化工原理課程設計
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化工原理課程設計范文第1篇
化學原理課程教學具有綜合性特點，具有較強的實踐性。因此，為了保證化學原理課程教學的有效開展，需要對化學原理課程教學進行設計和創新，來增加學生對化學原理課程教學不同知識的了解，來掌握化學原理課程教學的難點和重點知識，來提高學生的學習能力，增加學生對化學原理課程教學的理解度，實現化學原理課程教學的最大目標。
1、化學原理課程教設計改革的背景
化工原理課程設計是化學工程與工藝類相關專業學生學習化工原理課程必修的三大環節之一，是理論聯系實際的橋梁，是對化工原理、化工制圖、化工機械、化工儀表自動化等知識的綜合性的訓練。通過課程設計，使學生了解工程設計的基本內容，掌握化工設計的思路和方法，培養學生獨立分析和解決工程實際問題的能力，提高化工設計能力的重要環節，為更好地完成畢業師，通過不斷的教學改革，已經取得了一定的成績。例如，滁州學院劉芳等運用流程模擬軟件CHEMCAD解決了化工原理課程設計中數據獲取難的問題，不僅可以解決教師選題的瓶頸問題，而且大大提高了設計效率和質量。為了提高化學原理課程設計的合理性，教師開始增加對化學原理課程教學進行創新和改革，改變了傳統單一教學設計模式，增加了對學生理解能力于創新能力的培養和教學，來提高學生的實踐能力和學習能力。站在發展的角度來說，對于化學原理課程教學設計的創新和改革，其滿足社會發展的需求， 滿足現代化教育的要求，是我國化學原理課程教學的主要發展方向，是化學原理課程教學的主要發展契機。因此，化學原理課程教學工作人員，在實際教學過程中要增加化學原理課程教學設計的多樣性和靈活性。
2、化學原理課程存在的主要弊端闡述
2.1化學原理課程教學設計內容較為單一
在化學原理課程教學設計過程中，教師沒有及時的轉變自身的教學理念，利用傳統的教學理念和教學方法進行設計，導致實際內容設計和現代化教學內容設計較不符合，失去了化學原理課程教學的設計意義。對于化學原理課程教學來說，化學原理課程教學設計是教學的基礎工作。教師在化學原理課程的題目和內容選擇時，選擇的內容和標題較為局限，沒有時代性元素，較為保守和傳統，沒有激發學生的學習積極性，導致學生把化學原理課程學習課程，與其它不同學習課程土同樣來看待，導致學生學習效率下降，學生學習積極性不高，導致化學原理課程教學失去原來的實際教學意義。詳細來說，教師在化學原理課程教學設計過程中，教師沒有構建詳細的章程和方案，導致設計的例題模式出現照搬的情形，學生無法對化學原理課程學習重點和難點進行區分，影響了學生想象力和創新力的發揮，阻礙了學生全面的發展。
2.2化學原理課程教學缺失創新性和實踐性
傳統的化學原理課程教學設計，教師進行教學設計時，教師主要是結合化學原理課程教學的理論知識，結合學生的實際學習情況進行教學設計，沒有結合化學原理課程的實際案例進行設計，導致化學原理課程教學設計失去實際教學價值，導致化學原理課程教學缺失實踐性，導致化學原理課程教學過于形式化。其次，站在創新的角度來說，社會的不斷發展，化學領域的不斷發展，不同化學企業的層出不窮，多樣化的化學產品不斷產生，不同化學工藝和設備的產生，增加了化學原理課程教學設計的壓力，給予化學原理課程教學設計更多要求。面對這一發展背景，教師如果還是延續傳統單一的化學原理課程教學設計模式，則會降低化學原理課程教學的實際教學意義。站在教師的角度來說，化學原理課程教學工作人員，其自身沒有樹立創新教學理念，也是導致化學原理課程教學設計失去創新性的主要原因。
3、化學原理課程教學的創新和改革方法闡述
3.1增加化學原理課程教學設計創新性，進行 啟發教學
在現代化教育大背景下，教師要想改變傳統單一教學弊端，必須要增加化學原理課程教學設計創新性，對學生進行化學原理課程啟發式教學。詳細來說，教師在進行化學原理課程教學設計時，要優先構建一個系統的設計框架，依據這一設計標準，來進行化學原理課程教學設計，在實際設計過程中，增加和學生的交流和溝通，引導學生去觀察和思考，引導學生依據教師設計框架去進行設計，來增加學生對設計大致模式的和掌握，增加學生對化學原理課程知識的了解，降低學生設計錯誤的發生率，激發學生化學原理課程設計的興趣，增加學生對化學原理課程教學設計的積極性。對于啟發式教學來說，教師在實際教學過程中，一定不要延續傳統別的教學理念來進行教學，樹立化學原理課程教學設計目標、充分發揮學生的想象力于創造力。
3.2增加化學原理課程教學設計工藝和方案的科學性
對于學生來說，其于社會的接觸較少，和工廠的接觸不多，因此對于化學原理課程教學設計學習具有一定的難度和局限性。面對這一發展形勢，教師在化學原理課程教學設計過程中，要增加化學原理課程教學設計和工廠的聯系性，來為學生選擇和工廠實踐活動具有緊密聯系的題目來進行設計。在設計過程中，教師要詳細為學生對化學原理課程教學設計背景進行講解，對工廠的生產主要特點對學生進行闡述和講解，對學生設計思路進行引導，引導學生自主的對進行方案的設計，引導學生依據設計方案來進行交流和討論。在保證設計方案創新性的基礎上，教師也要注意對化學原理課程教學內容的設計，增加化學原理課程教學內容的創新性，改變傳統單一內容教學模式，增加數據獲取的靈活性，增加對教學資料的研究，增加對不同教學相關知識的研究，保證化學原理課程教學內容設計的科學行和創新性，增加學生對信息技術和不同科學技術的應用率，保證化學原理課程教學設計工藝和方案的科學性，來提高學生化學原理課程設計教學的有序進行。
3.3建立科學化的批評體系
為了保證化學原理課程教學設計的有效性，保證學生可以完全吸收化學原理課程教學設計要點，教師在化學原理課程教學完畢后，要及時的建立完善的批評體系，對學生進行及時的批評，發現學生化學原理課程教學O計的不足和薄弱環節，不利于教師進行化學原理課程針對性教學，來提高學生的化學原理課程設計能力，保證其設計的合理性。其次，教師也要及時的對自身的教學情況進行批評，來發現自身教學語言和行為的弊端，來提高自身的化學原理課程教學設計能力，來保證化學原理課程教學的實際價值，來增加自身化學原理課程教學設計的積極性沒來提高學生的化學原理課程學習熱情和設計欲望。
結束語：社會的發展離不開創新，教育教學的發展離不開創新，因此，對于化學原理課程設計學來說，要想保證化學原理課程教學設計的創新性，保證化學原理課程教學設計時代性，教師要對自身教學情況進行反省，改變傳統單一的數據教學內容弊端，增加教學內容的豐富性，，增加對教學資料的研究，增加對不同教學相關知識的研究，保證化學原理課程教學內容設計的科學行和創新性，保證證化學原理課程教學高效率進行。
參考文獻：
[1]王士財，成忠. 基于“專業認證”的教學改革探索――以化工原理課程設計為例[J]. 浙江科技學院學報，2016.
化工原理課程設計范文第2篇
關鍵詞：化工原理；工程教育；課程建設
自從《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》頒布實施以來，國家對于工程人才的培養提出了更高的要求，特別是在本科生工程素養培養方面，要求提升學生的工程實踐能力、創新能力和國際競爭力。在這樣的背景下，國家先后啟動了卓越工程師計劃（2010年）和新工科建設（2017年）［1］，為工程人才的培養指明了方向。為適應人才培養形勢的需要，與工程能力培養有關的專業基礎課和專業課的改革勢在必行。作為化工與制藥類專業培養人才重要的專業基礎課程［2］，化工原理課程必須突破傳統的教學模式，以強化學生的工程素養為核心［3］，以現代化教學手段為依托，重新打造適應人才培養新形式的課程體系。
一、課程特點
化工原理是化工與制藥類專業學生的專業基礎課與專業核心課［4］，承擔著引領學生從基礎課向專業課過渡的重要任務。化工原理課程的主要內容是研究化工生產過程中單元操作過程的基本原理與計算以及主要單元設備的工作原理、設計及操作。對于理工科學生的綜合工程素質培養起著重要作用［5］。
（一）理論性強，對學生的數理基礎要求高
化工原理研究的主要是化工生產過程中最基本的生產單元———單元操作。研究過程中需要學生熟練掌握高等數學、大學物理、物理化學等基礎知識并加以綜合運用。對學生的數理基礎要求較高。
（二）與實際生產結合緊密，具有很高的實用性
化工原理所研究的單元操作都來自實際生產，經不斷地完善總結后形成理論。所有的化工生產過程都是由不同的反應過程與單元操作過程組合而來，因此，單元操作的研究對于實際生產有很強的指導意義，課程也具有很高的實用性。
（三）解決問題的手段多樣，靈活性高，對知識的綜合運用能力要求高
由于實際生產的復雜性，生產中所遇到的問題往往有多種解決方法。這些復雜工程問題通常僅靠一種手段很難完全解決，因此需要綜合運用所學知識，通過理論分析、實驗驗證、軟件輔助等多種手段才能得到滿意的結果由于課程具有以上特點，因而傳統的、僅僅依靠課堂理論授課的方式很難滿足對學生綜合工程能力和工程素養培養的目標和要求。這就需要課程建設不能只停留于課堂的理論教學，還要全方位、多手段的采取措施，使之更好地服務于教學內容和教學目標。
二、課程體系建設
為滿足對學生綜合工程能力和素質培養的要求，經多年實踐，化工原理形成了以理論課程為核心，“理論、實驗、實踐”三位一體的課程體系。除理論教學外，課程體系中還包括化工原理實驗課、認識實習和課程設計三門實踐課程，使課程在工程能力培養方面得到了強化。
（一）認識實習
認識實習是化工原理理論課程進行之前的先修課程，主要內容是對化工生產的常見流程以及單元設備進行講解和參觀，使學生初步了解化工生產的特點以及單元設備的基本原理、結構和操作，并通過現場參觀的形式獲得感性認識，為后續化工原理理論學習打下基礎。認識實習是學生與生產實際的第一次接觸，也是工程素質培養的第一個步驟。
（二）化工原理實驗
化工原理實驗與化工原理課程同時進行，分兩個學期。化工原理實驗內容與理論課程內容緊密結合，分為綜合性實驗和驗證性實驗。驗證性實驗的主要目的是使學生通過實驗對課堂理論加以驗證，增強對課堂內容的理解。綜合性實驗的目的是提高學生對于課堂知識在實際中的運用能力以及實驗設計和操作能力，在綜合工程素質的培養中居于重要地位。
（三）課程設計
化工原理課程設計是在化工原理課程結束后開設的綜合實踐類課程。主要內容是進行板式精餾塔的設計，包括精餾塔的工藝計算、塔板設計與水力學校核、塔頂冷凝器的設計與選型、設備條件圖和浮閥排列圖的繪制。主要目的是使學生將理論知識應用于工程設計，提高學生的知識綜合運用能力和解決復雜工程問題的能力。課程設計除了應用化工原理的基本理論之外，還要求學生具有一定的工程制圖基礎、了解工程設計規范以及利用現代工程軟件解決問題的能力，通過綜合訓練使學生在實際應用中提高工程素養。
（四）“理論—實驗—實踐”三位一體的課程體系
在實際教學過程中，學生暴露出來的一個較大的問題是“重理論，輕實踐”，對實驗和實踐課程不重視，人為割裂了課程體系中各門課程之間的聯系。為解決這一弊端，課程組設計了“理論—實驗—實踐”三位一體的課程體系，使各門課程之間環環相扣，形成一個整體，在一定程度上提高了學生對實驗和實踐環節的重視，取得了一定效果。在認識實習開始時，就將認識實習與化工原理的關系告訴學生，簡單介紹化工原理課程的基本內容與課程性質，提高學生的重視程度。對于化工原理實驗，則充分利用學科競賽對學生的刺激作用［6］，鼓勵學生參加“全國大學生化工實驗大賽”和“山東省大學生實驗技能大賽”等賽事，從側面促使學生重視實驗。課程設計是整個課程體系中的最后一環，需要學生綜合運用化工原理的知識解決問題，對學生的綜合能力要求較高。在進行化工原理理論教學時，就將工程設計規范的概念傳授給學生，使學生對工程設計形成初步認識。了解到工程設計的復雜性和所需知識的多樣性，也能促使學生努力學習理論知識。通過這樣三位一體的課程體系設計，課程體系中所有的內容都有一定程度的交叉，不再是單獨一門課程的學習，而是整體、系列地學習，大大提高了學生學習的整體性，對學生的綜合工程素質的養成提供了有利的支撐。
三、課程內容及教學方法建設
化工原理課程內容多、學時長，涉及的數理知識及方法多。傳統的課堂教學模式的弊端是學生無法通過課堂學習獲取更多的工程實踐知識。由于課程理論性強，學習難度較大，造成學生學習興趣下降，課堂氣氛也比較沉悶。為了改變這一狀況，切實提高學生的學習效果和綜合工程素養，課程組對課程內容進行了重新規劃并改進了教學手段，取得了一定成效。
（一）重新規劃課程內容，明確知識點，加強課程前后內容的聯系
為使課程重點突出，便于學生主動學習，課程組重新規劃原先以章節劃分的課程內容，劃分為157個知識點，以知識點為核心重構教學內容。這樣一方面使學生能夠很快地抓住重點，與以章節為單位組織教學相比，知識點的范圍更小，學生學習時間縮短，學生更容易集中精力進行學習，提高學習效果。另一方面，通過不同知識點的組合，可對有不同要求的專業采用同一套知識體系進行教學。對于短學時的專業，只要將所需的知識點提出并教授給學生即可，無須重新組織教學內容，從而減輕教師的備課壓力，提高教學質量和學生的能力。
（二）采用綜合工程案例為主導，強化學生的工程意識和工程素養
案例教學一直是化工原理教學中提高學生工程意識的重要手段之一，但以往的案例通常僅局限于某個知識點或者某個單元操作，學生在學習過程中難以把握工程問題的實質和精髓，對問題的分析也不夠深入。為進一步提高學生的工程素養，增強學生分析和解決問題的能力，課程組設計了綜合工程案例，通過對實際問題的分析，提高學生對復雜工程問題的認識，提高他們綜合運用知識、解決問題的能力。
（三）擴展教學資源，創新教學手段
教學資源是教學工作的基礎，資源建設一直是課程建設的重要組成部分。為促進學生工程素養的提高，課程組在資源建設方面做了大量工作。首先，組織教師編寫了《化工原理案例庫》，收集整理了幾十個工程案例，通過對案例的詳實分析和細致研究，將其中包含的工程問題進行分解，使學生在案例的學習中鞏固基礎知識，提高他們分析問題和解決問題的能力，強化其工程意識和工程思維能力。其次，上線了化工原理慕課。化工原理慕課的上線運行，大大豐富了課程的教學資源，為新的教學手段的實施打下了良好的基礎。最后，編寫配套習題集，給學生提供課外練習的資源。習題中除了大量考研題外，還選擇了部分工程案例進行操作型問題分析，增強學生對實際問題進行分析處理的能力，強化其工程思維和科學思維能力。有了豐富的教學資源做基礎，就可以在傳統教學方法上進行大膽創新，采用新的教學手段提高學生的各方面能力。在化工原理的教學中，課程組進行了問題導向的線上線下混合式教學模式的探索。具體實施方案是在每一章課前提出本章需要解決的一個工程問題，引導學生利用慕課等線上資源進行自主學習，教師進行線上答疑與指導。線下授課階段分為兩種模式。其一是教師要求學生根據線上學習的結果對某一知識點進行講解，并接受來自其他學生和老師的質疑；其二是教師對重點問題進行適當講解并回答學生提出的問題。還可以采取分組作業、課外綜合大作業等形式促使學生查閱資料，完成任務，提高學生主動獲取知識的能力，并拓展其視野，加深其對工程問題的認識。化工原理的資源建設及線上線下混合式教學的總體設計如圖1。
四、結語
提高本科生的工程素養是工程教育的核心問題之一，關系到國家各項重大工程項目建設的后備人才培養和國家未來發展的人才規劃，應當引起人才培養部門的足夠重視。文章以這一出發點為基礎，對作為本科生從基礎走向專業重要橋梁和紐帶的化工原理課程從課程體系、課程資源以及教學手段等方面進行了重新規劃。通過“理論-實驗-實踐”三位一體的課程體系設計，“知識點劃分與整合”的教學內容重組，“綜合工程案例為主導，線上線下結合”的教學模式改革，充分調動學生的學習積極性，提高其工程能力與工程素養，為綜合型人才的培養模式提供了積極的探索和有益的借鑒。
參考文獻：
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［4］王筠，毛中旭，趙輝.工程教育專業認證背景下化工原理課程的教學改革與實踐［J］.天津化工，2020（34）：90-91.
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化工原理課程設計范文第3篇
關鍵詞：郵電高校；電氣工程；通信原理
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0158-03
近二十年來，我國信息通信業的發展速度遠遠高于國民經濟的速度增長，基本形成了一個世界級水平的信息通信網絡。進入21世紀，信息通信業仍迅猛發展，技術革命的浪潮風起云涌，正在引發信息通信領域的產業重組，三網（計算機通訊網、電信網和有線電視網）融合是其中的典型代表，具體到西安郵電大學就是“兩化融合”（信息化和工業化）（西安郵電大學是陜西省兩化融合中心承辦單位）。“兩化融合”宏偉目標的實現，不是單靠一個通信技術就可以實現的，需多學科融合在一起，尤其是通信技術和電氣技術的融合。通信技術迅猛發展的現實，使我們意識到在郵電類高校培養21世紀的電氣工程專業人才中，對專業培養方向和目標應有清醒的認識，必須結合當前形勢，進行細致的調查研究和科學分析，以便適應時代社會發展的需要。
一、電氣專業開設《通信原理》課程的必要性
電氣工程是我國高等工程教育的重要學科門類，而作為一個郵電類高校培養的電氣工程師除了應具備電氣工程專業的基本素質外，還應有郵電類高校的特色。《電氣工程及其自動化作為一個寬口徑專業，一定要更好地與信息技術發展的趨勢融合。在郵電類高校的電氣工程及其自動化專業開設《通信原理》課程，主動適應社會對人才的需要，是教育的本質決定的，也是高校人才培養工作的出發點和落腳點。
二、《通信原理》課程在電氣專業的基本內容和教學方法改革
《通信原理》課程的主要內容包括：信號和噪聲分析，信號設計理論，幅度調制系統，角度調制系統，模擬信號的數字傳輸，信道復用和多址方式，差錯控制編碼和同步原理等。作者將清華大學、北京郵電大學、天津大學、西安電子科技大學和我校（西安郵電大學）通信工程專業的《通信原理》教材進行了比較，其基本內容均大同小異。根據《西安郵電大學本科培養計劃》的要求，我校“信息工程”專業《通信原理》課程的教學環節包括理論授課64學時和實驗8學時。但是，將《通信原理》課程引入電氣工程及其自動化專業，顯然不能照搬信息類專業的教學計劃和要求，必須在教學計劃的安排、師資隊伍的建設、教學內容和環節等方面作出合適的配置，以適應電氣工程及其自動化專業學生的專業背景和方向。近幾年來，我們對通信原理課程的教學內容、實踐環節、教學手段等進行了全方位的改革與實踐，取得了一定成效。
1.精心安排講課內容。一般來講，所選教材章節的編排順序就是教師授課內容的順序，而《通信原理》課程的教材在“調制”方面的內容編排上一般采用的順序為：“模擬信號模擬調制”―“數字信號數字編碼”―“數字信號模擬調制”―“模擬信號數字編碼”。對電氣專業的學生講授這些內容時，教師一定要注意結合電氣專業的相關特點，把電氣專業所涉及到的有關模擬信號、數字信號的內容穿去，以便取得更好的教學效果。但作者經過多年的教學實踐，發現如果把“模擬信號數字編碼”提前到“數字信號數字編碼”的前面，授課效果會更好一些。但在講解數字系統之前，我們應向學生解釋兩個問題：①如何把模擬信息轉變成數字信號。②轉換精度如何控制。最后再來講解數字信號是如何傳輸的。作者認為這樣的改變使教學更有連貫性，更接近于實際的通信系統。學生在學習的過程中，將會更加清楚明了，對知識的掌握將更加牢固。
2.傳統和現代化教學手段相結合，有效提高教學質量。隨著現代科學技術的快速發展，教學手段也由過去的語言、黑板板書等傳統教學方式轉變為多媒體的方式教學。多媒體方式教學的優點是課堂的有效時間增加，信息含量高；缺點是學生在有限時間里接受不了那么大的信息量。《通信原理》是一門公式和推導過程相對較多的課程，采用多媒體方式教學，固然節省了板書時間，但是學生對公式和推導過程留下的印象并不是很深。但板書的教學方式就不一樣了。教師在書寫公式及公式推導的過程中，學生就對公式及整個推導過程有了深刻的理解和記憶。雖然花了一些時間，但聽課效果提高了很多。所以，作者建議為了有效提高教學質量，教師在選擇教學手段時要靈活多變，應以如何能讓學生更好理解、更深刻理解為標準，靈活選擇教學方式。把多媒體教學方式和板書教學方式結合起來，以達到更好的教學效果，進一步提高《通信原理》課程的教學質量。
3.改革實踐教學環節，提高實驗水平。實踐性教學對鞏固理論知識、培養學生分析與解決問題的能力及開發他們的創造力都有十分重要的作用。結合教育部提出的“卓越工程師培養計劃”是為貫徹落實黨的十七大提出的走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人力資源強國等戰略部署，貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》實施的高等教育重大計劃。卓越計劃對高等教育面向社會的需求而培養人才，調整人才的培養結構，提高人才的培養質量，推動教育教學改革的發展，增強畢業生就業的能力，具有十分重要的示范和引導作用。作為郵電類高校，具體執行教育部提出的“卓越工程師培養計劃”，落實到教學上，就是增加實踐環節教學課時，改革實踐教學方法，提高實驗水平。作者在進行《通信原理》課程實踐教學改革時，對該課程的實踐教學環節也作了必要的改革。《通信原理》課程的實驗教學一直存在著實驗內容陳舊、實驗手段落后等問題。結合“卓越計劃”，作者在培養計劃中增加了學生自制相關實驗設備、裝置的內容。在具體執行前，首先增加了實踐環節課時，可采用多種形式進行。比如：老師自主出題，以開放實驗的形勢，分別從大一、大二、大三招收學生，針對不同年級學生的基礎和情況，題目從簡單到復雜，以適應不同年級學生的情況。教師授課時間比較靈活，晚上、周末或者實驗室有空的時間都可以，只要老師和學生提前溝通好就行了。其次積極把課內實驗、開放實驗的內容與全國大學生競賽結合起來，通過課內實驗、開放實驗的訓練，選拔出一批優秀的學生集中強化訓練，從而在大學生競賽中取得好的成績。經過一段時間的具體實踐后，收獲頗豐。作者帶領學生自制了廣播鐵搭通信演示儀、通信原理教學實驗裝置綜合實驗臺等相關設備。有的也應用到了大學生競賽當中，也取得了一些成績。雖然自制設備參考了一些現有設備，但自制過程對參與的學生來說有非常重要的意義和作用。整個設備的自制過程，自始至終由學生獨立思考，獨立設計，自己動手，既鍛煉了學生的實踐動手能力，又能讓學生充分發揮他們的聰明才智，培養了學生的創新意識與創新能力，使他們能夠在實踐中進一步提高自身的綜合素質。
隨著現代科學技術的發展，各學科間呈現出互相滲透、互相融合、交叉發展的趨勢，對本科應用型人才的培養帶來了更高的要求。針對郵電高校的電氣專業的學生來說，既要學好電氣專業的基礎知識，又要體現郵電高校的特點。教學改革內容應當著眼于如何能夠把電氣專業和郵電特色緊密結合，培養出具有特色的電氣專業的學生，是教師在教學過程中需要認真思考和面對的問題。通過在郵電類高校電氣工程及其自動化專業開設《通信原理》課程的教學改革與實踐，不僅豐富了教學的手段，提高了教學的效果，而且調動了學生的主觀能動性，有效地培養了學生的創新能力和科研能力，為全面適應新世紀我國工業現代化建設，尤其是通信行業對高級應用型電氣專門人才的需要，打下了良好基礎。
參考文獻：
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化工原理課程設計范文第4篇
關鍵詞：食品工程原理；改革；教學；實驗；設計
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）05-0130-03
食品工程原理是農業院校食品科學與工程本科專業的一門主干課程。通過本課程將系統地學習食品加工過程中的工程概念和各種單元操作的物理原理。從食品工程原理課程開始，學生的學習將轉向工程科學，研究的對象是真實而又復雜的生產過程，思維方法也與以往所學的基礎課程有很大差異。因此，學習并掌握該門課程對食品科學與工程專業學生的重要性不言而喻。但是，隨著技術的進步和知識的更新，食品工程原理課程的改革也變得愈發緊迫，主要有以下三個方面的原因：①食品加工新技術的不斷涌現以及在原料性質上與化工生產的顯著差異使得食品科學與工程專業通常采用的源自化工原理的食品工程原理教材已經與實際應用有嚴重的脫節；②以多媒體和網絡技術為基礎的新的教育技術為食品工程原理的教學提供了豐富的教學素材和有效的教學手段；③大學教育更加注重人才質量的提高和能力的培養，對課程實踐教學環節的重視與日俱增，已經達到和理論課并重的程度。以上三種原因都對該課程提出了改革的迫切要求，作為從事本課程一線教學的教師，在這里探討一下針對這門課進行改革的幾個思路。
一、課程教學改革的探討
前面已經提到，現在對于工科學生的培養模式將更加注重實踐環節，在培養方案中體現出的結果就是增加了實驗課課時的同時壓縮了理論課的課時。如何能讓學生在理論課時減少的情況下還能掌握足夠的理論知識，是擺在食品工程原理課教師面前的一道難題。要解決這個難題需要從教學過程的每一個環節尋求破解之道。
1.采用新主線，使教學內容的安排更加系統化和簡化。食品工程原理的單元操作統一于“三傳”原理，即動量、熱量和質量傳遞原理，“三傳”原理可以用統一的形式進行表述：三種物理量的傳遞速率都等于物理量傳遞過程的推動力與阻力的比值。在安排教學內容的時候，可以根據食品物料的加工特性，圍繞上述主線進行安排。針對一種物理量的傳遞過程，選擇一種代表性的單元操作為示例，闡述清楚在該單元操作及其相關生產設備的計算中物理量傳遞過程的計算，其他單元操作類比介紹，這樣既可以教給學生與食品加工過程相關的食品工程基礎知識，又能鍛煉學生的思維能力，達到事半功倍的效果。
2.引入發展性評價，創新教學模式。食品工程原理課程傳統的講授是靠“老師講、學生記”這種填鴨式的教學模式，在這種教學模式中，學生的學習缺少主動性，特別是基礎差的學生很容易產生厭倦情緒。因此，對于這門課程教學模式的改革主張引入發展性評價。發展性評價作為一種“過程和結果并重、教學與評價緊密結合”的評價新理念，它以促進評價對象的發展為根本目的。具體實施可以在每個單元操作的學習完成之后，布置學生自行總結該單元的知識點，教師抽一到兩節課的時間，讓學生以小組為單位，互相討論完善，再派代表上臺進行講解。同組的其余學生則負責對其他組的代表評分，實現學生之間的相互評價。老師也為每一位學生建立一份學習檔案記錄其每次的表現。這樣可以充分調動學生的積極性，實現以學生為主體的多向性評價。
3.多媒體的合理運用及其與板書的有效結合。多媒體清晰的畫面、生動的視頻，能變抽象為直觀，變復雜為簡明，變枯燥為生動，在講解抽象、復雜的單元操作過程中多媒體的運用能起到很好的輔助作用，多媒體動畫可以演示各種單元操作過程的原理和設備的工作情況，非常直觀，能產生一點即通的教學效果，加深了學生對基本原理的理解和相關設備構造的認識，提高學習效果。然而，傳統的板書在黑板上從無到有的推演過程，是學生自己的參與過程，更是培養學生分析問題能力的有效方法，有利于學生理解和掌握所學內容，開拓思維，啟迪智慧。同時，在目前的多媒體課件條件下，在課堂教學過程中，仍有許多內容是信息技術手段所不能呈現的，仍有許多功能是信息技術手段所不能達到的。因此多媒體技術與傳統的板書教學兩者更多的是互補關系而不是替代關系。
二、課程實驗改革的探討
實驗教學是食品工程原理課程的十分重要的教學環節，其基本任務是使學生加深理解和鞏固食品工程原理課程中闡述的理論，培養學生解決工程問題的能力并掌握一定的實驗操作技能，通過對實驗現象的觀察、分析和討論培養學生獨立思考問題和解決問題的能力。
1.獨立設置食品工程原理實驗課。把食品工程原理課的實驗部分設置為獨立的課程，一方面可以增加實驗教學課時，提高課程實踐在整個課程中所占的比重，另一方面可以為設置多種形式的實驗課程內容創造條件。這個舉措從根本上改變了實驗教學在整個課程中的地位，為把學生培養成為從事第一線生產服務和管理的“工程師和技師”類人才提供充分的理論聯系實際的機會，為今后走入工作崗位奠定基礎。
2.引入計算機仿真實驗作為實驗預習方式。食品工程原理的每個課程實驗都相當于食品工業生產中的一個操作單元。由于實驗綜合性較強，容易造成學生對教師過分依賴。在實驗操作中，教師怎么講，學生就怎么做，學生的獨立思考能力和獨立操作能力得不到提高，實驗效果不好。因此，實驗課一定要采取先預習后操作的模式進行教學。仿真實驗具有低成本、安全可靠、節省操作時間等優點，便于運行和調試，把完成仿真實驗作為實驗預習的主要形式具有十分好的應用效果，可以加強學生在實驗預習的過程中對實驗流程和設備的認識，使學生在實驗之前基本了解其操作過程，根據所學的理論知識預測實驗結果。
3.基礎實驗與綜合實驗結合的課程內容設置。食品工程原理基礎實驗都是針對單一的單元操作設置的，因為缺乏研究性而難以開展創新性實驗項目。針對這一問題，選擇一些簡單的食品生產工藝將其設置為綜合實驗，這樣做的好處是把若干個單元操作聯系起來，學生在完成實驗的過程中一定會考慮設備的處理能力、原料的用量、不同單元操作之間的銜接以及操作參數如何影響生產效果等問題，因而主動地進行探索和學習，能很好地培養學生的工程能力和創新能力。引入綜合實驗不但將食品工程原理實驗的教學內容貫穿在一起，還對傳統的實驗內容進行了擴充和更新，跟實際生產更接近，最好還能與學生的“挑戰杯”項目，學科競賽或者教師的科研有機地結合在一起，使學生在獲取基礎知識的同時還培養了科研的能力。
三、課程設計改革的探討
食品工程原理課程設計是教學和實踐的銜接環節，是在講完食品工程原理的基本理論、過程計算以及設備的結構與操作的基礎上進行的綜合性提高訓練，要求學生能進行單元操作設備的設計。為期兩周的食品工程原理課程設計需要學生靈活運用所學的知識，全面分析設計過程，完成設備工藝尺寸的設計計算以及設備工藝條件圖的繪制工作。食品工程原理課程設計能夠讓學生從理論走向實踐，培養學生解決工程問題的能力。
1.與食品機械與設備、食品工廠設計兩門課程的設計結合獨立設置一門課程。食品機械與設備是專門講授食品加工機械及設備的結構特點和工作原理的課程；食品工廠設計是講授食品工廠選址布局、生產流程設計及與之相關的水、電、汽、暖等公用系統設計的課程。這兩門課程都設置了相應的課程設計環節，食品機械與設備的課程設計主要是基于測量基礎上的食品機械設備零件圖以及裝配圖的繪制，食品工廠的課程設計主要完成工廠的平面布置圖、生產工藝的流程圖和生產車間設備的工藝布置圖，而食品工程原理是在明確了生產任務的前提下，對單元操作設備的工藝尺寸和工藝條件進行設計計算，為設備選型和整個工藝各單元操作設備之間的匹配提供依據。因此，把這幾個設計整合成一門單獨的設計課程，既避免讓學生重復學習和完成相關的內容，又可以通過合理設置設計內容，讓學生掌握從選擇設備，安排生產流程，工藝計算一直到工廠的設計等一整套設計流程。這樣做的好處是避免了原來多門課程多個設計題目之間沒有關聯，學生很難從中得到真正鍛煉的局面。
2.在食品工程原理課程設計中突出VB、AutoCAD、Office等軟件的應用。站在增強課程實用性和提高學生綜合能力的角度，采用計算機軟件進行輔助設計既可以提高設計的效率和水平，又能通過完成設計任務讓學生的綜合能力得到迅速提高。在設計的每一個環節都可以用到相應的軟件，如：設計說明書可以用Office辦公軟件完成，設計計算可以用VB編程軟件完成，設計圖紙可以用AutoCAD繪圖軟件完成。因此，為了能順利落實這一目標，在課程設計開始之前需要學生掌握相關軟件的使用。可以在機械制圖課程中加入AutoCAD的內容，在食品工程原理課程中加入VB編程的內容。通過突出各類軟件在完成課程設計過程中的應用，使學生既掌握了從查閱資料、設計計算到制圖等一系列的設計環節，完成了課程設計的任務，又提高了學生應用軟件解決實際問題的能力，增強了學生在就業中的競爭優勢。
3.與應用軟件完成課程設計相應的課程設計考核方法的改革。計算機軟件在課程設計中的應用順應時代的需要，優點突出，但是其強大的復制功能卻讓學生在完成課程設計中“抄襲”起來更加簡單和直接。因此，與應用軟件完成設計過程相應的考核方法也需要重新考慮。主要有以下幾種措施：①設置不同難度級別的題目讓學生針對自己的能力自由選擇，但是完成不同難度題目的最高成績也是不同的，這樣做有利于對不同學習態度的學生進行區分，鼓勵那些學習認真的學生選擇難度大一些的題目；②不強制要求用軟件完成設計題目，但是會視應用軟件完成部分占整個題目的比例有不同的加分，并且鼓勵學生用軟件完成的內容越多越好；③注重過程考核和階段性檢查，對每個學生從學習態度、學習能力等多個角度進行評價。對于提問積極，學習主動，在設計過程中能體現出解決問題的主動性、創造性的學生，都明確表示可以加分。同時加強階段性檢查，讓學生做階段匯報，及時了解學生的設計進度，對表現較差的學生提出口頭警告。
四、食品工程原理課程改革與卓越工程師教育培養計劃的結合
“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務，對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量，具有十分重要的示范和引導作用。食品工程原理課程改革的探索與實踐有助于提升食品工程專業本科生層次卓越工程師培養計劃的實施效果。作為培養食品工程專業高級應用型工程技術人才的一門核心專業基礎課，是培養學生工程意識的啟蒙課，對培養食品工程專業學生的業務素質、工程能力及創新能力具有十分重要的地位。要將食品工程原理從單一的“食品工程專業基礎課程”轉變為“大工程觀、大系統觀”為指導的課程架構體系，注重單元操作與環境的關聯性，強化教學內容的與時俱進和應用性。同時將食品工程原理實驗室建設成為集實驗、實習、畢業論文（設計）及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺，努力實現工程素質訓練、科研試驗與專業技術進步的有機結合。
五、結束語
課程教學、課程實驗和課程設計是完成食品工程原理課程教學的三項重要任務，也構成了食品工程專業本科生從理論、實踐到應用的專業基礎，因此，該門課程的改革需要從這三個方面系統地考慮，科學、合理地提出措施。同時上面提出的各項措施以及卓越工程師計劃的實施對教師的素質和能力也提出了更高的要求，教師不僅要具備食品工程原理課程的授課能力，還要具備其他相關課程的相關知識。總之，教師應該在不斷地教學改革中尋找合適的教學模式和教學方法，將學生能力的培養滲透到每一個教學實踐中。
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化工原理課程設計范文第5篇
以化工原理為代表的化工原理系列課程是化學工程與工藝專業本科生必修的專業基礎課中最重要的課程，起著由“理”及“工”承上啟下的橋梁作用，其教學目的就是培養學生運用所學知識分析和解決化工單元操作中實際工程問題的能力。化工原理系列課程包括：理論課、實驗課、生產或仿真實習和課程設計四個環節。其中化工單元操作過程設計方法、操作原理及其計算是理論課程教學的重要內容，而迅速準確地進行工程計算是課程設計的基礎，所以組織好化工原理理論課程教學是落實化工原理整體教學的關鍵。目前，化工原理主要授課內容：流體流動、流體輸送機械、非均相物系的分離和固體流態化、傳熱、精餾、吸收、萃取、干燥等單元的基本概念、原理和工程計算方法，而通用過程模擬軟件中幾乎包括所有常見的化工單元基本模塊，在講課過程中，教師可以在講授基本原理后，使用軟件中的相關計算模塊對其工作特性進行模擬展示。
東南大學化學化工學院肖國民、李浩揚[3]等，利用Fluent、Aspenplus軟件應用于講授和解決“三傳”問題。其中利用Fluent軟件，對固定床反應器進行動量模擬，結合反應動力學模型和對流傳熱模型等，研究反應器內一氧化碳與硝酸二乙酯偶聯反應，從而獲得反應器內速度、溫度和各物質濃度的分布情況，模擬結果與實驗數據吻合良好。這一過程給學生清晰的展示了：不僅固定床反應器內部的“三傳”均和反應的進行程度相輔相成，而且若想準確計算、設計或優化一個單元操作過程，實驗情況與計算模擬必須相互反饋，相得益彰。利用Aspenplus軟件對二苯基甲烷二異氰酸酯換熱器進行設計和工程開發，與傳統的換熱器設計計算方法相比，結果具有可靠性高、計算用時少、繪圖快、和各專業集成效應強等優勢。通過對甲醇—水精餾過程模擬，說明該軟件可用于質量傳遞方面的計算。教學實踐證明，該方法不僅可以全面反映塔內物料組成、質量分布狀況等工藝計算結果，而且還可通過系統內置板式塔或填料塔的各種塔內件參數，得到塔結構詳細設計，另外學生還可以通過改變模擬計算條件，綜合考察各因素對分離效果的影響，便于教學。
中國石油大學（華東）化學工程學院劉相、王蘭娟[16]利用軟件：Mathcad、Aspenplus和AutoCAD與傳統的課程設計相結合的教學方式，簡化繁瑣的計算過程，強化學生的工程意識和制圖規范，使化工原理課程設計逐步走入規范化軌道。中國石油大學（華東）化學工程學院孫蘭義，張月明[17,18]等，選擇烯烴分離裝置作為研究對象應用于化工原理課程設計教學之中，利用Aspenplus、ProII獲得了最佳回流比、理論板數等重要數據，計算機教學的引入為化工原理課程設計教學注入了新的活力。江蘇技術師范學院化學與環境工程學院張春勇，鄭純智[19]等利用Aspenplus軟件在流體流動和輸送機械、傳熱、精餾、吸收與脫吸中應用，在教學過程中使學生看到的都是工程實例，充分踐行了理論聯系實際這一教學原則。嘉興學院生物與化學工程學院韋曉燕，譚軍[20]等，山東科技大學化學與環境工程學院張治山、高軍[21]等將Aspenplus過程模擬系統有目、有步驟地應用于化工原理系列課程教學，通過單元模型操作型問題、實際案例分析和課程設計三個階段的訓練，使學生加深對化工單元設計的理解，達到培養“知識”+“能力”型人才的目的。另外，北京石油化工學院化學工程系葛明蘭，李翠清[22]等和安陽大學化工系李安林，張換平[23]等將ChemCAD軟件應用與化工課程設計和簡捷精餾模型，青海大學化工學院李曉昆，張宏[24]等將ECSS軟件應用在板式精餾塔工藝計算中。華南理工大學化學與化工學院鄭秀玉，李瓊[25]還將過程模擬系統應用于化工仿真實習教學的改革與實踐當中，取得了寶貴的教學經驗。實際工程問題的解決方案通常是多方面因素綜合，且呈非線性關系作用的結果，解答需要經過多次運算與討論分析。如操作型計算，盡管與設計型應用的原理是一樣的，但是因為思考問題的角度不同，使得此類問題復雜、靈活，綜合條件的選擇計算不是一次完成，而是需要多次試算，反復迭代，加之公式復雜，計算步驟繁多，計算量很大。模擬軟件的應用是解決這類問題行之有效的捷徑，既幫助學生加深了對各化工單元的認識與理解，又培養了他們解決實際工程問題的能力。
2在化學反應工程、分離工程教學中的應用
化學反應工程和化工分離工程皆為化學工程與工藝專業本科生必修的專業基礎課程。其主要研究內容的共性為過程開發、工藝設計以及實際生產操作過程中遇到的工程問題。在化工生產過程中，化學反應是生產的核心，而分離過程則是其前的原料凈化和其后的產品精制，一般來說分離裝置的費用占總投資的70%以上。過程模擬系統中，基本上包含了教學過程中所包含的各式反應器模型，另外系統還集成了用戶自定義模塊，用戶可根據實際需求二次開發反應器模塊子程序。而對于化工分離過程的模擬無論是從可模擬介質的種類和塔器的形式上，還是從模擬結果的精度上，都堪稱化工模擬技術發展的代表。如：在AspenPlus中用于模擬所有類型的多級汽-液、液-液平衡為例，其計算分為簡捷、嚴格法兩種。簡捷法計算單元模塊庫有三類：簡捷法精餾設計、簡捷法精餾核算和石油簡捷蒸餾。
嚴格法計算單元模塊庫有六類：嚴格精餾、復雜塔嚴格精餾、石油嚴格蒸餾、基于質量傳遞速率蒸餾、嚴格間歇蒸餾和嚴格液-液萃取，每一類單元模塊庫中又有多個以進料、加熱器（冷凝器）和側線物流等不同組合形式，如：嚴格精餾不僅可用于兩相(汽-液)計算，還可用于三相(汽-液-液)計算，即可模擬：普通蒸餾、吸收、再沸吸收、萃取、再沸萃取、抽提、共沸精餾、平衡和反應比例控制蒸餾等工藝過程，而石油嚴格蒸餾庫中就有近50種形式可選，所以過程模擬系統不僅可以滿足化工分離工程課程主要內容的需要，而且對其后繼石化、煉化等工藝課程，也有較大的幫助。天津科技大學王彥飛，朱亮等采用教學內容與AspenPlus軟件相結合以提高教學質量，討論環氧丙烷水解絕熱連續攪拌釜式反應器模型的多解性，在課堂上非常快速直觀的讓學生清楚了解多定態現象以及產生的原因，有助于學生對反應過程的理解，并通過軟件使用可以回答，“如果改變某些條件，那么對于結果有哪些影響？”這樣的問題。南京化工職業技術學院化工系戴斌，徐宏利用化工過程模擬系統ChemCAD二次開發工具，在SO2轉化反應器的工藝設計上，通過使用VBA語言編程，實現有復雜反應動力學方程的反應器工藝設計。變換不同的SO2轉化工藝條件，計算得到與之對應的反應器體積，從而為裝置技改、去瓶頸和優化提供依據。上海應用技術學院吳錫慧，郁平等對化學反應工程教學改革和實踐，在實驗中引入AspenPlus軟件強化計算機應用，提高了學生們的設計和綜合分析能力。該軟件也正被學生用在大學生化工設計競賽、畢業設計和科技創新等環節。
天津大學化工學院李士雨，齊向娟給出了應用ChemCAD模擬軟件更新分離過程教學內容的初步方案包括：分離過程熱力學、自由度分析的原理和方法、單級平衡和多級平衡模擬計算等。得出：無論從國內外化工分離過程教學內容的更新趨勢上看，還是從工業界對分離過程教學內容需求的變化上看，在分離過程教學內容中增加計算機模擬分析方法是大勢所趨。華東理工大學化工學院李偉，朱家文等采用模擬軟件ProII在化工分離習題課上，同時改變熱力學方法、閃蒸條件、壓力等，完成不同條件下的多種閃蒸計算。進行丙烯精制塔精確計算可對塔操作參數進行多方案計算和比較，實現整體優化；通過調節操作參數實現產品的純度和塔的能耗比較，在其之間建立量化概念，這對于思考許多分離基本問題是十分有益的。江蘇石油化工學院朱建軍、林西平等利用AspenPlus軟件對醋酸與乙醇催化反應精餾塔進行模擬，回流比、進料組成、進料位置等對醋酸與乙醇收率的影響進行了分析，結果表明：運用AspenPlus軟件可以有效、快捷、方便地模擬脂化反應精餾過程，結果可靠,精度高。江漢大學化學與環境工程學院吳宇瓊將AspenPlus軟件引入分離工程課程及實驗教學中。通過演示軟件操作錄像、學習模擬經典實例等方法，使學生迅速掌握并使用軟件，借此求解泡、露點及塔板數等。
廣西大學化學化工學院秦祖贈，葛利等利用ProII對膨脹器的氣體加工裝置進行模擬，福建農林大學材料工程學院盧澤湘，范立維等利用AspenPlus對甲基叔丁基醚(MTBE)的催化反應精餾工藝進行模擬，并進行教學演示和講解。著重在混合物熱力學性質的計算、多組分平衡分離過程計算上，真正做到了“嚴格計算”。同時指出軟件對化工熱力學、化工設計等課程的學習也會有較大的幫助，連續三年化工專業本科生對過程模擬系統的學習興趣調查中“，學習興趣強烈”的分別占到總人數：72.8%、83.2%、86.8%。將過程模擬系統應用于化學反應工程教學，避免了大量計算公式推導、復雜數值計算等問題，可以在少用課時的情況下，盡量全面地展示化學反應工程的核心內容。多組分多平衡級分離的嚴格計算，是設計分離設備和優化操作過程的必要計算手段，也是化工分離工程教學的主要內容。使用過程模擬系統，在進行MESH方程推導及基本算法介紹的同時，使得塔的精確計算和將熱力學中相對獨立的知識運用到具體的分離過程中，解決其工程實際問題成為可能，并且可以對塔的操作參數、分離要求和設備投資、運行費用等問題進行分析計算，極大地提高了學習的深度與廣度，使學生更加主動積極，綜合分析和解決實際工程問題的能力明顯提高。
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