化工原理的课程设计

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化工原理的课程设计范文第1篇

（武汉铁路职业技术学院 湖北 武汉 450052）

摘要：课程文化建设是高职院校培养高素质应用型人才的必然要求。高职教育在课程文化建设的过程中，需要避免简单地把文化建设理解为文化课程的建设，而是要将知识传授与观念、理念、思维的培养协同起来，推行知识、能力与素质三位一体的教学模式。本文基于高职铁道工程专业的专业基础课程多年教学实践与研究，提出了构建高职专业技术课程文化建设的概念、思路与途径。

关键词 ：铁道工程专业；工程结构设计原理；课程文化建设

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）12-0089-04

以应用能力培养为核心目标的高职教育教学改革已取得了很多成果。其中，将知识传播与能力培养相结合，知识、能力、素养三位一体的教学目标已经形成共识。从培养综合能力，提高从事职业活动的认知能力、思维能力、判断能力、方法能力的角度，把课程知识作为载体，将文化教育渗透其中，形成反映课程知识与能力特征的课程文化，从而使课程教育立体化，可以让学生不再执著于课程知识的“迷宫”。

“工程结构设计原理”课程是铁道工程专业的一门专业基础知识课程，以道路桥面类桥涵设计通用规范、混凝土结构技术规程为基础，主要教授钢筋混凝土、预应力混凝土、圬工结构构件的设计原理，其主要内容包括如何合理选择构件截面尺寸及其联结方式，并根据作用的情况验算构件的承载力、稳定性、挠度和裂缝等问题，它为学习铁道工程、桥梁隧道构造物的设计计算与施工技术奠定理论基础。

当我们从传授知识的视角，将其视为一门重要的技术基础课时，我们意识到了这门课程对规范条文的概念、实质的理解与应用能力的重要性。

结构的静力平衡条件与事物的生存法则

静力平衡条件是钢筋混凝土受弯构件按承载能力极限状态设计，无论是单筋矩形截面，或双筋矩形截面或T形截面，基本计算式从两个方面得到，一是水平力平衡，二是弯矩平衡。以单筋矩形截面为例：

由水平力平衡，即∑H=0，可得

fcd·bx=fsd·As（1）

由弯矩平衡，即∑M=0，可得

根据按承载能力的极限状态设计的原则得出两个公式：

公式的适用条件是

X≤ξ0h0（5）

结构计算的目的要求得到As并确定梁体截面尺寸b和h0。从数学的角度，在给定已知参数的情况下，用公式（1）、与公式（3）或（4）两个方程就可以解出包括在内的两个未知数。

这种结构设计计算的关键不在于解方程的技巧，而在于对计算公式适用条件的选择。需要讨论x≤ξbh0的条件是否满足。一是要考虑平衡建立的基础条件：承载能力达到极限状态下梁在下部截面上发生了什么？二是要考虑梁的配筋条件设定得是否合理，钢筋过多还是过少。

从知识的角度，我们引导学生把问题简单化，即只要会解这个二元二次方程就行了；强调从思维能力的角度，需要学生考虑一个问题，那就是任何事物处于平衡状态都是有条件的。

事物的平衡条件包括两个方面——主观条件与客观条件。在这里客观条件就是要求梁的极限承载能力发生时既不能钢筋太少，也不能钢筋太多，即公式（5）、（6）给定的条件；主观条件则是由自己设定的，设计者一开始假设的参数as（公式中h0=（h-as））是否合理。通过反复的练习，学生主要不是在解题熟练程度上的长进，而是对适用条件的掌握，懂得了自己设定的条件会成为所得结果的重要影响因素。当跳出这种计算，我们会发现，世上事物的许多不平衡往往确实存在着客观条件限制，这是我们很难改变的，但更多情况下是由于我们自身设定的偏差。调整设定值，问题就能得到圆满的解决。

结构设计的多方案性与三分法思维

土建结构的设计与施工所面对的工程项目具有四大特性，即作业条件与环境的开放性；时间、地点、资源的制约性；项目本身与最终成果的唯一性；进度、成本、质量影响因素的不确定性等特征。因此具体到每一个设计结果，答案不是唯一的。在结构设计原理的设计案例中，有时未知数条件过多需要假设，有时需要多次修改反复验算，条件不同答案就不同。对于一个梁的承载能力计算，满足同样的荷载要求，梁的截面与配筋方案可以是多样的，关键看设计者在计算过程中将什么视为主要因素。我们在批阅学生完成的设计方案时，对其答案不应该简单地用“√”或“×”来进行判断。很多情况下，要从他考虑问题的角度考察其过程是否正确，考虑的因素是否齐全，鼓励学生从多角度考虑设计问题。

工程结构设计需要多方案比较，这是由工程设计的特性决定的。在结构设计原理学习中，特别鼓励学生对同一设计案例作出多种方案。在学习过程中逐步培养工程思维能力，即充分论证方案的可行性、可操作性和运筹性；正确处理方案的可靠性与可错性、容错性；积极调动设计者思维的流畅性、变通性和独特性。

面对一个命题，我们往往容易急于做出判断，得出结论：即对于一个问题仅得出“是”或“非”这种两分法答案。然而，社会是开放的，环境是开放的，这就要求我们的思维也必须开阔。“斟酌”是一种工作方法，古人说的“三思而后行”就是要求我们做多方案比较，权衡不同的因素在命题中的影响作用，对于每一个答案不能简单地用“是”或“非”、“好”或“不好”来做判断，这就是“三分法”。

三分法是一种思维模式，是一种对事物决策强调理性思考过程的方法，也是从事工程结构设计的智慧之一。三分法思维能够有效地避免人们在决策过程中种种偏执、武断、急躁、冲动情绪的影响。对于未来从事结构工程施工与维护的高级专门技术人才来说，善于权衡利弊，反复论证，培养三分法思维，并能有效地应用于工程专业的生产实践中，是一种可贵的职业素质。

受弯构件试验梁的设计与创新思维的实践性特征

图1是用于分析钢筋混凝土受弯构件受力全过程与破坏特征的试验梁。

从学习知识的角度，介绍这个梁具有纯受弯构件的特性，且属于弯矩为恒值就可以了。当我们进一步分析构件的弯矩图与剪力图特征时，发现学生对于“为什么是这种梁，而不是其他形式的梁”更有兴趣。通常，我们简单地表述一个受弯构件是下页图2中a的受力形式，即一个梁体在跨中受到一个集中力。这时的弯矩分布呈现为倒三角形，而剪力分布在整个梁体上，左侧为正，右侧为负。比较下页图2中a与b可以发现，当由一个集中力演变为两个集中力时，构件的受弯与受剪特性发生了质的变化。这个演变过程叫做“一生二”的过程。

作为试验梁，测试数据的基本要求是符合规律性，因此试验条件必须具备良好的重演性，试验影响因素必须具有确定性或唯一性。显然，下页图2中a构件梁体的每个截面弯矩值都不同，每个截面既受弯矩又受剪力，不能满足试验研究的基本条件。进而对梁体的特定截面分别进行剪力与弯矩计算发现，采用b的集中力分布使得在梁体的CD段出现纯受弯与弯矩为恒值的特征。由一个集中力到两个集中力，是集中力的数量变化，而引起的结果是受力性质的改变。经过对知识的深入挖掘，当我们再看试验梁构造时，学生会发出“这张图很完美”的感叹，因为这是一个创造的过程。而实际上，这个过程是完成任何工程技术试验研究的必由之路。

当我们对一张受力图感到亲切的时候，我们收获的不再是简单的知识，而是由知识上升为一种能力，一种摸索工程技术实验方法的能力，一种解决问题的智慧，一种对事物规律性探索的愿望。这是“一生二”的过程——由关注一张图，变成了弄清楚两张图。

年轻人对世界是充满好奇的，这种好奇是创造力的源泉。作为一门专业基础课程，把课程中蕴含的创造性思维调动出来、展示出来，给学生以启发和引导，比孤立地开一门课程去教育学生如何创新要真切得多。因此，我们在研究高职教育改革时，要讲透“是什么”，因为这是知识层面规定，也应该根据内容需要讲清楚“为什么”，这是涉及能力培养的需要，有时还需要讲讲“是怎么来的”和解决问题的思维过程，这是涉及素质层面的内容。把知识能力与素质培养结合在一门课程的教学中，强调课程的综合教学，而不是把各门课程孤立开来，仅仅“承包”规定的知识传授内容，这才是我们教育教学改革的出路，是我们倡导课程文化建立的立意所在。

结构三向受压特征与人的自我约束与保护

柱是钢筋混凝土结构中的受压构件，一般采用普通箍筋形成柱的骨架结构。当柱承受的轴向压力很大，而其截面尺寸又受到限制不能加大时，无论怎么提高混凝土的强度等级或增加纵向主钢筋用量都不足以承受这种轴向压力，此时可以采取螺旋箍筋柱形式以提高柱的承载力。

所谓螺旋箍筋柱，就是用间距比普通钢筋混凝土柱小得多的闭合钢筋将柱的核心混凝土围箍起来犹如形成一个套筒，通过这种作用可以有效地限制核心混凝土的横向变形，从而提高柱的承载能力。螺旋箍筋是一种构造，它形成的柱则是一种与普通混凝土结构不同性质的构件。在普通结构中，如果混凝土承受超过自身极限承载能力的作用时，结构就会被破坏；而在螺旋箍筋柱中，轴向压力增大会伴随混凝土的变形，但是由于有螺旋箍筋的围箍作用，使得混凝土不能发生自由横向变形，我们把这样一种受力状态叫做“三向受压”。即当构件承受z轴方向的压力时，如果对构件的两个侧向x、y轴方向施加压力，则可以提高对z轴方向压力的承载能力。形象地称为，如果“有人撑腰”则顶住压力的能力增强。

这是提高结构构件受压承载能力的原理。我们不是在课堂把它仅仅停留在技术层面来讨论这个问题，而是要进一步追问通过这个案例能够得到什么样的人生感悟。

所谓人的进步，指的是能力的提高，通常就要面对新的更大的压力。从力学的角度，应力与应变、受力与产生变形永远是相伴而生的。面对过大的工作、学习、生活的压力，人们产生身体与行为上的变形是自然的，问题在于，你对承受这种压力是否做好了准备，即面对各种变形提供相应的自我约束与保护。在压力不大时，这种约束或许并不发生效用，而一旦压力很大时，没有严格的自我约束是不可能承受的。有理想、有抱负的人往往是那些懂得自我约束的人，想不受约束而顺利承担重任的“混凝土人”是不存在的。螺旋箍筋的道理还可以启示我们去理解制度、法律及社会约束以及如何保障社会秩序的有效运行。

结构耐久性设计方法与解决矛盾的分类法

工程结构设计讨论的是结构在规定的时间内、规定的条件下完成预定功能的能力，耐久性与结构的安全性、适用性共同组成结构功能的三大指标。

耐久性是指结构对气候变化、化学侵蚀、物理作用或任何其他破坏过程的抵抗能力。其中的影响因素分别来自对混凝土的损伤（裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等），对钢筋锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀以及对钢筋与混凝土之间黏结作用的削弱。结构耐久性取决于混凝土材料的自身特征和结构的使用环境。

在结构设计中，设计规范提出了按结构使用环境进行耐久性设计的概念，明确规定了不同使用环境下结构耐久性的基本要求，对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量等做出了限值规定。环境条件划分成四大类别，分别针对：Ⅰ类温暖或寒冷地区的大气环境、与无侵蚀性的水或土接触的环境；Ⅱ类严寒地区的大气环境、使用除冰盐环境、滨海环境；Ⅲ类海水环境；Ⅳ类为受侵蚀性物质影响的环境。同时依据这种对环境影响程度的等级分类，分别制定抗冻等级选用标准、混凝土保护层厚度标准等一系列要求。

学习这一条例规定给予我们的启示是什么？耐久性设计面对的主要是环境的影响，作为结构本身是无法改变环境的，于是要提高耐久性必须使结构适应不同的环境。怎么适应？

第一位的要求就是面对外部，对环境分门别类，将大气环境、水环境以及运营条件按影响严重程度不同进行等级分类；第二位的要求是面对内部，提出适应性要求，在设计措施、施工措施上做出规定，从而达到内部与外部的协调一致。

人们对于自身所处的环境有很多的无能为力，你能够做的就是善于识别不同的环境情况，有了明确的认识与界限划分，才能做到区别对待。这里教给我们的工作方法是，工作千头万绪、错综复杂，如果我们一头扎进去拼命地干，往往事倍功半。于是，首要的工作是进行分类，区别不同的对象进行排列、组合，形成轻重缓急、主次先后，尤其当这种无序是我们自身所无法控制的情况时，分类法是必要的、有效的。

我们能够控制与改变的是我们自身，不要指望用自身的固定条件能够适应各种环境，“以不变应万变”，必须善于调节自身条件以适应不同的环境。这里的关注点在于，你用最强势的条件去应对最一般的环境条件实际上是不合理的。比如说，采用最大的保护层厚度应对Ⅰ类环境是不恰当的。因为厚度本身也有其不利的影响，过厚的保护层容易开裂。人们发挥自身的能力一定要与所处的环境相适应，能力不足不能满足工作需要，能力表现得过高同样也不一定适应工作需要。

结论

第一，专业课程文化的开发与建设是高职教育走向职业化、素质化培养目标的必然体现。不同的课程具有不同的知识领域特性，与之相适应的则是理念、实践与方法论特征，倡导课程文化建设，就是要提倡在传授知识的同时，将知识中蕴含的逻辑、思维等方法传授给学生。

第二，知识、能力与素养是高职教育的三大目标，相互之间有着内在的联系。在教学过程中不宜简单地针对三个目标分别制定措施，而必须将三大目标协同起来。它们的关系在于，知识是花朵，能力是树干，而素养是根须。掌握知识是第一层次目标，掌握学习知识的方法，可以适应知识更新的发展是能力培养，这是第二层次目标；了解知识的产生过程，发现知识的规律，可以发掘、积累、创新知识是素养提升，是第三层次目标。教学的目的就是要让花朵繁茂，更要让树干强壮，根须发达，使知识之树常青。

第三，课程文化需要发现、发掘和总结。知识是表层，蕴藏于知识中的认识过程、思维方式、实践规律需要专业技术人员去细致探究，才能有所心得，有所发现。因此，课程文化建设是一个钻研的过程、探索的过程、积累的过程、归纳总结的过程。

第四，课程文化建设依赖于课程教学团队的通力合作。任何文化的力量都源于集体。整个课程教学团队对课程文化建设重要性的共识，对课程知识所蕴含思维、逻辑、规律的共同探究，是课程文化建设的基础，也是课程文化建设的保障。

课程文化建设成功的标志，是学生通过课程教学收获了知识，多年以后虽知识逐渐淡化，而支撑这些知识的思想与方法仍植根在学生的脑海，使学生能够真正成为“具有特定专门技术知识的智能型人才”。

参考文献：

[1]吴加澍.对物理教学的哲学思考[J].课程·教学·教法，2005（7）.

[2]孙元桃.结构设计原理（第3版）[M].北京：人民交通出版社，2009.

[3]曾仕强.中国式管理[M].北京：中国社会科学出版社，2005.

[4]王德如.善于课程文化自学的思考[J].河南教育学院学报（哲学社会科学版），2007（5）.

化工原理的课程设计范文第2篇

关键词：化工原理；课程设计；实践；可行性

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）22-0205-02

《化工原理》是化学工程与工艺专业的必修专业课程之一，理论课之后国内大部分高校的本科人才培养计划中安排了实践教学环节――《化工原理》课程设计。我们学校的化学工程与工艺专业培养计划也如此。《化工原理》课程设计是培养化工专业学生综合运用所学的理论知识，树立正确的设计思想，解决常规化工设计中一些实际问题的一项重要的实践教学。其出发点是通过课程设计提高学生搜集资料、查阅文献、计算机辅助绘图、分析与思考解决实际生产问题等能力。笔者从事了3届的课程设计教学，从中总结了许多宝贵的经验和教学方法，以期提高教学效果。现将笔者的教学体会作一介绍。

一、课程设计题目应具有普遍性、代表性

我校化学工程与工艺专业的《化工原理》课程设计一般为二周时间。课程设计基本要求是通过这一设计过程使每个学生都受到一定程度的训练，使将来在不同岗位就业的学生都能受益，都能解决这类工程的实际问题，并可以举一反三。所以课程设计的选题需要我们指导老师慎重，尽量选择化工行业中最普遍且最具代表性的单元操作进行设计。根据以往的教学的经验，题目的选取应从以下几个方面考虑：

1.课程设计题目尽可能接近实际生产，截取现有的某化工项目中的某一操作单元为设计模型，比如某合成氨厂的传热单元的设计，流体输送过程中离心泵的设计，管壳式换热器等等。这样学生在课程设计过程中有参照体系，不至于出现不合理的偏差。

2.课程设计题目应该围绕着常见的化工操作单元进行展开，比如我们都知道在讲授《化工原理》理论知识时其中的单元操作有流体输送、传热、精馏、吸收、萃取等等。一个课程设计题目应该包括2～3个常见的单元操作，从而实现某一简单的化工任务。

3.课程设计题目中涉及的物质尽可能常见易得。因为完成虚拟的生产任务过程中需要这些物质的物性参数进行核算，常见易得的物质能够降低学生在查阅参数方面的工作量。比如，如果我们设计分离任务尽量选择苯-甲苯，或甲醇-水等这样的体系，因为这些混合体系的参数大部分工具书能够查到。

4.《化工原理》课程设计题目选择还要兼顾后续的《化工机械设备》设计。根据我校的本科人才培养计划，紧接《化工原理》课程设计是《化工机械设备》设计。这两次的教学实践紧密衔接，互相补充。《化工原理》课程设计的侧重点为工艺流程及流程参数的确定、主要设备及管线的布线及选择，而《化工机械设备》设计侧重点为典型设备的选型、设备的结构、材质的选用及操作参数范围的确定等。所以《化工原理》课程设计题目设置时保证每个题目中包含2～3个典型设备，以备学生后续的《化工机械设备》课程设计。

二、指导教师对学生的进行积极指导

根据多年的教学经验发现，大部分学生接触到课程设计课题题目的时候，犹如身置茫茫大海中，不知该如何开始。此时，我们指导教师的积极指导就起着相当重要的作用。指导教师的指导犹如指路明灯，为学生拨开疑雾，给学生指明方向，让学生知道如何顺利完成接下来的课程设计。

1.积极引导学生查阅资料，培养学生的工程思维。指导教师首先讲解一个完整的课程设计应该包括哪些主要内容，涉及哪些参数计算及相关文献查阅，怎样做才能更好地完成这些内容。指导学生学会正确使用标准和规范，从工艺和设备全方位考虑设计问题。“万事开头难”，学生克服了开始之初的茫然后在老师指引下很快进入角色。在设计过程中指导老师鼓励学生多做深层次思考，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进性，培养学生的工程思维和创新能力。

2.引导学生利用计算机软件辅助课程设计。计算机软件的发展，为各行各业的发展提供了便利。现如今的《化工原理》课程设计的要求和十几年前比有了很大的提高。所以设计的过程中不可避免地应用计算机对操作参数的计算、设备的绘制、工艺流程的绘制。这就要求学生在课程设计前就应该熟悉部分专业软件的学习如Chemoffice，AutoCAD，Mat Lab，Aspen Plus。考虑到后续的课程设计，《化工原理》理论授课的过程中授课老师要求学生课余学习课程涉及的相关软件，部分课后习题作业要求学生编程计算，比如精馏塔塔板的逐板计算法。经过一个学期的理论结合实际的学习后，大部分学生对相关计算机软件有了了解。进入课程设计阶段，指导老师引导学生把学过的软件应用到课程设计中。计算机软件辅助课程设计可以起到事半功倍的效果，帮助学生顺利完成课程设计。

3.培养学生的团队合作能力。在《化工原理》课程设计过程中，学生是以分组的形式进行的，每组4～5人，并任命一名品学兼优的学生为组长。为了方便工作的进行，组长根据组员的特长进行适当的分工，比如有的同学负责查阅资料，编辑文档，有的同学编程计算，有的同学负责绘图。但是这并不意味着每个人的工作是独立的，课程设计的工作一环扣一环，相互关联，需要全组同学发挥出自己的特长，相互帮助，齐心协力合作完成。设计过程中每个同学都有自己的个性和特色，难免在处理一些问题的时候产生分歧。对同一个问题产生分歧的时候，作为指导老师要求大家采取公开讨论的方法，相互倾听对方的意见，然后对比各种方法，最后选择最适合本设计的最佳方法。通过课程设计，团队中的每一位成员都经历了一次合作锻炼，团队合作能力得到提高，这也是课程设计的另一宝贵收获。

4.撰写正规的课程设计说明书。为了达到锻炼的目的，我们在设计之初就要求每组学生按着设计院或者设计公司的标准，编制一份正规的设计说明书。说明书主要包括三大部分：设计的文字说明书、设计项目的流程图、2～3个关键设备的剖视图（A3图纸）。课程设计结束时，每一个小组课程设计说明书都要装订成册，之所以这样要求，其目的是锻炼学生严谨的工作态度。

三、鼓励表现突出的团队参加设计比赛

结合现今高等教育的培养计划，国内化工学会每年都组织大型的化工类的课程设计大赛，参赛对象来自全国各大高校的化工专业。根据这一情况，我们指导老师从设计之初就鼓励学生争取把自己优秀的作品展示给化工领域的专家和同龄人。到目前为止，我们指导的课程设计至少已经有三届学生参加过了国家级的设计大赛，并获得了奖项。这说明课程设计是对学生独立思考能力的一次综合训练。

《化工原理》课程设计中，学生不仅认识到了“扎实的基础理论知识，良好的工程设计思维”的重要性，也从中学习到了“理论与实际融会贯通”的精髓。从老师的角度来看课程设计不仅培养了学生综合运用知识的能力，同时也为学生后续专业课程的学习、生产实践及毕业设计打下了良好的基础。

参考文献：

[1]孙兰义，张月明，李军，等.Aspen Plus在化工原理课程设计教学中的应用[J].广东化工，2009，36（12）：173-175.

化工原理的课程设计范文第3篇

1课程设计前的调查与辅导

在开始化工原理课程设计之前，充分了解学生对前修课程如物理化学、化工热力学、化工原理等课程理论知识的掌握程度，了解学生查阅文献获取物性参数和相关公式的能力，了解学生是否具有一定的工程、经济观念，了解学生对计算机CAD绘图能力的掌握情况。上述内容均是在化工原理课程设计过程中学生应具备的知识与能力，通过课前调查，掌握学生的基础，进行适当的辅导与指导，使学生在开始课程设计之前提前进入状况，让学生建立信心，激发学生积极主动的完成将要开始的课程设计。

2课程设计教学过程

课程设计的任务(或题目)是教学的核心，也是能否培养和锻炼学生工程实践能力的关键。在教学过程中，为了全面的地锻炼学生的查阅文献、设计计算、实际分析和CAD绘图能力，课程设计的选题在符合教学大纲要求的前提下结合工业实际，设计结果有较好的参比性。

2.1任务布置

在分配任务时根据学生的理论知识基础和储备进行合理的搭配与分组，做到每组成员具有较均衡的知识能力。设计题目做到每人一题，尽量避免抄袭现象发生，如进行精馏塔设计时，所有学生都有自己的产量、馏出液组成、釜液组成、原料状况与组成、回流比等；组内成员具有个别不同的数据，根据计算结果可以对比不同条件对设计结果的影响，如回流比的不同、原料状况不同、馏出液组成不同、釜液组成不同等。如此一来，组内成员在进行设计计算时，都能积极参与到整个过程中来，每个人计算设计结果都是对比分析与工程评价的一部分，能够较好的提高学生的参与性、积极性，同时激发学生主动思考和创造。另外在课程设计开始之前，指导教师应仔细地讲解设计内容所对应的工艺流程，并将整个设计计算过程进行具体的说明，就设计计算过程中容易出错的位置进行重点指出。

2.2答疑与引导

在进行课程设计的过程中，方案设计是设计计算的重点，如在进行换热器设计时，如何选择合理的工艺流程和换热器的类型，需要根据加热介质和冷却介质的状况、换热器在整个工艺流程中的地位等因素来综合考虑，如进行精馏塔设计时，是选用板式精馏塔还是选用填料精馏塔，都需要根据物料的物性参数和实际工艺条件来共同决定。设计过程中应及时引导学生改进方案，组织学生讨论分析，通过对比综合选用较合适的设计方案。在课程设计的进行过程中，要及时了解与掌握学生设计的进度与状况。由于学生的知识基础和能力的差异，在获取基础数据、物性数据、方案设计、公式选用等方面都会有或多或少的困难，对学生遇到的问题可以通过以下三种方式进行解决：(1)对于个别同学遇到的个别问题，教学过程中采取一对一的答疑方式进行，就学生的问题进行个别解答和指导。如在换热器的设计过程中，就管程和壳程走何种流体，主要从介质的安排能够达到提高传热效率和节省材料的方面来考虑，易产生污垢、腐蚀性强、高温高压的介质走管程，粘度较大的介质走壳程；(2)对于大部分学生在课程设计过程中遇到的共性问题，采取集中详细讲解的方式进行，并对该设计过程进行中所涉及的知识点在实际工程中的影响进行引导与分析。如板式精馏塔的设计计算中，对于塔板数的计算，可以通过图解法和逐板计算法来进行，根据查阅文献获得的基础数据做出物系的平衡曲线或计算出物系的平均相对挥发度，再根据原料、馏出液、釜液的浓度和选择的适宜回流比获得精馏段、提馏段的操作线方程，由原料状况获得进料线方程，根据上述内容可以选择图解法或逐板法来进行计算；(3)对于设计过程中学生遇到的不了解设备形状和结构等方面造成的困难，指导教师通过实物、多媒体图片及动画的方式向学生展示说明，让学生充分了解设计中所选用设备的结构和特点。

2.3课程考核

化工原理课程设计的主要目的是进一步加强学生对理论知识的理解与掌握，同时培养学生综合运用专业知识的能力和处理实际工程问题的能力。因此，在课程的考核方面也主要从这些方面着手，课程考核主要通过如下三个方面来综合评定学生完成课程设计的成绩：(1)遵守课程设计纪律的情况，对基础数据的获取方式或途径，重点考察学生对前修理论课程的掌握情况；(2)考察学生在设计计算过程中，针对实际问题是否能够结合理论知识、实际经验和工程经济方面进行全面分析与预判；(3)分组合作过程中考察学生团队合作意识，课程设计总结与答辩过程中考察学生的语言组织及表达能力。

3总结与展望

化工原理的课程设计范文第4篇

关键词：化工原理；工程意识；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0198-02

化学工程专业应当培养学生综合地运用科学原理、方法和技术对已有技术进行消化吸收并具备一定的研究开发能力，解决化工生产过程中的复杂工程问题，同时能够在工程项目中完成工艺、设备和控制等方面的合理设计。中国的高等工程教育模式下的毕业生在进入企业后没有严格的工程师岗位培训系统，也很少有工程项目的集中实践经验。中国工程教育的培养和当前社会市场经济转型期对工程技术人才的需求已经不匹配。大批经由高等院校工程教育培养出来的工程技术人才往往较难适应生产企业、设计院等单位对人才的要求。

化工原理课程是一门以化工单元操作为主要内容，以“三传”研究方法论为主线的工程技术基础课，它不同于化学和物理化学等基础学科，因为基础课程以简单的、理想的模型做为研究对象，采用的是严密的数学分析法；而化学工程学科都要面向实际的繁杂的工程问题，加上生产过程中影响因素繁多、物系的巨大差异、操作条件各不相同，大多数问题需要依靠理论指导下的工程化手段来解决。因此在本科教学中应该尽早让学生建立技术经济思维能力，培养工程思维模式，树立工程观念、工程意识，进而让学生能用工程观念分析、解决工程实际问题。本文从研究方法的角度，并结合化工原理的理论教学、实验教学和课程设计等环节来探讨对化学工程师的培养问题。

一、理论教学实现工程意识培养和思维转变

在当前的化工教育中，前两年的学习课程基本没有重点培养工程的观念，学生基本上学习的就是工程基础、物理、高等数学、基础化学等理论性较强的课程。所以，学生对设计、工程没有明确的认识，不能把理论与实际相结合。化工原理是一门衔接基础化学课程、后续的化学反应工程、传递过程等专业课的一门主干课程。基础化学课程的知识不仅是分析化工过程问题的重要工具，还是化工过程的基础。如流体输送、换热、蒸发、精馏、萃取、吸收等单元过程教学中所涉及到的化学原理知识，都是学生在前期物理、化学学习过程中的重点内容。另外，目前出版的化工原理教材内容大都按设计计算―操作分析―单元设备设计的章节结构来编写，课堂教学中应对单元设备的作用、功能进行对比分析，使学生明白其相同点与差异，增强学生对单元设备的正确选型、设计的综合能力。虽然各种单元操作基本方程的推导很重要，但是还应该把应用作为重点，培养学生的工程观念，让学生能够理论与实际问题相结合。案例教学在过程分析中的出发点是单元操作的物理化学原理或者物理，终点是工程目的。在分析时，暂时摆脱繁多公式的约束，通过推理、逻辑思维，发现问题、提出问题、讨论和解决问题。以数学作为基本工具，对过程进行数学模型识别，建立模型，进行实际的案例分析。

因此，在化工原理课程的理论、实践教学过程中就应该在理论的基础上尽可能提高学生的工程意识。具体来说，首先让学生明白化工原理与前面所学的物理、化学是性质完全不同的课程。强调此课程如何把研究成果开发放大为中试，再开发为生产规模，是连接基础研究与工业生产的架桥。通过加强案例教学，使学生尽早树立工程观念[1]。虽然各单元操作的数学模型的推导重要，但更应该侧重实际工程应用，让学生能够将理论与实际工程相结合，培养学生的工程观念。

二、化工原理实验教学中强化理论知识消化吸收与工程应用概念

实验环节是研究问题和学习的重要环节，既是培养学生理论与实际相结合的重要方法，也能训练学生的动手能力和实验技能。化工原理实验是同理论课程教学一起开展的实践性教学环节，实验涉及到工程实际，实验设备和工艺流程相对复杂，部分实验装置甚至接近于中试。为激发学生的学习兴趣和增强工程实践能力，加强实验教学是化工原理教学改革的一个重要切入点。如在实验教学中，教师可以把科研中的单元过程，如分离工程案例分析引入到实验教学课堂，既可以丰富实验教学的内容，又能够提高学生对化工实践和解决实际问题的认识[5]。在化工原理实验中，学生能够接触到与实际生产设备结构性质相同的工程实验装置，能够提升学生的工程意识。对于每个实验，如果能够要求学生独立分析单元设备的结构、设备的布置、实验装置流程，再结合教师的详细讲解，这样就可以使学生在实验过程中初步形成工程化概念。

完善实验教学方法，提高实验技能，训练工程思维，是实验教学成功的关键所在。增强实验教学的每个环节监控，包括流程预习、实验装置、课堂理论讲解、实验操作技能培养、实验数据分析和综合成绩考评等。实验过程中及时发现实际工程问题、找出解决方案，也算是建立工程观念的一条有效途径。通过观察实验现象，来引发学生自己思考问题。化工原理实验教W的内容紧紧围绕实验研究方法设计，学生可以在实践中巩固理论课所学的方法论。

三、化工原理课程设计突出理论教学与工程设计的对接

化工原理课程设计是一个综合性的实践教学环节，可提升学生的综合应用能力，通过学生独立完成规定单元操作设计的训练，掌握相关工艺、机械设计的能力；课程设计环节以实际应用为目标，通过实践可提高工程意识和实际应用能力。而且通过该环节，可使学生综合运用相关课程理论知识，增强查阅文献数据的能力，并增强通过工程语言如图表、文字表达设计结果的能力，进而可以提升学生的工程制图的能力。这样，学生通过一次课程设计，可以掌握机械设计的训练、单元设备相关工艺，使工程的概念得以提升。

应当指出的是，课程设计的目的不单纯是为设计而设计，而是培养学生解决问题和分析问题的综合能力。在进行课程设计之前，学生基本没有参加过工程实践，所以指导教师有必要提醒学生，工程上的问题往往受到诸多因素影响，不像他们以前所学的自然科学范畴的数学、化学和物理等课程的答案是唯一的，工程问题的答案往往不止一个。所以需要将每种可行方案进行可靠性、先进性和经济性等方面的比较和选择，最终选择一个可靠的实施方案。经过这样的指导和亲自参加工程设计实践，学生的灵活性和工程应变能力都能够得到初步锻炼，进而为他们今后走上工程师岗位打下初步基础。课程设计主要是针对实际工程中的问题，让学生得到实际锻炼的机会，课程设计内容注重理论联系实际工程。请工程经验丰富的工程师现身讲解学生需要面对的专业热点问题或典型工程问题。让学生走进企业、工厂实践，了解和感受工业生产过程的实际状况。另外要培养学生的工程实践能力，强调工程软件（PRO II，Aspen，Auto CAD等）的上机操作与实际应用，加强学生的工程培训实践教学，让工科学生掌握这一进步的设计手段。

四、结语

要加强学生工程意识的培养，我们在搞好理论教学、实验教学和工程设计的同时，更多地要让学生走出课堂，深入生产和科研实际。使学生能够将所学的知识应用于研究和解决生产问题的工程实践中，让学生体会到解决实际工程问题的喜悦与自豪。要逐步培养学生重践、重应用的热情，培养学生积累资料的习惯和兴趣，培养学生寻找课题、在生产实际中发现问题、掌握解决问题的步骤和方法，在教学过程中培养学生工程化的思维，培养他们热爱化学工程专业，使学生热爱所学专业。

参考文献：

[1]倪献智.化工原理课程教学中突出工程观点和方法教育[J].化工高等教育，2007，95（3）：79-82.

[2]李凝.从培养学生工程思想出发谈化工原理教学改革[J].广东化工，2009，36（8）：281-283.

[3]郭瑞丽，袁军，张建树.全国化工设计大赛对化学工程与工艺专业教学的启发[J].高教论坛，2013，169（11），59-60.

[4]刘作华，李泽全，谭世语等.论化工原理课程教学与学生工程意识的培养[J].广东化工，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）

化工原理的课程设计范文第5篇

论文摘要：文章结合化工原理课程的特点，通过合理安排认识实习、实验、课程设计等实训环节，促进理论教学。采用类比法、多媒体辅助等多种灵活多样的教学方法和手段，以提高课堂教学效果，使化工原理教学质量整体得以提高。

化工原理是化学工程与工艺及相关专业开设的一门专业基础课，主要讲授化工单元操作的过程和设备[f})，是学习后续专业课程的基础。课程内容既包含了较深的基础理论，又有很强的实践性，历来被认为是一门难学又难教的课程。笔者根据多年来的教学实践，现就提高化工原理课程教学质量的方法浅谈如下。

1.合理安排认识实习，提高学生对设备的感性认识

化工原理包括许多单元操作过程，但就其内容来讲，可将它分为两部分:操作原理和设备介绍。对设备的类型、结构、特点，通过实物了解既直观，效果又好。因此笔者对培养方案进行了修订，在开课前和课程设计前分别进行一次认识实习。经验是必须抓好开课后的第一次认识实习，利用这次机会，使学生获取了解设备的第一手资料。此次认识实习应做到以下两点:第一，由化工原理主讲教师制订实习计划。使学生了解化工产品的生产过程，以及此次实习对化工原理及其后续课程学习的作用，对化工原理中所涉及的重要设备，如塔、换热器、泵等，对其结构要做详细介绍，使学生对常见设备有一个初步了解。第二，实习期间，要求学生结合教材对重要设备，结合实物图认真分析，熟悉结构，为以后的学习打下基础。实践证明，在了解设备的基础上讲授操作原理，有助于理论知识的学习和掌握。

2精心设计实验教学，加深对理论知识的理解和掌握

化工原理实验教学不同于其他课程实验，它是针对每个单元操作过程开设的，主要是帮助学生理解和验证所学的定理、公式。每个实验都是对某一个知识点的综合应用。如圆形直管气体传热膜系数的测定。主要测定空气在圆形直管内强制湍流的传热膜系数，并用准数方程整理经验公式。学生在学习对流传热系数这一节时，由于公式特别多，学生往往不知从何下手，但实际生产中常遇到的是圆形直管内强制湍流，因此在众多的公式中，学生重点掌握的也是圆形直管内强制湍流给热系数的计算，而传热实验恰恰强化的就是这个知识点。学生处理完实验数据后，可以熟练掌握相关的公式和使用条件。再如离心泵性能测定、填料塔中液相传质系数的测定等都是为某个单元操作和某个知识点的综合应用。如何通过化工原理实验教学来促进理论教学的学习，笔者认为在学习每章理论课的同时，把实验课程穿去，并要求学生做好实验前的预习和准备工作。高质量的完成化原理实验不仅能够加深所学的理论知识，同时也培养了学生在实验技能和综用知识方面解决间题的能力。

3通过课程设计综合训练，增强学生工程意识

综合考虑操作费和设备费是贯穿于化工原理每个章节中的一个重要内容，不断增强学生工程意识，为解决实际问题打下基础。化工原理课程设计是为培养学生工程设计能力而设置的一个教学实践环节，也是学生完成从理论到实践过渡的重要一环。通过课程设计的综合训练强化学生工程观念，从而提高化工原理教学质量。在精馏塔设计中，回流比R的确定是设计中很关键的一步，应引导学生从技术、经济、安全操作方面考虑，把课堂上反复强调回流比R对操作费和设备费的影响应用到实际设计中，实现精馏过程的优化设计。在塔顶冷凝器设计中，若以水为冷却介质，提示学生尽管出口温度升高可以减少用水量，降低操作费，但出口温度过高管子容易结垢导致传热效率降低，甚至堵塞管路无法使用。在泵设计中，有的学生喜欢选用型号大一些的泵，总认为这样做保险，很少注意从技术、经济、生产周期等方面进行综合考虑。因此要想提高设计质量，必须从课堂教学抓起，同时通过课程设计促进课堂教学，提高化工原理教学质量。

4采用灵活多样的教学方法和手段，提高课堂教学质量

4.1引入类比教学法，使复杂问题简单化

类比法是寻找研究对象的貌异质同的思维方式，它是一种比较重要的逻辑推理方法，由于化工原理中的动量传递、质量传递、热量传递三种过程中存在着类似的规律和内在的联系，可将相对简单且较成熟的热量传递的研究成果，推广到较复杂的质量传递过程中去。在讲授传质过程中，将传质与传热进行对照讲解，可使复杂问题简单化，帮助学生理解记忆。如传质中的分子扩散、对流扩散与传热中的传导、对流传热类似。在讲解对流扩散的传质机理和传质速率时，可以仿照对流传热，引入虚拟传热膜厚，流体侧的温差、热阻都完全集中于此，而传热方式主要是分子热传导，传热速率仿照傅立叶定律计算，从而引出牛顿冷却定律。传质中引出虚拟传质膜厚，流体侧的浓度差和阻力全部集于此，而传质方式主要是分子扩散，传质速率可仿照菲克定律求出。很难理解的对流传质过程，利用类比法，用较短时间就能被学生所接受，加深了学生对传质过程的理解。吸收中的最小液气比与精馏中的最小回流比，传热中的对数平均温差与吸收中的对数平均推动力，牛顿粘性定律、傅里叶定律、菲克定律等，在讲授过程中都可以通过类比的方法进行讲解，通过类比把复杂问题简单化。

4.2采用多媒体等辅助手段，提高课堂教学效果

化工原理是一门实践性很强的工程学科，单元操作的研究内容包括“过程”和“设备“两个方面[[3]。而学生没有工程概念和感性认识，如果单纯的用“黑板加粉笔”的教学模式，一些操作过程很难表达清楚，学生会感到枯燥乏味，无法满足现代教学要求。为此，在教学过程中需通过合理安排实习、实验来增加学生感性认识，同时还需要借助多媒体教学、设备模型等手段，把教学信息转化为可视信号，从而提高教学效果。如列管换热器的结构表述，什么是多管程、多壳程，热、冷流体如何进行换热，如果只在黑板上用画图来表示，很难把这一个动态过程表达清楚。

现在借助多媒体教学，通过三维动画，很容易的把这一过程清晰生动地显示出来，使学生更易理解。在讲解浮阀塔的操作性能时，用透明有机玻璃模型，形象清晰地展示了塔设备的内部结构和整体特征，加深了学生对设备的基本结构和工作原理的理解。化工原理的另一特点是计算性强，计算内容从基本概念到实际问题，内涵非常丰富，特别是那些在分析过程机理的基础上建立的数学模型，往往是非线性的、多变量的，计算过程絮杂。如确定板式塔塔板需要逐板计算，重复利用操作线和平衡线方程。如果笔算工作量大，耗时较多。若采用计算机辅助教学，进行简单编程，这些问题便能很容易解决，在编程过程中还能巩固和深化教学内容。通过这些辅助的教学方式，帮助学生深人理解单元操作过程的原理、形象直观地了解和掌握设备原理与结构，既培养了学生的学习兴趣，又加深了学生的理解和记忆。

4.3通过课堂讨论的形式组织教学，加深学生对概念的理解和记忆

通过课堂讨论形式来理解某个概念、公式，比单纯的讲解效果要好得多。这种教学方法，一般多用于传热、传质过程，由于公式多，难记忆，易于混淆。教师可以针对某些内容首先让学生在课下准备，然后组织一堂讨论课。如传热过程中，傅里叶定律、牛顿冷却定律、斯蒂芬一波尔滋曼定律、传热基本方程，这几个方程表示不同币毫热方式的传热速率，都与温差成正比，但温差不同，可以通过讨论形式帮助学生加深概念的理解和记忆。