諸士春　劉文明　陸怡

摘? 要：化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)綜合性強(qiáng)，教學(xué)目標(biāo)定位應(yīng)準(zhǔn)確;課程內(nèi)容應(yīng)面向?qū)嶋H工程問題，強(qiáng)調(diào)學(xué)生工程能力訓(xùn)練;教師應(yīng)具有工程實(shí)踐教學(xué)能力，注重課程設(shè)計(jì)過程中的主動引導(dǎo)作用;教學(xué)組織實(shí)施應(yīng)科學(xué)可行，結(jié)合清晰的課程考核標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)和提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備;課程設(shè)計(jì);教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）15-0080-03

Abstract： Design of mechanical foundation of chemical equipment is a course with strong comprehensiveness. Curriculum objective of the course should be accurate. Curriculum content should be project-oriented and pay great attention to training the engineering ability. Teachers should have engineering practice teaching ability to guide students. Curriculum implementation should be scientific and feasible. Curriculum assessment methods should be clear. With these measures， students' ability to solve engineering problems can be cultivated and improved.

Keywords： chemical equipment; course design; teaching practice

近年來，在推進(jìn)全面工程教育、面向工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，工科高校做好實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對提升大學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力具有重要意義[1]。化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是化工、能源等非機(jī)類專業(yè)開設(shè)的必修課程，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性。雖然眾多高校在教學(xué)改革中進(jìn)行了很多有益的探索與總結(jié)[2-4]，但是目前化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)依然面臨一些問題，在教學(xué)質(zhì)量提高上步步艱難。本文在近五年來的化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上，從教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容、教師隊(duì)伍、教學(xué)實(shí)施、課程考核角度分析課程所面臨的問題，嘗試探討如何提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量。

一、教學(xué)目標(biāo)

化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是一門綜合性實(shí)踐課程，涉及多門教學(xué)課程內(nèi)容，可以直接或間接實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)較多。在鞏固所學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生工程意識和工程設(shè)計(jì)能力上，具體的課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)定位不宜過泛，應(yīng)更為具體、清晰。教學(xué)目標(biāo)定位不清晰直接影響到課程內(nèi)容組織、課程教學(xué)實(shí)施以及學(xué)生成績考核。

不同院校在化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)制定上會不一樣，不過一般都會涉及到以下四個方面。一是標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和相關(guān)工程手冊的查閱使用能力;二是面向工程實(shí)踐的分析問題和解決問題能力;三是工程分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖和表達(dá)能力;四是職業(yè)道德和誠信教育[5]。

有高校將創(chuàng)新能力直接納入該課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)[4]，然而從狹義的角度來看，該課程設(shè)計(jì)中的很多課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)學(xué)生需要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)規(guī)范，即便課程設(shè)計(jì)課題為非標(biāo)設(shè)計(jì)，這其中所涉及到的“創(chuàng)新”內(nèi)容其實(shí)并不明顯。另外有一些高校，在教學(xué)目標(biāo)中著重強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的提高[5-7]，這一做法值得商榷。目前，絕大部分高校里，該課程設(shè)計(jì)教學(xué)時長僅為一周，掐掉布置任務(wù)和最后答辯，學(xué)生實(shí)際完成課程設(shè)計(jì)僅僅只有4天左右時間，在這么短的時間內(nèi)，強(qiáng)調(diào)提升“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”能力是否會產(chǎn)生負(fù)面導(dǎo)向？

二、課程內(nèi)容

課程內(nèi)容不等同于課程任務(wù)書。絕大部分學(xué)生雖然完成了相關(guān)前期課程的學(xué)習(xí)，但對于設(shè)備設(shè)計(jì)的認(rèn)識還是較為抽象的。雖然設(shè)計(jì)任務(wù)書中一般都包括了設(shè)計(jì)基本條件、詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)計(jì)劃安排等[2，5]，但學(xué)生對完成這些步驟所需要的知識并未系統(tǒng)掌握。指導(dǎo)教師需要站在設(shè)計(jì)步驟這一條線的上方，根據(jù)課程設(shè)計(jì)不同階段需要做的工作，歸納出學(xué)生必須掌握的具體知識，按照課程設(shè)計(jì)計(jì)劃安排主動逐步提前釋放課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生一步一步往前走，這樣才能有效控制課程設(shè)計(jì)進(jìn)度和質(zhì)量。

課題應(yīng)面向工程實(shí)際問題，且難度適宜。化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的課題一般包括塔設(shè)備、管殼式熱交換器、反應(yīng)釜和各類儲罐等，這些課題可以來自于企業(yè)或設(shè)計(jì)所，設(shè)備設(shè)計(jì)條件應(yīng)清晰、準(zhǔn)確，不宜憑空捏造。在具體設(shè)備選擇上，宜選擇經(jīng)典設(shè)備，慎用非標(biāo)設(shè)備，這有利于學(xué)生鞏固已學(xué)內(nèi)容，且經(jīng)典設(shè)備設(shè)計(jì)過程對學(xué)生的規(guī)范性訓(xùn)練更有益。絕大部分高校的化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)課時僅為一周[3-5，7-8]，要慎選難度較大的管殼式熱交換器或塔設(shè)備，否則極易導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)進(jìn)度的失控。雖然立式儲罐或臥室儲罐結(jié)構(gòu)較為簡單，但從實(shí)際教學(xué)情況來看，學(xué)生基本能在一周時間內(nèi)完成。

課題宜一人一題，且覆蓋整臺設(shè)備設(shè)計(jì)全過程。為避免課題單一，或者強(qiáng)調(diào)“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”，將一臺設(shè)備，如管殼式熱交換器，按部件分成多組設(shè)計(jì)課題，由學(xué)生共同完成?；?qū)spen、SW6等軟件使用結(jié)合到課程設(shè)計(jì)中，直接使用軟件來代替繁瑣的計(jì)算過程，這有利于提高學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)的熱情，且讓學(xué)生在設(shè)計(jì)工具使用上得以鍛煉。然而這兩種方式或許都不太合適。課程設(shè)計(jì)本質(zhì)是訓(xùn)練每一位學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)條件，遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，按照嚴(yán)格的計(jì)算步驟，通過規(guī)范的制圖訓(xùn)練，讓一臺設(shè)備從無到有呈現(xiàn)出來，從而培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)能力。因此課程設(shè)計(jì)課題內(nèi)容確定時，應(yīng)合理使用各類設(shè)計(jì)軟件，慎用軟件代替必要的訓(xùn)練過程，重視一人一題，這有利于培養(yǎng)學(xué)生把握大工程和復(fù)雜工程的能力。

三、師資隊(duì)伍

教育部長陳寶生在今年兩會期間說到：要孩子做到的，家長首先要做到。放到課程設(shè)計(jì)上是同樣的道理：要求學(xué)生做到的，指導(dǎo)教師首先要能做到。雖然課程設(shè)計(jì)一般都安排在了大三，然而絕大部分學(xué)生對設(shè)備設(shè)計(jì)依然茫然，要在一周時間內(nèi)完成一臺設(shè)備的選型、設(shè)計(jì)計(jì)算到出圖，客觀上講，設(shè)計(jì)任務(wù)是較重的。這就對課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師的能力提出了很高的要求。

指導(dǎo)教師要有豐富的工程實(shí)踐教學(xué)能力。目前絕大部分高校中的教師，大部分都直接來源于國內(nèi)外院校中相關(guān)專業(yè)畢業(yè)的博士，雖然具有較強(qiáng)的科研能力，但是缺乏足夠的工程實(shí)踐背景，缺乏嚴(yán)格系統(tǒng)的工程訓(xùn)練[9，10]。作為該課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師，尤其是青年教師，至少應(yīng)具備以下兩項(xiàng)基本能力：一是熟悉設(shè)備設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和工程設(shè)計(jì)手冊，要清晰了解設(shè)備設(shè)計(jì)過程中所涉及到的相關(guān)具體內(nèi)容;二是要能從實(shí)際工程角度出發(fā)分析問題和解決問題。這兩項(xiàng)基本能力若不能達(dá)到，一方面指導(dǎo)教師不能站在一定高度上，從課程內(nèi)容角度完成教學(xué)，導(dǎo)致整個課程設(shè)計(jì)進(jìn)度被學(xué)生的工作進(jìn)展拖累;另一方面指導(dǎo)教師難以勝任課程設(shè)計(jì)中具體指導(dǎo)工作，甚至出現(xiàn)無法解答學(xué)生問題的尷尬現(xiàn)象。

指導(dǎo)教師需要足夠的責(zé)任心。由于課程設(shè)計(jì)時間短、任務(wù)重，學(xué)生基礎(chǔ)知識整體偏薄弱，在整個課程設(shè)計(jì)過程中，絕大部分學(xué)生基本都是白天夜晚連續(xù)做，個別同學(xué)到最后甚至需要通宵趕工。而且一般高校都將課程設(shè)計(jì)安排在期末，恰值專業(yè)教師工作最為繁忙的階段。因此，課程設(shè)計(jì)不僅僅要求指導(dǎo)教師科學(xué)組織教學(xué)進(jìn)度，更需要有較強(qiáng)的工作責(zé)任心，能積極主動融入到學(xué)生中去，有預(yù)見性地及時通過各種方式指導(dǎo)學(xué)生，避免學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)工作停頓或走彎路。

四、教學(xué)實(shí)施

教學(xué)實(shí)施是化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的核心部分，然而目前絕大部分高校的課程設(shè)計(jì)課時僅為1周時間。為了延長課時，部分高校[2，8]“拆東墻補(bǔ)西墻”，在《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程教學(xué)過程中就下發(fā)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，將部分課程設(shè)計(jì)內(nèi)容分散到了對應(yīng)課程教學(xué)中，課程設(shè)計(jì)階段簡化為學(xué)生的實(shí)踐過程和教師的生問師答式指導(dǎo)，這一方式值得商榷。很多高校在教學(xué)改革中，《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程教學(xué)時長從48學(xué)時或40學(xué)時縮短到了32學(xué)時[5]，而這32學(xué)時的教學(xué)包括了力學(xué)基礎(chǔ)、工程材料、設(shè)備設(shè)計(jì)基本知識、典型化工設(shè)備介紹，本身教學(xué)任務(wù)相對較重，對于課程設(shè)計(jì)的教學(xué)也只能蜻蜓點(diǎn)水。何況有些院校的課程設(shè)計(jì)與《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程并未安排在同一學(xué)期，甚至相隔1個學(xué)期[7]。從本質(zhì)上說，提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量還是需要給予科學(xué)的教學(xué)時長，要想在1周時間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)，指導(dǎo)教師必須對課程設(shè)計(jì)的實(shí)施進(jìn)行精心組織。

課程設(shè)計(jì)應(yīng)選擇固定設(shè)計(jì)室，并配有教學(xué)投影設(shè)施，以便于有效開展課程內(nèi)容教學(xué)和集中問題解答。設(shè)計(jì)過程一般至少分為三個階段：設(shè)計(jì)計(jì)算與撰寫計(jì)算說明書、制圖和出圖、答辯，指導(dǎo)教師需要及時控制每一個環(huán)節(jié)的進(jìn)度和質(zhì)量。以本校的課程設(shè)計(jì)為例，要求學(xué)生最終提交紙質(zhì)手寫計(jì)算說明書和AutoCAD出圖，學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算草稿、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖必須經(jīng)過指導(dǎo)教師認(rèn)可后，才可以開始CAD制圖。

在課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，課程內(nèi)容應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)步驟逐步釋放，不宜一次性集中講授。部分指導(dǎo)教師由于時間和精力限制，習(xí)慣于在課程設(shè)計(jì)開始的第一天就把所有相關(guān)內(nèi)容講授完成，剩下的時間交給學(xué)生，寄希望于學(xué)生主動邊自學(xué)邊實(shí)踐。指導(dǎo)教師在隨后的課程設(shè)計(jì)中只是巡查指導(dǎo)、答疑和督促。這一方式將課程設(shè)計(jì)進(jìn)度變成了學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)度，容易產(chǎn)生兩種負(fù)面現(xiàn)象：一是指導(dǎo)教師的提前引導(dǎo)成了被動答疑;二是學(xué)生出現(xiàn)嚴(yán)重分化，一部分主動性較強(qiáng)的學(xué)生能及時完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，而另一部分學(xué)生受自覺性和個人能力影響，出現(xiàn)工作停頓和觀望現(xiàn)象。最終導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)拖延，甚至變相“逼迫”學(xué)生抄襲。

課程設(shè)計(jì)內(nèi)容實(shí)施方案必須細(xì)化。以本校實(shí)踐為例，將設(shè)備設(shè)計(jì)全過程分解為以下具體內(nèi)容：介質(zhì)物性和設(shè)計(jì)參數(shù)的確定、總體結(jié)構(gòu)尺寸確定、材料選擇、強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核、設(shè)備質(zhì)量分析計(jì)算、附件及支座選型、裝備圖草圖繪制、CAD制圖、編寫計(jì)算說明書。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，嚴(yán)格細(xì)化指導(dǎo)教師和學(xué)生在課程設(shè)計(jì)每一個半天里需要做的工作。每日上午的前2小時都安排為指導(dǎo)教師教學(xué)講授，課程內(nèi)容圍繞學(xué)生當(dāng)日所需完成工作的必備知識，以起到了引導(dǎo)作用。隨后的時間主要是巡查和答疑，發(fā)現(xiàn)的共性問題集中解答。答疑過程中一般不直接給出答案，而是引導(dǎo)學(xué)生在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或設(shè)計(jì)手冊中查閱。同時指導(dǎo)學(xué)生每一天白天盡量開展進(jìn)展性工作，遇到問題可以及時和指導(dǎo)教師溝通，而重復(fù)性工作可以安排在晚上獨(dú)立完成。

有必要說明的是課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明的提交形式，一些學(xué)校[2]要求學(xué)生采用word版打印后提交，而本校依然要求采用紙質(zhì)版手寫。相對于電子版計(jì)算說明書，手寫計(jì)算說明書至少有三個方面的優(yōu)勢：一是更能強(qiáng)化學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算能力，在演算草稿到計(jì)算說明書的重復(fù)勞動中，學(xué)生的工程思維得到了訓(xùn)練;二是紙質(zhì)版手寫計(jì)算說明書的質(zhì)量能直接反映出學(xué)生課程設(shè)計(jì)的態(tài)度;三是在防止學(xué)生抄襲方面有一定的作用。

五、課程考核

課程設(shè)計(jì)成績考核應(yīng)重過程、輕結(jié)果。課程設(shè)計(jì)的成績考核一般包含四個部分組成：平時成績、計(jì)算說明書成績、圖紙成績、答辯成績[7]。根據(jù)專業(yè)和學(xué)生具體情況，可以在這四個方面成績考核比重上有所側(cè)重。課程設(shè)計(jì)成績考核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在布置任務(wù)時就向?qū)W生公開，讓學(xué)生知道課程設(shè)計(jì)的每一個環(huán)節(jié)都需要認(rèn)真對待。

平時成績的評定不是簡單的考勤，還應(yīng)包括學(xué)生和指導(dǎo)教師之間的交流頻次和質(zhì)量，重在學(xué)生對課程設(shè)計(jì)的投入程度，以及在課程設(shè)計(jì)過程中表現(xiàn)出的持續(xù)改進(jìn)、不斷提高的成長度。計(jì)算說明書的成績評定應(yīng)包含計(jì)算結(jié)果是否正確、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)用是否準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)內(nèi)容是否全面、計(jì)算說明書格式是否規(guī)范，以及語言表達(dá)（含專業(yè)術(shù)語）和書寫質(zhì)量。圖紙成績評定應(yīng)至少包含以下三個方面：一是圖紙表達(dá)是否完整，如明細(xì)欄、技術(shù)要求、標(biāo)題欄、結(jié)構(gòu)視圖、各類標(biāo)注等;二是圖紙內(nèi)容是否正確，如視圖表達(dá)、線性選擇、標(biāo)準(zhǔn)引用等;三是圖面質(zhì)量如何，如視圖比例、視圖布局、字體大小等。答辯環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)教師可以采用提前準(zhǔn)備好的問題進(jìn)行，也可以根據(jù)學(xué)生提交的計(jì)算說明書和圖紙有針對性地提問，考察學(xué)生對整個設(shè)計(jì)過程中涉及到的內(nèi)容掌握程度。

六、實(shí)踐中的一些問題

課程設(shè)計(jì)配套課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)完備。學(xué)生對設(shè)備的認(rèn)知在前修課程、其它實(shí)踐課程中應(yīng)有重視。要盡量做到學(xué)生在開始課程設(shè)計(jì)之前，已經(jīng)通過校外企業(yè)參觀、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、視頻教學(xué)、仿真教學(xué)等方式接觸過各類化工設(shè)備。另外前修課程體系必須完整，曾接觸過教學(xué)班級《工程制圖》雖為必修課，CAD制圖課程卻為選修課，而該課程設(shè)計(jì)又是必修課，最終導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)過程中制圖環(huán)節(jié)困難重重。

課程設(shè)計(jì)資料及相關(guān)內(nèi)容。早期課程設(shè)計(jì)資料采用紙質(zhì)版供學(xué)生查閱的情況較多，然而一方面紙質(zhì)資料數(shù)量有限，難以做到人手一份，另一方面各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范更新較快，這就要求指導(dǎo)教師做好設(shè)計(jì)資料的準(zhǔn)備工作。宜采用電子版資料，通過課程設(shè)計(jì)QQ群形式共享給學(xué)生使用。由于課程設(shè)計(jì)課時較短，部分設(shè)計(jì)資料內(nèi)容可打印后粘貼在設(shè)計(jì)室，便于學(xué)生查閱。

抄襲。課程設(shè)計(jì)抄襲基本上包括三種方式：一是學(xué)生抄襲同學(xué);二是學(xué)生抄襲學(xué)長;三是學(xué)生尋找代工（一般為網(wǎng)絡(luò)購買）。這就要求指導(dǎo)教師在以下三個方面做好工作：一是多一些時間走進(jìn)設(shè)計(jì)室，在巡查過程中跟蹤和督促每一位學(xué)生的工作進(jìn)度，甚至在制圖環(huán)節(jié)可以要求學(xué)生每日提供不同時間段的電腦屏幕截圖;二是課程設(shè)計(jì)的課題選擇要多樣;三是要有方法能辨別出學(xué)生疑似抄襲情況，如計(jì)算說明書或圖紙中一模一樣的錯誤、圖紙圖面質(zhì)量所反映出的制圖能力與學(xué)生能力不符，甚至在一張圖中表現(xiàn)出的制圖習(xí)慣不一致。

七、結(jié)束語

化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)不僅僅是對前修課程所學(xué)知識的鞏固與綜合應(yīng)用，更是學(xué)生工程實(shí)踐能力的一次規(guī)范性訓(xùn)練。毫無疑問，提高化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量需要做的工作還很多，這要求指導(dǎo)教師面向工程，明確教學(xué)目標(biāo)，科學(xué)規(guī)劃課程內(nèi)容，精心組織教學(xué)實(shí)施，讓課程設(shè)計(jì)成為“有深度”、“有難度”、“有挑戰(zhàn)”、學(xué)生有“獲得感”的“金課”。

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