时间：2022-08-05 14:38:31
关键词:化工原理;课程设计;教学实践;研究
将先进科学技术理论转化到生产实践中以实践为核心，强化学生理论与实践结合的能力正是化工原理课程基本目标，也是培养科技成果转化后备人员的具体要求。农业院校中的化工原理课程设计教学一直是教学中的弱项，我们依据化工原理的课程的具体内容结合农业院校的特点和专业发展的特色进行相应的教学实践。
1教师的指导思想
在普通高等农业院校，农业工厂化要求学生必须具备有工程学方面的思想，而化工原理课程是学生在教师指导下的一个学习实践过程。必须坚持以学生发展与创新思想为主，以教师引导为主体的指导思想，强化学生学习过程的独立性，发挥主观能动性，实现具体的教学目标。就目前已经实行的教师的指导方式来说，大致有以下几种形式:（1）课堂直接讲解。将课程设计的步骤采用课堂讲解教学的方式，利用适当时间，集中给学生讲解课程设计的机理和原理，同时讲解机理与原理在相关实例的具体应用。采用这种方法学生容易接受，参照实例完成设计比较顺利、比较容易地进入设计、出现问题较少，学生比较适应该方法。不足之处是学生依赖性强，主动学习差。（2）开放式。这种方法基本放弃课堂讲授，学生通过提供的参考资料的学习，根据自己的思路来解决设计中涉及的每一个问题。它能最大限度地调动学生设计积极性与主动性，能很好地培养学生分析问题解决问题的能力。当然，这种做法对于大部分同学来说，教学方法的转变使他们难以接受，表现比较茫然，手足无措，通常在设计的第一天，同学们进入实质性设计的较少。直接请求教师给予相应的指导，或者设计方案比较粗糙，不合理。这个过程花费时间较多。教师需要耐心的将学生的被动性学习方式引导到主动性学习的过程中。
2建设高水平的指导教师队伍
提高化工原理课程设计水平的首要问题就是教学指导队伍的建设问题，建立一支高素质精通化工设计的高水平教师队伍是保证课程效果的前提条件。因此，指导教师成员水平的提高和教学组的建设是十分必要的。我们引进了从事一线设计工作多年，设计经验丰富的教师在学生课程实践过程中，对学生在设计课程中常见问题给以解答，及时更正，良好的规范了学生在设计课程中操作。指导教师在学生设计过程中也不断查漏补缺，对化工原理课程出现的新问题及时整理，并且在教学组中进行相关讨论进行解决，不断提高教师的指导能力和水平。
3结合专业特色设计题目的设置
化工原理课程设计本身具有特殊性，学生要完成设计任务，必须对化工单元操作、生产工艺等有深刻了解，除了所应具有较扎实的基础理论知识和基本的设计技能，与课程设计相关的知识不可能完全通过课堂教学获得，而必须通过生产与教学实习和学习，不断实践才能积累。因此，通过工厂现场教学，使学生对化工单元操作、生产工艺和设备衔接等有个初步的认识。在课程设计教学过程中应不强化向学生灌输工程学观点，提高学生工程实践能力，让学生认识单元操作和工艺过程特点，善于全面面考察问题和分析解决设计中的问题。为今后毕业与走进实际生产工作开展实际工程设计提供一次真实训练。在设计的过程中，学生不可避免地会遇到各种问题，应尽可能让学生发挥自己的主观能动性，通过查阅相关资料，让学生对问题进行剖析、较深刻的认识和理解。
4课程设计的成绩评定
通过引导学生对知识的积累和使用以及对工程观点的深刻认识是化工原理课程设计的主要目的。合理的对学生在化工原理课程设计采用综合评价比较合适，为此我们采用评定课程设计有几个部分:（1）考查学生的课程设计过程：检查学生对相关参考资料掌握情况，在设计室进行设计活动，教师随时随地掌握不同学生的设计进展和碰到的问题，彼此交流讨论。通过学生的设计，了解每个学生的情况，对能按规定对学生进行考勤，对能够按照要求基本能独立完成设计任务的计入平时成绩。（2）对学生撰写课程报告的评定:学生完成课程设计后，必须撰写课程报告，对设计及工艺过程进行计算，并画出单元设备装备图和工艺流程图，得出设计结论并对课程设计进行小结讨论，提出设计过程不足之处和提出改进途怪。该部分是考察学生综合能力水平和学习态度与具体表现。（3）考核学生在课程设计过程中的细节把握：在具体的课程设计过程中，学生是初次进行工程类课程设计，所以我们通常都是要求学生在课程设计的过程中严格按照设计规范进行。强化学生在课程设计中的规范性，减少随意性。
5结束语
根据社会发展要求与专业课程的需要，选择符合专业特色恰当的化工原料设计课题，加强专业特色、工程特点、知识的积累、学生自主性学习和创新性指导。提高了课程设计的效果，使学生的实践能力和创新能力得到提高，提高了学生分析和解决工实际问题的能力，加强化工原理课程设计的教学效果。达到培养对社会有生产实践与管理能力的工程技术人才的需求的目标。
作者:张建峰 朱学军 张洁婧 胡可心 单位:吉林农业大学
参考文献：
[1]刘瑞江,张业旺,李红霞等.化工原理课程设计实践教学研究[J].实验科学与技术,2015,13(02):92-94.
[2]王任芳.化工原理课程设计教学改革与实践[J].长江大学学报(自然科学版),2009,6(04):325-326.
摘要：化工原理课程设计是与化工原理课程相配套的一个必修的实践性教学环节。文章从理论学习、实验设计、设备选型、工程设计、创新能力的培养等4个方面 总结 了化工原理课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。
化工原理主要介绍化工生产过程中的动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作中典型设备的工作原理、基本结构及设计 计算 等知识ti.-i，教学内容中包含大量理论公式的推导和经验公式的运用。化工原理课程设计是学生在学完化工原理课程的相应教学内容后所安排的教学环节，不仅与化工原理课程的内容紧密相连，还要运用计算机编程.autoc ad机械制图、化工仪表自动化及操作控制、化_l设备机械基础、化工制图等先修课程的知识，是一项综合性实践训练阴。该教学环节主要培养和锻炼学生以下3个方面的能力和素质:(1)系统训练学生的基本计算技能和 文献 资料利用能力，逐步培养其工程意识;(2)培养学生综合运用所学知识解决二(.程实际问题的能力;(3)塑造学生良好的设计理念。
在完成课程设计的过程中，学生需掌握厂程技术人员所必需具备的基本技能和工程素质，比如工具书、国家标准和规范的使用，经验公式和经验数据的选择，专业文献资料的查阅、设计成果的分析判断等等，因此课程设计可培养学生对综合知识的运用能力和对_l程问题的解决能力，是对学生的一次综合训练，也是对所学专业基础知识的一次总结，更是对化工原理和化工设备课程教学效果的一次检验。本文主要通过以下4个方面总结了课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。
1 加深学生对“三传理论”和单元操作的理解
动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作是化工原理的主要教学内容，虽然在平时的课堂教学中可通过多媒体教学、动画演示、课堂实验、课后练习、练习辅导等方面增强学生对化工原理基本理论和基本操作的感性认识和理解，但由于课堂教学的内容多，理论知识比较抽象，学习任务较繁重，学生自觉完成课程学习的动力明显不足，教学效果差强人意。课程设计要求学生在指定的时间内完成一个单元操作的设计，愁一个设计任务一般均涉及物料衡算、热.衡算、相平衡关系、传热传质速率关系等典型单元操作的基本内容，经历流程设计到!几艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程，因此学生在具体设计中必须全而理解和应用“三传理论”，并选用合适的单元操作过程。过程必然影响结果，课程设计作为一个教学环节在实践中有效地督导学生加强对理论学习内容的消化，从而加深学生对理论知识的理解。
2培养实验设计和设备选型能力
实验设计能力和设备选型能力的培养是化工原理课程教学的基本目标之一。学习化工原理课程时，通过讲解、动画演示和参观等教学手段，学生熟悉了常用设备的基本操作规程，但大部分同学的实验设计能力和设备选型能力较差。为解决这一问题，在确定课程设计内容时，有针对性地选用部分化工原理中常用的单元操作，给学生下达一个明确的任务，让学生围绕任务所确定的主题在指定时间内完成具体的设计_l作。如，为加强学生对干燥单元操作的理解，可要求学生设计一套离心喷雾干燥塔或设计气流干燥器。课程设计的内容要求涵盖一个完整的工段，为此学生需完成不同艺的方一案选择、设备选型论证、工艺计算，并根据计算与生产经验进行主体设备结构设计，然后确定设备总体尺寸、管口尺寸与方位，还要求进行辅助设备选型与计算，最后绘制主体设备图及带控制点的工艺流程图。过程训练效果表明，学生的实验设计和设备选型能力得到了有效的培养。
3提高工程设计能力
化工原理课程设计是为培养学生设计能力设置的一个教学实践环节，也是使学生完成从理论知识到实际应用的重要一环。每一个设计任务均涉及相应单元操作的基本理论，并经历流程设计到艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程。由于安排课程设计中只有任务而没有参数和条件限制，学生在设计过程中可根据自己的兴趣和知识背景选择设计线路，设定和收集操作参数，完成具体的设计工作:
经济 效益是判断设计质量的重要指标，其中设备建设费和使用操作费是其中的关键，而设备费和操作费的综合考虑也是贯穿于化原理课堂教学中的一个重要问题。比如，精馏操作是化_工生产中常用的单元操作，其中物料的回流比是一个非常关键的操作参数c合理的物料回流比应使操作费用和设备折旧费用之和最低在该单元操作中，操作费用主要取决干再沸器中加热蒸汽消耗量及冷凝器中冷却水的消耗量，随着回流比的增大而增大。设备折旧费主要取决于精馏塔中再沸器、冷凝器等设备的投资费，一般随着回流比的增大而降低。为此，在设计过程中必须综合考虑设备折旧费和操作费的关系。通过课程设计的训练，学生不仅进一步提高了公式应用和数据运算能力，同时学会了主动寻求解决实际问题的方法，缩短了理论与实践的距离，也体会到理论在解决实际问题中的重要作用，提高了理论课程的教学质量。
4培养创新能力
在完成化工原理理论课和实验课的同时，为了满足部分学有余力，且对化工原理问题确有兴趣的学生的学习需要，教学小组创造条件为其提供进一步学习的平台，即结合科研任务的需要设计一定数量的课程设计题目，鼓励学生以小组的形式参与。在设计过程中严格坚持“以课题研究为平台，以创新为目标”的原则，有效地将课程设计、课程教学与科研有机地结合起来。在完成工艺设计 计算 之后、整理设计说明书之前，要求全体课题组进行交流和 总结 ，即每个设计课题组里选派1-2名学生代表，将本组设计情况在交流会_[向全体同学和指导老师进行汇报。交流时要求主讲人用图表、数据、结论等工程术语表达自己的设计，并在规定时间内着重讲解自己设计的特点，对设计结果进行技术经济分析，突出自己的创造性。交流过程中，指导老师也主动指点设计要领，并对进行设计进行合理评价。这样的师生互动使学生的收获不仅局限于自己所做的课题，对其它设计课题也有一定程度的了解，更有效地开拓了学生的设计思路。
由于两门课程设计的内容之间有着紧密的联系，是一个事物的两个不同方面，如果从工艺到设备进行完整的设计必将有助于培养学生完整的设计思想。近年来有逐步将两门课程设计整合的趋势，我校也对此进行了尝试，确实对培养学生的整体设计思想有利。人为地割裂两门课程设计已经开始处于越来越不利于培养学生的地位，将两门课程设计进行整合是必要的，也是可行的。
整合两门课程设计的可行性
化工原理课程设计是对化工原理课程中学到的单元操作进行工艺设计，主要有泵、换热器、塔、干燥器等，通常由教师提出给定生产任务，学生查阅文献资料后在教师的指导下完成，提高了学生的工艺计算能力；化工设备课程设计在化工设备设计课程结束后开设，主要进行设备的选材、强度及稳度设计，学生由教师指定工艺条件与参数，完成设备的结构、强度和稳度等的设计，提高了学生的化工设备设计能力。两门课程设计的开设使学生初步掌握了化工设备设计的过程与方法，帮助了学生完成从理论到实际的转变，对培养学生的工程实践能力具有不可替代的作用。
为了培养学生的整体设计思想，需要将两门课程设计进行有效整合。近年来，不少教师作了将这两门课程设计整合的尝试，贵州工学院的何焜等给学生安排进行了换热器和蒸发器的工艺与设备的全设计，使学生对换热器和蒸发器的设计全程、步骤与要求有了较全面的了解。南京工业大学的蔡锐等对整合两门课程设计进行了有益的实践。我们在学生的课程设计中安排了换热器、精馏和吸收塔设备的工艺设计和机械设计，取得了较好的效果。
将两门课程结合在一起的实践说明了将两门课程设计进行整合是可行的。但在整合过程中还存在一些问题，如设计课题大多还是虚拟课题，有些常见的单元设备如蒸发器、萃取器、干燥器等的设计指导资料不足等。
对课程设计整合的思考
课程安排要合理，化工原理与化工设备设计应在同一学期结束，化工原理课程设计与化工设备课程设计时间的安排要衔接。两门课程的任课老师要统筹考虑课程设计，从选题、设计的进行、设计的指导等方面互相沟通协调，两门课程设计的题目相同而要求不同，在设计结果上，化工原理课程设计要求出工艺条件图，而化工设备课程设计要求出设备装配图。两门课程的任课教师协调一致有利于培养学生的整体设计思想。
在课题的选择上，设计课题要尽量贴近生产实际，最好就是化工企业生产的一个具体单元，由于有实际的设备做参照，完成这样的课题可以提高学生的成就感和学习的积极性。课题来源于生产实际的另一优势是有利于学生在课程设计完成后从理论的正确性、技术的可行性、操作的安全性、经济的合理性等方面与实际对照，帮助学生查找不足，初步树立“优化设计”的工程观。
在条件许可时，可以考虑将化工原理课程设计与化工设备课程设计两门课程整合为一门课程，有利于学生自觉地将工艺设计的结果用于设备设计中，更好地培养学生的设计能力。
作者：唐定兴李芳张翠歌许茂东单位：安徽工程大学生物与化学工程学院
论文关键词：锅炉原理 实践训练 教学
论文摘要：为适应创新型国家发展战略，教育创新应贯穿大学课堂理论教学和课程实践训练教学。针对“锅炉原理”课程实践训练教学，重点探讨了华北水利水电学院“锅炉原理”课程实践训练的目标定位、教学内容的设计和实施方法，以期对电厂热能与动力工程专业实践能力训练方面起到一定的推动作用。
锅炉是用以生产热水或蒸汽的设备，在国民经济中具有异乎寻常的重要作用，电站锅炉是火力发电系统三大主机之一，对火电的高效、洁净和安全生产及其重要，因此，“锅炉原理”是热能与动力工程专业最核心专业课程之一。“锅炉原理”课程主要讲授锅炉的基本工作原理，包括锅炉的炉内燃烧原理及燃烧设备、锅炉的传热过程、锅内水动力、受热面外部工作过程和先进锅炉技术的发展等内容，要求学生掌握锅炉工作过程的基本理论及锅炉设备的相关知识，并培养学生分析工程问题、锅炉设计计算和锅炉试验的实践能力。
为适应创新型国家发展战略，高等教育要实现从知识型向创新型培养目标转变，具体到“锅炉原理”的课程教学中，创新应贯穿课堂理论教学和课程实践训练教学。对“锅炉原理”课程的理论教学内容设计、教学手段、教学方法等方面已有较多的探讨和实践研究，[1-4]本文从“锅炉原理”课程实践能力的培养出发，重点讨论华北水利水电学院（以下简称“我校”）“锅炉原理”课程实践训练的目标定位、教学内容的设计和实施方法。
一、“锅炉原理”课程实践训练教学的定位
“锅炉原理”课程实践训练教学的定位必须符合我校热能与动力工程专业定位，应全面贯彻党的教育方针，遵循大学教育教学规律，秉承我校办学理念，实施“基础、实践、创新”三位一体的培养模式，在教育教学中，坚持夯实基础、强化实践、注重创新的思想，培养吃得苦、下得去和用得上的专业技术人才。应以“宽基础、强能力、高素质”为培养人才的宗旨，注重学生的动手能力、创新意识与能力的培养，加强实践性教学环节，优化教学方法与教学手段。专业实践能力培养始终围绕“强化实践教学、提高学生素质、培养创新意识、重在实际应用”的教学指导思想，从人才培养目标、实验教学体系、实验教学内容和方法、实验教学队伍、实验环境条件和实验室管理体制等方面进行了全方位的改革与建设，探索实现基础性验证实验、测定试验、创新性科研训练实验和拓宽知识面的演示实验的“四级实验”教学体系，实现教育创新。“锅炉原理”课程实践训练教学应实施从理论到实际、从传统到创新、从课堂到工程项目的工程化实践教学思想，围绕动脑想方案、动手做试验、动嘴讲成果、动笔写报告等“四动”能力，达到加深理论知识的掌握和应用，在实践训练中切实培养学生处理工程问题，进行锅炉设计计算和锅炉试验的实践能力。
二、“锅炉原理”课程实践训练教学内容的设计
“锅炉原理”课程实践训练教学内容尚无可参考材料，根据我校热能与动力工程专业人才培养和“锅炉原理”课程大纲的要求，基于我校的专业师资、实验室和实习资源以及用人单位和历届毕业生的建议，科学制定“锅炉原理”课程实践训练教学内容。
1.“锅炉原理”课程实践训练教学内容设计原则
对我校“锅炉原理”课程实践训练教学内容进行设计时，实行“工程化”设计思路，并遵循四个原则，即实践训练内容以“锅炉原理”为中心、内容进程科学有序化、内容设计层次化和实施方式多元化。
（1）以“锅炉原理”为中心，多课程之间紧密联系化。鉴于“锅炉原理”是热能与动力工程专业的最重要专业课，处于前期的专业基础课程以及后续课程之间的中心地位，因此在设计“锅炉原理”课程实践训练教学内容之前，先对我校“流体力学”、“工程热力学”、“传热学”和“燃烧学”等基础课以及后续专业选修课程比如“大型锅炉运行”、“单元机组集控运行”和“循环流化床燃烧技术”等课程的教学大纲、实验大纲、知识点讲授情况以及实践实验训练情况进行详细调查、分析和总结，做到了然于胸，确保“锅炉原理”课程实践训练教学内容设计与前期专业基础课程及后续专业选修课程的紧密联系，力求通过该课程实践训练，既可以巩固和加深学生对前期专业基础课的理解，加强对所学基础知识的实践应用，将所学的热工学知识、燃烧学知识在电站锅炉中加以应用，达到学生对锅炉原理中炉内燃烧、锅内传热及水动力和烟风阻力知识融会贯通、举一反三，为灵活应用打下坚实基础，又能激发学生学习后续专业选修课程的欲望和热情，培养学生学习后续课程的好奇心、主动性和积极性。
（2）实践训练课程内容进程科学有序化。“锅炉原理”课程本身知识点之间的顺序决定了课程实践训练教学内容的设计次序，要由浅入深、层层推进、由易到难，脉络清晰。因此，训练内容应严格按照锅炉原理本身的发展进行设计。内容主要包括客观认识实践、原理性演示验证实践和工程实践训练三大内容。
客观认识实践主要是对锅炉实物、锅炉机组整体模型、锅炉重要设备的直观认识，如在开设“锅炉原理”课程前进行电厂认识实习，对锅炉的实物直观认识，在“锅炉原理”课程第一节绪论课和锅炉组成课讲解后进行模型实验，通过模型参加实验、拆装模型和动画模型模拟巩固加深锅炉机组系统及组成知识。
原理性演示验证实践。笔者通过几年的“锅炉原理”教学发现，锅炉的水循环内容是该课程的难点之一，学生往往难以理解和掌握，通过课程原理性演示和实践可以帮助学生理解和掌握水循环等难点。该部分主要是对自然循环原理、直流锅炉原理等的演示验证实践内容。
工程实践试验主要是对锅炉的三大计算能力的训练实践，包括锅炉辅助计算、热力计算、水动力计算、烟风阻力计算和强度计算的实践训练、锅炉热平衡的实验和锅炉机组运行仿真实验训练。
（3）实践训练课程内容设计层次化。内容设计要贯穿层次化的思路，内容的难易程度要进行层次化设计，对训练中的每一个内容根据其在课程中的总体地位和重要程度按照“了解、理解、掌握”等不同层次进行分级定位；同时，根据学生个体水平的差异，对同一内容也要进行层次化设计，在满足分级定位要求和大部分学生学习基础上，对那些学有余力的学生进行进一步的拓宽设计。比如锅炉的计算，对于普通的学生则只要会进行锅炉的辅助计算、各受热面热力计算和简单的水循环计算即可，而对于部分学有余力的学生，则可更进一步进行较复杂的水动力计算、强度计算和烟风阻力计算，并完成一些计算程序的编制。 转贴于 （4）实施方式多元化。课程实践训练教学是实践性课程，因教学学时、实验室资源等多方面的因素，决定教学实施的方式必须多元化，即课堂、实验室和企业生产三位一体，课堂演示、实验室参观验证实践和电厂实践构成全方位多层次的实践训练。传统与现代先进技术结合，实践训练中采用比如计算机程序模拟、动画设计模拟实践、锅炉事故仿真模拟等先进技术手段实施实践训练。
2.“锅炉原理”课程实践训练教学具体内容设计
我校“锅炉原理”课程计划学时64学时，其中实验6学时。其前期基础课程包括“流体力学”、“工程热力学”、“传热学和燃烧学”，还开设了后续课程“锅炉运行”和“单元机组集控运行”。“锅炉原理”课程内容多、难点多、实践性强，“锅炉原理”课程通常设置有锅炉原理课程设计，我校“锅炉原理”课程设计时间为1.5周。实际上，仅靠课程设计和6学时的实践训练难以达到学生牢固掌握锅炉原理理论知识、灵活运用所学解决实际问题的目标。“锅炉原理”课程实践训练教学包括锅炉原理6学时实验课、1.5周课程设计、16学时单元机组集控运行实验，但主要利用学生的课余时间进行。教学过程贯穿第5至第8学期，延续2年时间，实践训练教学包括13个内容，90小时。具体内容和建议学时如下。
电站锅炉机组实物模型和虚拟模型实践，2学时。标准煤样工业分析验证性实验，4学时。混合煤工业分析测试实验，4学时。煤的发热量测定实验，2学时。自然循环锅炉工作原理实验，1学时。多管水循环验证实验，1学时。直流锅炉工作原理实验，1学时。锅炉综合测试项目设计实验，13学时。锅炉原理课程设计训练，32学时。锅炉水循环计算训练，10学时。锅炉烟风阻力计算训练，6学时。锅炉启停仿真训练，8学时。锅炉运行仿真训练，8学时。
三、“锅炉原理”课程实践训练教学实践
我校“锅炉原理”课程实践训练教学课题在2008提出，在2006、2007和2008年级开始实施，实践证明，通过“锅炉原理”课程实践训练教学，激发了学生学习专业知识的热情，巩固和加深了锅炉原理知识的理解，提高了学生的专业素质，培养了学生动脑想方案、动手做试验、动嘴讲成果、动笔写报告等“四动”能力。我们对2006和2007年级的学生进行锅炉实践能力的调查分析发现，无论是研究生复试（锅炉及锅炉相关知识的笔试和面试），还是就业面试（热工学和锅炉等口试）过程中，学生对锅炉相关考题从容自如，安之若素。当然，在教学内容设计方面还需进一步改进，实施的方式还需更科学合理。
参考文献
[1] 于广锁，林伟宁，梁钦锋.锅炉原理课程教学的探索与研究[J].化工高等教育，2007，(3):29-31.
[2] 赵雪峰.“电厂锅炉原理及设备”课程教学研究探讨[J].中国电力教育，2010，(22):97-98.
本文作者：叶长明 魏明宝 单位：郑州轻工业学院材料与化工学院环境工程系
课程体系改革的要求
遵循高等教育基本规律，坚持基础知识、工程能力、综合素质协调发展，全面提高；坚持知识结构和课程体系优化；坚持理论联系实际，强化实践教学，特别加强工程实训；坚持学思结合、知行合一、因材施教，注重发挥学生特长。根据通用标准制定学校专业标准，构建新的课程体系。调整课程设置，优化教学内容，创新教学方法，强化综合设计训练，增加工程相关课程，开展研究式、讨论式、启发式及团队式教学。充分体现以学生为本的教育思想，树立多样化人才观，尊重学生的兴趣、爱好与特长，充分调动学生的学习积极性和主动性，扩大学生学习自，促进学生个性发展。不增加总学分，通过优化教学内容和整合有关课程，适度减少理论教学学时和学分，增设校内外工程实践学时学分，优化反映通识教育和专业方向的限选课程。探索校企互动的实践教学运行新机制。对实验、实习、实训、课程设计、毕业设计等各个实践教学环节进行整体优化，形成与理论教学相辅相成、结构与功能优化的实践教学体系。
课程体系改革与探索
在课程体系上将原来公共基础课、学科基础课、专业基础课、专业方向课四个模块改为通识教育课、专业基础课、专业核心课三个模块，其中通识教育包括必修、限选和任性课程，专业基础和专业核心课包括必修和限选课程，集中实践环节全部为必修课程。通识教育必修课程主要包括：“两课”、大学英语、计算机应用基础、体育、军事理论等；限选课程包括现代企业管理、应用写作、音乐鉴赏、工程概论、大学生心理健康教育、职业生涯与发展规划、信息检索等；任选课程为文哲艺类选修课。专业基础必修课主要包括高等数学、线性代数与空间解析几何、大学物理、画法几何与工程制图、机械设计基础、电工电子技术、工程力学、无机化学、有机化学、物理化学、环境工程原理、环境监测、环境微生物学等；限选课程主要包括概率论与数理统计、清洁能源导论、化工安全与环保、环境科学与工程进展、环境工程CAD。专业必修课为水污染控制工程、大气污染控制工程和固体废弃物处理与处置；限选课主要包括环境影响评价、环境规划与管理、环境标准与法规、循环经济与清洁生产、专业英语、环保设备设计、环保产业与职业、环境化学、科技文献检索与实验设计、物理性污染与控制和研究型实验等。
新的课程体系增加了工程教育应用性较强的课程，如工程概论、环境工程CAD、环境标准与法规、循环经济与清洁生产等，这些课程的开设，提高了环境工程专业学生的工程实践能力、参加职业资格考试和就业竞争力[5]。将部分课程进行整合，如将原来水污染控制工程和工业水污染控制工程合并为一门课程，学时增加到90学时；用环境工程原理则替代了原来的化工原理课程；将原来科技文献检索和实验设计两门课程整合为科技文献检索与实验设计；取消了实用性不强的城市污水处理厂运行与管理等课程，将设计性课程环保设备设计由24学时增加到30学时。为了增强学生对专业的热爱和就业前景的认识，增设了环保产业与职业课程，主要讲授环保产业的发展情况及环保相关热门职业的介绍，专业骨干教师共同承担该课程该课程的教学任务，每人讲授2个专题，教学形式灵活多样，鼓励学生提前做好职业规划，增强了学生对环境工程专业就业前景的预期，激发了学习的主动性和积极性[6]。为了提高学生的实践创新能力，在暑期开展研究型实验，学生在老师指导下自行设计完成研究或制作内容，并获得相应学分。同时学校也设立创新实验项目，积极鼓励学生申报，培养学生利用所学的理论知识解决实际问题的能力，实现理论与实践的有机结合，培养学生的创新意识。
按照卓越计划实施要求，学生要有累计1年的企业实习实训经历，以此我们加强实践教学内容和形式的改革，首先在同周边企业如郑州市五龙口污水处理厂、郑州市马头岗污水处理厂、郑州市八岗污泥处置厂、郑州市垃圾综合处置厂、平煤集团神马实业股份有限公司在良好合作的基础上，积极签订校企合作战略协议，为学生到企业实习实训创造良好的外部环境。改变原来课程设计和毕业设计全部由校内教师承担的模式，积极邀请企业技术骨干参与承担课程设计和毕业设计环节，部分课程设计和毕业设计内容同企业生产实际接轨。对于专业实验安排，适当增加近现代内容，增设设计性、综合性实验，减少验证型实验。
结语
基于“卓越计划”对环境工程专业课程体系进行教学内容和教学形式的改革，真正提高了教学质量，培养了学生工程创新的能力，从而实现工程教育培养目标，提高学生的工程素养，增强学生就业能力。进一步加强课程群建设，培养适应社会经济与科技发展的宽口径、厚基础、强能力的新型高素质环保人才，从而更好地为国家和区域环境保护服务。
环境工程原理是环境学科的重要基础课程，深入系统地阐述环境污染处理与控制过程中处理问题的思路、基本原理、工程设计方法等，为后续水（大气）污染控制工程等专业课程的学习奠定基础[1]。由于环境工程原理的教学在国内一直处于摸索阶段，各教学单位的教材及教学内容都不尽相同。华中农业大学环境工程、环境科学专业所学环境工程原理选用教材是高等教育规划教材《化工原理》第四版（王志魁，刘丽英，刘伟编）。随着化学工业和环境学科的发展，化学工程理论与其他学科的相互渗透，传统化工原理教学内容及教学方法已不能反映和适应科学技术发展的需要[2]。在化工原理教学实践中，笔者在教学方法总结、研讨的基础上，积极探索新的教学模式，尝试教学体系的改革和优化，提出了进一步提高教学质量的具体措施。
一、环境工程原理教学改革目标
环境工程原理课程教学的基本目标是通过学习课程的基本概念、基本原理、基本计算，了解典型设备的构造、性能和操作，寻找最佳的工艺条件，探索强化生产过程及设备的方法与途径，使学生具备一定的化工基础知识和解决生产中较简单问题的能力。环境工程原理既不同于其他基础学科，又区别于具体化工产品的生产工艺。因此，环境工原理课程教学改革应体现以下两个目标[3]：一方面强化动量传递、热量传递及质量传递基础理论知识；另一方面突显工程思维方法在化工原理教学中的应用。
二、环境工程原理教学实践与优化措施
（一）环境工程原理课程体系改革
课程体系整体优化主要是课程结构设计整体优化和课程内容整体优化。优化环境工程原理课程体系是提高环境科学和工程专业本科生培养质量的重要环节。环境工程原理的原课程体系分为环境工程原理、环境工程原理实验及环境工程原理课程设计。针对目前高校教学改革的特点以及提高教学效率的要求，必须对课程体系进行合理的调整，对教学内容进行完善。环境科学与工程专业应该以环境问题中共性的基础理论和典型工程设计进行教学，以此培养学生解决实际环境工程问题的能力。此外，在课程教学期间，应该增设环境工程原理认识实习2—3周。通过生产工艺及设备的参观实习使学生了解化工生产实际。另外，环境科学与工程学科依托华中农业大学传统的土壤与植物营养等领域具有多个重点学科形成的强大学科优势群。笔者通过土壤圈的物质循环、相互作用及对环境的影响等单元过程分析，提出将特定的污染控制处理单元过程加入到课程教学如吸附、吸收等。为了使课程与国际接轨，拟在环境工程原理课程中采用外语原版教材《UnitOperationsofChemicalEngi-neering》进行授课，对环境工程原理双语教学进行全新的尝试和探索。
（二）环境工程原理教学改革
1.理论讲授教学优化与改革。环境工程原理课程理论教学主要任务是讲授流体流动、传热和传质的基本原理，主要单元操作设备的结构、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法。在化工原理教材中每个单元操作各自独成一章，讲课时也是按照章节顺序依次介绍每一个单元操作。在课堂教学中，让学生理解和应用各单元操作中所发生过程的内在规律，同时分析多个单元操作的关联性，这样可以避免学生孤立地看待每一个独立的单元操作。知识的传授以授课教师为主，应将课程理论部分的内容分为基础、重点、难点三个层次。在讲解基础内容时，着重讲解本单元操作所涉及的知识点，让学生在理解的层面上掌握基础理论。如过滤单元操作中流体如何流过滤饼床层所涉及的液体过程的传质方式、过滤介质的性质、过滤推动力和阻力等知识点，把这些知识点联系起来对过滤设备进行讲解。对于重点内容，需要深入浅出地详细讲解。如流体流动章中的伯努利方程，需要从能量转换和能量守恒方面推导伯努利方程，再结合实际说明不同能量表示方式给设计计算带来的方便[4]。理论部分的难点是将工程思维方法贯穿于单元操作过程与设备，与生产实际紧密联系[5]。大多数工程问题需要依靠理论指导下的实验研究法和数学模型法来解决。如通过建立单相内对流传质的膜模型，将流体的对流传质折合成有效层流膜的分子扩散，可以得到气相对流传质速率方程。
2.实验教学优化与改革。学生的创新素质是其思维能力和实际操作能力等因素的综合体现。实验教学是化工原理课程理论教学的重要补充。长期以来，化工原理实验以验证性实验为主，即学生对所学理论知识通过实验得以验证、巩固。验证性实验首先由实验教师设计好，学生按部就班地开（关）阀门，记录温度、压力和流量等。从事这样的实验没有能够开发学生的动手能力和创造能力，不利于培养具有创新素质和独立工作能力的开拓性人才。因此，要对化工原理的实验教学进行优化与改革。自学院开办环境工程原理课程以来，一直非常重视实践环节尤其是实验的改革、研讨与建设工作。拟将化工原理实验分为三个层次：基础实验、提高型实验、研究型实验。第一层次是基础实验，即教学大纲所要求的实验项目包括流体流动阻力系数的测定、强制对流传热系数的测定等必做基础实验。第二层次为提高型实验，补充基础实验中未体现而在工业中广泛应用的单元操作，提高综合性、设计性实验的比例。包括流化床干燥、恒压过滤常数测定及超滤膜实验等选做实验。第三层次是研究型实验，包括吸附—生物降解实验、浑浊液三级过滤实验和固定床催化实验等。
3.认识实习教学实践与优化。化工原理课程认识实习是资源与环境学院环境科学与环境工程专业教学计划中一个重要的实践教学环节。从2001年以来，中盐湖南株洲化工集团一直是我校化工原理课程的认识实习基地，实习车间为合成氨、硫酸及精馏等。通过实习，学生了解常见设备如泵、风机、压缩机等，熟悉填料塔、换热器等单元操作的结构及工作原理，对合成氨、硫酸等生产原理、工艺流程、生产设备及主要技术指标有一定的认识。通过生产工艺及设备的参观实习，学生从课堂过渡到化工生产实际，增加了对化工设备及生产工艺过程的感性认识，从而加强了工程观点，为学习“水污染控制工程”“、排水管道工程设计”等课程和毕业工程设计打下良好的基础。同时，华中农业大学已建成的环境工程教学实习基地，将于近期进入调试阶段并投产使用。该基地会给学习环境工程原理的学生创造一个全新的实践学习和实验场所。另外，笔者拟编写一本《中盐湖南株洲化工集团认识实习参考书》，该书对实习中的工艺过程、原理、设备等作简单介绍并附思考题，学生在认识实习过程中可以带着问题观察和学习。#p#分页标题#e#
4.课程设计教学方法改革。化工原理课程设计安排在化工原理课程结束后进行。在课程设计的内容方面，传统教学由教师布置具体设计内容与要求，设计选题往往是比较陈旧的题目，结合实际工程不多[6]。在教学环节中，改变了以往教师布置课题任务，提供样本，学生按照固定格式照本设计的模式，让学生自主选题，将学生组成设计小组，分别承担设计任务，使学生在选择设计方案、查找数据、选用公式及设计方法等方面得到综合训练。环境工程原理是一门理论与实际结合的专业基础课，由于学生缺乏工程思维，教学过程存在一定困难。通过教学实践与优化，可以从以下几方面进行改进，提高教学质量，实现教学目标。
（1）优化环境工程原理课程体系。环境工程原理教材要联系环境工程实际，结合学院优势学科编写，使学生了解每个单元操作在环境工程中的应用。
关键词：机械原理课程设计；虚拟样机技术；ADAMS；教学研究
作者简介：黄小龙（1977-），男，广西梧州人，北京信息科技大学机电工程学院，高级实验师。（北京 100192）
基金项目：本文系北京信息科技大学2010年度高教研究课题资助项目（项目编号：2010GJZD02）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0102-02
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出：高等教育须提高人才培养质量，其措施之一就是强化实践教学环节。在工程技术人才的培养中，实践教学的意义是不言而喻的。“机械原理课程设计”是机械原理课程教学的一个重要实践环节。而“机械原理”课程是高等学校工科机械工程类本科生必修的“机械设计系列课程”之一，是一门主干技术基础课程，在学生的知识、能力和素质培养体系中占有十分重要的地位。[1]因此，为了提高机械类人才培养的质量，充分调动学生学习积极性和主动性，十分有必要对“机械原理课程设计”这一实践教学环节进行建设。
一、教学现状分析
“机械原理课程设计”的任务是使学生更好地理解和掌握“机械原理”课程的基本理论和方法，进一步提高学生查阅技术资料、绘制工程图和应用计算机等能力，特别是加强培养学生创新意识和分析问题、解决问题的能力。课程设计实施基本要求是按照一个简单机械系统的功能要求，综合运用所学知识，拟定机械系统的运动方案，并对其中某些机构进行分析和设计。[1]
目前，北京信息科技大学（以下简称“我校”）在“机械原理课程设计”教学过程中遇到了以下几个问题：
1.设计题目单一
课程设计的选题主要是插床或牛头刨床导杆机构的运动分析与动态静力分析，这也是很多高校在“机械原理课程设计”中的选题。设计方案及参数往往已给定，课程设计过程中学生只是按照设计说明书上的设计步骤对拟定好的执行机构进行运动和动力分析设计，没有机械系统的方案设计和机构的选型设计。从知识层面上说，学生缺乏进行系统设计创新的机会和能力锻炼的机会，也导致了学生处于被动的学习状态。课程设计中，让学生自主设计和发挥主观能动性的内容少，无法激发学生的创造力，不利于创新思维和工程实践能力的培养和训练。
2.设计方法陈旧
目前学生课程设计所采用的方法主要是图解法，少数学生还应用了解析法。不管是图解法还是解析法均是传统“机械原理课程设计”通常采用的设计方法。图解法形象直观、清晰，便于学生理解与分析检查，但作图复杂、工作量大、准确性差、效率低，[2]一张图只能反映一个位置的情况，当全班或半个班同学同做一个题目，只是机构的运动参数有所区别时，一部分同学存在依赖或抄袭他人的情况，这样导致了这些学生只是按照设计说明书走过场的情况。解析法可以获得精确的计算结果，且可以获取任意点位置的情况，但建立数学模型以及编制计算程序较为烦琐复杂，[3]计算结果不便于分析，同时学生往往不具备独立完成编程求解的能力，他们几乎不得不把全部精力都放在提高计算机编程能力上，这样使“机械原理课程设计”变成了计算机语言课的训练，[4]偏离了课程设计的目的。而若指导教师将已编好的计算程序交给学生，由学生上机输入并调试程序，进行计算，将计算结果与图解法所得结果相比较，它只是起到对图解法的结果进行检验的作用，[2]学生应用计算机解决实际问题的能力没有得到有效的锻炼。若想进一步对机构方案进行对比分析或深入探讨，以上两种方法很难实现，这在很大程度上影响到课程设计的教学效果，不利于培养学生的工程应用能力以及创新能力，也不易调动学生的学习积极性。
3.学时相对较少
《机械原理课程教学基本要求（机械类专业适用）》中要求“机械原理课程设计”时间不应少于1.5周。[1]我校目前设置的课程设计时间为1周，并且根据教学计划“机械原理课程设计”安排在学期末最后1周，若除去设计准备和答辩的时间等，实际工作日不到四天，并且学生此时心思往往不在学校，急于回家，从时间跨度来说学生主动思考和解决问题的机会较少，完全处于被动的地位，他们很少有机会进一步优化设计或方案，与教学指导委员会制定的基本要求有一定的距离。学生课程设计的成果仅仅是一份图纸和书面报告，体会不到学习的乐趣，更不能提高创新能力。
二、虚拟样机技术
虚拟样机技术是随着当代科学的飞速发展在设计领域新兴的一种计算机辅助工程技术，是一种用来代替真实的物理样机设计、基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。虚拟样机技术涉及机械、电子、计算机图形学、协同仿真技术、系统建模技术、虚拟现实技术等多个领域、多项技术，其本质是以计算机支持的仿真技术和生命周期建模技术为前提，以多体系统运动学、动力学和控制理论为核心，借助计算机图形技术、交互式用户界面技术、并行工程技术、信息技术、集成技术等，从外观、功能和空间关系上模拟真实产品，模拟在真实环境下系统的运动学和动力学特性并根据仿真结构优化系统，为物理样机的设计和制造提供参数依据。[5]虚拟样机技术改变了传统的设计思想。
借助于虚拟样机技术，设计工程师可以在计算机上建立机械系统的模型，伴之以三维可视化处理，模拟在现实环境下系统的运动学和动力学特性，并根据仿真结果对整个系统进行不断改进，直到获得最优设计方案。这极大地缩短产品的开发周期，节约产品的开发成本。目前，国外虚拟样机相关技术软件的商业化过程已经完成。其中美国MSC公司的软件产品ADAMS就是虚拟样机技术平台的杰出代表，该软件可以对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，并且方便快捷地可视化输出位移、速度、加速度和反作用力曲线等。随着虚拟样机技术在机械工程领域的应用和发展，ADAMS已成功应用于航空航天、汽车工程、铁路车辆、工业机械、工程机械等领域。
三、将虚拟样机技术引入“机械原理课程设计”教学
1.必要性
教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会2009年制定了“关于深化机械原理课程实践教学改革的意见”，其中明确指出目前机械原理课程实践教学改革应当重点关注的问题之一是商业软件（如ADAMS、Pro/E等），在实践教学中应用的相关问题，比如是否有必要对学生提出在软件应用方面的要求等。[6]面对新形势下“机械原理课程设计”教学出现的问题，有必要探索一种可激发学生学习兴趣、提高实践能力的新教学方法。
ADAMS软件具有快捷的、形象的动画展示等功能，采用ADAMS软件可快速方便地创建完全参数化的机构模型，快速对各种设计方案进行仿真分析，结果以曲线图和动画显示的方式形象展示，使机构运动学、动力学问题的分析变得简单、直观和精确，可弥补学生实践经验的不足，使学生有更充足的时间进行方案设计，方便学生对各种设计方案进行对比分析以及参数优化等，有利于激发学生的好奇心，提高学生自主学习的积极性，培养学生进行创新设计的能力，以及营造支持学生独立思考、自由探索的良好环境。在近几年，国内已有多所高校将ADAMS软件应用到“机械原理课程设计”中。[2-4，7-9]
2.实施过程
将ADAMS软件引入“机械原理课程设计”教学中，将会改变传统的教学模式，为了能增强教学实践效果、真正提高课程设计质量，笔者进行了以下的工作：
（1）课堂引导。根据教学计划，课程设计安排在第二学年，此时了解ADAMS软件的学生相对较少，基本上没有学生使用过，其原因一方面是由于该软件被引入国内的时间比较晚，另一方面是由于该软件的专业性强。学习和掌握ADAMS软件是关系到“机械原理课程设计”改革实践的关键，因此笔者在“机械原理”课程理论教学课堂中有意识地引导学生关注该软件，并在一些教学案例中演示如何应用ADAMS软件解决问题，使学生自主学习的目标得以明确。
（2）设置开放实验。在学生学习“机械原理”课程过程中，同时设置“典型机构运动仿真分析与验证”开放实验，实验内容为应用ADAMS软件建立一些简单、典型的连杆机构、凸轮机构以及齿轮机构模型，进行仿真分析，得到相关参数值，并以曲线图和动画等方式显示仿真结果。开放实验为选修实验，由学生自愿报名参加。在开放实验中，指导教师讲授并演示ADAMS软件基本操作以及连杆机构、凸轮机构、齿轮机构建模与仿真分析的内容和操作步骤，分3次讲授，每次3课时。每次相关内容讲授完毕后，由学生自主完成实验指导书提供的典型机构，同时开放机房，学生可利用课余时间学习。通过开放实验的锻炼，学生掌握ADAMS软件的基本操作，并对此产生浓厚的兴趣，同时为学生应用ADAMS软件进行“机械原理课程设计”打下基础。
（3）实际指导。编制一本应用ADAMS软件进行“机械原理课程设计”的指导书，明确课程设计的内容与要求。在课程设计周指导学生上机操作，与学生讨论、分析问题，引导学生与应用图解法的同学相互讨论、检验结果，从而体现学生主体、教师主导的教学思想。
3.应用实例
笔者连续两年在2009级、2010级机械设计制造及其自动化专业和车辆工程专业进行了“机械原理课程设计”试点教学。
2011年，首次将虚拟样机技术引入“机械原理课程设计”教学，在设置“典型机构运动仿真分析与验证”开放实验时，面向2009级机械设计制造及其自动化、车辆工程专业共8个班，采取学生自愿报名的方式。考虑到第一次进行尝试，为保证实验质量及效果，开课之前通知学生每班限额5名，但实际报名情况超出预想，达到了74人，择优选择52名同学。在开放实验过程中，学生学习了ADAMS软件基本操作以及连杆机构、凸轮机构、齿轮机构建模与仿真分析的内容和操作步骤，为下一步进行机械原理课程设计打下了良好的基础。在机械原理课程设计周，笔者指导其中一个班，在该班参加过开放实验的同学中选择了部分有意向的同学进行试点，要求这些同学除了完成图解法的课程设计内容之外，还须运用ADAMS进行机构建模、仿真分析，并验证图解法的结果等。试点的结果是仅有少数同学能达到要求，即利用图解法进行课程设计之外，还能运用ADAMS软件，经调查获知原因是时间紧、工作量大。试点后同学对运用ADAMS软件进行课程设计产生了兴趣，有自主学习的积极性。
2012年，结合2011年经历并为保证教学效果，仅从2010级机械设计制造及其自动化专业其中2个班选择31名同学参加开放实验。由于人数得到控制，指导教师有更多的时间与精力辅导学生，因此学生对ADAMS软件的掌握更为熟练。在机械原理课程设计周，笔者同样是指导其中一个班并选择了有意向的同学进行试点。根据2011年经验，这次允许学生不使用图解法，而是直接运用了ADAMS进行机构建模、仿真分析，但须对设计方案进行比较分析，并优化各个设计参数。这样，学生有更多的时间相互讨论并设计各种方案，对计算结果分析得更为透彻，能独立思考问题，真正锻炼分析问题、解决问题的能力，变学生被动学习变为主动学习。
四、结束语
将虚拟样机技术引入课堂使教学效果有了明显的提高，真正体现了学生主体、教师主导的教学思想，学习的兴趣较浓。经过课程设计锻炼后，学生普遍认为收获较大，实践能力得到了提高，随之积极参加、开展各种课外科技活动。实践中也发现了一些新的问题，如指导教师工作量大大增加、知识面不足等，这样就对指导教师提出了更为严格的要求。如何解决这些新问题以及如何将试点普及到整个专业所有同学，使更多的同学受益，需进一步研究与探索。
参考文献：
[1]教育部高等学校机械基础教学指导分委员会.高等学校机械基础系列课程现状调查分析报告暨机械基础系列课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2012.
[2]宜亚丽.机械原理课程设计教学改革的探索[J].太原理工大学学报（社会科学版），2008，26（s1）：51-53.
[3]朱玉.Pro/E和ADAMS在《机械原理课程设计》教学中的应用[J].江苏教育学院学报（自然科学版），2006，23（4）：112-114.
[4]席本强，王琦，曲辉.机械原理课程设计的创新型教学模式[J].中国现代教育装备，2010，（21）：94-95.
[5]陈德民，槐创锋，张克涛，等.精通ADAMS2005/2007虚拟样机技术[M].北京：化学工业出版社，2010.
[6]教育部高等学校机械基础教学指导分委员会机械原理组.关于深化机械原理课程实践教学改革的意见[J].辽宁师范大学学报，2009，
32（8），增刊：14-17.
[7]孙志宏，单洪波，庄幼敏，等.提高学生创新能力改革机械原理课程设计[J].实验室研究与探索，2007，26（11）：98-99.
关键词:课程设计;化工教学;创新能力
化工课程设计是指全日制本科化工类专业学生在学习完化工类专业课程后，在专业老师指导下，由学生独立进行和完成的工程设计，是化工类专业学生非常重要的一个综合性实践教学环节。它以四大化学和化工原理课程所学理论知识为前提，以化工单元设计与计算、化工工艺制图、化工仪表自动化、化工设备机械基础等专业课程为基础进行的一项综合性实践训练和对所学专业基础知识的一次全面总结［1－2］，也是对所修的专业课程实际教学效果的一次全面仿真检验。通过这一教学实践环节，可以最大程度培养和锻炼了学生以下3个方面的能力和素质:(1)培养和训练学生运用计算机和专用计算软件的工艺及设备计算技能、查阅筛选文献的能力，逐步树立和培养其工程意识;(2)拓宽学生的知识面，提高分析、解决实际问题的能力。培养学生解决工程实际问题的能力;(3)培养学生发挥自我独创独立思考能力，培养和训练学生良好的设计理念。在进行化工原理课程设计前，学生除了具备化工专业方面的理论知识外，还要求必须掌握工程技术人员所必需具备的基本技能和工程素质，例如能熟悉查阅文献资料、国家最新工程技术标准，会正确选用经验公式及处理数据［3］，会用简练的文字和工程语言正确表述设计主题和结果等等。课程设计这一实践教学过程的开展，是学生理论联系实际的一次近距离、仿真的实战训练。也是对所学专业课程的全面综合运用和实践检验。根据本人几年来的指导经验和我校的实际开展情况的反馈情况来看，课程设计在提升化工原理教学质量中的作用非常明显，主要体现在以下4个方面的能力提升。
1加深学生对化工理论知识的理解
化工设计通常都安排在本科学习的第六学期末或第七学期，这一阶段，学生基本上已学完所学的专业课。近年由于科技的飞速发展，课堂教学模式手段越来越丰富，在教学中可通过多媒体教学、3D动画演示、专业实验、习题辅导等方面增强学生对专业知识的掌握，教学效果有了很大程度的提升，但由于工科专业课的理论知识较多，实践环节的安排较少，使得学生对工科专业课的学习比较抽象，加之学习任务繁重，学生自觉完成课程学习的动力明显不足，教学效果差强人意。本科教学中的化工课程设计，要求学生根据专业指导老师要求的设计题目，确定设计的已知条件和工艺参数要求，综合运用所学的专业知识，通过完整的物料和能量衡算来确定设备的类型、结构尺寸，并根据计算结果作出设备的装配图纸。同时撰写产品设计手册，并绘制工艺流程图(PID)、物料平衡流程图(PFD)和简单的车间布置图等。学生要在指定的时间完成这一任务，除对以往所学的专业知识融会贯通外，还需要大量的翻阅资料和与老师同学交流，在理论基础上进行大量实际计算，选择和比较，使用AutoCAD绘图软件绘图和采用计算软件辅助计算，最终完成任务。在这一实践教学环节的进行中，以前学习的专业课知识犹如一颗颗饱满的珍珠，被实践这双巧手串成一条光彩夺目的项链，学生既加强了对理论学习内容的了解和消化，同时由于学以致用，学生的学习动力和学习自觉性也得到了很大提升。
2培养实验设计和设备选型能力
实验设计能力和设备选型能力的培养是化工专业课程教学的基本目标之一。通过课堂上多种方式的学习，见习和实验等教学手段，学生熟悉了解了常用设备的基本操作规程，但在真实的实验设计和具体化工产品设备选型方面的能力较差。这一问题解决的唯一的途径就是加大实践训练，但由于高校中学生的实践经费有限，所以可采取课程设计这一理论与实践相结合的实践手段来解决。指导老师在确定课程设计题目时，可针对性地选用化工单元操作中常用的单元操作进行题目设置，明确设计任务，让学生围绕这一设计任务，在指定时间内完成具体的设计工作。例如，针对分离单元操作，可布置任务，要求学生独立设计一个精馏塔，设计的内容包括一个完整的工段，因此学生需要大量翻阅资料和比较，确定分离工艺实施方案，然后根据具体物料和能量衡算、实际化工生产经验进行精馏塔的结构设计，确定塔具体结构尺寸、进出料管口尺寸与安装方位，同时还要进行辅助设备的选型与计算，最后绘制精馏塔的设备图和带控制点的工艺流程图。这一实践性极强的课程设计结果反馈表明，学生的实验设计和设备选型能力得到了有效的培养。
3强化学生的计算机应用能力
近年来，随着计算机的普及和专用计算软件的开发，计算机在化工设计、化工生产、化工科研和教学等方面的应用越来越广泛，应用价值越来越被承认。因此对于培养应用型人才的高校而言，强化学生的计算机应用能力尤其重要［4－6］。化工课程设计的主要工作任务包括两方面:一是具体操作工艺计算和设备选型，由于工艺计算中许多物性数据比如密度、比热容要根据具体的工艺过程参数进行处理计算，计算过程中经常使用一些复杂的经验公式，部分公式需要反复试差计算，手算难度较大，准确性差，对于学生的设计计算结果是否正确，指导老师也很难判定，但采用专业的化工计算软件就非常容易判断和计算，且准确度非常高。例如精馏板式塔的设计计算，手工计算理论塔板数一般采用两种方法，简捷板法或逐板法。若采用逐板计算方法，需要用操作线方程和气液平衡方程两个公式交替进行多次的重复计算，才能获得最终结果，如果分离精度要求较高，理论塔板数数目就会非常多，手工计算工程量大且准确度差，计算难以完成和进行。利用CupTower软件进行计算，只要输入分离所需要达到的条件，运行软件后很快就得到全塔和精馏段理论板数，加料板的位置也会直接给出，同时还可以对参数进行优化和收敛。二是设备和工艺流程图的绘制。由于化工设计训练的时间一般仅为两周，留给绘图的时间非常紧迫，采用AutoCAD、CADWorx等软件绘图，不仅绘图速度和质量大大提高，而且图纸修改也非常方便，大大缩短了绘图时间，使学生有较为充裕的时间进行设计计算、方案论证，编印设计说明书等。通过本校近年来的设计结果表明，由于学生对计算机技术的掌握和应用，两周的设计时间越来越充裕，设计作品也越来越完善和优秀。每当学生手捧自己精心设计、亲手制作、装帧精美的设计说明书时，其喜悦之情溢于言表。教师亦分享着收获的喜悦。这使我们也意识到，计算机的使用特别是计算机绘图作为一种现代化的绘图工具确实是当代工程技术人员必备的基本技能，必须加强对学生这方面的培养。化工设计的进行在这方面的培养效果非常显著，极大的强化了学生的计算机应用能力。
4培养工程意识和创新思维
工程观念是指从工程实际的角度思考问题和解决问题［7］。化工设计是理论联系实际非常紧密的一门课程，在教学过程中应把书本知识与生产实际过程相结合，使学生在掌握基本理论知识的同时，学会应用理论知识解决实际问题。这符合工程观念培养化工人才的目的［6］。为了达到培养的目的，本校安排在学生见习和实习之后，使学生通过实习建立对工艺和设备的感性认识后，才开展了化工设计这一教学环节。同时，指导老师结合化工设计的要求和学生的专业特点，选定的化工课程设计的题目方向和内容都非常有针对性，设计的内容使学生既需要将理论课程上所学的知识进行综合运用，又能较好的体现工业背景和具有典型性、实用性的特点。极大的缩短了学生在专业方面理论与实际的距离。在学生经过大一、大二两年公共课、物理化学等四大化学和化工原理课程理论课的学习后，大三完成专业理论课学习和实验课的同时，针对部分专业能力表现优秀、学习能力强、且对化工知识有浓厚兴趣的学生，经老师和同学双方选择后，学院创造条件为其提供多样多方式的学习平台，进行更高层次的培养。比如鼓励和带领学生以小组形式参加全国大学生化工设计大赛、跨专业合作参加全国大学生制药工艺设计大赛、结合老师的科研方向和任务需要布置一定数量的课程设计题目等。
在这些实践活动的进行中，学生和老师，学生与学生，学校和学校，学校与企业之间需要经常要进行交流、总结和汇报。而最终的设计成果也要由小组全部成员用工程图纸、计算数据、详细图表、最终结论等工程术语来表述，同时，大多时候需要采用PPT在规定时间内讲解小组设计过程、结果、特点和设计的创新性及技术经济分析结果等。由于参加比赛，最终结果会有专家组进行合理评价，而专家组里的专家有许多来自于设计院、工厂和高校，他们掌握了大量的实践知识和最新动态，他们会对所设计的作品进行评价和提问，同时指出不足和改正意见。无论是指导老师还是参赛学生，都会从中获得许多书本上得不到的知识，由于设计题目都是专家根据目前化工行业实际存在的问题命题，一方面，学生通过作品的设计和完成，对所学所有专业课进行了一次彻底的融会贯通、综合运用和总结。从实际出发，提高了化工工艺设计的能力，拓宽学生的知识面，提高分析、解决实际问题的能力，有效地开拓了学生的设计思路和创新意识;另一方面，专业教师通过指导学生完成设计竞赛作品，积极展开校外交流，同时向企业技术人员学习，既丰富了自身的理论知识，也锻炼提高了实践能力和科研能力，达到促进双师型师资队伍建设的目的。
5结语
化工设计教学实践表明，课程设计不但提高了学生对理论知识的综合运用，发现问题和解决工程问题的能力、也培养学生的工程意识，增强了实践能力，同时大大提升了学生的学习动力和对理论课程的学习效果。另外通过课程设计，老师的教学方法、教学水平和科研能力也在实践中得到了大幅度提高。
参考文献
［1］郭业才，姚善化.加强课程设计环节提高学生综合能力［J］．科学教育论坛，2005(19):165－167.
［2］冯硕，课程设计环节提高学生能力的探索［J］．甘肃教育学院学报，2000，14(4):77－80.
［3］刘巧瑜，刘长海.课程设计在提升化工原理教学质量中的作用［J］．广西轻工业，2010(2):115－116.
［4］白娟，张兴法.应用型人才培养化工原理课程设计改革探究［J］．广州化工，2013，41(21):179－180.
［5］张凌云，春，孙宏，等．应用型本科“化工原理”课程设计教学改革初探［J］．合肥学院学报(自然科学版)，2011，21(4):89－91.
［6］丁建飞.基于“卓越计划”的化工原理课程教学改革探索［J］．化工时刊，2012，26(3):56－58.
化工原理实践教学是化工原理课程体系中的重要组成部分，其中又包含了化工见习、化工原理实验及化工原理课程设计。通过这三个环节的学习，学生可以将化工原理的单元操作基本理论知识更为深入的理解和掌握。当前大部分院校化工原理实践环节的教学基本上还是围绕着化工原理理论课程开设，而化工原理的理论内容涉及面广，内涵丰富，并且在教学过程中往往“重过程、轻设备”，这就造成了学生工程观念淡薄，对设备的选择应用能力较低。同时，由于课时安排，化工原理课堂教学内容、教学时间有限，没有充分调动学生的课外学习主动性和自主性。化工见习时间安排大多集中在学期末，学生理论知识都已学完，这样虽然有助于学生理解见习过程中见到的操作要求及原理，但由于和理论教学时间上脱节，学生知识遗忘严重，见结不够深入和全面，学生不能深入的分析遇到的问题和现象，工程意识培养不足，知识收获能力提高有限。在化工原理实验中，目前国内高校实验安排大多为验证性实验，重点培养了学生设备仪器分析操作的能力，记录、分析及处理数据的能力，在综合性、研究性及创新设计实验方面严重不足，这就造成在课本上一直强调的工程观念、经济观念没有在实践中得以很好的应用，学生无法将复杂的真实设备与工艺过程与课堂理论进行联系，高等化工科技人才应具有的工程能力和素质培养没有体现。化工原理课程设计主要内容包含化工换热器、吸收塔、精馏塔以及干燥器的设计，偏重于理论计算，而与实际工厂应用偏差较大，最新的研究成果也没有得以体现。总体而言，在化工原理的实践教学过程中，学生的创新能力、工程意识及团队协作意识没有得到很好的锻炼。
2基于CDIO工程教育理念的化工原理实践教学探索
2.1化工见习与理论课程紧密结合，增强学生的工程实践能力
基于化工见习在化工专业培养中的重要地位，并与理论教学内容紧密结合，因此建议规划在不同时期分别进行3~5次化工生产企业的见习活动，每次活动侧重点不同。见习前要求学生对化工生产企业的工艺流程加以了解和认识，并对相关单元操作内容进行分析；见习过程中仔细观察实际设备及操作，认真听取工厂企业老师的讲解，积极思考问题并能提出问题；在见习结束后能够及时进行总结，写出感受。教师在课堂上针对见习中的现象和问题引导学生进行深入学习基本理论和操作。例如在西安创业水务有限公司的见习活动中，要求学生掌握污水处理的工艺流程，积极思考在污水处理过程中所涉及到的基本理论。在整个污水处理过程中，只有提升井处提供整个工艺过程中的流体流动能量，这一过程加深了学生对柏努力能量守恒深入理解；通过观察和学习，要能掌握有关泵的相关知识及操作，包括泵的选择、开启泵及关闭泵需要注意事项，泵的流量调节等；见习内容原理除了涉及流体流动及输送机械外，还涉及了非均相物系的分离，包括浮选、沉降，压滤等内容，有的内容在化工原理课本上并没有详细的讲解，但可以引导学生去进行对比分析，去构思讨论有无其他更好的处理方式或设备操作，这样既加深了对理论的掌握，又能为将来的工程设计做好准备工作。在西安热电厂见习过程中，重点对传热及蒸发的内容进行深入理解和掌握，通过预习，提出问题——如何有效的传热及节约能耗，工程经济性的原则在工厂中是如何体现的？在实践中观察实际设备的具体操作，能够对问题进行分析，并提出自己的解决方案。在南风日化见习过程中，重点要了解精细化学品生产的特点，并对搅拌过程、离心过程、干燥过程及产品分析检测、包装过程进行学习，为后期的设计性试验奠定了基础。通过这一系列的活动，架通了枯燥理论与生产实践间的桥梁，使学生认识到所学知识的重要性，同时积极思考进行创新，为将来进一步学习和工作积极准备。
2.2化工综合性、设计性实验的开发，锻炼团队协作能力，调动学习自主创新性
化工原理实验大多为验证性实验，项目组在此基础上提出了综合性实验及设计性试验要求。要求学生根据现有的实验条件及设备进行产品项目的开发，从构思产品项目、设计工艺流程，具体实施及开展操作都按照化工标准规范进行，从查阅资料、绘制流程图，实验操作、检测分析、数据处理及分析、团队协调等多个角度锻炼了学生的能力。例如针对串联流动反应器停留时间分布测定实验装置，引导学生对间歇操作产品进行设计，给出设计题目-洗涤剂生产，并提出针对反应釜如何确定该设备的最大生产能力，要求学生去完成该项目。首先查阅资料，备齐生产的基本原料，然后确定工艺路线及配方，最后进行生产操作；要确定间歇釜的最大生产能力需要测定化学反应的速率常数，即要清楚化学反应的宏观动力学方程及本征动力学方程，应用已有设备，通过电导率数值的变化来测定反应的速率，问题逐步解决。这一过程既体现了学生的自主创新性，又激发了学生的学习兴趣，加深了对理论的理解。在综合性实验方面分别进行了以下的工作，内容见表1。在综合性试验中，一方面要求学生提前做好相关准备工作，在有限的时间内合理安排实验；另一方面要求老师付出更多的时间和精力去指导；再次要求不同小组学生间进行合理的任务分解，分别在不同时间教学环节中完成，然后分组讨论给出相应的结论，这样进一步增加了学生间的交流，有助于培养团队协作能力。
2.3基于工程创新的化工原理课程设计环节
课程设计是对学生的综合能力的锻炼环节，培养学生的工程理念及写作技能，为将来的毕业论文(设计)打下基础，为进入生产企业储备技能。因此，该环节要充分调动学生的积极性，可以给定某范围或某一个生产实际问题，让学生就感兴趣的某一方面进行设计，例如在前面提到过的污水处理过程，热电厂蒸汽利用过程进行设计，设计内容包括工艺流程、主要设备及操作条件。同时，对说明书的规范给予严格要求，以便能够达到工程技术的基本要求。另外，学校领导和相关教师要了解生产，积极与企业进行合作，选题尽可能与当地一线化工生产企业结合。
3结束语
关键词：高职院校 《化工原理》课程 课程改革
现代企业对人才的标准赋予了新的内涵，一是知识，二是能力，也就是我们所说的技能型人才。技能型人才不但具有理论和一定的专业知识，而且具有一定的实际操作技能，在实际生产中，他们不仅是关键生产环节的操作者，还是整个生产环节的组织者。《化工原理》课程是化工类专业的一门极为重要的专业基础课，其以化工生产中的物理加工过程为背景，依据操作原理的共性，分成若干单元操作过程，研究各单元操作的基本原理、基本计算和典型设备，它涉及化工生产中众多的操作和设备，要求综合运用数学、物理、化学等基础知识分析和解决化工生产过程中的工程问题，在培养化工生产技术人才中担负着由理及工、由基础到专业的过渡，在培养学生运用工程观点分析解决化工实际问题方面起着重要的作用。
2007年我院化工系组成毕业生调查小组，重点走访调查了湖南的数十家化工企业。他们对毕业生提出的要求是:具有熟练的操作技能，能运用专业理论分析、解决生产中的实际问题。面对企业需求，我院在教学课程、理论知识与化工企业生产知识衔接、实践技能教学等方面都作了大的改革，使培养的毕业生更符合企业技能型人才的要求。
1.《化工原理》课程的教学特点［1］
1.1涉及的知识面广泛。
学生需具有高等数学、制图、物理、化学及计算技术等必修课程的基础知识。
1.2工程实践性强。
要求学生对化工生产过程及设备有感性认识与了解。
1.3各单元操作过程相互独立。
遵循的原理和法则各不相同，每一单元操作均可独立讲授、单独使用。
1.4设备类型多种多样，且结构复杂。
为了便于学生理解和掌握，需配以大量的挂图或设备模型。
1.5各种操作现象抽象，学生难以理解。
教师授课时为解释清楚，需花费大量时间。
1.6大量利用公式、半经验公式或关联式进行计算，学生记忆困难。
2.化工原理课程教学模式的改革［1］［2］
《化工原理》课程经过近百年的发展完善，形成了一套完整严密的理论体系，这给注重知识系统性和全面性的普通高等教育的教学带来了很大的方便，但这种完整的理论体系却不适合高职教育的培养目标要求。本着“以应用为目的，必需够用为度，加强针对性实用性”的教学理念，我们必须对该课程的传统内容实行必要的整合。根据高职高专的教学特点，我们将教学内容分为两个大模块，即基本理论知识模块及实践教学模块。
2.1实用的基本理论知识模块。
我们把《化工原理》课程的各个单元操作分解为一个模块，主要的单元操作如流体流动、流体输送、传热、蒸馏等都改为模块式教学，内容包括各单元操作的基本概念、定律、原理阐述、过程设备的基本计算。由于高职教学理论学时少，学生基础较薄，本模块对原来的理论内容进行了合理的精简，例如删除应用性不强的内容：传热中的热辐射、吸收中传质机理等；精简公式的理论推导，甚至直接写出公式，如简化伯努利方程推导，重点讲解该方程的应用和延伸。精简后的基本内容不脱离大纲要求，能够突出基本概念与共性规律。通过基本内容学习，要求学生掌握化工单元操作中最基本的共性规律知识。同时为了突出该课程的工程实践性，使学生学会用基础理论知识解决实际工程问题，拓宽知识面，可将与生产实际密切联系的内容适当补充进去，例如在传热中对换热器的类型和特点作主要分析，提出套管式换热器与列管式换热器的相同点与不同点，各有何主要特点，适合于哪种场合，在列管式换热器中还分哪几种，现在还有哪些新型换热器等问题。通过教师的讲授，使学生掌握换热器的种类、材质、价格、传热效率以及耗能等。在离心泵一节中，分析讨论：如何判断汽蚀的产生？离心泵打不上液体的原因有哪些？在传热一节中讨论：什么是换热器的“水锤”现象？生产中为什么不采用过热蒸汽加热？在精馏、吸收一节中分析讨论：进料量的大小对精馏塔操作有什么影响？温度或压力变化对塔的产品质量有什么影响？等等。这些内容既将理论联系实际，又是学生工作后要面对的操作问题，有很强的针对性和实用性，容易激发学生的学习兴趣。
2.2突出的实践教学模块。
高职教学实践课时多，理论教学与实践教学相互交叉且反复循环。这给学生提供了理论联系实际的极好机会：一方面实践可以加深对该课程理论内容的理解，另一方面可经常用所学理论知识认识实际，提高解决实际问题的能力。反复的实践活动能锻炼学生理论知识的纵向连贯性思考和横向分类思考，有利于培养学生良好的思维方式，使相关的理论知识转化为个体经验。为了强化学生实际操作的能力，我院《化工原理》课程的实践教学由三部分组成：化工单元操作仿真实训、化工单元操作实训、化工原理课程设计。
2.2.1化工单元操作仿真实训
我院采用北京东方仿真控制技术有限公司的TDC-3000培训系统，利用计算机真实地再现生产中的基本单元过程，使学生在一个与化工生产控制室一样的操作环境中，即在虚拟化工装置的环境下，通过键盘鼠标的操作，进行化工原理各单元过程的“仿真”操作。实践证明，化工单元仿真实训解决了学生到现场实习只能看不能动手，无法达到实习目的的问题。学生通过亲自动手，反复操作，将所学的理论知识与实际生产紧密地结合在一起，加深了对化工单元过程及设备的基本原理的理解，熟练掌握了各个单元过程的实际操作技能，提高了分析和解决生产操作中各种问题的能力，提高了学习兴趣和能动性，为毕业后能迅速上岗操作奠定了良好基础。
2.2.2化工单元操作实训
该过程在化工原理实验室内完成，我们在每个实验室都配备了先进的电脑系统，利用多媒体课件进行计算机辅助实验教学。课件详细介绍了与实验目的、原理、设备、操作步骤及与实验技能操作相关的思考题，逼真地再现了实验过程。化工单元操作实训的目的主要是使学生掌握化工单元过程设备的结构、原理，以及各种性能数据的测定方法和整理的方法，以便学生日后能根据不同的生产任务进行过程和设备的选择、调节，进而实现过程和设备的最优化操作，提高经济效益。学生进入实验室一般先通过多媒体课件，对照真实的实验设备，熟悉实验流程和学习操作方法，模拟进行实验操作。预习完毕就可以动手进行实验。在“技能实训”过程中，学生通过实际操作实验设备，将多次模拟过的操作技能发挥出来，从而更深刻地理解实验原理。
2.2.3化工原理课程设计
化工原理课程设计是综合应用化工原理和有关必修课程所学知识，以单元操作为主进行设计的实践环节。通过这一环节，学生可以掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和计算方法，用简洁文字、图表表示设计结果及化工制图等能力方面，得到一次基本的工程实践训练。在课程设计中，教师要把一些科研或生产中的实际问题作为题目，使学生有真实的感觉，而且许多生产实际的要求和书本理论有时并不完全相同，有很多实践经验的因素，这更能体现工程实际问题的特点。从工程实际出发，让学生学会分析解决工程技术问题，是《化工原理》课程教学的一项重要任务。
3.化工原理理论教学方法和手段的改革［1］［3］
3.1引进课堂讨论。
传统的“填鸭式”教学方法往往把学生置于被动地位，阻碍了学生主观能动性及思维的发展。教学改革的主要目标之一是改变以教师为中心的教学模式，建构一种既能发挥教师的主导作用又能体现学生认知主体作用的新型教学模式，课堂讨论就是一种较好的模式。课堂讨论是指教师指导学生就某一专题内容进行学习、研讨、交流，让学生发现问题、讨论问题、解决问题，培养学生的自学能力。讨论课的教学一般应分四步:第一步，设问，设置一个讨论专题。第二步，讲解，学生上台阐述其对某问题的理解和看法。第三步，讨论，组织学生进行讨论，对解决问题的思路和方法等进行评议，发表新颖独创的观点。第四步，总结，依据讨论的结果，教师进行归纳总结。课堂讨论能使学生的注意力高度集中，激发学生的思维，活跃课堂的气氛，加强师生的联系，挖掘师生的内在潜力，提高教学效率。这种讨论可以在课堂上进行，也可以在虚拟世界中进行。
3.2理论联系实际。
作为化工专业最重要的基础课程，《化工原理》理论教学必须联系实际，引导学生结合实际准确理解和掌握理论知识，强调应用，培养学生综合分析和解决实际问题的能力。教师可通过以下几种途径加强实践教学:紧密联系化工生产实际，到现代化工厂进行见习是理论联系实际最重要的环节;充分利用图表、模型、实物、录像和幻灯片等为教学联系实际创造条件;加强实验，帮助学生正确掌握化工概念，巩固和深化理论，提高实验技能;密切联系前续课的实验操作和仪器设备。
3.3使用数字化教学。
数字与化工整合的教学使用文字、图片、动画、视频、音频等多媒体课件，内容丰富，容易激发学生学习的兴趣，而兴趣始终是人们认识世界、激发创造力的源泉。数字化教学打破了传统课堂教学集体听课的局面，实现了个别化，强调教师教的界限，以学生为中心，强调学生的学。主要的措施有:在教学中推广多媒体CAI，运用现代教学手段，利用计算机多媒体技术的活动视频、动画、图像等进行教学，形象逼真地重现设备操作现象和设备内部结构，使得复杂结构直观化，抽象概念简单化，给学生一种很强的实物感，使课堂内容既生动又丰富。同时通过采用多媒体技术辅助教学，增大课堂信息量，促进教学内容的更新和发展，使学生有机会接触更多技术发展的新成果，扩大学生的知识面。与传统的教学模式相比，多媒体CAI教学学时可比原来缩减大约1/3，而学习效率可得到明显的提高。
4.结语
《化工原理》课程所研究的理论是学生进入化工生产实际必须掌握的基本知识，所应用的设备是生产中最基本的过程设备，它要求学生具备的能力是作为化工职业人员必须具备的基本技能。因此作为化工类专业一门极其重要的专业基础课程，《化工原理》课程改革的实效直接影响毕业生的职业素质和职业能力。我院《化工原理》课程进行了高职特色的教学改革，通过课程改革提高了学生的职业素质和职业能力。
参考文献：
［1］张晓冬等.建设校内化工认识实习基地，增强实践教学效果.化工高等教育，2004，（1）.
关键词：建筑设计原理；教学改革；艺术精神；工程意识
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）49-0057-03
实践能力和创新精神的培养，是国家中长期教育改革和人才发展规划纲要的基本要求。湖南城市学院建筑学专业，是具有鲜明城市办学特色的校级重点专业，其主干理论课程《建筑设计原理》教学，在拓宽专业培养口径并适应市场需要的基础上，紧紧围绕培养学生艺术精神与工程意识，创新教学内容，改革教学模式，完善教学管理等各项教学环节，取得了较好的教学效果。
一、树立“艺术精神与工程意识协同教学”的课程教学新理念
建筑设计有理性的要求，也有感性的操作，具有科学与艺术的双重属性。长期以来，《建筑设计原理》课程教学的理念，也在此两属性间摇摆：理性的教学方法以系统理论为纲，把建筑设计知识作为主要教学内容，入门快、易接受，但所传授的教学内容较为理性、直观，大部分学生缺少应有的艺术独创精神；感性的教学方法重感觉、讲技巧，以艺术精神及其美学价值追求作为主要教学宗旨，具有较强的创造性思维成份，但只有少数同学能达到这种“灵感碰撞式”的教学效果。“艺术精神与工程意识协同教学”的课程教学新理念，强调艺术精神与工程意识在教学过程中的协同、交互推进，在培养学生艺术精神及其多元美学价值追求的同时，注重其纯粹性和抽象化的建筑艺术形态，与具体的建筑专业知识和工程技术相结合，强化学生创新能力和工程意识的同步提高，能较好地满足国家“卓越工程师教育培养计划”和国家注册建筑师考核的基本要求。
二、构建“两阶段四模块”的特色教学内容
基于“艺术精神与工程意识协同教学”的课程教学新理念，《建筑设计原理》课程教学，探索性地构建了与之相协调的“两阶段四模块”课程教学内容：即建筑方案的构思阶段（包括设计创意、设计方法两个知识模块）；建筑方案的设计阶段（包括设计知识、设计规范两个知识模块）（图1）。“两阶段四模块”课程教学内容，涵盖了建筑学专业最核心的美学追求与行业最新发展动态相结合，实现了教学、科研、生产“三结合”。其具体内容是：第一阶段：建筑方案的构思阶段。①设计创意模块：建筑艺术的价值追求；建筑艺术的设计构思；建筑艺术的形式语言；②设计方法模块：建筑艺术的形体构成；建筑艺术的空间构成；建筑艺术的细部构成。第二阶段：建筑方案的设计阶段。①设计知识模块：单一建筑空间设计；建筑平面组合设计；建筑剖面完善设计；建筑立面调整设计；总平面与环境设计；住宅建筑设计原理；②设计规范模块：民用建筑设计通则；建筑设计防火规范；高层建筑防火规范。此外，科研带动教研，2010年6月，“非线性建筑时代《建筑设计原理》教学改革研究”被确立为湖南省普通高等学校教学改革研究立项项目，课题研究致力于拓展和创新前沿教学内容，参数化建筑设计方法、非线性建筑的模式语言，为建筑设计原理课程教学，随时更新建筑美学理论和参数设计方法的教学内容。
三、强化“三课堂一网络”的网状教学模式
“三课堂一网络”的网状教学模式是指，课内理论讲授第一课堂的“理论实践协同教学模式”；校内实践体验实训室第二课堂的“体验互动教学模式”；课外学术活动与科技创新第三课堂的“自主建构教学模式”；课程教学资源网络化的“网络浏览教学平台”（图2）。在本课程第一课堂理论教学中，我们采用启发式、讨论式、案例式、情景式教学方法等，创设并促进了学生的合作与交流，发挥了学生的主体作用，收到了较好的效果。同时，结合生产项目，完善“理论实践协同教学模式”，很好地培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的工程能力和理论素养。创设校内实践体验实训室第二课堂的“体验互动教学模式”：利用学校设计院和教师工作室平台，我们将学生8～10个人分成一组，在老师的带动下进行校内实训室实践体验学习，同时带领学生参加规划、建筑设计的评审会，广泛地听取当地部门、专家的意见，学生从第二课堂及其实践拓展中，强化了理论与实践的结合，得到了宝贵的体验感悟和知识积累。
学生是教学中的主体，建构主义认为学生的学习是在已有的知识和经验为基础的主动建构，是学生自己建构知识的过程，而不是教师简单地把知识传递给学生。所以，教学应逐步减少教师的外部控制，增加学生主动、自主的学习过程；教师应帮助和引导学生的学习热情和动机、传道解惑、构建学生的学习环境。为此，我们开辟丰富多彩的课外第三课堂“自主建构教学模式”。2007年以来，我们成立了多个学生课外科技创新活动小组，共完成大学生研究性和创新性项目9项；2009年以来，我们有计划地邀请校内、外专家作学术报告和探讨本课程学术界热点问题，校内、外专家建筑理论专题学术报告达11人次，开阔了学生学术视野，营造了学术氛围。此外，我们开辟教学楼五、六两层的走廊作橱窗，陈列优秀设计作品和上届学生的设计作品，开展各种学术沙龙、教师轮流参与指导等多种学术活动。另外，学院专门开辟了一个近200m2的展览室，展出各种优秀获奖成果，以丰富第三课堂的课外教学。与此同时，积极开展网络教学，构建现代技术教育信息平台。本课程理论课全程运用多媒体教学，其PPt课件已全部制作上网；此外，教学网站上还有学校所做的设计作品、设计实例、习题、教学录像等，大大丰富了学生自主学习的网络精品资源，构建了与时俱进的“网络浏览教学平台”。
四、完善“激励与弹性”的教学管理
教学管理通常是指，从教师的工作规范到学生的学习要求，包括听课制度、评教机制、考核机制等等，都有制度保证。在基于“艺术精神与工程意识协同教学”的《建筑设计原理》课程体系建设过程中，我们特别探索了“激励与弹性”的教学管理，收到了较好的教学效果。“激励与弹性”的教学管理是指，建立学习激励机制，促进学生主动和自主学习。首先，建立“成绩评定弹性计分机制”，即设立“创新附加成绩”计入总成绩的“弹性计分机制”，鼓励学生参与实践体验与大学生创新性项目研究，从而提高学生设计实践能力和艺术创新精神。其次，通过介绍本课程在专业人才培养中的地位和作用，激发学生的学习兴趣；通过协助课外学术沙龙和创新活动，培养对本课程学习热情；通过与学生座谈、课后交友调动学生学习的积极性；通过对一部分考研的学生的个别辅导带动学风建设。
五、教学改革的应用成效与推广前景
1.教学改革取得了较好的应用成效。本课程是建筑学专业的主干课程，是学生实际工作、继续学习深造的理论基础。毕业生同学都普遍认为，《建筑设计原理》课程理论教学质量高，学生学习收获大。特别是本课程教学的校内实践体验实训室，其第二课堂的“体验互动教学模式”，在学生专业理论水平不断提升的同时，更助进了学生职业道德素质、社会活动能力、设计实践能力、综合协调能力等的全面提高。因而，毕业生参加工作后，普遍成为各个建筑设计院的中坚力量，很多学生毕业不久就成为了建筑设计项目的负责人，有的甚至走上了领导岗位。如刘君言、戴新征等同学，主要负责义乌市北苑资产管理中心办公楼、江西永修亲水山庄小区、江西高安德亿香格里拉大酒店等多项实践工程，表现出较强的设计实践能力和综合协调能力，并很快组建了自己的设计公司。因此，本课程的“体验互动教学”，在提升毕业生工程意识、实践能力等诸方面取得了较好的成绩，毕业生受到了用人单位的普遍欢迎。在本课程教学过程中，建筑学专业同学共完成湖南城市学院大学生研究性创新性项目9项，学生的艺术追求与创新能力也得到了全面提高，深受社会各界好评。如2009届毕业生徐顺，就职于深圳市建筑设计研究总院有限公司，在“山东威海韩国风情街、山东惠民县人民医院”等国内大型招标项目中，多次赢得好成绩；2010届毕业生戴海飞，刚毕业半年，其蛋形蜗居的设计创意，以及他用竹子造出的“蛋形小屋”，引起了中央电视台和社会各界的强烈反响。充分体现了基于“艺术精神与工程意识协同教学”的《建筑设计原理》课程教学，在培养学生艺术创新精神和创新能力等方面的良好教学效果。
2.教学改革具有较好的推广前景。2009年，《建筑设计原理》教学课程被评为湖南省普通高校精品课程，与该课程对应的教学资源和教学创新体系，包括课内理论讲授第一课堂的“理论实践协同教学模式”、校内实践体验实训室第二课堂的“体验互动教学模式”、课外学术活动与科技创新第三课堂的“自主建构教学模式”、外加课程教学资源网络化的“网络浏览教学平台”等，已上传到“湖南省高等学校精品课程网”。本课程网站建设水平高，教学模式特色鲜明，可操作性强，推广进程快。其网络教学资源更是倍受莘莘学子广泛关注，自2010年12月起，《建筑设计原理》课程网站点击率一直稳居“湖南省高等学校精品课程网”第一位。不少省内、外高校学子，都纷纷发来电邮，希望拷贝原版全套课件。与此同时，不少省内外高校同行，如湖南科技大学、中南林业科技大学、湖南文理学院、惠州学院的同行教师，也前来交流学习，并十分赞赏本课程所取得的教学成果及其优秀的网络共享教学资源。显然，借助“湖南省高等学校精品课程网”，本教学成果已在全省（乃至全国）同类高校中，取得了较好的推广与应用。
注重艺术精神与工程意识同步推进的《建筑设计原理》课程教学改革，符合《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的基本要求。因此，本教学成果在国内同类研究中，具有一定的领先性，具有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1]任书斌.建筑设计原理课程教学研究[J].华中建筑，2010，（6）.
[2]潘明率.建筑设计原理教学改革的探索[J].中国建设教育，2009，（2）.
[3]王璐.建筑设计原理课程教学方法的改革与创新[J].科技信息，2009，（17）.
[4]罗能.建筑设计原理教学方法的初探[J].宜宾学院学报，2009，（12）.
[5]胡莹.建构主义模式下的建筑设计原理课程教学改革[J].山西建筑，2008，（12）.
关键词：互换性；标准化；精度设计；教学模式
中图分类号：G642 文献标识码：A
一、前言
《互换性与测量技术》是机械类专业的一门重要的技术基础课。近年来，随着高等教育的改革和机械类专业教学内容的发展与变化，本学科的教学改革进入了一个新的历史时期，国内不少高校进行了许多积极的探索，总结出许多好的教学方法与改革思路。笔者曾多年在企业从事产品设计与开发工作，目前也在高校承担互换性与测量技术的教学工作。在此想就个人的一些切身体会，谈谈对《互换性与测量技术》课程教学改革的几点思考。
二、关于互换性与精度设计在课程中的定位问题
近年来，围绕《互换性与测量技术》课程内容与体系的改革，不少高校已将《互换性与测量技术》课程改为《几何精度设计与检测》，目的在于培养学生的综合设计能力，改变过去传统教学中只侧重标准的讲解与宣贯的灌输式教学方式。这种思路应充分肯定。
互换性与精度设计确实是两个完全不同的概念。互换性指同一规格的零部件按规定的技术要求制造，不需经过任何挑选或修配就能够互相替换使用，而且替换后能达到规定的功能要求。互换性要靠公差来保证，公差则需要标准化，标准化是互换性生产的基础。互换性是对重复生产零件的要求，只要按照统一的设计生产，就可实现互换性。精度设计则要求经济地满足零件的功能要求，无论零件是否要求互换，必须规定一定的公差。公差大，精度低，但加工容易，公差小，精度高，但加工难度大。互换性给定公差强调的是统一，精度设计给定公差强调的则是合理。
《互换性与测量技术》课程的主要内容是尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度。工程应用的目标是在机械图上合理标注。合理标注的实质是合理的精度设计，所以课程的核心还是精度设计，新的教学体系应该加强精度设计的概念，提高学生的综合设计能力。但在强调精度设计的时候不能淡化互换性与标准化的重要意义。由于互换性在产品设计、制造、使用和维修过程中的巨大作用，已成为现代制造业中一个普遍运用的原则。精度设计是在满足零件的功能要求的前提下对互换性标准的选择与应用，即使在不要求互换的场合，在设计制造等各种环节，也需要遵循互换性与标准化的原则。
《互换性与测量技术》课程内容在生产实际中有着大量的运用，但在其他课程中鲜有介绍，学生普遍缺乏这方面知识。随着全球经济一体化的到来，我国各项标准逐步与国际接轨，掌握标准化知识已成为时代的需要。这有利于开阔学生的眼界和知识面，对将来从事工程技术与管理工作非常有益，符合企业对人才知识结构的要求。笔者认为：在教学中，不应将互换性与精度设计人为的分割开来，应让学生在充分了解互换性原则和各项基础标准的前提下合理的进行精度设计。
三、关于新的教学模式
目前《互换性与测量技术》课程的教学改革，在国内各高校有几种不同的模式：一是在原《互换性与测量技术》课程内容基础上拓展提高、组合后仍单独设课；二是将课程提高到机械精度设计的高度组合、拓展设置成一门课程；三是把教学内容分成几块，穿插到《机械制图》、《金工实习》、《机械设计》等课程中合作完成教学任务[1]。
笔者以为：第一种模式基本保持了原《互换性与测量技术》课程体系主要内容，系统阐述了互换性与测量技术的基本知识，分析介绍了我国极限与配合的新标准、工程应用以及测量技术的基本原理。这种课程体系把标准化与计量学领域有关知识紧密结合在一起，具有学科化特点，形成了自身的系统性和完整性[2]。学生通过本课程的学习，可系统掌握互换性与测量技术的基本知识与几何精度设计的基本原则与方法。
随着新的教学要求的提出及课程教学学时的减少，原来模式中认知性内容多、创造性内容少、以介绍基础公差标准为主的教学体系已不能完全适应发展要求，应该进行改革与创新。在有限的学时内要想获得良好的教学效果，必须优化教学内容，改进教学方法，采用多种教学手段。标准方面的内容主要从应用的角度去讲，其构成原理可适当简略，重点在互换性的原理与精度设计的基本概念与方法上，其中又以尺寸公差、形位公差、表面粗糙度为重点。有了这些基础，其它章节均可略讲。学生可通过练习、实验和综合实践环节进一步提高综合设计能力。
第二种模式是针对《互换性与测量技术》课程的教学内容改革而重新拓展设置成《几何精度设计与检测》课程。该课程已有多种版本的教材，大多在绪论中了强化了几何精度设计的相关内容，并增加一些典型零件几何精度设计综合应用实例，但大部分章节与原教材体系没有实质变化。也有的版本对原教材体系进行了大刀阔斧的改革，基本摆脱了以介绍基础公差标准为主的教学体系，但这种形式目前无论从教学还是学生自学角度看都还有些难度，有待进一步提高和完善。
第三种模式把教学内容分成几块，穿插到《机械制图》、《金工实习》、《机械设计》等课程中合作完成教学任务。这种模式虽然避免了原来模式中各相关课程之间的交叉与重复，但打破了本课程的系统性和完整性，同时也增加了各相关课程之间的协调与配合难度，较难保证分块教学后的内容衔接与教学质量。
四、实践性环节的改革
《互换性与测量技术》课程的教学改革，总体思路是培养学生的综合设计能力，而综合设计能力的提高必须通过实际应用的锻炼。本课程的应用性很强，机械类图纸中大部分符号都与本课程有关，对今后从事机械设计与制造的学生尤为重要。在当今市场经济形势下，社会需要能快速胜任工作，知识综合运用能力强、动手能力强的实用性人才。因此本课程必须很好的把握理论与实际的关系，在讲清基本概念的前提下，特别注重理论联系实际，强调学生的实际应用能力。
从本课程的现实教学效果看，学生对精度设计与互换性标准的实际应用能力普遍较弱。在课程设计、毕业设计中，不知道怎样正确的运用国家标准进行精度设计；图样标注五花八门、漏洞百出，或者照葫芦画瓢，知其然不知其所以然。造成这种状况的一个重要原因是：课程教学内容缺乏应用性实践环节，学习内容没有通过相应实践环节消化、巩固。受学时数限制，课堂教学只能讲一些精度设计与标准运用的基本原则，学生对所学知识综合应用能力的锻炼，主要靠课程设计、毕业设计等后续教学环节。而后续教学环节随着教学内容与重点的转移，教师还是学生都难以对先开课程给予特别关注。
针对这一问题，已有高校探索在本课程中专门增设实践性教学环节――精度设计检测一条龙课程设计[3]，但上述方案存在时间安排与课时的矛盾。因此笔者赞同把机械零件课程设计与几何精度设计内容结合起来，作为一个综合性的课程设计。机械零件的课程设计题目一般是减速器设计，这类课题包含了很多典型零件精度设计的内容，是理想的精度设计课题。如作为综合性的课程设计，明确提出精度设计的具体要求，学生可通过一个环节，得到完整的设计能力的锻炼。
在《互换性与测量技术》课程中，实验课占有较大的比重，是教学的重要组成部分。实验的目的是使学生进一步掌握和巩固课堂上所学的公差理论，初步熟悉某些计量器具的正确使用方法。本课程的所有实验内容都是对尺寸、形位、表面粗糙度三项基本几何精度中具体项目的测量，这些实验可使学生较快获得有关内容的感性认识，加深对课堂上所学的基础理论的理解，并锻炼了学生的动手能力。不足的是，目前这些实验与精度设计的联系还较少，多数实验为验证式实验，没有很好发挥学生的主观能动性，缺乏综合设计能力的锻炼。
为了适应本课程的教学改革，应对实验课程进行改革，加强学生综合设计和实际应用能力的锻炼。笔者认为，可在原来实验的基础上设计一些综合性实验项目，让学生通过实际观察、装拆、测绘、精度设计等，从而得到锻炼。
五、《互换性与测量技术》与相关课程的关系
《互换性与测量技术》知识面很广，涉及到《金工实习》、《机械制图》、《机械设计》、《机械制造工艺》等诸多课程，不少内容相互交叉，甚至重复，而且课程安排的次序也不尽合理。
《金工实习》、《机械制图》、《机械设计》是本课程的先修课程，应让学生在机械制图中初步读懂图样上尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的标注，在金工实习中了解加工质量与检测的基本知识，在机械设计中对零部件的外形、功能、结构、尺寸有一个完整的认识。但实际上由于各门课时都有压缩，目前在配合与协调上存在一些问题。比如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的标注，往往成为较薄弱的环节。尺寸链部分，与制造工艺学又有重复。在课程的安排上，本课程基本上与《机械设计》同步进行，学生还没有完整的机械设计方面的知识，对精度设计内容的学习增加了难度。因此笔者认为，在遵循教学大纲的前提下，各相关课程应进行良好的沟通与协调，进一步明确各课程承担的义务，做到一般内容不重复，重点内容不遗漏。图样上尺寸公差、形位公差、表面粗糙度的正确标注应作为机械制图必须掌握的知识；尺寸链在学科体系上属于互换性范畴，但具体运用都是在机械设计与制造工艺过程中，并在机械制造工艺学中有重点讲授，本课程可略讲概念，详细运用与计算方法由后续专业课程完成。《机械设计》最好先于本课程，以使学生具备机械设计方面的基本知识。
六、结束语
以上是笔者对《互换性与测量技术》课程教学改革的几点思考。总之，在有限的课时条件下，无论采用什么教学模式和方法，其目的都是为了让学生更好掌握和运用所学知识，更加切合社会需求实际情况。教学改革本身是一个不断总结不断更新的过程，为培养面向新世纪合格的工程技术人才，还需要在今后的教学实践中不断进行改革和探索。
参考文献
[1]许菊若，沈爱红.《机械精度设计与检测》新教学体系的探索与实践[J].无锡教育学院学报，2004，（1）.
[2]杜文华，郑江.机械基础系列课程教改中机械精度设计的实现[J].中北大学学报（社会科学版），2004，（3）.
