化工专业化工设备机械基础课改革实践范文

［摘要］化工设备机械基础是化学工程与工艺专业的一门重要技术基础课。根据本专业人才培养要求与课程特点，我们在凝练教学内容、拓展教学手段、提高学生学习积极性等方面进行了改革，为培养高素质应用型化工人才做了有益的探索。

［关键词］化工专业；化工设备机械基础；教学改革；实践

化工设备机械基础课是工科院校化学工程与工艺（化工）专业的技术基础课程，也是为化工专业开设的唯一一门综合性机械类课程，包含理论力学、材料力学、金属材料和化工压力容器等诸多内容，信息量大。以往各高校该课程的理论教学大多在90～130学时之间［1－2］。在注重“厚基础、宽口径、重能力”教学模式的背景下，尤其是随着教学改革的推进，本课程的课时不断受到挤压，有些学校的理论教学时数已缩减至70～90学时［3］，而我校则将本课程压缩到48学时。课时不断压缩，而学生的力学、材料及机械类知识基础较弱，如果教学仍沿用以往的模式，力求面面俱到、全面铺开，不仅教学效果会大打折扣，而且教学任务难以完成，最终不能满足教学质量要求。因此，传统的教学方法和手段必须进行改革，以保证教学质量，适应创新性应用型人才培养的要求［4］。近年来，我们不断尝试在学时大幅减少的情况下通过教学改革来保证和提高教学质量，取得了一定的成效。

一、紧贴专业特色，凝练教学内容，突出教学重点

化工专业要培养具备化学工程与工艺相关知识，能在化工、轻工、医药、环保等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等工作的工程技术人才，他们学习和掌握化工设备机械相关知识相当必要。我校化工设备机械基础课程采用董大勤主编的《化工设备机械基础》作为教材［5］，该教材分为力学基础、压力容器和典型化工设备三个篇章，信息量大，内容多。要在48学时内完成教学任务，达到教学大纲的要求，我们必须对教学内容进行精简。化工专业学生并不需要全面、系统地学习化工机械设备相关知识，因此我们紧贴口径宽、覆盖面广、应用性强的专业特色，将化学反应、化工单元操作、工艺过程等知识贯穿结合，删减部分内容的同时增加新的内容，突出教学重点，使精讲与自学相结合，以期培养学生的工业生产设计、优化与管理能力，使其具备独立从事化工过程与控制工艺设备设计、生产运行管理、产品开发的能力。力学担负着为机械工程提供理论基础的重要任务。多年的教学实践表明，学生如果对力学的原理、方法掌握不牢，就不可能学好容器、设备部分的内容。化工专业学生力学基础极其薄弱，因此需要得到夯实与强化。由于课时的限制，这部分内容的讲解会依据以后工作中应用程度的不同有所侧重。刚体受力及其平衡分析既是难点也是重点，教师要讲透，以使学生较好地掌握如何对构件进行受力分析，学会正确建立力学模型，并应用平衡条件与力学定理求解。而对于四种基本变形与内力，以拉压、弯曲的讲解为主，剪切、扭转则做简要讲解，其中部分内容要求学生课后自学，教师以课堂提问的形式了解学生掌握的程度，解决学生自学中遇到的问题。这样既节约了课堂时间，又提高了学生的自学能力。节省下来的时间则用来补充讲解复杂应力状态分析及强度理论，因为这部分知识对化工设备设计而言是非常重要的。

对于化工专业，本课程围绕化工压力容器部分展开，教材中共包含材料与零部件、薄壳理论、内外压容器、焊接结构等九章内容。我们围绕容器设计与应用这一核心对教学内容进行了调整，主要包含容器结构形式与设计参数的确定、强度计算、焊接结构设计、防腐措施和常用标准零部件的选择等。教学中对薄壳理论及其公式的推导不做讲解，对压力容器常用材料的性能仅从应用的角度出发进行适当介绍，让学生学会如何正确选用这些材料即可，而对金属晶体结构、铁碳合金等原本属于机械类课程的内容则不讲授，从而突出内压容器设计与在用压力容器的强度校核这一重点。我们对从事化工相关行业工作的毕业生进行过调查，得知这部分知识用得较多。化工工艺类学生在学习本课程之前已经学习了化工原理、化工工艺设计课程，了解了工艺条件的提出及换热器、精馏塔的总体结构、工艺操作原理等，因此本课程教学中不再讲授这部分内容。而对于典型化工设备部分，我们则选择其中一种设备，仅花少量时间讲授如何从结构设计上满足工艺要求和从强度刚度上符合安全要求。教学内容体系改革从根本上消除了以往面面俱到、海量式灌输，什么都抓、什么都抓不住的弊端，有利于学生抓住重点，提高学习效率，学到实用知识。

二、彰显课程重要性，提高学生学习积极性

在化工专业课程体系中，化工设备机械基础是一门考查课，因此学生不像对物理化学、化工原理、反应工程等考试科目那样重视，学习起来亦显得被动。针对这一普遍存在的现象，我们在授课过程中始终注重彰显本课程的重要性。

1．第一节课上，我们从现代化工企业的发展趋势出发，结合化学工程与工艺专业的特点，让学生认识到任何工艺过程的实现都离不开化工容器设备。化学反应、分离提取等单元操作过程都是在一定的温度、压力等工艺条件下进行的，而设备合理的工艺结构、可操作性、安全可靠性等就是满足这些工艺条件、保证工艺过程得以实施的前提。因此，学生必须具备扎实的化工设备机械基础知识。

2．我们从压力容器应用的广泛性、操作的复杂性、安全高要求等特点出发，结合国内外典型的化工生产安全事故案例分析，让学生从惨痛的教训中提高社会责任感，深刻认识到本课程的重要性，即本课程不仅对将来从事研究、设计、生产管理等工作极其重要，而且有助于保护自身安全、避免人身伤亡事故。3．在学习、应用《固定式压力容器安全技术监察规程》《钢制压力容器》等规程、规定的过程中，我们让学生认识到化工机械是种特殊行业，其设计、制造、运行、管理都要严格依从国家相关规程、规定，无论哪个环节出了问题（如因设计问题造成事故），设计者都要承担相应的法律责任。这样的讲解有助于学生认识本课程的重要性。

4．对于考查科目，学生普遍不重视，成绩好的学生将精力投入考研科目，基础差的学生也不愿多花时间学习本课程，少数学生甚至想“蒙混过关”。另外，学校现行的一些规定存在不合理的地方，如一门课程考试或考查不及格后，学生可以重修三次、补考三次，离校后还可重修、补考。学生每重修、补考一次，教师都得出卷、评分、登分、打印、装订、存档，工作量大幅增加。为了解决这一问题，我们除了反复重申课堂学习的重要性，还在授课过程中进行了几次模拟测试，及时让学生了解自己的学习情况。对于极少数经反复教育仍无改进的学生，我们严格要求，不放宽条件。另外，我们采取多种手段激发学生的求知欲望，调动其学习主动性，结合工程实例与生活现象进行讲解。如寒冷的冬天，室外自来水管为何常破裂，而管子里的冰不破碎？教师提出问题，让学生思考，然后通过开展课堂讨论，引导学生运用强度理论进行分析，同时鼓励学生提出问题。这样一来，学生实实在在体会到了课程知识的用处，从而提高了学习兴趣和积极性。“多管齐下”起到了很好的作用，几年下来，不及格率稳步下降，重修、补考者也越来越少。

三、拓展教学手段，提高教学效果

化工设备机械基础是一门实践性很强的专业技术课程，但学生不仅力学理论基础薄弱，而且对工程尤其对化工机械设备缺乏感性认识，仅靠课堂讲授难以收到理想的教学效果。因此，我们在教学实践中努力拓展教学手段，提高教学效果。

1．充分利用实践环节开辟校外课堂

化工专业的实践性很强，生产实习、认识实习等实践环节在培养化工专业学生工程实践能力和创新精神方面具有其他教学环节不可替代的作用［6］。本课程的学习是学生获得感性认知的重要机会，对于加深学生对课堂所学理论的理解、培养学生应用所学理论知识解决工程实际问题的能力是不可缺失的，对教师而言是提高教学效果的校外课堂。由于安全责任、生产效益等主客观条件的限制，以往这类实践教育都成为走马灯式的参观［7］。为了从根本上避免这种现象的发生，将生产现场变为课堂，我们经过近十年的不懈努力，建立了十多个稳定的实践教学基地，包括南通江山农药化工股份有限公司、如东洋口化工园区等。我们聘请企业的生产管理人员和工程技术人员作为兼职教师，结合生产工艺、生产装置与过程控制，现场讲解化工设备工艺原理、结构特点、操作运行要求等。任课老师则配合企业人员的现场讲解，有针对性地提出一些问题让学生思考，并撰写一篇报告。报告中要就上述问题，提出解决方法或思路，并给出合理化建议。教师组织学生开展专题讨论，将学生在整个实习过程中的表现（包括报告质量与解决问题的能力）作为课程成绩评定的重要依据之一，并提高其权重。在实习过程中，我们积极和企业协商，在保证安全的前提下，让学生近距离观察各种化工设备的内部结构，允许学生拍摄相关设备的照片和视频。这样既给了学生压力，也给了其动力，大大激发了学生的求知欲望，收到了良好的教学效果。

2．充分利用网络资源开展教学

如今网络资源十分丰富，可以成为好的教学材料。有的概念和原理比较难懂，讲解起来很枯燥，如安全阀、爆破膜如何运作，不仅用粉笔加黑板难以表述清楚，即使下厂实习也很难碰到。我们利用网络收集视频或制作动画演示给学生看，取得了事半功倍的效果。对于一些设备装置和零部件，我们让学生自己上网搜索图片、视频，不仅节约了时间，缓解了课程内容多而课时少的矛盾，而且调动了学生学习的主动性和积极性，使学生对理论知识的理解和掌握更加全面、深入，教学效果显著。近几年来，我们对化工专业化工设备机械基础课程教学进行了改革，取得了一定的成效。希望我们的改革与实践能起到抛砖引玉的作用。随着高等教育改革的深入，课程教学改革将是一项长期而艰巨的任务，需要我们与时俱进，不断探索。

参考文献：

［1］李体海．谈谈化工设备机械基础的“教”与“学”［J］．化工高等教育，2010（2）：84－87．

［2］蔡晓君，刘湘晨，郭炜，等．在特色教材编写中突出“专业特色、产品特色与应用特色”［J］．化工高等教育，2011（5）：97－99．

［3］陈连，王元文．化工设备机械基础教学改革的若干尝试与实践［J］．化工高等教育，2007（1）：19－21．

［4］郭芳，许俊强，李军．地方高校化工专业人才培养模式的改革和实践［J］．化工高等教育，2014（2）：26－28．

［5］董大勤．化工设备机械基础［M］．北京：化学工业出版社，2012．

［6］贾丽华，陈朝晖，郭祥峰，等．化学工程与工艺专业实践教学体系的改革与思考［J］．高师理科学刊，2007，27（4）：106－108．

［7］成忠，毛建卫，杨瑞芹，等．以工程项目为载体的化工专业实践教学体系探索与实践［J］．化工高等教育，2016（4）：36-39.

作者:景晓辉 丁欣宇 王树清 高崇 单位:南通大学化学化工学院