本理論和基本操作的感性認(rèn)識和理解，但由于課堂教學(xué)的內(nèi)容多，理論知識比較抽象，學(xué)習(xí)任務(wù)較繁重，學(xué)生自覺完成課程學(xué)習(xí)的動(dòng)力明顯不足，教學(xué)效果差強(qiáng)人意。課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生在指定的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)單元操作的設(shè)計(jì)，愁一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)一般均涉及物料衡算、熱.衡算、相平衡關(guān)系、傳熱傳質(zhì)速率關(guān)系等典型單元操作的基本內(nèi)容，經(jīng)歷流程設(shè)計(jì)到!幾藝設(shè)計(jì)計(jì)算、主體設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和附屬裝置的選用等過程，因此學(xué)生在具體設(shè)計(jì)中必須全而理解和應(yīng)用“三傳理論”，并選用合適的單元操作過程。過程必然影響結(jié)果，課程設(shè)計(jì)作為一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)在實(shí)踐中有效地督導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對理論學(xué)習(xí)內(nèi)容的消化，從而加深學(xué)生對理論知識的理解。
2培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型能力
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和設(shè)備選型能力的培養(yǎng)是化工原理課程教學(xué)的基本目標(biāo)之一。學(xué)習(xí)化工原理課程時(shí)，通過講解、動(dòng)畫演示和參觀等教學(xué)手段，學(xué)生熟悉了常用設(shè)備的基本操作規(guī)程，但大部分同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和設(shè)備選型能力較差。為解決這一問題，在確定課程設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，有針對性地選用部分化工原理中常用的單元操作，給學(xué)生下達(dá)一個(gè)明確的任務(wù)，讓學(xué)生圍繞任務(wù)所確定的主題在指定時(shí)間內(nèi)完成具體的設(shè)計(jì)_L作。如，為加強(qiáng)學(xué)生對干燥單元操作的理解，可要求學(xué)生設(shè)計(jì)一套離心噴霧干燥塔或設(shè)計(jì)氣流干燥器。課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求涵蓋一個(gè)完整的工段，為此學(xué)生需完成不同藝的方一案選擇、設(shè)備選型論證、工藝計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主體設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后確定設(shè)備總體尺寸、管口尺寸與方位，還要求進(jìn)行輔助設(shè)備選型與計(jì)算，最后繪制主體設(shè)備圖及帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。過程訓(xùn)練效果表明，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型能力得到了有效的培養(yǎng)。
3提高工程設(shè)計(jì)能力
化工原理課程設(shè)計(jì)是為培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力設(shè)置的一個(gè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是使學(xué)生完成從理論知識到實(shí)際應(yīng)用的重要一環(huán)。每一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)均涉及相應(yīng)單元操作的基本理論，并經(jīng)歷流程設(shè)計(jì)到藝設(shè)計(jì)計(jì)算、主體設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和附屬裝置的選用等過程。由于安排課程設(shè)計(jì)中只有任務(wù)而沒有參數(shù)和條件限制，學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中可根據(jù)自己的興趣和知識背景選擇設(shè)計(jì)線路，設(shè)定和收集操作參數(shù)，完成具體的設(shè)計(jì)工作:
經(jīng)濟(jì)效益是判斷設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要指標(biāo)，其中設(shè)備建設(shè)費(fèi)和使用操作費(fèi)是其中的關(guān)鍵，而設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)的綜合考慮也是貫穿于化原理課堂教學(xué)中的一個(gè)重要問題。比如，精餾操作是化_工生產(chǎn)中常用的單元操作，其中物料的回流比是一個(gè)非常關(guān)鍵的操作參數(shù)C合理的物料回流比應(yīng)使操作費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)用之和最低在該單元操作中，操作費(fèi)用主要取決干再沸器中加熱蒸汽消耗量及冷凝器中冷卻水的消耗量，隨著回流比的增大而增大。設(shè)備折舊費(fèi)主要取決于精餾塔中再沸器、冷凝器等設(shè)備的投資費(fèi)，一般隨著回流比的增大而降低。為此，在設(shè)計(jì)過程中必須綜合考慮設(shè)備折舊費(fèi)和操作費(fèi)的關(guān)系。通過課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，學(xué)生不僅進(jìn)一步提高了公式應(yīng)用和數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，同時(shí)學(xué)會(huì)了主動(dòng)尋求解決實(shí)際問題的方法，縮短了理論與實(shí)踐的距離，也體會(huì)到理論在解決實(shí)際問題中的重要作用，提高了理論課程的教學(xué)質(zhì)量。
4培養(yǎng)創(chuàng)新能力
在完成化工原理理論課和實(shí)驗(yàn)課的同時(shí)，為了滿足部分學(xué)有余力，且對化工原理問題確有興趣的學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，教學(xué)小組創(chuàng)造條件為其提供進(jìn)一步學(xué)習(xí)的平臺，即結(jié)合科研任務(wù)的需要設(shè)計(jì)一定數(shù)量的課程設(shè)計(jì)題目，鼓勵(lì)學(xué)生以小組的形式參與。在設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格堅(jiān)持“以課題研究為平臺，以創(chuàng)新為目標(biāo)”的原則，有效地將課程設(shè)計(jì)、課程教學(xué)與科研有機(jī)地結(jié)合起來。在完成工藝設(shè)計(jì)計(jì)算之后、整理設(shè)計(jì)說明書之前，要求全體課題組進(jìn)行交流和總結(jié)，即每個(gè)設(shè)計(jì)課題組里選派1-2名學(xué)生代表，將本組設(shè)計(jì)情況在交流會(huì)_[向全體同學(xué)和指導(dǎo)老師進(jìn)行匯報(bào)。交流時(shí)要求主講人用圖表、數(shù)據(jù)、結(jié)論等工程術(shù)語表達(dá)自己的設(shè)計(jì)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)著重講解自己設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，突出自己的創(chuàng)造性。交流過程中，指導(dǎo)老師也主動(dòng)指點(diǎn)設(shè)計(jì)要領(lǐng)，并對進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)行合理評價(jià)。這樣的師生互動(dòng)使學(xué)生的收獲不僅局限于自己所做的課題，對其它設(shè)計(jì)課題也有一定程度的了解，更有效地開拓了學(xué)生的設(shè)計(jì)思路。
1存在的問題
目前普通理工科院校食品工程原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程中普遍存在一些問題，從教師的方面上看，在課程設(shè)計(jì)的實(shí)際教學(xué)過程中，部分教師流于照本宣科，一貫使用基于化工原理的案例或例題，雖然一般都能做到一人一題，但大多數(shù)以變換產(chǎn)量為主，能體現(xiàn)設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)造性的課程設(shè)計(jì)題目欠缺。不能有效地體現(xiàn)食品工業(yè)的普通特點(diǎn)，而持續(xù)印有化工原理的烙跡[2]。從學(xué)生層面來看，由于食品工程原理本身課程知識點(diǎn)多，公式復(fù)雜難懂，涉及眾多其他學(xué)科知識，學(xué)生都覺得難學(xué)，僅僅看一遍、學(xué)一遍是無法理解與掌握的。有時(shí)就會(huì)造成了學(xué)生的厭學(xué)情緒。另外，從教材方面來看，目前大多能夠查到的課程設(shè)計(jì)書籍都是化工原理的課程設(shè)計(jì)案例，而專門的食品工程原理課程設(shè)計(jì)的專業(yè)書籍書非常少，這在一定程度上也增加了難度。以上問題都是擺在教學(xué)工作者面前的難題，根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們摸索了一些規(guī)律，提出幾點(diǎn)建議，主要針對普通理工科院校的食品工程原理課程設(shè)計(jì)，但教學(xué)往往是觸類旁通的，相信對其他課程的課程設(shè)計(jì)教學(xué)也會(huì)有所裨益。
2改進(jìn)措施
2.1做好課程設(shè)計(jì)總體介紹工作
一般來說，食品工程原理課程設(shè)計(jì)是學(xué)生們第一次接觸課程設(shè)計(jì)，他們對設(shè)計(jì)的概念、深度及內(nèi)容都可以說是一無所知。在這樣的情形下，做好課程設(shè)計(jì)的事先介紹工作就顯得的尤為重要。強(qiáng)調(diào)課程設(shè)計(jì)的重要性、下發(fā)任務(wù)書及布置題目、設(shè)計(jì)書及CAD繪圖的規(guī)范等多方面內(nèi)容，雖然這些問題在認(rèn)真閱讀規(guī)范的基礎(chǔ)上可以完全弄明白，但還是需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。例如設(shè)計(jì)書的文本格式問題，看似這只不過是一個(gè)小問題，但是事實(shí)上如果沒有一個(gè)事先的規(guī)定及強(qiáng)調(diào)，學(xué)生們上交的整個(gè)設(shè)計(jì)書就會(huì)小問題頗多，教師們就要花費(fèi)大量時(shí)間修改，造成時(shí)間與精力上的浪費(fèi)。這個(gè)問題同樣還體現(xiàn)在圖紙的繪制上，因?yàn)榇蠖嚅_設(shè)食品工程原理的時(shí)間都在大二，學(xué)生們已經(jīng)修過工程制圖課程，但是面對較復(fù)雜的CAD圖，顯然這些訓(xùn)練還是不夠的，所以，我們在開設(shè)食品工程原理課程之前都會(huì)建議學(xué)生們提前學(xué)習(xí)AutoCAD軟件，否則想在短短1~2周內(nèi)完成設(shè)計(jì)書的同時(shí)，還要繪制圖紙是相當(dāng)困難的。
2.2合理確定課程設(shè)計(jì)題目
合理是結(jié)果，怎樣選題、選什么題目是關(guān)鍵。目前，普通理工科院校的食品工程原理的課程設(shè)計(jì)要求做到一人一題，但事實(shí)上在確定題目時(shí)，大多數(shù)是同樣的設(shè)計(jì)，以變換設(shè)備處理量為主，而且一貫使用基于化工原理的案例或例題，學(xué)生照搬網(wǎng)絡(luò)上的現(xiàn)成例子或者是化工原理設(shè)計(jì)書的例子，不斷的套用公式，照搬照抄，課程設(shè)計(jì)的抄襲現(xiàn)象很嚴(yán)重。面對這樣的問題，我們需要的是能體現(xiàn)設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)造性的課程設(shè)計(jì)題目，能夠有效地體現(xiàn)食品工業(yè)的普遍特點(diǎn)，需要以工程實(shí)踐為基礎(chǔ)進(jìn)行選題。例如將物料設(shè)定成不同的食品原料，剔除食品工業(yè)中不普遍使用的設(shè)備設(shè)計(jì)等，增加新技術(shù)的設(shè)備題目的設(shè)計(jì)如膜分離技術(shù)、離子交換樹脂等設(shè)備的設(shè)計(jì)。另外，一般的課程設(shè)計(jì)都是簡單的單個(gè)單元操作設(shè)備的設(shè)計(jì)如換熱器、噴霧干燥塔等，而這樣的題目設(shè)定不能體現(xiàn)整個(gè)食品工藝流程的特點(diǎn)。因此可以考慮多個(gè)學(xué)生為一組設(shè)計(jì)一套工藝生產(chǎn)線中的不同設(shè)備，構(gòu)成整體食品工藝流程的方法，增加學(xué)生的對多個(gè)單元操作的理解與掌握。以設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為核心，完成一個(gè)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)本人的設(shè)備用到的數(shù)據(jù)可能是來自上一位同學(xué)的計(jì)算結(jié)果，同時(shí)自己的設(shè)計(jì)結(jié)果也影響著下一個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)，這在很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生覺得自己所設(shè)計(jì)的內(nèi)容并不是無用的。雖然將工藝流程中不同設(shè)備的設(shè)計(jì)引入提高了課程設(shè)計(jì)的難度，使學(xué)生面臨更大的挑戰(zhàn)性，但通過搜集和查閱大量的研究資料，合理確定設(shè)計(jì)方案，不斷地克服困難，使學(xué)生通過感受工程設(shè)計(jì)工作的繁雜，也正好達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)。同時(shí)，這樣的選題方式也可與教師的科研相結(jié)合，使題目更貼近實(shí)際，切實(shí)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。
2.3強(qiáng)化繪圖軟件的應(yīng)用
設(shè)計(jì)要與工廠實(shí)際和科研需求相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生不管是課程設(shè)計(jì)的繪圖，還是認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等都需要采用AutoCAD軟件繪圖。使學(xué)生掌握圖幅設(shè)置、比例及線型選取、文字編輯、尺寸標(biāo)注以及設(shè)備、儀表、管件表示等繪圖技能，同時(shí)提高計(jì)算機(jī)水平，以適應(yīng)今后實(shí)際工程設(shè)計(jì)的需要。在繪圖的環(huán)節(jié)中，不僅能培養(yǎng)學(xué)生熟練的使用繪圖軟件，更重要的是鍛煉他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)與工作態(tài)度，真正的沉下心來，一點(diǎn)一點(diǎn)的鉆研，是一次綜合的學(xué)習(xí)與鍛煉。學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之前基本已經(jīng)學(xué)過工程制圖的課程，但大多數(shù)都是以手繪制圖為主，即使是有計(jì)算機(jī)繪圖的內(nèi)容也只是占了比較少的部分，要想在食品工程原理課程設(shè)計(jì)中采用AutoCAD軟件繪圖完成難度較大的圖紙是相當(dāng)困難的。所以我們建議學(xué)生在之前就要學(xué)習(xí)軟件或者考取AutoCAD證書，不僅能保證課程設(shè)計(jì)的順利開展，也能讓學(xué)生們多一門技能。
2.4加強(qiáng)教師的輔導(dǎo)及學(xué)生的討論
由于之前沒有接受過工程訓(xùn)練，不具備工程的觀點(diǎn)，不會(huì)使用工程手冊及工程上的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以提出的設(shè)備不合理、不規(guī)范。設(shè)計(jì)書與圖紙也會(huì)有許多一題，這就要求教師認(rèn)真指導(dǎo)與批改，合理確定評分的標(biāo)準(zhǔn)，積極與學(xué)生溝通。通過學(xué)生答辯來進(jìn)行一對一的交流，在此過程中能讓教師更好的發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題，加以糾正。不能簡單的根據(jù)學(xué)生最后上交的設(shè)計(jì)圖紙和說明書來評定，導(dǎo)致成績評定不夠公平公正，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。有學(xué)生曾向教師反映過，第一次做課程設(shè)計(jì)時(shí)自己真的很認(rèn)真與努力的完成所有的任務(wù)，但是卻沒有在老師那里得到反饋，讓他覺得自己認(rèn)真做這個(gè)沒有什么用，以致于后來的設(shè)計(jì)都是以對付的心態(tài)來完成。因此，教師認(rèn)真的對待食品工程原理設(shè)與有對學(xué)生意識的進(jìn)行工程素質(zhì)的培訓(xùn)，是教師在整個(gè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)中應(yīng)該發(fā)揮的最大作用。另外，學(xué)生間的討論也是整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生的討論與交流、，互相幫助、互相鼓勵(lì)都將會(huì)成為學(xué)習(xí)的動(dòng)力。在課程設(shè)計(jì)的1~2周時(shí)間內(nèi)，組織學(xué)生在繪圖室進(jìn)行集中討論與學(xué)習(xí)，學(xué)生有問題可以及時(shí)與同學(xué)交流或者向老師請教，這一做法在課程設(shè)計(jì)過程中收到了良好的效果。
3總結(jié)
經(jīng)過了一周多時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，現(xiàn)在終于完成了這次的課程設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在終于有了一點(diǎn)的心得。
在本學(xué)期，我們學(xué)習(xí)了《化工原理》這一課程，《化工原理》是化學(xué)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它的內(nèi)容是講述化工單元操作的基本原理、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、操作性能和設(shè)計(jì)計(jì)算。化工單元操作是組成各種化工生產(chǎn)過程、完成一定加工目的的基本過程，其特點(diǎn)是化工生產(chǎn)過程中以物理為主的操作過程，包括流體流動(dòng)過程、傳熱過程和傳質(zhì)過程。在這里面，我們主要學(xué)習(xí)了流體輸送、流體流動(dòng)、機(jī)械分離、傳熱、傳質(zhì)過程導(dǎo)論、吸收、蒸餾、氣-液傳質(zhì)設(shè)備，以及干燥等。
這次我的課程設(shè)計(jì)題目是水吸收氨過程填料塔的設(shè)計(jì)，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計(jì)。填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的結(jié)構(gòu)較簡單，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)。
本設(shè)計(jì)中，開始的時(shí)候我們是采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速，但是我發(fā)現(xiàn)用查圖的方法來計(jì)算出泛點(diǎn)氣速之后進(jìn)行液體噴淋密度校核時(shí)，無論取哪種規(guī)格的填料都很難使其符合要求，最后由液體噴淋密度校核這一步往回推導(dǎo)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)差不多要把處理量提高到很高才有可能符合設(shè)計(jì)要求。后來我參考了其他的一些資料上的算法發(fā)現(xiàn)也有用貝恩（Bain）——霍根（Hougen）關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)氣速的，當(dāng)我應(yīng)用這個(gè)關(guān)聯(lián)式計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)算出的結(jié)果與查圖算出的相差很大，這一步的計(jì)算我們認(rèn)為查關(guān)聯(lián)圖不是很準(zhǔn)確。
在填料的選擇中，我?guī)缀跏怯门懦▉磉x擇的，就是一種一種規(guī)格的算，后來認(rèn)為DN50計(jì)算得的結(jié)果比比較好。雖然在同類填料中，尺寸越小的，分離效率越高，但它的阻力將增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。用DN50計(jì)算所得的D/d值也符合階梯環(huán)的推薦值。
解決了上面的問題之后就是通過查找手冊之類的書籍來確定輔助設(shè)備的選型，我們選擇孔管型支承裝置作為填料支撐，選壓緊柵板作為填料壓緊裝置。
本設(shè)計(jì)我們所設(shè)計(jì)的填料塔產(chǎn)能大，分離效率高，持液量小，填料塔結(jié)構(gòu)較為簡單，造價(jià)適合。不過，它的操作范圍小，填料潤濕效果差，當(dāng)液體負(fù)荷過重時(shí)，易產(chǎn)生液泛，不宜處理易聚合或含有固體懸浮物的物料等。
我們一組六個(gè)同學(xué)都是這一個(gè)題目，我們大家在一起共同探討在其中發(fā)現(xiàn)的問題，一起查閱相關(guān)的資料，最后完成了任務(wù)。雖然我們六人是同一個(gè)題目，但我們大家在很多情況還是需要自己的獨(dú)立見解，因?yàn)槲覀兇蠹颐恳粋€(gè)人都有自己的不同思想，這是很好鍛煉自己獨(dú)立絲毫一個(gè)問題的機(jī)會(huì)。在經(jīng)過自己的努力和老師的幫助下，我在星期五的時(shí)候終于完成了老師布置的任務(wù)。通過這次的課程設(shè)計(jì)，讓我從中體會(huì)到很多。課程設(shè)計(jì)是我們在校大學(xué)生必須經(jīng)過的一個(gè)過程，通過課程設(shè)計(jì)的鍛煉，可以為我們即將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！
為此，我感覺能圓滿完成這次課程設(shè)計(jì)任務(wù)，給我?guī)砹撕艽蟮男判模屛覍ψ约旱膶沓錆M了自信！將來一定是美好的！
關(guān)鍵詞：化工原理；工程教育；課程建設(shè)
自從《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》頒布實(shí)施以來，國家對于工程人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，特別是在本科生工程素養(yǎng)培養(yǎng)方面，要求提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力。在這樣的背景下，國家先后啟動(dòng)了卓越工程師計(jì)劃（2010年）和新工科建設(shè)（2017年）［1］，為工程人才的培養(yǎng)指明了方向。為適應(yīng)人才培養(yǎng)形勢的需要，與工程能力培養(yǎng)有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的改革勢在必行。作為化工與制藥類專業(yè)培養(yǎng)人才重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程［2］，化工原理課程必須突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以強(qiáng)化學(xué)生的工程素養(yǎng)為核心［3］，以現(xiàn)代化教學(xué)手段為依托，重新打造適應(yīng)人才培養(yǎng)新形式的課程體系。
一、課程特點(diǎn)
化工原理是化工與制藥類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)核心課［4］，承擔(dān)著引領(lǐng)學(xué)生從基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過渡的重要任務(wù)。化工原理課程的主要內(nèi)容是研究化工生產(chǎn)過程中單元操作過程的基本原理與計(jì)算以及主要單元設(shè)備的工作原理、設(shè)計(jì)及操作。對于理工科學(xué)生的綜合工程素質(zhì)培養(yǎng)起著重要作用［5］。
（一）理論性強(qiáng)，對學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)要求高
化工原理研究的主要是化工生產(chǎn)過程中最基本的生產(chǎn)單元———單元操作。研究過程中需要學(xué)生熟練掌握高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)等基礎(chǔ)知識并加以綜合運(yùn)用。對學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)要求較高。
（二）與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合緊密，具有很高的實(shí)用性
化工原理所研究的單元操作都來自實(shí)際生產(chǎn)，經(jīng)不斷地完善總結(jié)后形成理論。所有的化工生產(chǎn)過程都是由不同的反應(yīng)過程與單元操作過程組合而來，因此，單元操作的研究對于實(shí)際生產(chǎn)有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，課程也具有很高的實(shí)用性。
（三）解決問題的手段多樣，靈活性高，對知識的綜合運(yùn)用能力要求高
由于實(shí)際生產(chǎn)的復(fù)雜性，生產(chǎn)中所遇到的問題往往有多種解決方法。這些復(fù)雜工程問題通常僅靠一種手段很難完全解決，因此需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識，通過理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、軟件輔助等多種手段才能得到滿意的結(jié)果由于課程具有以上特點(diǎn)，因而傳統(tǒng)的、僅僅依靠課堂理論授課的方式很難滿足對學(xué)生綜合工程能力和工程素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)和要求。這就需要課程建設(shè)不能只停留于課堂的理論教學(xué)，還要全方位、多手段的采取措施，使之更好地服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)。
二、課程體系建設(shè)
為滿足對學(xué)生綜合工程能力和素質(zhì)培養(yǎng)的要求，經(jīng)多年實(shí)踐，化工原理形成了以理論課程為核心，“理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐”三位一體的課程體系。除理論教學(xué)外，課程體系中還包括化工原理實(shí)驗(yàn)課、認(rèn)識實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)三門實(shí)踐課程，使課程在工程能力培養(yǎng)方面得到了強(qiáng)化。
（一）認(rèn)識實(shí)習(xí)
認(rèn)識實(shí)習(xí)是化工原理理論課程進(jìn)行之前的先修課程，主要內(nèi)容是對化工生產(chǎn)的常見流程以及單元設(shè)備進(jìn)行講解和參觀，使學(xué)生初步了解化工生產(chǎn)的特點(diǎn)以及單元設(shè)備的基本原理、結(jié)構(gòu)和操作，并通過現(xiàn)場參觀的形式獲得感性認(rèn)識，為后續(xù)化工原理理論學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。認(rèn)識實(shí)習(xí)是學(xué)生與生產(chǎn)實(shí)際的第一次接觸，也是工程素質(zhì)培養(yǎng)的第一個(gè)步驟。
（二）化工原理實(shí)驗(yàn)
化工原理實(shí)驗(yàn)與化工原理課程同時(shí)進(jìn)行，分兩個(gè)學(xué)期。化工原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課程內(nèi)容緊密結(jié)合，分為綜合性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的主要目的是使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)對課堂理論加以驗(yàn)證，增強(qiáng)對課堂內(nèi)容的理解。綜合性實(shí)驗(yàn)的目的是提高學(xué)生對于課堂知識在實(shí)際中的運(yùn)用能力以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力，在綜合工程素質(zhì)的培養(yǎng)中居于重要地位。
（三）課程設(shè)計(jì)
化工原理課程設(shè)計(jì)是在化工原理課程結(jié)束后開設(shè)的綜合實(shí)踐類課程。主要內(nèi)容是進(jìn)行板式精餾塔的設(shè)計(jì)，包括精餾塔的工藝計(jì)算、塔板設(shè)計(jì)與水力學(xué)校核、塔頂冷凝器的設(shè)計(jì)與選型、設(shè)備條件圖和浮閥排列圖的繪制。主要目的是使學(xué)生將理論知識應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的知識綜合運(yùn)用能力和解決復(fù)雜工程問題的能力。課程設(shè)計(jì)除了應(yīng)用化工原理的基本理論之外，還要求學(xué)生具有一定的工程制圖基礎(chǔ)、了解工程設(shè)計(jì)規(guī)范以及利用現(xiàn)代工程軟件解決問題的能力，通過綜合訓(xùn)練使學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中提高工程素養(yǎng)。
（四）“理論—實(shí)驗(yàn)—實(shí)踐”三位一體的課程體系
在實(shí)際教學(xué)過程中，學(xué)生暴露出來的一個(gè)較大的問題是“重理論，輕實(shí)踐”，對實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課程不重視，人為割裂了課程體系中各門課程之間的聯(lián)系。為解決這一弊端，課程組設(shè)計(jì)了“理論—實(shí)驗(yàn)—實(shí)踐”三位一體的課程體系，使各門課程之間環(huán)環(huán)相扣，形成一個(gè)整體，在一定程度上提高了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視，取得了一定效果。在認(rèn)識實(shí)習(xí)開始時(shí)，就將認(rèn)識實(shí)習(xí)與化工原理的關(guān)系告訴學(xué)生，簡單介紹化工原理課程的基本內(nèi)容與課程性質(zhì)，提高學(xué)生的重視程度。對于化工原理實(shí)驗(yàn)，則充分利用學(xué)科競賽對學(xué)生的刺激作用［6］，鼓勵(lì)學(xué)生參加“全國大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽”和“山東省大學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能大賽”等賽事，從側(cè)面促使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)是整個(gè)課程體系中的最后一環(huán)，需要學(xué)生綜合運(yùn)用化工原理的知識解決問題，對學(xué)生的綜合能力要求較高。在進(jìn)行化工原理理論教學(xué)時(shí)，就將工程設(shè)計(jì)規(guī)范的概念傳授給學(xué)生，使學(xué)生對工程設(shè)計(jì)形成初步認(rèn)識。了解到工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和所需知識的多樣性，也能促使學(xué)生努力學(xué)習(xí)理論知識。通過這樣三位一體的課程體系設(shè)計(jì)，課程體系中所有的內(nèi)容都有一定程度的交叉，不再是單獨(dú)一門課程的學(xué)習(xí)，而是整體、系列地學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的整體性，對學(xué)生的綜合工程素質(zhì)的養(yǎng)成提供了有利的支撐。
三、課程內(nèi)容及教學(xué)方法建設(shè)
化工原理課程內(nèi)容多、學(xué)時(shí)長，涉及的數(shù)理知識及方法多。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式的弊端是學(xué)生無法通過課堂學(xué)習(xí)獲取更多的工程實(shí)踐知識。由于課程理論性強(qiáng)，學(xué)習(xí)難度較大，造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，課堂氣氛也比較沉悶。為了改變這一狀況，切實(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和綜合工程素養(yǎng)，課程組對課程內(nèi)容進(jìn)行了重新規(guī)劃并改進(jìn)了教學(xué)手段，取得了一定成效。
（一）重新規(guī)劃課程內(nèi)容，明確知識點(diǎn)，加強(qiáng)課程前后內(nèi)容的聯(lián)系
為使課程重點(diǎn)突出，便于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，課程組重新規(guī)劃原先以章節(jié)劃分的課程內(nèi)容，劃分為157個(gè)知識點(diǎn)，以知識點(diǎn)為核心重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容。這樣一方面使學(xué)生能夠很快地抓住重點(diǎn)，與以章節(jié)為單位組織教學(xué)相比，知識點(diǎn)的范圍更小，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間縮短，學(xué)生更容易集中精力進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。另一方面，通過不同知識點(diǎn)的組合，可對有不同要求的專業(yè)采用同一套知識體系進(jìn)行教學(xué)。對于短學(xué)時(shí)的專業(yè)，只要將所需的知識點(diǎn)提出并教授給學(xué)生即可，無須重新組織教學(xué)內(nèi)容，從而減輕教師的備課壓力，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的能力。
（二）采用綜合工程案例為主導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生的工程意識和工程素養(yǎng)
案例教學(xué)一直是化工原理教學(xué)中提高學(xué)生工程意識的重要手段之一，但以往的案例通常僅局限于某個(gè)知識點(diǎn)或者某個(gè)單元操作，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以把握工程問題的實(shí)質(zhì)和精髓，對問題的分析也不夠深入。為進(jìn)一步提高學(xué)生的工程素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生分析和解決問題的能力，課程組設(shè)計(jì)了綜合工程案例，通過對實(shí)際問題的分析，提高學(xué)生對復(fù)雜工程問題的認(rèn)識，提高他們綜合運(yùn)用知識、解決問題的能力。
（三）擴(kuò)展教學(xué)資源，創(chuàng)新教學(xué)手段
教學(xué)資源是教學(xué)工作的基礎(chǔ)，資源建設(shè)一直是課程建設(shè)的重要組成部分。為促進(jìn)學(xué)生工程素養(yǎng)的提高，課程組在資源建設(shè)方面做了大量工作。首先，組織教師編寫了《化工原理案例庫》，收集整理了幾十個(gè)工程案例，通過對案例的詳實(shí)分析和細(xì)致研究，將其中包含的工程問題進(jìn)行分解，使學(xué)生在案例的學(xué)習(xí)中鞏固基礎(chǔ)知識，提高他們分析問題和解決問題的能力，強(qiáng)化其工程意識和工程思維能力。其次，上線了化工原理慕課。化工原理慕課的上線運(yùn)行，大大豐富了課程的教學(xué)資源，為新的教學(xué)手段的實(shí)施打下了良好的基礎(chǔ)。最后，編寫配套習(xí)題集，給學(xué)生提供課外練習(xí)的資源。習(xí)題中除了大量考研題外，還選擇了部分工程案例進(jìn)行操作型問題分析，增強(qiáng)學(xué)生對實(shí)際問題進(jìn)行分析處理的能力，強(qiáng)化其工程思維和科學(xué)思維能力。有了豐富的教學(xué)資源做基礎(chǔ)，就可以在傳統(tǒng)教學(xué)方法上進(jìn)行大膽創(chuàng)新，采用新的教學(xué)手段提高學(xué)生的各方面能力。在化工原理的教學(xué)中，課程組進(jìn)行了問題導(dǎo)向的線上線下混合式教學(xué)模式的探索。具體實(shí)施方案是在每一章課前提出本章需要解決的一個(gè)工程問題，引導(dǎo)學(xué)生利用慕課等線上資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師進(jìn)行線上答疑與指導(dǎo)。線下授課階段分為兩種模式。其一是教師要求學(xué)生根據(jù)線上學(xué)習(xí)的結(jié)果對某一知識點(diǎn)進(jìn)行講解，并接受來自其他學(xué)生和老師的質(zhì)疑；其二是教師對重點(diǎn)問題進(jìn)行適當(dāng)講解并回答學(xué)生提出的問題。還可以采取分組作業(yè)、課外綜合大作業(yè)等形式促使學(xué)生查閱資料，完成任務(wù)，提高學(xué)生主動(dòng)獲取知識的能力，并拓展其視野，加深其對工程問題的認(rèn)識。化工原理的資源建設(shè)及線上線下混合式教學(xué)的總體設(shè)計(jì)如圖1。
四、結(jié)語
提高本科生的工程素養(yǎng)是工程教育的核心問題之一，關(guān)系到國家各項(xiàng)重大工程項(xiàng)目建設(shè)的后備人才培養(yǎng)和國家未來發(fā)展的人才規(guī)劃，應(yīng)當(dāng)引起人才培養(yǎng)部門的足夠重視。文章以這一出發(fā)點(diǎn)為基礎(chǔ)，對作為本科生從基礎(chǔ)走向?qū)I(yè)重要橋梁和紐帶的化工原理課程從課程體系、課程資源以及教學(xué)手段等方面進(jìn)行了重新規(guī)劃。通過“理論-實(shí)驗(yàn)-實(shí)踐”三位一體的課程體系設(shè)計(jì)，“知識點(diǎn)劃分與整合”的教學(xué)內(nèi)容重組，“綜合工程案例為主導(dǎo)，線上線下結(jié)合”的教學(xué)模式改革，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高其工程能力與工程素養(yǎng)，為綜合型人才的培養(yǎng)模式提供了積極的探索和有益的借鑒。
參考文獻(xiàn)：
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（一）現(xiàn)狀與不足
與《流體力學(xué)》和《化工原理》等傳統(tǒng)科目的經(jīng)典的設(shè)計(jì)任務(wù)相比，《大氣污染控制工程》課程設(shè)計(jì)的任務(wù)更具綜合性。比如說，《化工原理》課程設(shè)計(jì)的任務(wù)可能是設(shè)計(jì)一個(gè)換熱器或是一個(gè)精餾塔，是針對具體設(shè)備的設(shè)計(jì)，而《大氣污染控制工程》課程設(shè)計(jì)比較典型的任務(wù)，如“脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”，不僅僅是對脫硫塔設(shè)備的設(shè)計(jì)，同時(shí)要對煙氣連接的管路、脫硫劑的制備以及煙囪進(jìn)行設(shè)計(jì)。綜合性的設(shè)計(jì)任務(wù)對指導(dǎo)教師與學(xué)生均提出較高要求。在教學(xué)實(shí)踐過程中，發(fā)現(xiàn)以下問題：（1）學(xué)生對細(xì)節(jié)的把握不到位，設(shè)計(jì)說明書中描述性的內(nèi)容較多，合理準(zhǔn)確的參數(shù)設(shè)計(jì)模型與量化數(shù)據(jù)不足。（2）指導(dǎo)老師對工程資料掌握的不充分，課程設(shè)計(jì)的選題內(nèi)容比較局限，一些老師為了追求設(shè)計(jì)任務(wù)的區(qū)分度，僅是改變一些參數(shù)，帶來部分不積極的學(xué)生在設(shè)計(jì)的過程中抄襲，或者在別的同學(xué)的設(shè)計(jì)結(jié)果上機(jī)械性修改數(shù)據(jù)。
（二）改革與建議
基于大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，針對以上發(fā)現(xiàn)的問題，提出相應(yīng)的建議。
1.進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)任務(wù)，避免學(xué)生因時(shí)間緊降低核心部分的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。明確要求核心設(shè)備的核心部件（或區(qū)域）的設(shè)計(jì)采用經(jīng)典理論模型準(zhǔn)確進(jìn)行，輔助部件或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)值核算完成。比如脫硫塔的整體設(shè)計(jì)中包括了脫硫塔本體的設(shè)計(jì)、除霧器的設(shè)計(jì)以及強(qiáng)制氧化區(qū)空氣噴槍和攪拌器的設(shè)計(jì)，其中脫硫塔本體的設(shè)計(jì)是非常重要的，任務(wù)書中應(yīng)明確要求學(xué)生用吸收的基本理論模型來設(shè)計(jì)吸收區(qū)的高度，而不能簡單利用一般的煙氣的流速和一般的停留時(shí)間來確定其高度。而對于通用的設(shè)備，比如除霧器，簡單核算給出設(shè)計(jì)結(jié)果即可。
2.合理安排設(shè)計(jì)任務(wù)，使任務(wù)來源多樣化。鼓勵(lì)一些學(xué)有余力的學(xué)生自己命題，命題的范圍必須是與課程相關(guān)的，在實(shí)際生產(chǎn)過程中普遍存在的或典型的問題，這樣能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，避免學(xué)生因題目相近而抄襲。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生在指導(dǎo)老師所承擔(dān)的技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目或課題中選取能夠獨(dú)立完成的任務(wù)，當(dāng)然這些任務(wù)務(wù)必與該課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要求契合，在保質(zhì)保量完成該環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和創(chuàng)造性思維。
二、實(shí)施過程
（一）現(xiàn)狀與不足
1.《大氣污染控制工程》課程設(shè)計(jì)具有綜合性的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中涉及的知識源于流體力學(xué)、化工設(shè)備、材料以及土建等。而教師在課堂教學(xué)中難以對每部分知識進(jìn)行充分的講解。因此，學(xué)生總是在設(shè)計(jì)的過程才發(fā)現(xiàn)對某部分內(nèi)容不熟悉，臨時(shí)去查找資料進(jìn)行學(xué)習(xí)或是復(fù)習(xí)，耽誤時(shí)間。
2.現(xiàn)在大多數(shù)的年輕教師沒有在生產(chǎn)現(xiàn)場工作的經(jīng)歷，普遍缺乏工程實(shí)際的相關(guān)知識，在教學(xué)中難以融入生產(chǎn)實(shí)際的相關(guān)內(nèi)容。如在除塵和脫硫技術(shù)的講解中，教師只講解一般的工藝原理和設(shè)備原理，對具體的除塵或脫硫等工藝的結(jié)構(gòu)和設(shè)備尺寸的介紹不足。因此，學(xué)生在設(shè)計(jì)中只能依據(jù)設(shè)計(jì)手冊和資料模仿設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案的制定無工程理念與依據(jù)。設(shè)計(jì)過程中可能出現(xiàn)毫無判斷地使用某些數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)源于另一個(gè)完全不同背景的設(shè)計(jì)中，最終導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)際差距過大。
（二）改革與建議
1.在《大氣污染控制工程》課程教學(xué)過程中盡可能多地融入實(shí)踐性內(nèi)容，并在理論課講解的過程中就提示學(xué)生在之后的課程設(shè)計(jì)中會(huì)遇到那些問題，提前做好準(zhǔn)備。
2.改變課程設(shè)計(jì)僅在教室進(jìn)行的現(xiàn)狀。在設(shè)計(jì)任務(wù)布置下去后，先讓同學(xué)們熟悉設(shè)計(jì)流程，找到設(shè)計(jì)中可能遇到的難以通過資料查找而解決的問題。之后組織學(xué)生到相應(yīng)的企業(yè)參觀實(shí)習(xí)，讓學(xué)生了解除塵或脫硫系統(tǒng)的性能特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識以及主要設(shè)備在實(shí)際工程中的運(yùn)用，即帶著問題去學(xué)習(xí)。或是從企業(yè)中聘請有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程師或是技術(shù)人員來學(xué)校進(jìn)行系統(tǒng)和設(shè)備的講解，為同學(xué)們集中答疑，解決設(shè)計(jì)過程中涉及的工程問題。
三、考核與評價(jià)
（一）現(xiàn)狀與不足
1.課程設(shè)計(jì)通常采用考查方式評價(jià)，因此很多學(xué)生對其重視程度不夠，認(rèn)為這個(gè)環(huán)節(jié)只是對《大氣污染控制工程》理論課程的簡單加強(qiáng)，缺乏積極性和主動(dòng)性。部分學(xué)生中存在敷衍了事，甚至抄襲其他同學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容的現(xiàn)象。
2.目前課程設(shè)計(jì)的考核方法缺乏剛性的標(biāo)準(zhǔn)，通常由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生提交的設(shè)計(jì)說明書、圖紙和答辯情況來評定成績，通常以“優(yōu)、良、中、差”來給成績，過于籠統(tǒng)，區(qū)分度差。
3.該環(huán)節(jié)完成后，對學(xué)生在設(shè)計(jì)中存在的不足與錯(cuò)誤，未能充分反饋給學(xué)生。這種單一單向的考核評價(jià)方式不能真實(shí)客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，影響了課程設(shè)計(jì)評定的公平性，抑制了學(xué)生的積極性。
（二）改革與建議
1.出臺詳細(xì)的“課程設(shè)計(jì)成績評定細(xì)則”，以加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)的過程管理，一方面規(guī)范指導(dǎo)教師的教學(xué)和成績評定方法，另一方面對課程設(shè)計(jì)的進(jìn)行過程給予嚴(yán)格考察。發(fā)現(xiàn)抄襲嚴(yán)重的課程設(shè)計(jì)以“作弊”給予相應(yīng)處理。
2.將評分方案設(shè)定為：考勤占10%，設(shè)計(jì)表現(xiàn)和積極性占10%，考核答辯占30%，計(jì)設(shè)說明書和圖紙成績占50%。使得絕大多數(shù)學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中積極主動(dòng)地進(jìn)行思考和設(shè)計(jì)，提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量。
3.開設(shè)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)交流會(huì)，讓學(xué)生就課程設(shè)計(jì)的過程發(fā)言，并了解自己的設(shè)計(jì)的評判情況和不足之處。
四、結(jié)束語
關(guān)鍵詞：科研；教學(xué)；化工原理；教學(xué)質(zhì)量
中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0151-03
教學(xué)與科研是高等教育的兩大核心內(nèi)容，早在19世紀(jì)初，教育家威廉?馮?洪堡就提出“教學(xué)與科研統(tǒng)一”的大學(xué)理念，從而賦予大學(xué)新的職責(zé)，使得大學(xué)肩負(fù)起傳播科學(xué)和發(fā)展科學(xué)的雙重職能[1]。從總體上說，教學(xué)是培養(yǎng)社會(huì)所需人才的重要手段，科研則是在一定領(lǐng)域內(nèi)促進(jìn)人才成長的搖籃，兩者相輔相成，互相依賴，相互促進(jìn)，共同發(fā)展。高水平大學(xué)不僅體現(xiàn)在高水平的科研成果上，而且體現(xiàn)在高水平的本科教學(xué)中[2]。將科學(xué)研究融入教學(xué)過程，以科研促進(jìn)教學(xué)，提高本科專業(yè)教學(xué)質(zhì)量是培養(yǎng)社會(huì)所需人才的一個(gè)重要途徑[3，4]。化工原理課程是化工類及其相關(guān)專業(yè)本科生學(xué)習(xí)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，本課程涉及的各種單元操作來自化工生產(chǎn)實(shí)踐，又面向化工生產(chǎn)實(shí)踐，具有顯著的工程性。它是運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識，研究實(shí)際化工物理過程中的客觀規(guī)律的學(xué)科，本課程擔(dān)負(fù)著承前啟后、由理及工的橋梁作用。熟練掌握化工原理課程涉及內(nèi)容，對學(xué)生后續(xù)各專業(yè)課程的順利學(xué)習(xí)和加強(qiáng)學(xué)生的工程素質(zhì)發(fā)揮著非常重要的作用[5]。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，使學(xué)生快速接受工程學(xué)科的學(xué)習(xí)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理的興趣，提高化工原理教學(xué)質(zhì)量，這是每位講授這門課程的教師必須思考的問題。根據(jù)我們課題組多年從事化工原理課程的教學(xué)體會(huì)，本文闡述了以科研促進(jìn)教學(xué)，提高化工原理教學(xué)質(zhì)量的重要作用和做法。
一、科研與教學(xué)的關(guān)系
1.科研可以提高教師的教學(xué)水平。教師教學(xué)水平的提高是保證教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)，因?yàn)榻處熤苯用嫦驅(qū)W生，是知識的直接轉(zhuǎn)播者，更是學(xué)生行為的影響者，只有好的師資力量才能提高教學(xué)質(zhì)量[6]。一個(gè)優(yōu)秀的教師應(yīng)該有著淵博的理論知識和豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這一點(diǎn)對于工程學(xué)科的教師來說尤為重要。教師通過查閱大量文獻(xiàn)資料，能夠了解本學(xué)科最新的知識和發(fā)展動(dòng)向，可以不斷更新專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，從而拓寬教師的教學(xué)內(nèi)容，提高自身的業(yè)務(wù)水平。通過科研，教師能夠進(jìn)一步強(qiáng)化自己的創(chuàng)新意識，不斷提高自己的科學(xué)思維能力和分析問題的方法。對于工科教師，教師可以把科研活動(dòng)與工廠企業(yè)合作，為企業(yè)解決實(shí)際存在的問題，進(jìn)一步強(qiáng)化教師的工程意識和工程實(shí)踐能力。教師具有一定的科研積累后，才能在教學(xué)過程中把“創(chuàng)新意識”和“工程觀念”潛移默化地傳遞給學(xué)生，教師把理論知識和身邊的實(shí)際工程有機(jī)結(jié)合起來，用風(fēng)趣的語言講授教學(xué)內(nèi)容，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識，才能有效地提高教學(xué)質(zhì)量。
2.科研可以充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法。工程類課程大多內(nèi)容繁雜，難度較多，有基本的概念描述，也有枯燥的公式演繹，更有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)公式的選擇等問題。要提高工程學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量，科研活動(dòng)無疑就是一個(gè)最好的手段，因?yàn)榭蒲斜旧砭褪且粋€(gè)不斷探索、不斷修正、不斷分析和完善的過程，也是科研者對事物了解不斷深入和認(rèn)知的過程。如果沒有老師對工程過程親身實(shí)踐的體會(huì)和理解，就很難達(dá)到一定的深度和廣度，也不容易從中提煉出自己獨(dú)到的見解，就容易變成教師簡單照本宣科的教學(xué)模式，這種教學(xué)注定是不能引起學(xué)生的興趣的。通過相關(guān)的科研實(shí)踐，教師對教材有更深入的理解，能更準(zhǔn)確地把握教學(xué)內(nèi)容，做到深入淺出地教學(xué)。教師也能把自己在科研中遇到的問題在教學(xué)過程中讓學(xué)生分析討論來嘗試著解決，使教學(xué)成為學(xué)習(xí)和科研的保證。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的疑難問題，也可以成為教師進(jìn)行科學(xué)研究的課題。通過科研實(shí)踐，老師的教學(xué)內(nèi)容得到及時(shí)的補(bǔ)充和更新，老師把自己的科研思維轉(zhuǎn)化為教學(xué)新方法，學(xué)生能夠獲得本學(xué)科前沿的新知識。這種教學(xué)模式讓整個(gè)教學(xué)過程能夠做到教學(xué)中有科研，科研中有教學(xué)，教學(xué)中有思考，科研中有答案，很容易提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的學(xué)習(xí)模式由被動(dòng)性向探索性和自主性轉(zhuǎn)變，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力。
3.科研可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。本科教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生“不僅要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，還要具有學(xué)習(xí)新知識的能力，創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力[7]。”這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)僅靠課堂上教師采取“灌輸式”的教學(xué)方法難以完成。年輕學(xué)生最大的特點(diǎn)是好奇心強(qiáng)，求知欲旺盛，對于書本上抽象的理論論述往往缺乏興趣。科研使教師的知識得到更新，本科教學(xué)內(nèi)容得到充實(shí)，抽象的理論就可能變成一個(gè)個(gè)鮮活的工程實(shí)例出現(xiàn)在學(xué)生的眼前。憑借抽象的工程原理解決實(shí)際的工程問題，這會(huì)給學(xué)生留下很深的影響，對所學(xué)的理論就很容易吸收和消化。教師在科研過程中形成的獨(dú)特的科研創(chuàng)新思維，分析解決問題的方法都會(huì)通過教學(xué)過程有形無形地傳遞給學(xué)生，從而使學(xué)生也具有了科研素質(zhì)。同時(shí)，經(jīng)過科研積累后，教師身上具有的熱愛科學(xué)的態(tài)度和對科學(xué)問題積極求真的精神，也會(huì)在教學(xué)過程中反射到學(xué)生的身上，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的熱愛和對科研者的敬意，提高學(xué)生對本課程的極大興趣。多年教學(xué)實(shí)踐證明，科研能力強(qiáng)的教師，教學(xué)水平相應(yīng)的也比較好，在學(xué)生中間的認(rèn)可度普遍也較高。
二、以科研促教學(xué)提高化工原理教學(xué)質(zhì)量的措施
1.教師重視科研，將科研成果引入教學(xué)。化工原理課程具有很強(qiáng)的工程性，所涉及的許多設(shè)備會(huì)隨著行業(yè)的發(fā)展而不斷地更新，是和本學(xué)科最新研究動(dòng)態(tài)密切相關(guān)的一門課程。根據(jù)化工原理課程特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念和創(chuàng)新能力是化工原理教學(xué)承擔(dān)的一個(gè)主要任務(wù)。因此，理論和具體實(shí)踐結(jié)合將是提高化工原理教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵手段。教師是知識的轉(zhuǎn)播者，也是科研的主導(dǎo)者，在理論教學(xué)過程中，教師必須加大學(xué)科理論和最新實(shí)踐相結(jié)合的力度，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)跟蹤學(xué)科前沿，樹立和強(qiáng)化工程觀念。大部分教師都有科研任務(wù)，這也是教師獲得最新知識的最佳途徑，授課老師可以把自己的最新科研內(nèi)容與課程有關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來，通過實(shí)際案例進(jìn)行教學(xué)來啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生。如果學(xué)生在課堂中充分感受到所學(xué)知識有很大的用武之地，就會(huì)表現(xiàn)出更高的學(xué)習(xí)熱情，收到意想不到的學(xué)習(xí)效果。例如，在研究“海泡石黏土處理有機(jī)廢水的研究”項(xiàng)目里，我們以海泡石為吸附劑吸附有機(jī)廢水中的有機(jī)物。海泡石具有良好的吸附性能，但海泡石顆粒極細(xì)，過濾較困難，使得再生成為一個(gè)新問題。經(jīng)過努力，課題組通過加入硫酸鈣晶須作助濾劑，使吸附劑容易過濾和再生，從而實(shí)現(xiàn)了吸附劑的循環(huán)使用，這個(gè)過程包括助濾劑選擇、絮凝沉降、脫色沉降、廢渣過濾等問題。合成氨生產(chǎn)工藝是化工類學(xué)生極其熟悉的一個(gè)工藝過程，在傳熱單元操作學(xué)習(xí)時(shí)，我們結(jié)合教師在研的項(xiàng)目和淮化集團(tuán)的生產(chǎn)工藝過程，通過對工藝流程中換熱器所在工藝位置的確定，讓學(xué)生更深地了解傳熱單元操作在化工生產(chǎn)中的重要性，合成氨工藝流程中換熱器是如何選型和設(shè)計(jì)的，整個(gè)工藝過程中為降低能耗而采取的進(jìn)行熱量回收利用的方法。把教師的科研融入教學(xué)，使枯燥的單元操作原理變成了一個(gè)個(gè)生動(dòng)的實(shí)際問題，學(xué)生在解決問題的同時(shí)，學(xué)會(huì)了分析問題的思維方法，對化工原理課程產(chǎn)生了濃厚的興趣，使得學(xué)生從“要我學(xué)”變成了“我要學(xué)”，極大提高了化工原理課堂的教學(xué)質(zhì)量。
2.實(shí)行導(dǎo)師制，讓學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目。愛因斯坦曾經(jīng)說過：“興趣是最好的老師，興趣永遠(yuǎn)勝過責(zé)任感。”為了讓學(xué)生能切身感受到科研的無窮魅力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)和科研的積極性，學(xué)校讓本科生參與到老師的科研項(xiàng)目中，這對提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的科研創(chuàng)新能力都有很大的幫助。本科生導(dǎo)師制，已經(jīng)在許多高校實(shí)施，并且顯現(xiàn)出許多的優(yōu)勢，作為化工專業(yè)的學(xué)生深入到老師的科研活動(dòng)中來就顯得尤為重要。化工老師所承擔(dān)的研究項(xiàng)目基本都能涉及到化工原理課程中的各種單元操作。學(xué)生利用課余時(shí)間，可以在導(dǎo)師的指導(dǎo)下參與完成部分或一個(gè)科研項(xiàng)目，這期間老師應(yīng)該把項(xiàng)目中涉及的化工原理單元操作作為重點(diǎn)，有意識地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐、分析和總結(jié)，通過學(xué)生的親自動(dòng)手，把課程教學(xué)中較為抽象的理論變成易于理解和直觀的實(shí)際過程，加深學(xué)生對所學(xué)概念和原理的掌握。同時(shí)，學(xué)生在科研過程中，也會(huì)遇到一些實(shí)際問題，通過查閱相關(guān)資料進(jìn)行分析總結(jié)，制定合理的實(shí)施方案，進(jìn)行多次反復(fù)的實(shí)際操作，最終解決所遇到的問題，甚至在解決老問題之后又有新的問題出現(xiàn)，再進(jìn)行新的方案設(shè)計(jì)。通過這些步驟的訓(xùn)練，學(xué)生會(huì)對所學(xué)書本知識從實(shí)踐上又有更深層的體會(huì)和理解，進(jìn)一步加深對課程理論精髓的認(rèn)識，從而提高對化工原理課程的興趣。目前，我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)已實(shí)行了科研實(shí)踐周活動(dòng)，讓學(xué)生在科研實(shí)踐周內(nèi)熟悉所學(xué)課程的實(shí)際應(yīng)用。學(xué)校還根據(jù)我校煤化工的特點(diǎn)，以講座形式聘請知名人士做客座教授為學(xué)生授課，列舉典型生產(chǎn)過程進(jìn)行講解和分析。實(shí)踐證明，導(dǎo)師制的實(shí)施使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中具有很強(qiáng)的針對性，對提高化工原理教學(xué)質(zhì)量起到了很大的輔助作用。
3.整合化工原理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生工程觀念和綜合能力。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是進(jìn)行科研活動(dòng)最好的途徑之一，學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)可以樹立工程觀念，了解工程問題，從而激發(fā)學(xué)習(xí)化工原理課程的興趣，這是提高化工原理課程教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)有效手段，教師應(yīng)該在這方面多下功夫。由于化工原理實(shí)驗(yàn)裝置費(fèi)用一般都較高，部分學(xué)校存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備套數(shù)有限，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少等問題，弱化了實(shí)驗(yàn)課的重要性。如果能對化工原理實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有的各個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面整合，形成對于某一問題的綜合性實(shí)驗(yàn)，則能達(dá)到事半功倍的良好效果。例如，在講述流體流動(dòng)機(jī)械關(guān)于離心泵章節(jié)中，要求學(xué)生掌握離心泵的工作原理、氣縛現(xiàn)象和灌泵、氣蝕現(xiàn)象和允許安裝高度、離心泵的啟動(dòng)和流量調(diào)節(jié)等一系列問題。而實(shí)驗(yàn)室對這問題的討論所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)只有“離心泵特性曲線的測定”，單靠這一個(gè)實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)不能讓學(xué)生深刻地領(lǐng)會(huì)這些概念。由于其他實(shí)驗(yàn)中也都有涉及到離心泵的應(yīng)用，為此，我們在實(shí)驗(yàn)中把“流體阻力的測定”、“機(jī)械能轉(zhuǎn)化的演示實(shí)驗(yàn)”和“離心泵特性曲線的測定”三個(gè)實(shí)驗(yàn)整合起來，加深學(xué)生對離心泵特性的理解。做實(shí)驗(yàn)前我們讓學(xué)生先自行觀察，找出各泵的安裝位置，讓同學(xué)們分析各泵為什么安裝位置不同及安裝高度如何確定。通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的對比，學(xué)生更清楚地認(rèn)識到防止“氣縛”現(xiàn)象才是灌泵的真正原因。通過這三個(gè)實(shí)驗(yàn)的整合，學(xué)生很快掌握了課堂上講授的關(guān)于離心泵章節(jié)的內(nèi)容，而且記憶深刻。在講授傳熱章節(jié)時(shí)，為了讓學(xué)生掌握不同類型的傳熱效果，我們實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)了兩組傳熱實(shí)驗(yàn)裝置，一組是有相變的“水蒸氣―空氣給熱系數(shù)的測定”，一組是無相變的“冷―熱空氣給熱系數(shù)的測定”。通過水蒸汽―空氣這組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生知道冷凝水在管道存在的原因和危害，實(shí)驗(yàn)過程要及時(shí)排除冷凝水管道里的冷凝水的重要性。通過實(shí)驗(yàn)操作弄清楚冷凝給熱系數(shù)對總傳熱系數(shù)的影響可以忽略，在有相變傳熱實(shí)驗(yàn)里并、逆流對傳熱效果沒有影響的原因。而在冷―熱空氣這組實(shí)驗(yàn)中，我們要求學(xué)生重點(diǎn)掌握總傳熱系數(shù)與冷熱流體給熱系數(shù)的關(guān)系，逆流和并流換熱對傳熱效果的影響，以及實(shí)驗(yàn)過程中逆流和并流熱換操作切換時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。通過對兩組實(shí)驗(yàn)的比較，學(xué)生很快對這兩類傳熱問題有了正確的認(rèn)識，對課程中涉及到的復(fù)雜繁多的給熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式的選擇有了清晰的思路。通過對實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的整合，不僅提高了化工原理理論教學(xué)，更能提高學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)的能力，而且對學(xué)生樹立事實(shí)求實(shí)、正確的科研觀有很大的幫助。
4.科研引入課程設(shè)計(jì)，重視化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。化工原理課程設(shè)計(jì)是學(xué)生綜合應(yīng)用化工原理所學(xué)知識去完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)的實(shí)踐性訓(xùn)練，通過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以學(xué)會(huì)如何運(yùn)用化工單元操作的基本原理、基本規(guī)律及常用設(shè)備的知識去解決工程上的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生正確樹立工程觀念和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。目前，市面上有很多關(guān)于化工原理課程設(shè)計(jì)的參考書可以參考，有些學(xué)生就把它看成是一個(gè)簡單的綜合性大作業(yè)，不是很重視。針對這一現(xiàn)象，除部分傳統(tǒng)的保留設(shè)計(jì)題目外，我們嘗試著課程設(shè)計(jì)從教師的科研課題中選擇確定。目前有部分設(shè)計(jì)題目來源于教師正在承擔(dān)的縱向和橫向科研項(xiàng)目中的其中一部分，如：“PVC廠廢酸回收技術(shù)”、“生物質(zhì)液化油分餾技術(shù)的研究”、“硫銨石灰石法煙氣脫硫”及“氨法脫硫聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣晶須的研究”等項(xiàng)目。我們把這些項(xiàng)目中涉及的相關(guān)換熱器、精餾塔、干燥器、吸收塔及泵等部分內(nèi)容作為學(xué)生化工原理設(shè)計(jì)課題，學(xué)生需要首先了解整個(gè)科研項(xiàng)目內(nèi)容，根據(jù)項(xiàng)目內(nèi)容選擇所需設(shè)計(jì)的設(shè)備的大致類型，然后根據(jù)科研過程選擇設(shè)計(jì)所需的有關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)。比如在精餾塔的設(shè)計(jì)課題中，是應(yīng)該選擇板式塔還是填料塔，在板式塔設(shè)計(jì)中是用篩板塔還是浮閥塔，在換熱器的設(shè)計(jì)中是用套管換熱器還是列管換熱器，都需要學(xué)生根據(jù)具體科研項(xiàng)目來確定。通過這樣一個(gè)訓(xùn)練過程，學(xué)生能夠進(jìn)一步把所學(xué)理論和工程實(shí)踐結(jié)合起來，在真實(shí)的課題研究中得到鍛煉。許多同學(xué)在后面的研究生入學(xué)考試中，化工原理科目都能得到較好的成績。
化工原理是一門工程性很強(qiáng)的課程，讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)很快掌握并靈活運(yùn)用并非易事。采用科研與教學(xué)相結(jié)合的方式，選擇形式多樣且適合化工原理課程教學(xué)的方法，以科研促進(jìn)教學(xué)，以教學(xué)帶動(dòng)科研，教學(xué)科研共同發(fā)展，這些舉措極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程的興趣和創(chuàng)新能力，提高了我校化工原理理論教學(xué)質(zhì)量。這種教學(xué)形式在化工原理教學(xué)活動(dòng)中初步嘗試并且取得了一定的效果，今后我們將進(jìn)一步深化以科研促教學(xué)，提高化工原理課程教學(xué)質(zhì)量改革的探索，為國家培養(yǎng)更多合格的有創(chuàng)新能力的化學(xué)工程人才。
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1注重理論聯(lián)系實(shí)際
化工單元操作是實(shí)踐生產(chǎn)過程的總結(jié)和提煉，在教學(xué)過程中，注意聯(lián)系生產(chǎn)、科研中的成功或失敗的案例，同時(shí)穿插日常生活中的豐富、生動(dòng)的流體流動(dòng)、傳熱及傳質(zhì)的實(shí)例，加深對基本理論的理解，并靈活應(yīng)用所學(xué)知識，分析和處理工程問題，以具體的實(shí)例和逼真的動(dòng)畫素材貫穿于各單元操作的介紹；把抽象的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為形象的信息，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，將豐富的實(shí)踐案例滲透在理論教學(xué)中，適時(shí)開展“啟發(fā)式”和“討論式”教學(xué)，加深學(xué)生對化工單元的理解，提高他們的理論聯(lián)系實(shí)際分析問題的能力，使學(xué)生在潛移默化中樹立工程觀點(diǎn)。
2對比、歸納教學(xué)方法
《化工原理》不同于理論基礎(chǔ)學(xué)科分析和邏輯推理，它注重于工程實(shí)際應(yīng)用，掌握好各單元操作知識和理論，有助于更好解決生產(chǎn)和生活中實(shí)際問題，教學(xué)中抓住“傳遞過程原理”和“處理工程問題的方法論”兩條主線，引導(dǎo)學(xué)生掌握和運(yùn)用對比、歸納等學(xué)習(xí)方法，加深對知識的理解和融會(huì)貫通。在動(dòng)量傳遞、傳熱和傳質(zhì)三傳過程中，微觀上是流體分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，流體分子之間存在作用力，直接影響流體分子運(yùn)動(dòng)效果。宏觀上根據(jù)流體形態(tài)，把流體傳遞劃分為層流傳遞和渦流傳遞，采用相同微元平衡法來研究動(dòng)量，熱量和質(zhì)量的傳輸過程。對于層流傳遞，大都采用解析方法；而渦流傳遞則采用實(shí)驗(yàn)方法(量綱分析)。比較吸收中的最小液氣比與精餾中的最小回流比，我們發(fā)現(xiàn)它們都是操作線與相平衡線相交，通過解出操作線的斜率，求解得到最小液氣(或回流)比，在實(shí)際化工生產(chǎn)過程，采用液氣(或回流)比都是最小液氣(或回流)比1.1~2.0倍。再比較傳熱的對數(shù)平均溫差與吸收的對數(shù)平均推動(dòng)力，我們也發(fā)現(xiàn)它們都是兩種不同狀態(tài)流體采用逆流進(jìn)行傳熱或者傳質(zhì)，因?yàn)椴捎媚媪鞣绞竭M(jìn)行傳熱或傳質(zhì)推動(dòng)力最大，在干燥單元操作中，物料與空氣接觸也是通過這種逆流方式進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。在講解單元操作過程中時(shí)，通過對比的不同單元操作的知識點(diǎn)，學(xué)生容易抓住了實(shí)際工程問題內(nèi)在因素相互聯(lián)系和統(tǒng)一，把復(fù)雜問題簡單化，能啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用理論解決工程類似問題。
通過歸納總結(jié)，各單元操作根據(jù)現(xiàn)象和過程的物理機(jī)理，以能量平衡(或相平衡)、物料衡算為起點(diǎn)，逐次展開原理和公式、操作性和設(shè)計(jì)性計(jì)算、設(shè)備構(gòu)造以及影響因素分析等內(nèi)容，計(jì)算、設(shè)備構(gòu)造、影響因素又以基本原理和公式方程為依據(jù)，環(huán)環(huán)相扣，層層推進(jìn)，顯示出相似的研究方法。但三傳各單元操作之間并不是簡單的重復(fù)，而是各操作單元重點(diǎn)特點(diǎn)各異。要求學(xué)生每學(xué)完一章(或一個(gè)單元操作)之后，要運(yùn)用簡練的文字和公式，把該章節(jié)的基本理論、主要公式及設(shè)備和工程應(yīng)用等主要內(nèi)容聯(lián)系起來，使知識系統(tǒng)化。如流體流動(dòng)可通過連續(xù)性方程、機(jī)械能衡算方程和阻力方程三個(gè)主要關(guān)系式把流體流動(dòng)的基本原理及相關(guān)的計(jì)算公式有機(jī)地構(gòu)成一個(gè)知識網(wǎng)絡(luò)。同樣地，傳熱章節(jié)內(nèi)容可通過總傳熱速率方程和熱平衡方程有機(jī)地貫聯(lián)起來。教學(xué)過程中除了教授學(xué)生掌握化工原理知識方法，更要引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識分析解決實(shí)際化工問題能力培養(yǎng)。例如，在離心泵理論壓頭公式推導(dǎo)過程中，葉輪前彎利于得到高的理論壓頭，流體可以獲得較高動(dòng)能，動(dòng)能所占比例增大，但在轉(zhuǎn)化為靜壓能過程中，會(huì)有比較大的機(jī)械能損失，使泵的效率降低，所以離心泵采用后彎葉片，而風(fēng)機(jī)主要要求送氣量大，不追求效率，用前彎葉片利于減少葉輪和風(fēng)機(jī)的直徑。
3通過課程設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生工程觀念
化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)用有限的理論解決實(shí)際工程問題的教學(xué)環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要從操作基本原理考慮可能性，知道解決工程問題的方法有多種，其次運(yùn)用公式方程進(jìn)行設(shè)計(jì)性計(jì)算來分析技術(shù)上的可行性，在運(yùn)用書上的公式中，進(jìn)一步加深學(xué)生對公式出處和用途的理解，計(jì)算過程中對有些數(shù)據(jù)的選取，只能依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)值范圍和趨勢去判斷，結(jié)果肯定有一定程度的誤差，這些又直接影響后續(xù)具體設(shè)備的選型。這就需要學(xué)生進(jìn)一步從運(yùn)行效益上考慮操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的合理性，最后還需學(xué)生從安全和環(huán)保方面來考慮具體設(shè)備的選型。這些都要求學(xué)生對所學(xué)知識充分理解，對實(shí)際工程問題的要深層次了解，方方面面進(jìn)行分析，從多方面考慮中篩選出最佳方案。通過課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練使學(xué)生進(jìn)一步完善和加深理解所掌握的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際中研究、分析、解決問題的能力，鞏固學(xué)生全面分析和解決工程問題觀念，達(dá)到化工原理課程設(shè)計(jì)創(chuàng)造性和工程性的教學(xué)目的，為學(xué)生綜合和創(chuàng)新解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)打下了基礎(chǔ)。如精餾塔設(shè)計(jì)中，適宜回流比確定是個(gè)關(guān)鍵問題，需要從操作原理，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面來考慮影響因素，才能優(yōu)化精餾塔設(shè)計(jì)方案。
4結(jié)語
在化工原理教學(xué)中，應(yīng)針對課程的特點(diǎn)，采用不同的教學(xué)方法，有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握化工原理單元操作知識，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生自主地分析和解決化工實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，使化工原理教學(xué)效果整體得以提高。
作者：錢立武郭紹義盛敏剛陳大勇單位：池州學(xué)院材料與化學(xué)工程系
關(guān)鍵詞：化工工藝學(xué)；課程建設(shè)；工程能力；教學(xué)
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0271-02
隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，社會(huì)對對化工人才培養(yǎng)提出了更高的要求。本科院校工科教育的主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)人才，使學(xué)生在獲得專業(yè)知識和技能的同時(shí)具備較高的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”明確提出“……改革工程教育人才培養(yǎng)模式，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力……”。強(qiáng)化學(xué)生工程能力的培養(yǎng)已成為高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)的核心任務(wù)。化學(xué)工程與工藝專業(yè)肩負(fù)著培養(yǎng)高級化工人才的使命，專業(yè)工程性質(zhì)突出。培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，不僅要加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)建設(shè)，更要重視理論課教學(xué)特別是專業(yè)課教學(xué)的指導(dǎo)作用。化學(xué)工程與工藝專業(yè)主要面向的工業(yè)部門是化學(xué)工業(yè)，屬流程工業(yè)，往往涉及一系列物理、化學(xué)和生物加工過程。化工產(chǎn)品的生產(chǎn)是各種化學(xué)單元反應(yīng)和化工單元操作的有機(jī)組合和綜合應(yīng)用。化工工藝學(xué)是根據(jù)化學(xué)、物理、物理化學(xué)、化學(xué)工程原理和其他科學(xué)的成就，研究綜合利用各種原料生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的方法原理、操作條件、流程和設(shè)備，以創(chuàng)立技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)保的化工生產(chǎn)工藝的學(xué)科，被認(rèn)為是架在實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)橋梁。課程工程性強(qiáng)，存在許多與實(shí)踐環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的適宜載體。關(guān)于化工工藝學(xué)課程教學(xué)已由不少報(bào)道。黃美英[1]等對強(qiáng)化課堂教學(xué)、加強(qiáng)實(shí)踐與理論教學(xué)相結(jié)合以及強(qiáng)化學(xué)生工程觀念等方面對《化工工藝學(xué)》課程教學(xué)方法的改革進(jìn)行了探討；邱玉娥等[2]指出該課程教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)工程意識和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，并嘗試采用“傳統(tǒng)型、技改型、創(chuàng)新型”案例教學(xué)法強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的技改創(chuàng)新意識。王鈞偉等[3]認(rèn)為可通過精選教材內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)、追蹤學(xué)科發(fā)展、開設(shè)專題報(bào)告、加強(qiáng)綠色教育等方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，增強(qiáng)教學(xué)效果。本文介紹了在化工工藝學(xué)的課程建設(shè)和教學(xué)中突出學(xué)生工程能力培養(yǎng)的一些新嘗試。
一、課程教學(xué)目的再認(rèn)識
從化工生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，運(yùn)用化工過程的基本原理，闡明化工工藝的基本概念和流程組織、物料衡算、熱量衡算的通用方法，介紹典型產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、典型流程、關(guān)鍵設(shè)備、工藝條件。典型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的講解重點(diǎn)放在分析和討論反應(yīng)、分離部分的工藝原理、影響因素、確定工藝條件的依據(jù)、反應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、流程的組織等；同時(shí)對工藝路線、流程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、能量回收利用、副產(chǎn)物的回收利用及三廢處理運(yùn)作進(jìn)行一定的論述。使學(xué)生獲得廣博的化學(xué)工藝知識，培養(yǎng)工程能力，以便在生產(chǎn)與研究開發(fā)工作中開拓思路，靈活運(yùn)用，不斷開發(fā)應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品和新設(shè)備，更好地滿足社會(huì)需要。為強(qiáng)化工程能力培養(yǎng)，要重視本課程對專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)作用，教學(xué)活動(dòng)與實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)關(guān)聯(lián)，畫龍點(diǎn)睛，有的放矢。
二、課程教學(xué)資源建設(shè)突出學(xué)生工程認(rèn)知、工程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作
依據(jù)課程實(shí)踐性、綜合性、復(fù)雜性，為提高學(xué)生的工程認(rèn)知能力和感性認(rèn)識，基于FLASH和網(wǎng)頁制作等軟件工具，開發(fā)了多功能的化工工藝學(xué)資源庫，包括：例題分析、圖形演示、生產(chǎn)裝置實(shí)際錄像和圖片、實(shí)習(xí)現(xiàn)場實(shí)際教學(xué)錄像和圖片等。學(xué)生可隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)觀摩這些資源。學(xué)生將工業(yè)生產(chǎn)裝置和工藝展示的視頻看作理論聯(lián)系實(shí)際的視覺紐帶，訪問的積極性高。《化學(xué)工藝學(xué)》中流程圖較多，如果采用學(xué)生自己看書本中的流程圖，然后老師講解的教學(xué)方法，很容易讓學(xué)生感覺枯燥無味，所以本課程特別重視直觀、豐富多彩的多媒體教學(xué)方式的高效應(yīng)用，課件可通過網(wǎng)課程絡(luò)平臺自由訪問。在繪制工藝流程圖時(shí)，盡量使用動(dòng)態(tài)畫面，如把物料的流動(dòng)做成動(dòng)畫，管道、設(shè)備、閥門等做成立體圖，不同的物料及公用工程用不同的顏色區(qū)分，力求逼真、醒目。固體燃料氣化制備合成氨原料氣的間歇造氣過程的操作循環(huán)的動(dòng)畫演示就很受學(xué)生歡迎。在本課程的建設(shè)安排了課程設(shè)計(jì)，其中大約■的設(shè)計(jì)題目與授課內(nèi)容直接相關(guān)，如合成氨、芳烴分離、天然氣制甲醇等，著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力，鍛煉和提高其對工藝路線的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型，以及車間布置和管道布置的能力，培養(yǎng)正確、熟練查閱工藝設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊及參考書的技能。將教師科研項(xiàng)目、社會(huì)正在建設(shè)的工程項(xiàng)目等引入教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生的應(yīng)用意識和工程觀念。化工專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中設(shè)置乙苯脫氫、反應(yīng)精餾、噴霧干燥、空氣分離等與化工工藝學(xué)授課內(nèi)容直接相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
三、課程教學(xué)突出培養(yǎng)學(xué)生的“當(dāng)代工程觀”
工程觀是人們關(guān)于工程活動(dòng)的基本理念，是認(rèn)識和進(jìn)行工程活動(dòng)的指南。工程觀念的強(qiáng)弱和趨向直接影響著從業(yè)人員的實(shí)踐能力。在當(dāng)代學(xué)科交叉滲透的趨勢下形成的當(dāng)代工程觀[4]是對傳統(tǒng)工程觀的揚(yáng)棄和超越。當(dāng)代工程觀視生態(tài)環(huán)境為工程活動(dòng)的內(nèi)生因素，認(rèn)為工程活動(dòng)不但受生態(tài)環(huán)境的制約，而且應(yīng)按照生態(tài)規(guī)律重塑生態(tài)活動(dòng)的方式[4]。化工工藝學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工程意識的良好媒介。在緒論部分，我們強(qiáng)調(diào)工藝技術(shù)不同于實(shí)驗(yàn)室制備技術(shù)，工藝路線評價(jià)要突出理論上的正確性、技術(shù)上的可行性、操作上的安全性、經(jīng)濟(jì)上的合理性，還要突出環(huán)境及生態(tài)相容性。講解具體產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程中，將原子經(jīng)濟(jì)性（AE）[5]、環(huán)境商（EQ）[6，7]的概念進(jìn)行具體計(jì)算、剖析。比如氯醇法與乙烯環(huán)氧化法制備環(huán)氧乙烷路線的比較就是用案例教學(xué)提高學(xué)生對可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任意識和創(chuàng)新素質(zhì)的生動(dòng)素材。
四、授課過程強(qiáng)化與實(shí)踐環(huán)節(jié)的聯(lián)系
在授課過程中，我們適時(shí)引入后期開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)的題目，提高學(xué)習(xí)的針對性，如介紹乙苯脫氫時(shí)讓學(xué)生思考專業(yè)實(shí)驗(yàn)將重點(diǎn)考慮的問題：降低體系分壓的方法、測定乙苯轉(zhuǎn)化率和苯乙烯收率的方法、采用色譜定量時(shí)苯乙烯的出峰順序等；在講解物料衡算、熱量衡算、工程圖紙視圖、流程組織時(shí)強(qiáng)調(diào)在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用；在介紹特殊設(shè)備布置時(shí)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)發(fā)展，如介紹合成氨工藝技術(shù)時(shí)引入廢熱鍋爐的適度傾斜布置；適時(shí)介紹生產(chǎn)實(shí)習(xí)中遇到的工藝技術(shù)問題，并啟發(fā)學(xué)生分析、解決這些問題，引導(dǎo)學(xué)生建立工程應(yīng)用意識；授課期間帶學(xué)生去觀摩校內(nèi)實(shí)驗(yàn)及中試裝置，突出情景式教學(xué)，使理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)無縫統(tǒng)一、相互促進(jìn)。
五、授課過程突出原理-條件-流程-設(shè)備一條主線
為強(qiáng)化工程意識，使學(xué)生形成做工程就是做細(xì)節(jié)的理念，在介紹氨、C8芳烴、甲醇、苯乙烯、環(huán)氧乙烷、丙烯腈、氯乙烯等產(chǎn)品制備技術(shù)時(shí)，用整體一條線的思想組織教學(xué)：按照產(chǎn)品性質(zhì)、用途―生產(chǎn)原理（含主副反應(yīng)、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析）―催化劑選擇―工藝條件討論─工藝流程比較―設(shè)備分析的順序，由淺入深，漸入佳境。
強(qiáng)化學(xué)生工程能力的培養(yǎng)已成為工科高校實(shí)踐和理論教學(xué)的核心任務(wù)，通過化工工藝學(xué)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生工程能力是課程建設(shè)的內(nèi)在要求。強(qiáng)化與工程認(rèn)知、工程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作相關(guān)教學(xué)資源建設(shè)，授課中貫徹當(dāng)代工程觀，授課過程與實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，用原理-條件-流程-設(shè)備整體一條線組織教學(xué)等是在化工工藝學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程能力的有效措施。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞:制藥工程課程設(shè)計(jì);教學(xué)質(zhì)量;苦蕎黃酮的生產(chǎn)
1教學(xué)質(zhì)量改革的現(xiàn)狀
教學(xué)質(zhì)量的改革是一個(gè)龐大的工程，主要包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)效果評價(jià)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等幾個(gè)方面進(jìn)行改革。生物、化學(xué)、化工類等工科專業(yè)教學(xué)研究與改革中應(yīng)注重價(jià)值引領(lǐng)，凝練課程、注重學(xué)科交叉、國際化培養(yǎng)、進(jìn)行科研訓(xùn)練、注重實(shí)踐能力培養(yǎng)，具有創(chuàng)新精神、職業(yè)素養(yǎng)、家國情懷和國際化視野的人才，能在傳統(tǒng)和新興化工行業(yè)、化學(xué)與材料等相關(guān)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理等方面工作，發(fā)揮引領(lǐng)性作用［1］。目前從理論出發(fā)進(jìn)行的改革較為常見，從而也導(dǎo)致大眾忽視了對實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的改革和優(yōu)化。過于繁重的理論教學(xué)在加大的學(xué)生學(xué)習(xí)壓力的同時(shí)，也錯(cuò)失了實(shí)踐能力提升的最佳時(shí)機(jī)。目前很多院校的制藥工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)在教學(xué)方式、方法、內(nèi)容方面仍沿用傳統(tǒng)模式，教學(xué)效果欠佳［2］。針對制藥工程專業(yè)的社會(huì)使命及制藥工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，剖析課程教學(xué)元素，確定課程教學(xué)目標(biāo)，將教學(xué)元素與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)融合，并列舉典型性的教學(xué)案例，預(yù)期為實(shí)踐類的課程教學(xué)開展提供參考［3］。因此，提高教學(xué)質(zhì)量的改革，尤其是在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方面的改革尤為重要。制藥工程課程設(shè)計(jì)作為化學(xué)化工的分支科目之一，是連接化工、生物、醫(yī)療、工業(yè)等行業(yè)與生產(chǎn)生活的必要橋梁。制藥工程課程設(shè)計(jì)應(yīng)秉承理論與實(shí)踐相結(jié)合的宗旨，積極進(jìn)行教學(xué)改革，與當(dāng)下教育需求相融合。
2教學(xué)質(zhì)量改革的原則
針對目前國內(nèi)各個(gè)高校制藥工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)的現(xiàn)狀，制藥工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中存在一些的問題，長期以來，存在的問題始終束縛這門課程的發(fā)展和進(jìn)步。有效地解決這些問題，勢必要從理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的有機(jī)結(jié)合、結(jié)合當(dāng)下人才培養(yǎng)方案等方面，提出相應(yīng)的教學(xué)改革意見，以期為高校制藥工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革及提高制藥工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果提供參考［4］。
2．1理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的有機(jī)結(jié)合
制藥工程課程設(shè)計(jì)作為一門應(yīng)用型極強(qiáng)的學(xué)科，扎實(shí)的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能有助于學(xué)生在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中獲得更好的成績，而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開展也對教學(xué)工作具有良好的促進(jìn)作用［5］。當(dāng)前對大多數(shù)學(xué)生而言，對于理論知識的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)驗(yàn)課程。相較于理論課的認(rèn)真聽講、做課堂筆記、課后積極完成作業(yè)等，實(shí)驗(yàn)課則往往被許多學(xué)生忽視，成為擺設(shè)。走馬觀花、點(diǎn)名簽到似乎成了實(shí)驗(yàn)課的常態(tài)，實(shí)驗(yàn)課逐漸成為學(xué)生最不重視的課程，也失去了實(shí)驗(yàn)課最初對學(xué)生將理論知識應(yīng)用化的教學(xué)意義。因此將理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的教學(xué)改革刻不容緩，而進(jìn)行教學(xué)改革首要的任務(wù)就是加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)管理，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的重視程度。提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的重視主要從以下幾個(gè)方面入手:提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。高質(zhì)量的課程設(shè)計(jì)能夠調(diào)動(dòng)課堂氛圍，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程設(shè)計(jì)應(yīng)由淺入深，由易到難，循序漸進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生思考，加強(qiáng)學(xué)生的課堂參與感，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)課理論與實(shí)踐相結(jié)合得教學(xué)初衷。加大實(shí)驗(yàn)課分值比重。實(shí)驗(yàn)課不被學(xué)生重視的一個(gè)主要原因是實(shí)驗(yàn)課所占的成績比重往往比較低，導(dǎo)致學(xué)生不在乎，對實(shí)驗(yàn)成績更是抱著可有可無的心態(tài)。因此加大實(shí)驗(yàn)課的分值比重，能夠更好的鞭策學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，引起學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的重視，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合。實(shí)驗(yàn)課的本質(zhì)是讓學(xué)生把理論知識充分應(yīng)用到實(shí)踐中，當(dāng)下的實(shí)驗(yàn)課存在一定的理論與實(shí)際相分離的現(xiàn)象。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)按部就班的執(zhí)行，把實(shí)踐當(dāng)成是完成任務(wù)、應(yīng)付老師，沒有做到真正的思考，在這個(gè)過程中忽略了很多原理、意義等。教師在實(shí)驗(yàn)課上充當(dāng)了一個(gè)至關(guān)重要的角色，充分觀察、了解每一位學(xué)生的特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)思路等，在課堂上照顧到全體學(xué)生，在傳授實(shí)踐技能的同時(shí)，對欠缺的理論知識部分進(jìn)行補(bǔ)充，使學(xué)生充分地將理論和實(shí)踐相結(jié)合，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課的最大教學(xué)意義。
2．2結(jié)合當(dāng)下人才培養(yǎng)方案
高校是培養(yǎng)和造就應(yīng)用創(chuàng)新型人才的搖籃［6］。人才培養(yǎng)是指對人才進(jìn)行教育、培訓(xùn)的過程，培養(yǎng)具有自我學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的一流人才。當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)已經(jīng)有高速發(fā)展階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，而教育教學(xué)也需要面臨相應(yīng)的調(diào)整以適應(yīng)不斷變化的人才需求。傳統(tǒng)的教學(xué)方式易已經(jīng)不再適用當(dāng)下的時(shí)代背景，“死讀書、讀死書”的學(xué)習(xí)方式應(yīng)當(dāng)摒棄，學(xué)生把書本上的理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中的能力是教育不斷發(fā)展的必然產(chǎn)物。研究表明，教師的存在能夠提升學(xué)習(xí)者的參與度，并直接影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)持久性，在線開放課程的參與度直接影響在線開放課程的持久性［7］。2020年線上教學(xué)、視頻授課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式大受追捧。教師可以結(jié)合實(shí)際情況，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)進(jìn)行每日打卡、遠(yuǎn)程監(jiān)督、線上互動(dòng)等方式與傳統(tǒng)教育相結(jié)合。利用微信、學(xué)習(xí)通、雨課堂等學(xué)習(xí)模式，以線下教學(xué)為主，線上教學(xué)為主，建立多維度的教學(xué)考核評估管理體系，突出學(xué)生學(xué)習(xí)主體的地位，以實(shí)現(xiàn)制藥工程課程設(shè)計(jì)教育教學(xué)質(zhì)量新的躍升［8］。充分利用現(xiàn)有的資源，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率提供幫助。
3以苦蕎生產(chǎn)黃酮為例的教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)
以課程現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，綜合考慮課程學(xué)習(xí)體系、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備、學(xué)生技術(shù)技能等因素，設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于苦蕎黃酮生產(chǎn)的課程教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生更好地掌握知識的同時(shí)，專業(yè)素養(yǎng)能夠得到進(jìn)一步的提高。課程設(shè)計(jì)包括教學(xué)目的和要求、教學(xué)任務(wù)和要求、設(shè)計(jì)基本依據(jù)、設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟、設(shè)計(jì)說明書等方面的內(nèi)容，具體教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容如下。
3．1課程設(shè)計(jì)的目的和要求
3．1．1目的進(jìn)一步鞏固加深掌握所學(xué)的《制藥工藝學(xué)》、《制藥工程設(shè)備》和《化工原理》等專業(yè)基礎(chǔ)課的理論知識，使之系統(tǒng)化、綜合化。培養(yǎng)學(xué)生將理論知識和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和步入社會(huì)參加工作打下基礎(chǔ)。同時(shí)掌握苦蕎黃酮的生產(chǎn)工藝并進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，熟悉并掌握計(jì)算機(jī)和流行CAD軟件的使用操作。
3．1．2要求要求學(xué)生根據(jù)課程要求、所學(xué)內(nèi)容等獨(dú)立撰寫一份苦蕎黃酮的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)說明書，力求設(shè)計(jì)成本合理、實(shí)用性高、論述詳細(xì)、邏輯清晰合理等。同時(shí)學(xué)會(huì)在相關(guān)網(wǎng)站查閱文獻(xiàn)和書籍等資料，并繪制一張完整的苦蕎黃酮的生產(chǎn)工藝流程詳圖。
3．2本設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求
3．2．1任務(wù)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行年產(chǎn)xx噸，純度為65%的苦蕎黃酮，廣泛采用回流提取法提取、濃縮、干燥等工藝設(shè)計(jì)。
3．2．2要求根據(jù)任務(wù)思考、查閱文獻(xiàn)和書籍等資料，設(shè)計(jì)出合理的苦蕎黃酮生產(chǎn)工藝及設(shè)備，并繪制流程圖和撰寫設(shè)計(jì)說明書。
3．3設(shè)計(jì)基本依據(jù)
使用配制好的、體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇，在料液比1∶10，第一次在溫度80℃下提取3h，第二次提取1h，總提取率為4%，產(chǎn)品純度為65%的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3．4設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟
物料衡算和設(shè)計(jì)優(yōu)化、確定設(shè)備。
關(guān)鍵詞：多核課程；編譯原理；知識點(diǎn)
多核技術(shù)的出現(xiàn)與快速發(fā)展使計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)生了重大變化。多個(gè)處理器核心的出現(xiàn)，為軟件在單處理器上的并行提供了豐富的硬件資源。為了充分利用這些計(jì)算資源，編譯技術(shù)需要從為單核編譯發(fā)展到為多核編譯，因此有了新的發(fā)展。為了應(yīng)對多核技術(shù)及其引起的相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的需要，眾多高校都通過開設(shè)多核課程的方式，將多核技術(shù)引入到計(jì)算機(jī)教育體系當(dāng)中。編譯是多核技術(shù)發(fā)展的重要推動(dòng)技術(shù)之一，多核資源的有效利用有賴于編譯對多核的支持。因此，在多核課程中，將編譯原理相關(guān)知識內(nèi)容融入進(jìn)來，對多核課程中多核基本原理、多核編譯優(yōu)化方法教學(xué)和多核編譯優(yōu)化工具的使用具有重要作用。筆者以武漢大學(xué)“多核架構(gòu)及編程技術(shù)”課程為例，對多核課程中的編譯原理知識點(diǎn)進(jìn)行分析。
1“多核架構(gòu)及編程技術(shù)”課程概述
武漢大學(xué)從2005年就開始關(guān)注多核技術(shù)，并已經(jīng)開始探索將多核技術(shù)引入到計(jì)算機(jī)教學(xué)體系當(dāng)中。隨后，武漢大學(xué)基于自身教學(xué)和科研積累，根據(jù)對多核技術(shù)的深入了解，對多核知識點(diǎn)進(jìn)行了分析，開設(shè)了面向本科生的“多核架構(gòu)及編程技術(shù)”課程[1]。
1.1課程目標(biāo)
多核技術(shù)的出現(xiàn)使多線程在單處理器上的并行成為可能。而多核處理器則已經(jīng)成為了主流處理器。傳統(tǒng)面向單核處理器的程序設(shè)計(jì)方式正逐漸向多核并行程序設(shè)計(jì)遷移。學(xué)生需要學(xué)習(xí)和掌握多核相關(guān)知識，才能夠更好地適應(yīng)技術(shù)發(fā)展和來自企業(yè)的需求。課程力求使學(xué)生在學(xué)習(xí)之后，能夠了解和熟悉多核的基礎(chǔ)理論，并在此基礎(chǔ)上掌握多核程序設(shè)計(jì)方法以及相關(guān)的多核優(yōu)化工具。為了更好地開展多核課程教學(xué)，課程可以分為兩個(gè)模塊，分別是理論教學(xué)模塊和實(shí)踐教學(xué)模塊。兩個(gè)模塊相輔相成，共同完成課程的教學(xué)目標(biāo)。多核架構(gòu)及編程技術(shù)課程設(shè)置如圖1所示。
1.2多核課程理論設(shè)置
多核技術(shù)的理論是多核課程的基礎(chǔ)。在“多核架構(gòu)及編程技術(shù)”中，我們將多核技術(shù)相關(guān)的基本理論進(jìn)行分層，形成層次化的理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)置。首先將計(jì)算機(jī)處理器架構(gòu)的發(fā)展作為多核架構(gòu)的前導(dǎo)性內(nèi)容，然后是多核處理器體系結(jié)構(gòu)，接下來介紹并行計(jì)算及其與多核技術(shù)的關(guān)系，之后介紹多核平臺上的程序設(shè)計(jì)技術(shù)，最后是與實(shí)踐關(guān)系密切的多核平臺程序調(diào)試技術(shù)和基于編譯優(yōu)化的多核調(diào)優(yōu)技術(shù)。通過層次化的理論設(shè)置，讓學(xué)生形成多核技術(shù)理論的整體框架，構(gòu)建進(jìn)一步學(xué)習(xí)和開展實(shí)踐的扎實(shí)基礎(chǔ)。
1.3多核課程實(shí)踐設(shè)置
由于“多核架構(gòu)及編程技術(shù)”是面向本科生的，因此，教學(xué)重點(diǎn)之一是如何讓學(xué)生掌握多核程序設(shè)計(jì)技術(shù)。為此，課程組設(shè)計(jì)兩大類的實(shí)踐教學(xué)方式：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。其中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)側(cè)重基于多核體系結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)，包括基本的多核并行程序設(shè)計(jì)，Windows和Linux環(huán)境下的多核程序設(shè)計(jì)，以及常用的庫和工具軟件的使用。通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠掌握最為基本的多核程序設(shè)計(jì)方法。課程設(shè)計(jì)則是綜合性實(shí)踐，要求學(xué)生對多核知識體系比較了解并具備多核程序設(shè)計(jì)能力，因此既是對學(xué)生多核程序設(shè)計(jì)能力的全面鍛煉，也是對其學(xué)習(xí)效果的全面檢驗(yàn)。
2多核課程中編譯原理內(nèi)容設(shè)置的必要性
半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著多核技術(shù)的不斷發(fā)展。要充分利用多核技術(shù)提供的豐富硬件資源，就需要解決如何使軟件能夠以多線程的方式進(jìn)行并行的問題。而解決這一問題的核心方法之一，就是利用編譯技術(shù)對已有的軟件進(jìn)行多核多線程的優(yōu)化，或是通過編譯的支持，來完成多核多線程的程序設(shè)計(jì)[2-3]。
已有眾多的研究者在開展相關(guān)的多核編譯和多核優(yōu)化的研究。這對于多核技術(shù)和編譯技術(shù)的發(fā)展都將起到很好的推動(dòng)作用。而隨著多核技術(shù)的不斷推廣，面向多核的應(yīng)用正在快速增加。因此，在計(jì)算機(jī)及相關(guān)課程的設(shè)置中，將多核環(huán)境下的編譯尤其是編譯優(yōu)化技術(shù)作為關(guān)鍵內(nèi)容，就顯得十分必要。
由于多核環(huán)境下的編譯是多核技術(shù)和編譯技術(shù)的融合，因此，進(jìn)行課程設(shè)置時(shí)就需要充分考慮兩者如何進(jìn)行結(jié)合，來更好地開展教學(xué)活動(dòng)。在已有的編譯原理課程中，增加新出現(xiàn)的多核編譯內(nèi)容面臨巨大的挑戰(zhàn)。首先，在傳統(tǒng)的編譯原理課程中，往往是單核單處理器的編譯技術(shù)，不包含并行編譯的技術(shù)或者很少包含這部分內(nèi)容。其次，多核編譯需要并行計(jì)算的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識作為先導(dǎo)基礎(chǔ)知識，這在傳統(tǒng)編譯原理課程中是無法實(shí)現(xiàn)的。最后，傳統(tǒng)的編譯原理課程往往已經(jīng)具備了較為完備的課程結(jié)構(gòu)，增加新的多核編譯理論和實(shí)踐內(nèi)容會(huì)產(chǎn)生較大影響。因此，在已有的編譯原理課程中，增加新的多核編譯教學(xué)內(nèi)容尚需進(jìn)行研究；而現(xiàn)有的編譯原理課程中也是以既有編譯原理教學(xué)內(nèi)容為主[4-6]。
多核課程的核心就是如何利用多核技術(shù)提供的硬件資源來提高程序的運(yùn)行效率。在進(jìn)行“多核架構(gòu)及編程技術(shù)”課程設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，多核技術(shù)利用片上多核處理器資源進(jìn)行線程級并行，是多核課程中的核心教學(xué)內(nèi)容之一。這就離不開編譯的支持。由此可見，在多核課程中設(shè)置編譯原理內(nèi)容，是多核課程設(shè)計(jì)本身的必然要求，并已經(jīng)成為部分高校多核課程設(shè)置的選擇[7-8]。
在開展多核編譯及其優(yōu)化的教學(xué)之前，首先需要學(xué)生對并行計(jì)算、多核體系結(jié)構(gòu)等理論具有相當(dāng)程度的理解，才能進(jìn)一步學(xué)習(xí)。在多核課程中，并行理論、基本多核體系結(jié)構(gòu)和多核程序設(shè)計(jì)方法都是不可或缺的教學(xué)內(nèi)容。因此，在多核課程中安排多核編譯內(nèi)容，有利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。
由于多核編譯仍然在發(fā)展當(dāng)中，因此它既面臨著應(yīng)用的需求，也是當(dāng)前科研的前沿內(nèi)容之一。要開展多核編譯的教學(xué)，就要充分考慮課程所面向的對象，合理地進(jìn)行多核編譯具體內(nèi)容的安排。
武漢大學(xué)在進(jìn)行“多核架構(gòu)及編程技術(shù)”設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)考慮如何安排相關(guān)的編譯原理內(nèi)容。根據(jù)課程組在教學(xué)和科研方面積累的經(jīng)驗(yàn)，多核編譯是多核技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容。在進(jìn)行多核程序設(shè)計(jì)和優(yōu)化時(shí)，基于多核編譯的優(yōu)化是重要的方法，也是多核程序優(yōu)化工具的基礎(chǔ)。因此，武漢大學(xué)“多核架構(gòu)及編程技術(shù)”將多核編譯作為必要教學(xué)內(nèi)容安排。
3多核課程中編譯原理知識點(diǎn)
多核課程中的編譯原理內(nèi)容是多核編譯相關(guān)。然而，當(dāng)前多核環(huán)境下的編譯技術(shù)仍然處在發(fā)展當(dāng)中。因此，在科學(xué)研究領(lǐng)域，多核編譯技術(shù)不斷創(chuàng)新；而在實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域，更多的是將傳統(tǒng)并行編譯技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以應(yīng)用到多核上。這就給多核課程中編譯原理內(nèi)容的設(shè)置帶來了挑戰(zhàn)。節(jié)能型多核課程中編譯原理內(nèi)容的設(shè)置，需要解決兩個(gè)問題，首先是多核課程究竟需要哪些編譯原理的知識點(diǎn)；其次是如何安排課程中相關(guān)編譯原理的知識點(diǎn)。
3.1基本知識點(diǎn)分析
我校環(huán)境科學(xué)與工程系于2005級環(huán)境工程專業(yè)本科生第一次開設(shè)《環(huán)境工程原理》課程，采用胡洪營教授主編的《環(huán)境工程原理》，一直由本文作者擔(dān)任理論課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)工作。在多年的教學(xué)過程中，對《環(huán)境工程原理》這門新課程的教學(xué)模式，尤其是課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)進(jìn)行了較為深入的探索和思考。
1環(huán)境工程原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)
《環(huán)境工程原理》是基礎(chǔ)理論向工程技術(shù)過渡的課程，它抽象出了環(huán)境工程學(xué)科的基本理論和普遍規(guī)律，其特點(diǎn)決定了教材難以理解，再加上內(nèi)容多，公式推導(dǎo)繁瑣，本人在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)多半數(shù)的學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣不高，在學(xué)習(xí)中往往體會(huì)不到該課程的樂趣，體會(huì)不到重要性，總覺得用處不大，學(xué)習(xí)中也就自然缺乏了主觀能動(dòng)性［4］。由于我們課時(shí)有限(理論教學(xué)50課時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)20課時(shí))，在理論課的教學(xué)中，我們結(jié)合本學(xué)科的側(cè)重點(diǎn)，對內(nèi)容進(jìn)行了小范圍的適當(dāng)刪節(jié)和調(diào)整，簡化理論推導(dǎo)過程，增強(qiáng)公式的理解和應(yīng)用，注重公式的應(yīng)用條件。《環(huán)境工程原理》的實(shí)踐教學(xué)同樣包括課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩大部分(課程設(shè)計(jì)探索下文再敘)，課程的特點(diǎn)決定了實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)占同等重要的地位，因?yàn)閷?shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練能使學(xué)生把環(huán)境工程原理的理論來提高工程實(shí)踐的思維方式、分析能力和創(chuàng)新能力。這樣讓學(xué)生切身感受到環(huán)境工程原理的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)能動(dòng)性。
2環(huán)境工程原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系
2.1環(huán)境工程原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排
盡管《環(huán)境工程原理》在國內(nèi)高校已開設(shè)多年，但是相關(guān)的課程實(shí)驗(yàn)教材參考資料幾乎沒有。自我系開設(shè)《環(huán)境工程原理》課程以來，一直非常重視實(shí)踐環(huán)節(jié)尤其是課程實(shí)驗(yàn)的安排、改革、研討與建設(shè)。因此結(jié)合《環(huán)境工程原理》課程實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和我系所在的生物與化學(xué)工程學(xué)院的學(xué)科優(yōu)勢(我院具有較強(qiáng)的應(yīng)用化學(xué)、化工、生物技術(shù)和生物工程等7個(gè)本科專業(yè)和環(huán)境科學(xué)與工程一級學(xué)科碩士點(diǎn)、應(yīng)用化學(xué)、微生物、發(fā)酵工程等9個(gè)二級學(xué)科碩士點(diǎn))，我系《環(huán)境工程原理》安排了20個(gè)學(xué)時(shí)的課程實(shí)驗(yàn)，幾乎涉及到課程大部分篇章。我們對《環(huán)境工程原理》課程實(shí)驗(yàn)的安排主要考慮原則是《環(huán)境工程原理》實(shí)驗(yàn)要區(qū)別于《環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)》，例如沉降是《環(huán)境工程原理》重要的基礎(chǔ)理論，也是《大氣污染控制工程》的重力沉降室、《水污染控制工程》的沉砂池(沉淀池)的重要工程理論，在水處理實(shí)驗(yàn)中，我們也開設(shè)沉降實(shí)驗(yàn)(包括自由沉降和絮凝沉降實(shí)驗(yàn))，因此在《環(huán)境工程原理》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)講授的方式、深度和范圍，及如何有效和后續(xù)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)有所區(qū)別又能巧妙的銜接對《環(huán)境工程原理》課程實(shí)驗(yàn)是非常重要的。最重要的是理論闡述與工程實(shí)際相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能動(dòng)性。所以我們在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的單元操作的基礎(chǔ)上，運(yùn)用環(huán)境工程原理基礎(chǔ)理論，提高綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，既使學(xué)生了解每個(gè)單元操作的基本原理，有能使學(xué)生理解這個(gè)單元操作在環(huán)境工程中的應(yīng)用，以更寬泛的視覺和更高的高度來看待這些操作，使學(xué)生不拘泥于工業(yè)操作的模式，使學(xué)生可以根據(jù)每個(gè)單元操作的原理獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力。同時(shí)，通過“深化”課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生可以借助理論知識和課程實(shí)驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)當(dāng)前應(yīng)用的環(huán)境工程處理單元的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，提出改進(jìn)的方向是個(gè)重要的課題，也為今后環(huán)境工程設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
2.2環(huán)境工程原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
我系《環(huán)境工程原理》課程實(shí)驗(yàn)以前主要參考和使用《化工原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，基本上是通過單元設(shè)備和仿真實(shí)驗(yàn)來實(shí)際觀察設(shè)備的工作狀況，驗(yàn)證課堂講授的基本內(nèi)容。我們充分借鑒和吸收《化工原理》、《反應(yīng)工程原理》和《生物工程原理》等課程實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，結(jié)合《環(huán)境工程原理》課程特點(diǎn)重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。我們擬將《環(huán)境工程原理》實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、提高型實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn))、研究型實(shí)驗(yàn)［5］。第一層次是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，即教學(xué)大綱所要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括流體流動(dòng)阻力系數(shù)的測定、孔板流量計(jì)校核實(shí)驗(yàn)和吸附等溫線實(shí)驗(yàn)等必做基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。第二層次為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，補(bǔ)充基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中未體現(xiàn)而在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的單元操作，包括恒壓過濾常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)、吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)及超濾膜實(shí)驗(yàn)等選做實(shí)驗(yàn)。第三層次就是是研究型實(shí)驗(yàn)。例如污染物降解菌的間歇培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)(CSTR)實(shí)驗(yàn)。在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，比如流體流動(dòng)和流體機(jī)械實(shí)驗(yàn)，過濾實(shí)驗(yàn)和吸收實(shí)驗(yàn)，我們主要充分參考了《化工原理》實(shí)驗(yàn)成熟的實(shí)驗(yàn)設(shè)置。比如吸附實(shí)驗(yàn)，為了有別于《水污染控制工程》的吸附實(shí)驗(yàn)以及抽象出吸附基本理論，我們設(shè)計(jì)了吸附等溫線實(shí)驗(yàn)和吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，這樣不僅使學(xué)生深入理解吸附的基本理論，比如Langmuir和Freundlich等溫線，看看他們的相關(guān)性系數(shù)R2，得出更符合L或者F的等溫線，又可以很好與第三篇反應(yīng)動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來，通過研究吸附速率，就是吸附量與時(shí)間的關(guān)系得出吸附過程是否符合一級或二級吸附動(dòng)力學(xué)。比如沉降，我們開設(shè)落球自由沉降實(shí)驗(yàn)，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生更能理解流體的Re對自由沉降的影響，熟練掌握Stocks公式的應(yīng)用，并且理解Stocks定律用落球法測定液體粘度的原理和方法，這樣以能顯著區(qū)別于《水污染控制工程》的自由沉降實(shí)驗(yàn)又能使學(xué)生深入理解沉降的基本理論。
3結(jié)語
《環(huán)境工程原理》是環(huán)境工程專業(yè)中不可缺的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論與實(shí)際結(jié)合的重要課程，通過近幾年教學(xué)摸索，筆者認(rèn)為通過安排合理的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型提高實(shí)驗(yàn)以及綜合研究型實(shí)驗(yàn)是對理論教學(xué)的一個(gè)重要的補(bǔ)充，更重要的是使學(xué)生能在理論高度上提高對工程實(shí)踐的專業(yè)深度、思維方式、分析和創(chuàng)新能力。因此《環(huán)境工程原理》實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)模式，尤其是課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化仍是當(dāng)前《環(huán)境工程原理》教學(xué)改革與實(shí)踐過程中需要重點(diǎn)思考的問題。
作者：唐海徐建平蔡昌鳳徐大勇宋珍霞顏酉斌單位：安徽工程大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院
