時間:2022-03-15 14:56:49
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇化工設計論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
1.概念設計。
概念設計是指抽象性的設計,概念設計一般是在擬建化工生產(chǎn)裝置前進行,概念設計的主要目的是為了通過建立化工生產(chǎn)裝置模型,根據(jù)模型檢查化工生產(chǎn)工藝中存在影響正常生產(chǎn)的因素,包括生產(chǎn)線路的設置的合理性,生產(chǎn)環(huán)境條件是否滿足安全生產(chǎn)要求等,避免因化工工藝中某個環(huán)節(jié)存在不合理性給化工生產(chǎn)埋下安全隱患,同時根據(jù)概念設計建立模型檢驗所的的數(shù)據(jù)為進一步的化工工藝設計提供數(shù)據(jù)參考。
2.中試設計。
中試設計是為了檢驗小試所確定的工藝路線及相關運行條件。檢測試制產(chǎn)品的功能穩(wěn)定性;檢驗工藝系統(tǒng)的連續(xù)可靠性運行;獲得化工生產(chǎn)工藝設計所必須的工藝參數(shù);考察設計方案投入生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)對成品的影響等。
3.基礎設計。
基礎設計是化工工藝設計的重要階段?;A設計是化工工藝生產(chǎn)裝置及配套設備安裝及規(guī)劃設計的技術支持。
4.初步設計。
初步設計是在基礎設計完成后的精細化設計。初步設計的成果是設計說明書和工程總概算書,也可以說是從初步設計是化工建設的指導思想,以此為依據(jù)進行化工生產(chǎn)線的構建;結合基礎設計和有關單位批準的設計任務書、化工廠的選址報告,從經(jīng)濟性和技術性角度出發(fā),對化工生產(chǎn)線建設進行總體研究和計算,滿足化工生產(chǎn)線安全生產(chǎn)的同時又能取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
5.施工圖設計。
施工圖設計是化工工藝設計的最后階段,設計過程中應根據(jù)有關部門對初步設計的審批意見,結合初步設計中確定的化工工藝方案,以圖樣及文字的形式將化工工藝技術要點和各個設備的原理、布置進行一一明確。并對初步設計中待解決的一些問題提出科學合理的解決方案,做到施工圖紙設計最優(yōu)化,滿足化工產(chǎn)業(yè)安全穩(wěn)定性生產(chǎn)需求。
三、化工工藝設計具有的特點
化工工藝設計交其他專業(yè)領域的設計具有明顯的區(qū)別,化工工藝設計工藝流程獨特,生產(chǎn)工藝安全性要求嚴格,技術含量高。尤其是針對化工產(chǎn)業(yè)近些年來頻發(fā)的安全事故,如化工產(chǎn)品原料在加工過程中出現(xiàn)的有毒原料泄漏問題,嚴重地污染了人們賴以生存的環(huán)境,水源的污染,大氣的污染、重金屬污染土壤等。所以國家的有關部門對化工產(chǎn)業(yè)的化工工藝設計提出了更為嚴格的要求,明確提出在化工工藝設計時要高度重視工藝設計在投入生產(chǎn)中的安全性問題。但實際上,化工工藝流程的十分的復雜,整個工藝流程涉及的專業(yè)較多,設備種類繁雜,各種管線管道交織在一起,倘若在設計過程中沒有確定科學的布線方案可能會早生產(chǎn)過程中因為線路故障問題,如線路老化搭接引起短路,又因為化工原料多數(shù)具有易燃易爆的特性,很容易引發(fā)火災或者更為嚴重的事故。所以,為了保證化工工藝設計的質(zhì)量,化工生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性,必須要加強對化工工藝設計危險的識別和控制。
四、危險因素識別與控制
危險因素是指在化工生產(chǎn)過程中雖潛在的不利于安全生產(chǎn)的系列因素,而危險因素的識別和控制是指對化工工藝設計以及設計方案投入到建設中雖體現(xiàn)出來的一些不利于安全生產(chǎn)的特征,如化工設備是否滿足生產(chǎn)的需求,設備所處的環(huán)境是否滿足安全性生產(chǎn)需求,設備及相關附屬裝置的排布方式及安裝方式是否合理等,認真考究危險因素,識別各種不安全因素的風險類別及等級,進而有針對性地提出安全風險控制措施。具體來講可通過以下措施控制。
(1)物料方面。
化工工藝設計人員應牢固掌握化工原料的物理特性、化學特性、化學反應特征以及燃燒爆炸性等方面的知識,并能準確地辨識各種原料之間的反應原理。
(2)路線布置。
在化工工藝路線設計時,應根據(jù)廠房的實際空間位置進行工藝路線的選定,盡可能地做到工藝路線不和其他電力線路相鄰,避免因電力線出現(xiàn)安全故障對工藝路線造成一定程度的影響。
化工過程設計本質(zhì)上是一門基于理論指導的實踐教學課程,理論教學終究是為實踐教學服務的。同時,構成化工過程設計課程群的各門課程特點不一。例如,化工過程分析與合成主要講授化工過程系統(tǒng)模擬與分析的基本概念與原理,建立化工單元操作與過程系統(tǒng)數(shù)學模型及流程模擬的基本方法和過程系統(tǒng)綜合與能量集成的基礎知識與策略,內(nèi)容上偏重于數(shù)學分析;化工安全與環(huán)境則主要講授危險化學品的儲運、管理和處置,危險評價方法的確立,常見化工安全技術,安全與環(huán)境保護管理等方面的規(guī)范及標準,包含許多法規(guī)、標準及規(guī)范方面的內(nèi)容[4-5]。因此,化工過程設計的教學模式必須與一般的基礎理論課程有所區(qū)別。如果只講授理論不關心應用,教學時則容易陷入枯燥乏味的境地;而過分強調(diào)應用,則易導致理論基礎薄弱的后果。
1引入案例教學模式
筆者引入了案例教學模式,將理論教學內(nèi)容依托于工程實際案例,鼓勵學生對案例進行分析、研究和討論,就問題做出判斷和決策,從而提高分析問題和解決問題的能力[6]。例如,在講授化工過程分析與合成課程的動態(tài)模擬部分時,以甲苯單硝化間歇反應器放大模擬、熱危害分析及反應器失控模擬為教學案例,模擬放大過程中由于熱效應而導致的反應器內(nèi)溫度在短時間內(nèi)超限這一動態(tài)過程,提出將反應方式改為半連續(xù)操作這一解決方案,并分析了其可行性。在此基礎上,探討了控制閥故障、攪拌器故障、控制系統(tǒng)失效等冷卻系統(tǒng)失效狀況下反應器的失控過程。再比如,講授化工安全與環(huán)境課程的系統(tǒng)安全評價與分析方法時,以氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)聚氯乙烯過程中可能發(fā)生的反應失控聚合釜爆炸事故為對象,明確了爆炸原因應為體系壓力超過聚合釜承受能力,繼而分析出導致該事件發(fā)生需同時滿足的反應壓力異常升高、泄壓失效和緊急處理系統(tǒng)失效這三個原因,再遞進分析出導致反應異常壓力升高的原因是溫度過高、攪拌停止或引發(fā)劑過量,而緊急處理系統(tǒng)失效的原因則為計算機控制失效或加終止劑系統(tǒng)失效,由此層層深入,研究了反應失控聚合釜爆炸的多層次原因,從而使學生掌握事故樹分析這一安全分析方法。案例教學因為具備生動性、趣味性和應用性等特點而深受學生喜愛,學生通過案例可以很好地理解和消化所學理論。
2引入建構主義學習理論
(1)課程問題。包括數(shù)量與質(zhì)量兩個維度,從數(shù)量維度而言,盡管實驗實訓課程學時有限。實驗實訓課程通常安排在學期最后三周以及一些任課教師的課程實驗,由于學生數(shù)量較多,學時數(shù)、實驗場地受限等因素,個人缺乏足夠的動手機會與時間。學生對于實驗僅存在初步感性認識,缺乏深刻的理性思考。從質(zhì)量維度而言,實驗實訓課程最大的問題并非內(nèi)容多為驗證性實驗,而是缺乏設計,不同實驗之間缺乏邏輯性,與實際企業(yè)應用脫節(jié)明顯。從而直接導致學生在實驗過程中的目的性不清,并不了解為何要做這項實驗,當然也無法發(fā)揮學生的主觀能動性。
(2)參與主體問題。包括教師與學生兩個維度。從教師維度而言,由于化工物流實驗實訓課程的專業(yè)性較強,儀器設備使用較多,因而對于教師的理工類理論實驗能力要求較高。此外實驗設備由于使用損耗而導致測試性能不佳也會增加教師的授課難度。這都要求開設實驗實訓課程的教師團隊制定完整的實驗教學手冊,對于相關設備原理以及現(xiàn)場操作過程中問題有所了解。從學生維度而言,物流管理專業(yè)屬于經(jīng)管領域的學科,學生中文科生占比較高,化學基礎本身就比較薄弱,而前置課程中化學實驗教學的作用并未完全體現(xiàn)。這也導致了部分學生對于學習難度的估計存在過度現(xiàn)象。
(3)考核問題。實驗實訓課程的考核方式歷來是個難點問題。在實驗教學中通常按照出勤率、教師的主觀評判給定學生最終考核結果,因此偶有同學因缺勤導致課程不及格,而通過率還是很高。這種考核體制客觀上也使得學生對于實驗實訓課程的重視程度遠低于理論考試課程。
2實驗實訓課程設計實踐的思路
結合本院物流管理專業(yè)(化工物流方向)正在開展的專業(yè)實驗實訓課程教改實例,對本專業(yè)實驗實訓課程設計思路進行探討與分析,包括課程設計、教學手段、考核方法、信息反饋四項模塊,其中又以課程設計為重中之重。
2.1課程設計模塊—基于事件邏輯的發(fā)展原理
實驗實訓課程中最大的問題存在于不同實驗之間邏輯性不強,割裂明顯。學生在實驗課程中對于開展的幾項實驗并不明確其目的。因此在本次實驗實訓課程改革中,重點放在了課程設計模塊上,設計原理基于事件邏輯的發(fā)展順序。本團隊通過測定某種待運物資運輸前后基本理化性質(zhì),讓學生了解到該物資在運輸過程中涉及化工物流安全的相關知識點。本文以某一組實驗群為例進行說明,整個實驗的步驟、測試內(nèi)容以及所需實驗設備,如圖2所示,可以清楚的看到該化工物流全過程實驗具備清晰的邏輯性特征??紤]到實驗室設在中外運化工物流公司中,基于安全環(huán)保健康的因素,因此選擇了實驗樣品為普通某類油品。將該油品先行測定粘度指標后,放置于振動平臺,通過水平垂直雙軸振動,模擬實際路況。在振動過程中,采用積分平均聲級計對該樣品在機械振動中噪音進行測定;利用非接觸式溫度測量等設備對于振幅過程中的熱輻射進行定量測試;利用手持式揮發(fā)性有機化合物檢測儀對于振動過程中局部受熱而釋放的氣體進行定性測定;振動結束后可采用靜電儀和氧指數(shù)測試儀對實驗對象進行驗證性實驗,同時對于模擬路況振動后的原樣進行粘度測定,通過兩次的粘度值的比較,了解并分析物流運輸過程對于樣品的影響因素。圖2的實驗群具有清晰的邏輯順序,學生在實驗實訓過程中目的性將得到了有效的提升,對于?;肺锪鬟^程中存在的安全隱患也有了深刻印象。這一類的實驗群設計,不僅僅可應用于常規(guī)的實驗實訓課程,也可以納入到多門主干課程的理論學習中,包括物流化工基礎、安全科學原理、環(huán)境健康安全等課程。
2.2教學手段模塊—結合實驗與實地的“雙實”教學方式
物流管理專業(yè)是一門實踐性比較強學科,化工物流管理又是將管理學、工學、理學多學科融合的一個方向。在本科階段的學習中,實驗實訓課程的重要性尤為明顯。然而當前不僅僅是學生,包括部分教師在內(nèi)存在著重理論、輕實驗的傳統(tǒng)教育思想,與本專業(yè)的特性與發(fā)展存在差距。本團隊在深刻探究物流管理專業(yè)的發(fā)展規(guī)律,特別是結合本校化工物流這一特色專業(yè),提出了結合實驗與實地教學的“雙實”方式:即通過學院長期產(chǎn)學研合作單位中國外運化工物流有限公司的現(xiàn)場建設本專業(yè)的實驗實訓基地。實驗實訓基地的建設不僅僅完善了物流管理專業(yè)學生現(xiàn)場教學培訓機制,更有利于促進提高本專業(yè)學生的實踐能力。讓學生在企業(yè)現(xiàn)場看到見、摸得著,從而對于企業(yè)發(fā)展過程中實際的問題深入思考。在雙實的教學方式下,實驗實訓基地的發(fā)展能及時吸納企業(yè)層面的意見與建議,逐步增加新的實驗項目,包括新建的物流振動試驗平臺以及物聯(lián)網(wǎng)信息技術中心。此外,雙實的教學方法也有利于教師進行特殊品運輸安全的科學研究。
2.3考核方法模塊—培養(yǎng)教師及學生的團隊考核策略
過去的實驗實訓課程作為考核課程,考核對象是本專業(yè)的學生,并且未采用試卷的方式,納入到學??荚囍?。本團隊嘗試將考核對象拓展到課程的主客體,即包括授課主體(教師)以及上課對象(學生)。一方面,教師層面將現(xiàn)有的實驗設備進行匯總,要求每位教師根據(jù)自己課程選擇若干項實驗項目,進行針對性學習;同時教師間進行課程設計,構建關聯(lián)性實驗群。另一方面,學生層面根據(jù)學生文理學科背景、性別等因素進行分組,以組的形式完成設計好的某一項或者幾項實驗群。這是考慮到本文中設計的實驗群中實驗項目數(shù)量與質(zhì)量并不低,學生以組的形式,發(fā)揮團隊協(xié)作精神,也有效提高時效性,避免一位學生一臺設備,其他人邊上排隊的現(xiàn)象發(fā)生。
2.4信息反饋模塊—收集企業(yè)學生教師的反饋意見
在實驗實訓課程的設計與推進過程中,能否及時收集并吸納企業(yè)、學生以及教師的反饋意見是教改重要保障。過去的實驗實訓課程,對于授課主體(教師)以及授課對象(學生)的考量因素占據(jù)主要地位,而企業(yè)信息反饋稍顯不足,這與實驗實訓課程的定位與培養(yǎng)目的存在偏差,這也是學生在此類課程中目的性不強,重視程度不夠的因素之一。在教學手段模塊中采用了“雙實”的方法,讓企業(yè)與教師、學生呈現(xiàn)零距離,有利于本團隊及時了解企業(yè)一線員工對于實驗實訓課程中開展的項目的意見與建議。此外,教師通過上海市教委產(chǎn)學研項目,深入企業(yè)一線,當企業(yè)、學生與教師三大主體的意見出現(xiàn)相交,便是實驗實訓課程需要重點修正的地方。當然,企業(yè)更關注的是當前實際碰到的問題的解決方式,即怎么做的問題,學生則關注的是通過實驗實訓課程能夠學到哪些知識,即為什么要做的問題,而教師需要兼顧到理論與實際,既要有學科研究的超前性,也要體現(xiàn)出實際應用性,兼顧到學生與企業(yè)兩者的需求。信息反饋模塊正是為我們提供課程設計優(yōu)化的重要一環(huán)。
二、課程開設時間不當導致學生對課程設計認識不足
化工原理理論課程是化學工程與工藝專業(yè)學生在大學期間主修的第一門化工專業(yè)基礎課,是工程性較強的一門課程。而化工原理課程設計隸屬于工程設計課程,很多學校通常在化工原理理論課程結束后開設,時間為兩周。雖然學生在學習了化工原理理論課程后基本掌握了常見的化工單元操作的基本原理和典型設備的結構和計算,但學生對工藝和設備的認識還是比較膚淺的,大多數(shù)學生仍停留在書本知識的理性認識上,對工程的內(nèi)容了解甚少,不具備工程觀點。因此學生拿到設計任務后,認為課程設計跟平時的課程作業(yè)沒什么兩樣,直接按照《設計指導書》中的例題進行依葫蘆畫瓢,也不管是否適合自己的體系,設計出的設備不合理、不規(guī)范。為了讓學生對課程設計有一個充分的認識,筆者認為化工原理課程設計教學環(huán)節(jié)應安排在大三下學期期末,并與化工設備課程設計同步進行。因為在此之前,學生除修完化工原理理論課程外,還修完多門化工專業(yè)課程,如化工分離工程、化工設備機械基礎、化工工藝學等。經(jīng)過多門專業(yè)課程的學習,學生對工藝和設備的認識已經(jīng)比較深刻,對工程內(nèi)容的了解也比較多,已具備基本的工程觀點,以至于拿到設計任務后不會像以前那樣盲目無措。
在當前高校轉型發(fā)展的大背景下,實踐教學在本科教學中的重要性日益增強。作為綜合性實踐教學中最重要一環(huán)的畢業(yè)論文,對培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題和進行科學研究及訓練具有不可替代的作用[1]。然而,現(xiàn)階段高校的畢業(yè)論文都安排在學生畢業(yè)前的最后―個學期,時間短、任務重,并且與考研及就業(yè)沖突,嚴重影響畢業(yè)論文質(zhì)量。為此,我們對2011級和2012級本科生畢業(yè)論文(設計)工作進行了一系列的探索,取得了―些卓有成效的效果。
一、目前化學化工類畢業(yè)論文(設計)工作中存在的問題
高校畢業(yè)論文(設計)工作一般安排在第八學期進行,有些指導教師自身科研實力突出,學生選題具有很強的前瞻性和可擴展性,有些教師有較深的工科背景及橫向研究經(jīng)歷,學生選題具有很好的應用價值和深入研究的潛力。畢業(yè)論文(設計)所在的第八學期恰恰是學生聯(lián)系就業(yè)的關鍵時間,學生往往忙于就業(yè),無心論文,時間短、任務重,并且與考研復試、資格證考試、公務員考試沖突[2]?;瘜W化工類畢業(yè)論文往往依托實驗,需要大量的實驗數(shù)據(jù)支撐,實驗實踐時間需求較大,導致很多課題剛剛獲得突破就急于結題,有些課題還未優(yōu)化結果就要撰寫最終結論,一些很有潛力的課題還沒有實質(zhì)性的進展就隨著畢業(yè)而被束之高閣。學生為了突擊應付畢業(yè)論文工作,只好假題假做,甚至有些學生進行網(wǎng)上抄襲或者使用百度百科等網(wǎng)絡文章拼湊成論文,有的學生找人論文,還有的學生直接改用本專業(yè)往屆學長的合格畢業(yè)論文上交等[2]。這些做法不但使得學校安排學生寫作畢業(yè)論文(設計)的培養(yǎng)計劃失去應該的作用和意義,還浪費稀缺的教育資源,敗壞學術風氣。
二、針對畢業(yè)論文(設計)存在問題所做的探索
針對目前畢業(yè)論文(設計)工作所面臨的困境,我院經(jīng)過大量研討和調(diào)查后,對畢業(yè)論文工作進行了探究。
1.畢業(yè)論文(設計)提前進行的探索
因為畢業(yè)論文環(huán)節(jié)放在第八學期,就業(yè)等原因影響了畢業(yè)論文的進度、質(zhì)量,所以我院嘗試對畢業(yè)論文(設計)靈活化處理,允許學生根據(jù)自身實際情況在第六學期結束的暑期至第七學期開學前三周的時間段內(nèi)申請?zhí)崆斑x題,部分學生暑假即可開始進行畢業(yè)論文相關工作??佳猩钤斓膶W生可以利用長達一年的畢業(yè)論文系統(tǒng)的進行系統(tǒng)的學術訓練,化工設計類的學生可以將畢業(yè)論文工作和化工設計競賽的準備工作有機地結合起來,而對于就業(yè)的學生則避開聯(lián)系就業(yè)的關鍵時間。
在第六學期結束時,化學專業(yè)的學生已經(jīng)修讀無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、化工原理及相應的化學實驗,已經(jīng)基本具備處理化學問題的基礎知識和基本實驗技能[3];文獻檢索、專業(yè)英語、畢業(yè)論文寫作及學年論文更是為畢業(yè)論文工作的提前開展打下堅實的基礎。因此,在第六學期結束時,學生提前進行畢業(yè)論文完全具備實現(xiàn)的基礎。
2.畢業(yè)論文(設計)與實習相結合的探究
高校本科實習工作一般安排在第七學期進行,將畢業(yè)論文(設計)時間提前至第六學期結束的暑期的話與實習工作并無太大沖突,但是在實際操作過程中,部分學生提前進行畢業(yè)論文設計時間是第七學期開始,同時是本科實習開始的時間。這得益于我院的另一項探索即畢業(yè)論文(設計)與實習相結合的探究。我院與實習單位達成校外畢業(yè)論文(設計)合作教育協(xié)議,針對確定從事該行業(yè)的同學提供頂崗實習崗位。合作培養(yǎng),共同指導學生的實習、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié),學生可以在實習單位參與一線生產(chǎn)的同時,完成第七、第八學期的相關學業(yè)。
三、畢業(yè)論文(設計)所取得的成效以及問題
針對畢業(yè)論文(設計)施行的一系列的舉措,我院很好地緩解了畢業(yè)季畢業(yè)論文(設計)工作中存在的問題,并取得了顯著的成效。畢業(yè)論文期間本科生參與發(fā)表學術論文六十余篇,2011級和2012級畢業(yè)生共有241名成功考取了碩士研究生,李全良老師等指導的畢業(yè)生在第九屆全國大學生化工設計競賽中榮獲二等獎,兩屆所有學生畢業(yè)論文(設計)均取得合格以上的成績。
總之,根據(jù)化學化工學院的實際情況,畢業(yè)論文(設計)提前進行的探索和畢業(yè)論文(設計)與實習相結合的探究均取得了良好的效果,有效緩解了畢業(yè)論文(設計)工作中一些迫在眉睫的問題,較明顯地提升了本科畢業(yè)論文(設計)質(zhì)量。
參考文獻:
二、化工過程模擬軟件在化工設計中的應用
化工過程模擬與實驗研究的結合是最有效和最廉價的化工過程研究方法??梢源蟠蠊?jié)約實驗成本,加快新產(chǎn)品和新工藝的開發(fā)過程。在化工廠設計中,化工過程軟件的模擬也是必不可少的工具,因此在化工設計課程中應該做為重點講授內(nèi)容,適當安排相關計算機上機實際操作,對具體的CDIO項目進行物料衡算和熱量衡算模擬等。除此之外,還可以使用相關軟件進行優(yōu)化,比如利用AspenPinch進行熱集成,實施熱量集成與優(yōu)化,將化工過程中冷熱物流進行匹配優(yōu)化,將系統(tǒng)中冷熱量消化在體系內(nèi)部,實現(xiàn)能源的節(jié)約目的。
三、對參加按照CDIO模式培養(yǎng)的學生建檔管理,跟蹤反饋
將所有參加《化工設計》課程按照CDIO模式培養(yǎng)的學生全部建檔管理,每個人都建成電子信息表,包括個人的所有基本信息、工作單位和其他相關信息等,然后根據(jù)具體信息對其進行定期的跟蹤反饋,及時了解相關企業(yè)對學生的知識體系、個人能力和工程能力的評價等,并通過交流,總結寶貴的經(jīng)驗。
四、改進傳統(tǒng)的考試方法
考試是評價和改進教學,使之有利于培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基本途徑;考試是引導學生主動、創(chuàng)造性地學習的重要手段;考試是檢測和提高學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。因此,科學合理的、鼓勵創(chuàng)新的、富有活力的考試制度有利于培養(yǎng)高校學生的創(chuàng)造力,有利于造就建設創(chuàng)新型國家所需要的創(chuàng)新型人才。我們認為,教學是一個動態(tài)的持續(xù)過程,考試作為教學質(zhì)量的評價手段,要達到客觀評價的目的,其評價活動應貫穿整個教學過程,不應以一次考試決定成績。為此,團隊提出了“做中學,學中考”的考核方式,具體做法如下:基于化工設計課項目式教學模式的教學方法,我們對考核內(nèi)容做了合理化分配(見表1),從三個方面進行考核,平時成績、設計報告、期末考試。平時成績占總成績的20%,主要考核學生出勤、回答問題等課堂表現(xiàn)情況;每一個二級項目完成后,在規(guī)定時間內(nèi)提交完整的項目設計報告,設計報告占總成績的50%,是考核的主要部分;期末考試采用閉卷方式,主要考核化工設計過程中涉及的基本原理、方法、步驟等問題。這種分配方式突出強調(diào)了設計報告的重要性,弱化了期末考試的分值,這與化工設計課自身實踐性強的特點是相適應的,學生通過考核就必須認真作好二級項目,不但鞏固了化工設計的基本理論,又熟悉了相應的設計規(guī)范,這樣就避免了學生考試突擊現(xiàn)象。幾年來,沒有學生要求劃范圍、劃重點,考試時也沒有作弊現(xiàn)象。
在以往的教學中,我校的化工原理課程設計都是在兩周的時間內(nèi)完成。每位教師要同時指導三十個左右的學生,難以對每個學生進行及時的指導。同時,課程設計是綜合訓練的過程,學生在短時間內(nèi)對先修課程的相關知識不能充分的復習或補充,加大了綜合運用所學知識解決工程問題的難度。另外,學生在短時間內(nèi)按照老師的指導快速完成任務,但沒有足夠的時間去思考,造成設計效果不夠理想。基于以上原因,我們改變了化工原理課程設計的時間安排,由以往的兩周時間改為在一個學期進行,提前做好設計動員,將設計任務安排在與《化工原理》下冊的理論課程內(nèi)容同步進行,要求學生利用課余時間有意識地根據(jù)設計題目的要求搜集有關資料,提前做好有關的各門先修課程的知識儲備。增加設計時間后,使參加設計的學生有充足的時間來深入、詳盡地進行課程設計,使課程設計任務的深度和廣度得以提高,使化工原理課程設計無論從內(nèi)容到質(zhì)量都更加完美、更有層次,并且可以培養(yǎng)學生樹立良好的工程設計意識。
科學廣泛選題
選好課程設計題目,是完成上述教學內(nèi)容和培養(yǎng)目標的關鍵,在選題時應注意以下幾點:(1)應確定較多的題目,讓學生有充分的選擇余地,題目之間既有聯(lián)系又有差別。每位同學在所做的題目中都會碰到一些技術問題,題目之間可以進行對比、分析,這樣對每個人來說,題目的要求和特點是明確的,而總體來說題目又是多種多樣、豐富多彩的。同一題目既有相對的獨立性,又有內(nèi)在的聯(lián)系。(2)題目盡可能來源于實際的化工生產(chǎn)過程,鼓勵指導教師將自己的科研項目和校企合作課題作為部分實際課題進行設計。這樣一方面可以使學生感到題目來源的真實性,增加設計的興趣,另一方面更有利于培養(yǎng)學生的工程觀點和創(chuàng)新思維。近幾年,我們將化工原理認識實習安排在課程設計正式開始之前,在布置設計任務以后,學生進入實習工廠,有意識地對要進行設計的典型設備及過程進行重點實習,根據(jù)工廠獲得的化工設備的生產(chǎn)參數(shù)作為設計依據(jù)來選擇題目,這種結合實際的設計題目,更有利于培養(yǎng)學生分析問題和解決工程問題的能力。(3)題目既要適合課程內(nèi)容的要求,又要適合學生的能力。為此必須對生產(chǎn)過程中獲得的題目進行篩選和加工,對難度較大的題目,可適當做一些簡化處理,使之與課本的內(nèi)容比較接近,同時又要考慮生產(chǎn)實際過程的復雜因素,這樣有利于充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造力和潛力。
充分發(fā)揮教師的指導作用
2本科院化工類教師隊伍的建設
2.1教師知識體系的調(diào)整
作為理科出身的教師要拓展自己的知識結構,從理科思維模式里面跳出來,可以從兩個方面改變自己的知識結構。首先作為高校教師肯定要有自學的能力,通過自己學習拓展化工方面的知識,第二學院采取“請進來”和“走出去”的模式。“請進來”就是請相關院校經(jīng)驗豐富的老師來授課,“走出去”就是讓教師到外面辦學成熟的工科院校去學習相關的理論知識或者到相關企業(yè)掛職,積攢實踐和工程經(jīng)驗,培養(yǎng)工程和創(chuàng)新思維[6]。教師的知識體系的完整和實踐經(jīng)驗的豐富才能提高化工類學生課程設計的能力。
2.2建設一個以化工類課程設計為中心的教學團隊
作為化工類課程設計的指導老師,一般一門課程實踐最多只能指導20人左右的學生,一門課程設計就需要5個左右的老師進行指導。要想達到一個很好的指導效果,指導老師必須對所指導的內(nèi)容和相關知識有很深的專業(yè)功底。而化工類課程設計所涉及到的內(nèi)容比較多,比如說《化工設備機械基礎課程設計》著重于設備的計算設計[7],《化工原理》著重于工藝流程條件的優(yōu)化[8],指導老師可能只上其中的一門課程,那對其它課程體系和主要內(nèi)容的掌握可能就不夠。這樣在指導過程中就不能夠全面的解決學生的問題。基于這種情況,我們可以建設一個以化工類課程設計為中心的教學團隊。在這個團隊里面,每個人都要講授與化工類課程設計相關的每一門課程。這樣教師不僅可以在授課的過程中做到真正的集體備課,采他人之長,避己之短[9]。團隊里每一個教師還可以通過這種方法掌握所有與化工類設計相關的知識,在指導每一門課程設計的時候都能做到把握大局。只有你對這門課程有深入的了解,你才能夠很好的指導化工類課程設計。
3教學方法的改革
傳統(tǒng)的化工類課程設計的教學方法就是在理論課結束后老師布置課程設計的題目,一般設計周期為一周,一周時間類學生進行設計計算,中間有問題隨時和老師交流,設計結束后交給老師檢查。這樣的課程設計題目單調(diào)重復,學生在設計的過程中沒有形象的設備工藝流程實體概念,只是教條的按照書本知識計算模擬,很難達到化工課程設計的創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。所以教學方法和教學方式也應該有所調(diào)整。
3.1授課過程中的加大案例分析與實踐的部分
在授課過程中的加大案例分析與實踐的部分,我校從單一師范性院校轉型為應用型本科學院后加大了與企業(yè)的合作,走產(chǎn)學研發(fā)展的道路。每年都有很多老師到企業(yè)掛職,也提供了很多實習見習的基地,在發(fā)展產(chǎn)學研的同時也給教學提供了一定的優(yōu)勢。以《化工設備機械基礎課程設計》為例,《化工設備機械基礎課程設計》主要是對三種典型化工設備換熱器、塔設備、反應釜的設計,在講解它們結構的時候,帶學生到企業(yè)里面變看實物變講解,這樣學生才能對法蘭、對裙座、對換熱器的不同管板有形象的認識,這樣面對相關設備的設計時就能有很好的把握[10]。另外在傳統(tǒng)化工設計的設計書和圖紙完成后可以根據(jù)具體的課程設計讓學生分組做與設計相關的模型。比如《化工原理課程設計》可以讓學生做一個工藝流程模型,化工設備機械基礎課程設計》可以讓學生做一個設備的模型,我們所在的課程小組就用卡紙做過相關的設備模型和工藝流程模型,極大激發(fā)了同學們的積極性,學生為了能做好其中的附件和主體設備,會自主的去查閱大量資料。在課程設計答辯后做一個模型展覽,既能增加設計者的自豪感,也會激發(fā)下一屆學生的學習積極性。
3.2以參加化工類設計比賽帶動學生工程能力的培養(yǎng)
國內(nèi)現(xiàn)在以化工設計為主的大賽很多,比如“華南化工設計大賽”、“中國石化-三井化學杯”等化工設計大賽[11]。對于化工專業(yè)的學生,在授課過程中教師傳授一些相關賽事的內(nèi)容,展示一下以往參賽者的作品,激發(fā)學生的積極性。在具體的指導過程中,可以采用專兼職教師同時指導的模式,由學校的教師指導專業(yè)課基礎的學習,由企業(yè)的工程師進行課程設計專項訓練,提高學生的工程設計能力。在2013年的“中國石化-三井化學杯”材料與化工學院學生第一次參賽就獲得華中賽區(qū)一等獎,國家二等獎的好成績,不僅讓參賽學生的綜合實踐工程能力得到了大幅度的提高,還給下一屆的學生樹立了好的榜樣。很多化工專業(yè)的學生從大二就開始著手為化工競賽打基礎,學習相關軟件和繪圖工具,提高自己的工程實踐和創(chuàng)新能力。參加比賽很好的帶動了化工課程設計能力的培養(yǎng)。
以往課程設計的開展,分別在各課程結束時,作為一個總結性和綜合性的教學環(huán)節(jié)來進行,不同學期、不同設計內(nèi)容、不同課程間獨立開展,導致相互之間缺乏必要的聯(lián)系,學生進行的只是局部的訓練,缺乏一個整體的概念。比如在化工原理課程設計時,學生對化工制圖、材料、設備的強度計算、各設備元件的選擇與設計及標準不是特別清晰,最后所得的工藝及工藝尺寸計算數(shù)據(jù)甚至被棄之一旁;而在化工設備課程設計時,則需要對化工工藝問題有一個整體把握,依據(jù)計算所得工藝參數(shù)及工藝尺寸來指導設備設計與選型,這些都要用到化工原理和化工工藝學的知識。
1.2各課程設計的時間安排較短,學生倉促而就
這四門課程作為化工類課程的重要組成,其教學內(nèi)容繁重,在課程結束時留給課程設計的時間就顯得極為有限。而每門課程設計對學生來說其工作量都是極大的,且對于化工類學生來說又都是極其重要的,是學以致用、理論結合工程實際的重要一環(huán)。在短短的1~2周的課程設計期間,教師首先要下達設計任務書(布置設計任務),而后進行設計課程的專題指導和答疑工作。接著學生要查閱、搜集相關文獻資料及實際工程信息,準備相關化工標準、手冊以備隨時查閱。設計期間學生要完成的工藝流程圖和主設備圖各一張、復雜設備的不同視圖、若干零件圖及一份詳細的設計說明書(包括設計工藝核算、設備設計及各零件計算)。學生要在短期內(nèi)完成這一系列任務,時間倉促,難以對設計內(nèi)容整體把握和系統(tǒng)思考,對于設計細節(jié)考慮不周,導致略微改動已有圖樣的情況有之,原圖照抄照搬情況亦有之,完全沒有達到課程設計與實際結合的訓練目的。
1.3獨立課程設計內(nèi)容單薄,系統(tǒng)綜合性差
由于要考慮時間安排的限制,以往的課程設計會選取化工單元操作的一小部分作為設計任務,以達到任務量與時間安排的匹配。這往往影響了學生對于化工生產(chǎn)過程整體性與系統(tǒng)性的掌握,在設計過程中難免會“一葉障目不見泰山”,難以加強學生在化工生產(chǎn)基本原理、工藝流程設計、單元操作設備及核算方法等方面的綜合素質(zhì)。以上問題影響了實際教學效果的強化提高,難以達到化工課程設計學以致用、由理論入實際化工生產(chǎn)過程、培養(yǎng)創(chuàng)新型化工人才的目的。
2整合四門課程設計,設立化工專業(yè)綜合課程設計的可行性
2.1設立化工專業(yè)綜合課程的必要性
化工原理、化工設備、化工制圖和化工工藝學作為化工專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程,其側重點不同,但在實際設計中緊密聯(lián)系?;すに噷W主要研究原料化學反應的過程和方法[4],從化工熱力學、動力學的角度分析反應原理、反應影響因素,據(jù)此確定其工藝條件;并據(jù)反應特點設計工藝流程?;ぴ韯t是以單元操作為對象,講述其能量傳遞、動量傳遞、物質(zhì)傳遞的基本原理,以及其操作過程對管道、容器設備等的條件要求,為設計部門提供參考依據(jù)。這兩門課講述的是化工工藝方面的知識?;ぴO備課程的主要內(nèi)容是介紹單元操作中所用設備及其設計過程[5]、設計方法,這些設備的結構、形式、尺寸直接決定了它們是否能達到工藝設計中所要求的條件參數(shù)。也就是說工藝設計以及工藝核算是化工設備設計的前提,化工設備設計又是保障工藝條件實現(xiàn)的基礎,而化工制圖是化工設備設計的直接手段。首先根據(jù)化工工藝學確定生產(chǎn)工藝,再由化工原理的知識進行選型論證后,經(jīng)過工藝核算確定設備的型號,最后依據(jù)化工設備的知識并借助化工制圖的手段拿出設備圖。由此可看出,四門課程的緊密聯(lián)系及其不可分割性,完成任何一個獨立的課程設計都要交叉運用這四門課程所學知識,這就為整合四門課程設計提供了基礎。
2.2時間安排集中,各科教師聯(lián)合指導,避免短板,可極大提高教學實踐效果
本校慣例,課程設計一般安排在每門課程結束之時,結課考試之前,時間短而分散,各科任課老師“各自為戰(zhàn)”,如此倉促的開展課程設計其教學效果大打折扣。整合四門課程,設置化工綜合課程設計后,時間可由原來的2周改為6周。課程設計時間大大延長,學生有充足的時間和精力來認真、從容、細致地對所學四門課程用課程設計的方式做一次有系統(tǒng)、有目的的大總結,避免了學生因時間緊而倉促開始草草收場的應付現(xiàn)象。整合開展化工類專業(yè)綜合課程設計還便于四門課程教師開展協(xié)同教學、互補教學,彌補了化工原理、化工工藝老師對設備、制圖方面的不足,化工設備、制圖老師對工藝設計的生疏。在學生遇到問題時可及時有效地給予更專業(yè)、更全面的解答,極大的提高課程設計的效率和教學效果,真正地實現(xiàn)在課程設計實踐中提高學生能力的目的。
2.3課程設計選題的針對性更強,學生課程設計訓練的系統(tǒng)性更強
整合后,課程設計任務書的編寫與下達可由四科教師共同討論,綜合考慮來完成。可以有目的的選取設計對象,對學生進行側重訓練;也可根據(jù)實際應用,靈活設置課題。在設計中引導學生深入思考,綜合考量自己所做設計的可靠性、經(jīng)濟性和實際可行性。指導學生正確使用設計行業(yè)的規(guī)范和標準,準確查閱設計手冊和資料。這可有效的避免以前課程設計選題的隨意性與設計過程的不完整性,使學生在了解生產(chǎn)工藝流程的基礎上,進行塔設備的設計和換熱器(泵)選型,然后立即對該塔設備和換熱器(泵)進行強度校核及圖紙繪制,同時引入計算機編程、AutoCAD等軟件鍛煉學生利用計算機解決問題的能力,使學生經(jīng)歷一次完整的化工單元操作設計的全過程,有機會將所學知識得以實際綜合應用,為后續(xù)畢業(yè)設計及走上工作崗位打下堅實的實踐基礎,并使學生深刻理解化工原理課程的工程性、實踐性和應用價值。
2.4可協(xié)調(diào)四門課程與其它課程的開設時間及授課內(nèi)容的關聯(lián)性
考慮到學生對課程知識的遺忘性,有必要協(xié)調(diào)四門課程的開設時間,將四門課程調(diào)整到同一個學期來開設,在該學期結束時統(tǒng)一時間開展課程設計,這對于化工專業(yè)的課程設置來說是完全可行的。在授課內(nèi)容上,平時的授課中可有意強化課程間的聯(lián)系,增強學生的綜合思考意識。
本文作者:孫修楠作者單位:寧夏工商職業(yè)技術學院
教學內(nèi)容及活動框架設計
課程學習采用學生自學市場調(diào)研指導書、小組討論、分組調(diào)研、角色互換等方式。學生每5-6人分為一組,每組以完成一個調(diào)研項目為任務(例如分組對不同的銷售群體和購買群體進行調(diào)查)。第一:前期培訓:學生在進入市場前首先必須要接受“企業(yè)員工制度培訓”、“職業(yè)道德培訓”、“市場營銷規(guī)范培訓”、“市場調(diào)研及預測培訓”、“安全保障培訓”并通過結業(yè)考試;第二:預演未來情境:通過視頻或企業(yè)管理人員及市場中的負責人介紹在市場中與消費者、銷售商溝通時可能出現(xiàn)的種種情況進行案例討論并模擬解決方案,達成一致后方能進入指定的市場調(diào)研地點,學生必須遵守嚴格的考勤紀律以及調(diào)研地點的管理規(guī)定和制度。第三:實施調(diào)研(含對訪談、問卷的方法及注意事項的人員培訓)(形式多樣,周期長、可反復):按照規(guī)章制度進入調(diào)研地點進行分組調(diào)研,調(diào)研內(nèi)容包括1、市場宏觀調(diào)研;2、外部環(huán)境調(diào)研;3、銷售商調(diào)研;4、消費群體調(diào)研;5、產(chǎn)品的廣告信息調(diào)查;6、競爭對手調(diào)查;7、樣本的構成調(diào)查。所有的調(diào)查必須在經(jīng)過允許的前提下實施,由被調(diào)研地點的負責人員等教師共同體分組分點進行監(jiān)督,對違規(guī)現(xiàn)象及遇到各種特殊問題及時進行流動拍攝,在綜合實訓調(diào)研結束后的總結過程中可以回放,供討論并做成課件在以后的教學過程中應用;第四:初級調(diào)研成果展示:將每組的初級調(diào)研結果匯總通過信息宣傳欄展出,由企業(yè)中高層領導及技術骨干引導學生通過有效的市場信息分析產(chǎn)品生產(chǎn)改良措施和手段;第五:產(chǎn)品改良:根據(jù)改良方案進行實驗小試,并抽取部分實驗產(chǎn)品做精致包裝;第六:二級調(diào)研:將精致包裝的實驗品再次投入市場促銷獲得二次市場反饋;第七:市場開拓及預測:應用以上所有調(diào)研分析成果三次回歸市場,進行市場拓展,獲得同類型產(chǎn)品的調(diào)研信息及研發(fā)方案,并逐漸形成對市場動向的初步預測能力。第八:市場調(diào)研報告的書寫及答辯:學生個體提交個人感受,小組提交本組調(diào)研報告。教師共同體通過學生的成果描述以及過程中監(jiān)測到的情感態(tài)度價值觀的改變給出該次活動的評價陳述。
教學內(nèi)容的具體實施
以上教學內(nèi)容采用調(diào)研與實驗結合的方式展開,為期四周,共20個工作日,每個工作日分為具體的工作任務程序和任務完成后的小組學習討論兩個部分。例如:第1個工作日:1、教師共同體布置課程調(diào)研任務、要求、紀律;前期培訓;現(xiàn)場參觀,熟悉工作環(huán)境和崗位工作內(nèi)容以及各項職責和管理制度;2、未來情境預演:由指導書共同學習探討市場研究的基本原理和處理過程、可能出現(xiàn)的案例分析及情境模擬;3、寫工作日記;小組學習與討論主題:崗位職責與“我,如何成為一個職業(yè)人”;4、制定初步的調(diào)研方案及不同的調(diào)研手段。第2個工作日:1、市場普查:外部環(huán)境調(diào)研和市場宏觀調(diào)研可作為最初的調(diào)研工作同時啟動,為后續(xù)調(diào)研提供相應的材料信息;2、小組學習與討論主題:確定重點調(diào)研、典型調(diào)研、固定樣本連續(xù)調(diào)研以及各種非隨機抽樣調(diào)研內(nèi)容。并針對不同的銷售群體和購買群體制定出具體的調(diào)查問卷、訪談提綱。第3個工作日:1、深入調(diào)研。實施市場調(diào)研的基本模式,小組分別對各級銷售商、各類消費者進行問卷及訪談等重點和典型調(diào)研,并體驗固定樣本連續(xù)調(diào)研以及各種非隨機抽樣調(diào)研方式;問卷及訪談人員的短時培訓。教師共同體分散監(jiān)督流動拍攝。2、小組學習與討論主題:重點調(diào)研和典型調(diào)研的問卷及訪談分析。第4-5個工作日:同上。第6-7個工作日:同上。第8個工作日:1、初級調(diào)研成果展示:將每組的初級調(diào)研結果匯總通過信息宣傳欄展出;2、小組學習討論主題:分析產(chǎn)品生產(chǎn)的改良措施和手段(由企業(yè)中高層領導、技術骨干及理論實驗教師引導學生甄別利用有效的市場信息實現(xiàn))。第9-10個工作日:1、生產(chǎn)現(xiàn)場參觀實踐。進入產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)實地參觀生產(chǎn)過程,根據(jù)市場調(diào)查和生產(chǎn)實景提出一些產(chǎn)品改良的合理意見;2、小組學習討論主題:分析產(chǎn)品生產(chǎn)的改良措施和手段。第11-12個工作日:同上。第13-14個工作日:1、改良實驗小試。進入產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)實地參觀生產(chǎn)過程,將提出的合理化建議進行實驗2、小組學習討論主題:分析產(chǎn)品生產(chǎn)的改良措施和手段。第15-16個工作日:1、將小部分實驗改良產(chǎn)品精致包裝投入市場,由學生自己推銷并做出產(chǎn)品的市場反饋報告;2、小組學習討論主題:改良品的市場影響力。第16-17個工作日:同上。第18-19個工作日:市場調(diào)研預測專家、企業(yè)中高層管理人員、成功的創(chuàng)業(yè)人士開設講座:市場動向的把握、市場預測及創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。第二十個工作日:答辯。四、考核方法設計整個課程的實施中伴隨過程評價,由教師共同體制定具體考核方案表格,由專人打分,需要遵循考核原則:以考核崗位技能職業(yè)素養(yǎng)為重點,兼顧理論聯(lián)系實際。對專業(yè)技術技能的掌握采用現(xiàn)場提問和現(xiàn)場操作的方法進行考核,部分考核要求以組為單位合作完成。專業(yè)技術技能、出勤情況、勞動紀律、敬業(yè)精神、工作表現(xiàn)由教師共同體負責評定,占實訓成績的60%;體驗報告及答辯成績占實訓成績的40%。市場調(diào)研雖然不作為專業(yè)核心課,但也應給予一定的重視,市場調(diào)研的課程化設計不但使學生了解了市場競爭狀況和特征,鞏固了課程涉及的多項具體操作技能,更強調(diào)培養(yǎng)學生對產(chǎn)品生產(chǎn)、企業(yè)管理、市場銷售和社會效應的整體性意識,并逐步形成正確的產(chǎn)品定位及市場預測能力,為學生的就業(yè)提供更多的途徑。