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關(guān)鍵詞:過程裝備與控制工程;專業(yè)實(shí)驗(yàn);工程化教學(xué)
中圖分類號(hào):G642.0?搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)09-0194-02
一、前言
“工程化”是指通過工程構(gòu)思、設(shè)計(jì)和制造,將知識(shí)形態(tài)的科學(xué)理論、概念、模型和規(guī)律轉(zhuǎn)變?yōu)槲锘癄顟B(tài)的商品過程[1],這不僅需要理論基礎(chǔ)知識(shí)、工程技術(shù)手段,還需要工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力。為加強(qiáng)這方面的培養(yǎng),充分發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)勢(shì),各高?;咀龇ㄊ前褜?shí)驗(yàn)課從依附在理論課中分離出來,按學(xué)科類別,獨(dú)立設(shè)課,整合為一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課,這樣就在實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理上和教學(xué)目標(biāo)上賦予了新的內(nèi)涵。教學(xué)管理上,可采用更加靈活多變的教學(xué)模式和豐富的教學(xué)內(nèi)容,開放實(shí)驗(yàn)室,保證學(xué)生能夠在業(yè)余時(shí)間進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐活動(dòng);教學(xué)目標(biāo)上,并不僅限于傳統(tǒng)教學(xué)中鞏固消化書本理論知識(shí),還要更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和進(jìn)行科學(xué)研究的工作能力。
二、專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置工程化
根據(jù)學(xué)科發(fā)展需求,結(jié)合學(xué)校本專業(yè)學(xué)科的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),以社會(huì)需求為導(dǎo)向,以素質(zhì)教育為支撐,以改革創(chuàng)新為動(dòng)力,以強(qiáng)化能力培養(yǎng)為目標(biāo),面向基層,面向行業(yè),服務(wù)社會(huì),培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才,構(gòu)建應(yīng)用型、創(chuàng)新型專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。靈活設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,減少驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),增加綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置向工程實(shí)際靠攏。尊重教學(xué)規(guī)律,保證實(shí)驗(yàn)體系的完整性、系統(tǒng)性、連續(xù)性、獨(dú)立性。目前,我校過程裝備與控制工程(以下簡稱過控)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共設(shè)置16項(xiàng),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋了過控專業(yè)的主干知識(shí)。從類型上按模塊分為基礎(chǔ)驗(yàn)證模塊、綜合設(shè)計(jì)模塊、探索研發(fā)模塊。從實(shí)驗(yàn)要求上分為必做、選做,詳見表1。必做實(shí)驗(yàn)6項(xiàng),選做實(shí)驗(yàn)至少2項(xiàng)。學(xué)生可根據(jù)興趣自主選擇,主張學(xué)生選擇綜合設(shè)計(jì)或探索性實(shí)驗(yàn)?;A(chǔ)驗(yàn)證模塊以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主,主要訓(xùn)練基本實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的能力,鞏固理解理論基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目的和要求較為單一,實(shí)驗(yàn)裝置功能少而單調(diào),如內(nèi)壓容器應(yīng)力測(cè)試實(shí)驗(yàn)。綜合設(shè)計(jì)模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,具有實(shí)驗(yàn)裝置趨近工程化,實(shí)驗(yàn)方案多樣性、實(shí)驗(yàn)選擇自主性和實(shí)驗(yàn)開放性,如精餾塔是過程工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的液相產(chǎn)品分離設(shè)備,同時(shí),也是過程控制中最有代表性的多變量復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)。精餾塔性能測(cè)試與控制裝置是工業(yè)精餾塔的縮影,工程性強(qiáng)。對(duì)于該實(shí)驗(yàn)裝置,學(xué)生可以選擇應(yīng)用多種控制方案,如單回路控制、串級(jí)控制、前饋控制、比值控制等常規(guī)控制方案與多回路、多變量解耦控制等復(fù)雜控制方案,具有實(shí)驗(yàn)方案多樣性。該實(shí)驗(yàn)裝置采用控制對(duì)象與控制裝置分離設(shè)計(jì),用戶可根據(jù)需要自主選擇各種當(dāng)代過程工業(yè)實(shí)際中應(yīng)用廣泛的控制裝置,可編程序控制系統(tǒng)PLC、集散控制系統(tǒng)DCS、基于工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)EPA等,具有控制裝置選擇的自主性。學(xué)生既可以選擇預(yù)定的控制方案進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn),也可以自主搭建或開發(fā)新型的控制方案進(jìn)行完全開放的實(shí)驗(yàn),結(jié)合該實(shí)驗(yàn)裝置,也可做課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì),完成具有實(shí)際意義的學(xué)位論文工作,具有實(shí)驗(yàn)方案的開放性,它是解決指導(dǎo)教師或自己提出的問題。探索研發(fā)模塊主要是研究開發(fā)性實(shí)驗(yàn),具有綜合設(shè)計(jì)模塊的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是充分發(fā)揮利用教師科研資源,把部分科研實(shí)驗(yàn)開放為專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,學(xué)生可以參與教師科研科工作,并有機(jī)會(huì)接觸學(xué)科前沿知識(shí),了解本領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài),激發(fā)了學(xué)生對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的興趣。如超臨界CO2萃取植物有效成分、制備超細(xì)微粒等。
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式工程化
1.通過模擬生產(chǎn)帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)表述、操作、數(shù)據(jù)處理上,緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際,把實(shí)驗(yàn)當(dāng)成生產(chǎn)實(shí)際過程來處理,像熟悉生產(chǎn)裝置一樣,熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的工藝、設(shè)備、控制、原理、操作及注意事項(xiàng),明確實(shí)驗(yàn)操作步驟的目的。如換熱器性能綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn),在介紹裝置時(shí),結(jié)合過程裝備成套技術(shù)的內(nèi)容,讀懂裝置的管道儀表流程圖,熟悉工藝、測(cè)試儀表、管道附件,熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的核心部分――換熱器,結(jié)合學(xué)過的理論知識(shí)、實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)際,引導(dǎo)學(xué)生思考換熱器的結(jié)構(gòu)類型及應(yīng)用、管程殼程適合走哪些流體等。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)平均傳熱溫差在10℃左右的時(shí)候的換熱效率很低,提出工程上窄點(diǎn)溫差為何高于10℃,以此展開討論,引導(dǎo)學(xué)生制定下一步綜合性實(shí)驗(yàn)方案。
2.把“失敗是成功之母”的理念貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)的始終。馬克思說過:“人要學(xué)會(huì)走路,也要學(xué)會(huì)摔跤。而且只有經(jīng)過摔跤,才能學(xué)會(huì)走路”,“科學(xué)沒有平坦的大路可走”。學(xué)生只有經(jīng)歷了工程方面的實(shí)際訓(xùn)練和挫折的磨煉,才可能成為具有創(chuàng)新能力的人才。專業(yè)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生搭建這樣的平臺(tái),在教學(xué)組織上采取以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo),協(xié)助學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)于明顯的錯(cuò)誤或涉及到安全的問題,采用啟發(fā)、探討式教學(xué)說明利害關(guān)系,引導(dǎo)制定合理實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)于不確定的且不涉及到安全的問題盡量讓學(xué)生大膽去試,實(shí)驗(yàn)過程要全部記錄并寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告,同時(shí)總結(jié)失敗的教訓(xùn)和成功的經(jīng)驗(yàn)。教師要把“失敗是成功之母”的思想貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)明的足跡進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn),重視實(shí)驗(yàn)過程、強(qiáng)化技能和培養(yǎng)能力,而不只是驗(yàn)證結(jié)論。針對(duì)基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),避免純粹驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),適時(shí)列舉工程應(yīng)用的實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生知識(shí)為生產(chǎn)服務(wù)的工程教育理念,學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后要思考其他可能的實(shí)驗(yàn)方法,并利用實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間得以驗(yàn)證,成功與否不重要,只是驗(yàn)證自己的想法是否正確,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。綜合設(shè)計(jì)性,是學(xué)生利用所學(xué)知識(shí),按要求(可自擬)、自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備來完成數(shù)據(jù)觀測(cè)及其處理等實(shí)驗(yàn)過程,最后得出結(jié)論。一般實(shí)驗(yàn)前后都要開放。探索研發(fā)型實(shí)驗(yàn)是要學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)探索發(fā)現(xiàn)正確的試驗(yàn)方法或結(jié)論。學(xué)生直接參與科研工作,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的能力。幾年來,教師承擔(dān)了一批國家級(jí)、省部級(jí)及橫向科研課題,在科學(xué)理論、應(yīng)用技術(shù)、知識(shí)自主創(chuàng)新、對(duì)外經(jīng)濟(jì)服務(wù)等方面取得重要研究成果。圍繞這些課題進(jìn)行了大量的學(xué)生科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)計(jì)劃、科技作品、專業(yè)競賽、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì),科技創(chuàng)新與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合,保證學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的完整性、系統(tǒng)性、連續(xù)性以及學(xué)習(xí)積極性。使本專業(yè)50%以上的學(xué)生受益,取得良好的教學(xué)成果,近兩年本專業(yè)學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”競賽,獲得省級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng),參加全國化工設(shè)計(jì)大賽,獲得全國總決賽獎(jiǎng)勵(lì)2項(xiàng),東北賽區(qū)獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng),學(xué)生選擇此類畢業(yè)論文有6項(xiàng)獲得優(yōu)秀成績。
四、建立實(shí)驗(yàn)室開放制度和實(shí)驗(yàn)考核制度
1.實(shí)驗(yàn)室開放。實(shí)驗(yàn)前后,實(shí)驗(yàn)考核前都設(shè)有固定的實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間,學(xué)生也可申請(qǐng)臨時(shí)開放,以保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)后復(fù)習(xí)、拓展實(shí)驗(yàn)和課外科技活動(dòng),給學(xué)生以想象的空間和時(shí)間。采用導(dǎo)師制,為學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行課外科技活動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)等。
2.實(shí)驗(yàn)考核。建立健全考核體系與考核制度,注重實(shí)驗(yàn)過程,強(qiáng)化能力培養(yǎng),減少應(yīng)試實(shí)驗(yàn)考核分值,增大實(shí)驗(yàn)過程分值。每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績占20%,操作占40%,數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%;最后考核占20%。
五、師資隊(duì)伍建設(shè)
高素質(zhì)的師資隊(duì)伍,是提高實(shí)踐教學(xué)的基本保證。鼓勵(lì)教師積極投身教學(xué)、教研、科研工作,有效開展教研活動(dòng),有序組織教師參加各種實(shí)踐技能培訓(xùn),堅(jiān)持教學(xué)與科研、理論與實(shí)踐、學(xué)校與企業(yè)“三結(jié)合”,走產(chǎn)學(xué)研發(fā)展道路,使教師隊(duì)伍在教學(xué)科研、培訓(xùn)學(xué)習(xí)、實(shí)踐中鍛煉成長。
在購置教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí),兼顧科研方面的需求,同時(shí)將部分科研實(shí)驗(yàn)開放為專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合,相互促進(jìn),提高了高水平教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的熱情投入度,加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)。
通過幾年的教學(xué)實(shí)踐,教學(xué)效果明顯改善,學(xué)生和教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)與教學(xué)積極性明顯提高。
參考文獻(xiàn):
[關(guān)鍵詞] 化工設(shè)備基礎(chǔ);課程設(shè)計(jì);教學(xué)質(zhì)量;保證措施
[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1005-4634(2014)04-0097-03
0 引言
化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是高等院校為化工類專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門極其重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),同其它工科課程設(shè)計(jì)一樣,其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力[1-6]。通過課程設(shè)計(jì),還可以消除課程學(xué)習(xí)時(shí)存在的疑惑,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)點(diǎn)的理解和綜合應(yīng)用能力。具體言之,通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的以下能力:(1)查閱資料和使用工程手冊(cè)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力;(2)運(yùn)用工程思維分析和解決實(shí)際問題的能力;(3)工程分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖和表達(dá)的能力;(4)良好的職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)合作精神。盡管課程設(shè)計(jì)的培養(yǎng)目的很明確,但是由于現(xiàn)實(shí)教學(xué)條件存在系列問題,再加上化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)自身的特殊性,很難取得上述培養(yǎng)目標(biāo)。為了提高化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量,一些學(xué)者目前已開展了一定的研究,曾提出一些措施來改善課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量[1-6]。然而,由于問題相對(duì)復(fù)雜,不可能徹底解決。為進(jìn)一步改善和提高課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量,本文依據(jù)常州大學(xué)現(xiàn)有的教學(xué)條件進(jìn)行了教學(xué)改革,以確保教學(xué)目的良好地實(shí)現(xiàn)。
1 課程設(shè)計(jì)主客觀影響因素分析
1.1 課程學(xué)時(shí)短、基礎(chǔ)知識(shí)薄弱
隨著本科教學(xué)改革的不斷推進(jìn),與課程設(shè)計(jì)緊密相關(guān)的前期理論課程的學(xué)時(shí)不斷地縮減,而本課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)又紛繁復(fù)雜(如靜力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料和化工設(shè)備設(shè)計(jì)等內(nèi)容),這極大地影響了學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度。就常州大學(xué)而言,化工設(shè)備基礎(chǔ)課程由2003年的56學(xué)時(shí)到后來的48學(xué)時(shí)、40學(xué)時(shí),再到現(xiàn)在的32學(xué)時(shí),學(xué)時(shí)的縮減直接導(dǎo)致課程講授內(nèi)容的刪減、部分所授內(nèi)容也不能講深講透,如工程材料部分和化工設(shè)備零部件部分各僅用2學(xué)時(shí)來講解。這直接導(dǎo)致學(xué)生前期課程基礎(chǔ)薄弱,不能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),僅僅是為了應(yīng)付考試而死記硬背。
1.2 課程設(shè)計(jì)時(shí)間短且時(shí)間安排不合適
隨著理論課程學(xué)時(shí)的不斷縮減,課程設(shè)計(jì)時(shí)間也在不斷壓縮。常州大學(xué)化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)由2003年的2周到后來的一周半,再到現(xiàn)在的1周。在1周即5天的時(shí)間內(nèi),學(xué)生要完成一臺(tái)化工設(shè)備的設(shè)計(jì),包括設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、材料選擇、強(qiáng)度計(jì)算、零部件選擇、圖紙繪制和設(shè)計(jì)說明書的編寫,時(shí)間極其緊張。部分學(xué)生在這短暫的時(shí)間內(nèi),甚至連借來的設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范都來不及翻閱。另外,化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)往往緊隨化工原理的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行,理論上講,這是非常科學(xué)的,便于將設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系在一起,讓學(xué)生得到系統(tǒng)的訓(xùn)練。然而,弊端是由于目前課程設(shè)計(jì)的時(shí)間都非常緊張,前面化工原理課程設(shè)計(jì)如不能按時(shí)完成,往往會(huì)影響后面化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量。
1.3 參考資料稀少且陳舊
不可否認(rèn),提供全面詳細(xì)的參考資料(如各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范)對(duì)于工科學(xué)生(特別是化工設(shè)備設(shè)計(jì)相關(guān)的學(xué)生)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的保證至關(guān)重要。然而由于學(xué)生規(guī)模不斷的擴(kuò)大和科技進(jìn)步帶來參考資料的不斷更新,學(xué)校圖書館來不及更替和購買新資料,導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)所需的參考資料(如各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范)嚴(yán)重短缺且陳舊。如遇到和過程裝備與控制工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)一起開設(shè)時(shí),更加劇了參考資料的短缺程度。舊標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的使用,嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)現(xiàn)有知識(shí)的理解和應(yīng)用能力,甚至?xí)?duì)學(xué)生將來的工作帶來不良影響。
1.4 生師比大、教師任務(wù)重
學(xué)生規(guī)模的增加進(jìn)一步擴(kuò)大了生師比,教師教學(xué)任務(wù)加重,對(duì)同一個(gè)學(xué)生的關(guān)注次數(shù)減少。由于時(shí)間短促,學(xué)生之間來不及相互討論和學(xué)習(xí),有時(shí)同一個(gè)問題,教師需要回答數(shù)十次。教師在設(shè)計(jì)教室走一圈需要1~2小時(shí)左右。對(duì)學(xué)生關(guān)注次數(shù)的減少,直接影響了課程設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞。
1.5 個(gè)別學(xué)生設(shè)計(jì)態(tài)度不端正、急功近利
受社會(huì)浮躁心態(tài)和就業(yè)趨勢(shì)等因素的影響,個(gè)別學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正,他們對(duì)課程設(shè)計(jì)抱著敷衍了事的心態(tài),明知圖紙存在質(zhì)量問題仍不予修改,急于答辯。有時(shí),甚至?xí)霈F(xiàn)抄襲問題,內(nèi)容上文不對(duì)題。這種惡劣的學(xué)習(xí)態(tài)度嚴(yán)重影響了課程設(shè)計(jì)質(zhì)量,給預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)造成困難。
必須指出的是,上述問題絕不是化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)獨(dú)有的問題,其它課程設(shè)計(jì)(如機(jī)械設(shè)計(jì)和化工原理課程)同樣存在學(xué)時(shí)短、前期基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、設(shè)計(jì)資料陳舊、生師比大等問題。為了克服上述弊端,必須給出應(yīng)對(duì)措施。
2 課程設(shè)計(jì)質(zhì)量保證措施
針對(duì)課程設(shè)計(jì)現(xiàn)有教學(xué)條件存在的問題,提出如下教學(xué)質(zhì)量保證措施,詳見圖1。
2.1 因時(shí)制宜、合理出題
眾所周知,化工設(shè)備種類繁多,常見的有塔設(shè)備、管殼式換熱器、反應(yīng)釜、立式或臥式儲(chǔ)罐等。盡管這些均可選為課程設(shè)計(jì)題目,但不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不一,計(jì)算量、繪圖量和各種技術(shù)要求差別較大。因此,選題時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以區(qū)分。在早期,當(dāng)課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)為2周時(shí),選塔設(shè)備或管殼式換熱器作為設(shè)計(jì)題目;當(dāng)學(xué)時(shí)縮為1.5周時(shí),選大型臥式液化氣(液化石油氣、液氨、液氯等)儲(chǔ)罐作為設(shè)計(jì)題目;目前學(xué)時(shí)減為1周時(shí),選立式(空氣、氮?dú)狻睔獾龋﹥?chǔ)罐作為設(shè)計(jì)題目。而且這些題目由常州大學(xué)化工設(shè)備設(shè)計(jì)所提供,均為真實(shí)的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目,有真實(shí)的設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙。這為學(xué)生了解和掌握設(shè)備設(shè)計(jì)內(nèi)涵(包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、零部件選定、技術(shù)條件撰寫、圖紙繪制等)提供了極大的便利。
2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書和計(jì)劃書的精心編制
為使學(xué)生能夠保質(zhì)保量完成課程設(shè)計(jì)任務(wù),題目選定后必須明確給出設(shè)計(jì)參數(shù)(如儲(chǔ)罐的公稱容積、工作溫度、工作壓力、安裝地點(diǎn)、管口表等參數(shù))、設(shè)計(jì)任務(wù)(完成施工圖的繪制和設(shè)計(jì)說明書的撰寫工作)和設(shè)計(jì)步驟。圖紙繪制必須按照正式工程圖的要求來完成,圖面應(yīng)包括主視圖、管口方位圖、節(jié)點(diǎn)(或局部)放大圖、設(shè)計(jì)參數(shù)、技術(shù)要求特性表、管口表、明細(xì)欄、標(biāo)題欄等內(nèi)容;說明書應(yīng)包括封面、課程設(shè)計(jì)任務(wù)、計(jì)劃書、目錄、正文(包括設(shè)計(jì)參數(shù)確定、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其它技術(shù)說明)、參考文獻(xiàn)和結(jié)束語等部分。對(duì)于立式儲(chǔ)罐,設(shè)計(jì)步驟分為以下幾步:a.明確介質(zhì)物性(密度、腐蝕性、危害程度等);b.確定設(shè)計(jì)溫度、最大操作壓力與設(shè)計(jì)壓力;c.確定總體結(jié)構(gòu)和尺寸(筒體直徑和長度);d.根據(jù)工作條件和介質(zhì)特性進(jìn)行材料選擇;e.筒體與封頭的厚度設(shè)計(jì)(含壓力試驗(yàn)強(qiáng)度校核);f.開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算;g.容器總質(zhì)量分析計(jì)算;h.附件設(shè)計(jì)(包括人孔、液位計(jì)、銘牌、接管、法蘭等);i.支座的選擇;j.繪制裝配圖草圖;k.繪制正式裝配圖;l.撰寫設(shè)計(jì)說明書。設(shè)計(jì)進(jìn)度安排見表1。教師根據(jù)給定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來檢查學(xué)生的完成情況,因此,給定詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)步驟對(duì)保證設(shè)計(jì)進(jìn)度和設(shè)計(jì)質(zhì)量具有極大的幫助作用。
表1 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
時(shí)間 周一 周二 周三 周四和周五 周六 周日
步驟 步驟a-d 步驟e-f 步驟g-i 步驟j-k 步驟l 答辯
2.3 參考資料的搜集和整理
正如前所述,提供準(zhǔn)確詳盡的參考資料對(duì)學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)和理解設(shè)計(jì)內(nèi)容至關(guān)重要。有了詳盡參考資料的查閱,學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容可做到有理有據(jù)、心中有數(shù)。為了避免學(xué)校圖書館資料短缺和陳舊的弊病,教師及時(shí)在網(wǎng)上搜集課程設(shè)計(jì)所用到的最新的標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)(如GB150-2011、HG20592-2009、JB/T4712-2007、TSGR0004-2009、HG/T20580(20581、20582、20583)-2011、GB/T 25198-2010、TCED41002-2000等),將其整理好轉(zhuǎn)給每位學(xué)生、并指導(dǎo)其查閱。另外,也將常用的數(shù)據(jù)(如鋼板負(fù)偏差、腐蝕裕量、焊接接頭系數(shù)、容器類別判別表等重要數(shù)據(jù))匯編成冊(cè),印發(fā)給學(xué)生,便于其查閱。學(xué)生對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)和新手冊(cè)的使用和熟悉為其將來工作涉及到真實(shí)的工程設(shè)計(jì)奠定了一定的基礎(chǔ)。這實(shí)際上很好地促進(jìn)了課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)目的實(shí)現(xiàn)。
2.4 及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、及時(shí)更正
課程設(shè)計(jì)時(shí)間的大大縮減,極大地增加學(xué)生對(duì)教師的依賴程度。如無老師及時(shí)指導(dǎo),面對(duì)所提供的手冊(cè)學(xué)生將束手無策,不知如何使用,也就很難在短暫的時(shí)間內(nèi)對(duì)教師所提供的資料進(jìn)行逐一了解和查閱。因此,為了讓學(xué)生順利完成課程設(shè)計(jì)、少走彎路和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,從設(shè)計(jì)開始到結(jié)束,教師應(yīng)盡可能留在教室指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計(jì),及時(shí)解決學(xué)生提出的問題和訂正學(xué)生存在的錯(cuò)誤。特別是圖紙繪制開始時(shí),教師應(yīng)經(jīng)?!按┧蟆痹谠O(shè)計(jì)教室,及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙上存在的問題,及時(shí)提醒以便及時(shí)更正。這對(duì)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高具有重大幫助。
2.5 建立合理的評(píng)價(jià)體系
為了提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)的積極性,保證課程設(shè)計(jì)質(zhì)量,提出如下課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)價(jià)體系,即:
課程設(shè)計(jì)成績=平時(shí)成績?5%+說明書成績?5%+圖面成績?5%+答辯成績?5%
平時(shí)成績考慮學(xué)生的出勤率、提問問題情況和設(shè)計(jì)態(tài)度;說明書成績考慮計(jì)算準(zhǔn)確程度、格式是否規(guī)范、內(nèi)容是否全面、書寫是否清晰流暢;圖面成績考慮圖面整潔程度、比例是否合適、繪圖是否正確和規(guī)范、明細(xì)表以及技術(shù)特性表填寫的規(guī)范性和完整性;答辯成績考慮對(duì)所繪圖紙和所編寫說明書的理解情況、回答問題情況。盡可能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,并做到公平、公正、合理評(píng)價(jià)每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)作品,杜絕抄襲現(xiàn)象、讓每個(gè)學(xué)生能學(xué)有所獲。
盡管化工設(shè)備基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)與其它課程設(shè)計(jì)(如機(jī)械設(shè)計(jì)和化工原理課程)具有一定的區(qū)別,如前者設(shè)計(jì)內(nèi)容多樣,所涉及的內(nèi)容(如計(jì)算參數(shù)確定、壁厚確定、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零部件選型、設(shè)備成型、技術(shù)要求編制等)必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格進(jìn)行;但同屬為工科課程設(shè)計(jì),它們也具有一定的聯(lián)系,如均會(huì)涉及到工程計(jì)算和工程制圖問題,它們的設(shè)計(jì)步驟和評(píng)價(jià)體系也類似。因此,上述教學(xué)質(zhì)量保證措施對(duì)其它工科課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的保證也具有一定的參考價(jià)值,相關(guān)工科課程設(shè)計(jì)也可以沿著設(shè)計(jì)步驟的精心編排、參考資料的全面收集和提供、細(xì)心的指導(dǎo)、錯(cuò)誤及時(shí)更正和評(píng)價(jià)體系的合理建立這條思路進(jìn)行。
3 結(jié)束語
毫無疑問,學(xué)生規(guī)模的擴(kuò)大、學(xué)時(shí)的縮減和設(shè)計(jì)資料的短缺,無疑對(duì)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量造成嚴(yán)重困擾。為了應(yīng)對(duì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)條件存在的困難和弊病、保證課程設(shè)計(jì)質(zhì)量,達(dá)到課程設(shè)計(jì)開設(shè)的目的,提出上述應(yīng)對(duì)措施,通過實(shí)踐證明,效果較好。大部分學(xué)生在說明書結(jié)束語里提到“雖然設(shè)計(jì)時(shí)間短暫,但內(nèi)心充實(shí)、收獲頗豐”。作為一名教師,應(yīng)竭盡所能不讓課程設(shè)計(jì)成為一種擺設(shè),應(yīng)讓學(xué)生在短暫的時(shí)間內(nèi)領(lǐng)會(huì)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、能有所收獲,充滿自信地走向工作崗位。為了進(jìn)一步提高課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量,真正實(shí)現(xiàn)當(dāng)代工程教育提出的目標(biāo)和要求,讓每個(gè)學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我成長,這需要相關(guān)教師不斷地探索、努力和總結(jié)。
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