導(dǎo)語(yǔ)：化工機(jī)械與設(shè)備課程教學(xué)改革研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：《化工機(jī)械與設(shè)備》是為化工與制藥類(lèi)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其內(nèi)容涉及到工程力學(xué)基礎(chǔ)、化工設(shè)備材料、化工容器設(shè)計(jì)及典型化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)等四部分。隨著教學(xué)改革的不斷深入，不同專(zhuān)業(yè)對(duì)這門(mén)課的教學(xué)內(nèi)容及側(cè)重點(diǎn)提出了不同的要求。本文從專(zhuān)業(yè)適用的角度分析了原授課內(nèi)容的不妥之處，在“降學(xué)時(shí)”要求下精選講授內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率與工程意識(shí)。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械與設(shè)備；學(xué)生培養(yǎng)；教學(xué)改革

《化工機(jī)械與設(shè)備》是化工與制藥類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生的一門(mén)基礎(chǔ)課。該課程具備典型的交叉學(xué)科屬性，為化工與制藥類(lèi)學(xué)生傳授機(jī)械類(lèi)知識(shí)，其內(nèi)容涵蓋廣泛，以化工設(shè)備材料基礎(chǔ)知識(shí)和化工容器設(shè)計(jì)為核心內(nèi)容，在化工制藥類(lèi)工作人員與機(jī)械設(shè)備工程師之間建立起溝通的橋梁。在實(shí)際應(yīng)用中，化工制藥工作者具備相當(dāng)?shù)臋C(jī)械類(lèi)知識(shí)是十分有必要的，如設(shè)備選材的種類(lèi)、安全性與經(jīng)濟(jì)性間的平衡；設(shè)備的腐蝕與防護(hù)；容器的啟用與校核等均需要使用者與制造方的溝通與協(xié)調(diào)?！痘C(jī)械與設(shè)備》的教授內(nèi)容應(yīng)契合當(dāng)前“三全育人”的綜合改革思想，特別是當(dāng)前“降學(xué)時(shí)”背景下的課程體系建設(shè)更應(yīng)著力于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，推動(dòng)人才培養(yǎng)的復(fù)合化。

1課程體系改革

在近幾年的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)學(xué)生反饋及課堂質(zhì)量評(píng)價(jià)等方式，發(fā)現(xiàn)原有課程體系存在一些問(wèn)題。當(dāng)前，《化工機(jī)械與設(shè)備》課程的可選教材有很多，其涵蓋知識(shí)范圍是大體相似的，根據(jù)書(shū)本內(nèi)容和歷屆學(xué)生的反饋情況，我們選取的教材是大連理工大學(xué)出版社喻健良老師出版的《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第二版。其包括工程力學(xué)基礎(chǔ)、化工設(shè)備材料、化工容器設(shè)計(jì)及典型化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)等四部分（共計(jì)16章）主要內(nèi)容［1］。受“降學(xué)時(shí)”要求，本門(mén)課程目前降到32學(xué)時(shí)。顯然，在課堂上沒(méi)有充足的時(shí)間可以講授教材的全部四篇內(nèi)容。經(jīng)過(guò)對(duì)教材和授課內(nèi)容的分析，我們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)有所取舍，刪除部分內(nèi)容，選取重點(diǎn)及必要內(nèi)容進(jìn)行講解［2］。其中，工程力學(xué)基礎(chǔ)部分涵蓋六章內(nèi)容，占據(jù)三分之一以上章節(jié)。事實(shí)上，雖然工程力學(xué)知識(shí)是內(nèi)、外壓容器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，但其中很多知識(shí)點(diǎn)在容器設(shè)計(jì)中并未用到，或者僅用其部分有效結(jié)論即可推導(dǎo)出容器設(shè)計(jì)篇中涉及的公式。如內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度條件是依據(jù)第三強(qiáng)度理論建立的，在講到這部分內(nèi)容時(shí)，即使前面略去強(qiáng)度理論的授課單元，也可以在設(shè)計(jì)篇中引入強(qiáng)度理論的介紹，這并不影響內(nèi)壓容器強(qiáng)度設(shè)計(jì)的知識(shí)學(xué)習(xí)。學(xué)生需要掌握的是彈性失效的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，即公式（1）：（1）強(qiáng)度理論涉及的知識(shí)點(diǎn)在公式（1）中標(biāo)示為σ當(dāng)，即當(dāng)量應(yīng)力的選取結(jié)果。教師在授課中僅需提示學(xué)生其應(yīng)當(dāng)選取的強(qiáng)度理論并解釋其邏輯上的原因即可，這樣既說(shuō)明了重點(diǎn)，又節(jié)約了時(shí)間。此外，在1－6章中出現(xiàn)的大量工程力學(xué)詞匯在容器設(shè)計(jì)篇已少有提及，僅有少數(shù)與應(yīng)力計(jì)算相關(guān)的內(nèi)容出現(xiàn)頻率較高，如許用應(yīng)力、安全系數(shù)等。而像剪切與圓軸扭轉(zhuǎn)、梁的彎曲、壓桿穩(wěn)定等幾乎不再出現(xiàn)。我們知道，內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)的基本理論依據(jù)是薄膜理論（無(wú)力矩理論），其適用于任何薄壁回轉(zhuǎn)殼體的兩向應(yīng)力計(jì)算。在這部分理論推導(dǎo)中，即使是薄膜理論的數(shù)學(xué)表達(dá)式求解過(guò)程也并不十分依賴(lài)于1－6章中工程力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。事實(shí)上，僅用到了切應(yīng)力互等定理與應(yīng)力分析中的“單元法”與“截面法”兩種力學(xué)分析手段，更多的是通過(guò)高等數(shù)學(xué)中的微積分來(lái)進(jìn)行應(yīng)力求解。而上述內(nèi)容可以在推導(dǎo)薄膜理論數(shù)學(xué)表達(dá)式的過(guò)程中逐漸代入，并不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)章節(jié)進(jìn)行大篇幅講述。因此我們認(rèn)為，在“降學(xué)時(shí)”條件下，1－6章的工程力學(xué)基礎(chǔ)不再占用課堂學(xué)時(shí)，調(diào)整為將其中重要知識(shí)點(diǎn)穿插在后續(xù)對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)中講授?！痘C(jī)械與設(shè)備》課程的設(shè)立是為化工制藥專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生增強(qiáng)容器設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)，避免在實(shí)際工作中出現(xiàn)“會(huì)用而不懂”的情況，并非讓這類(lèi)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生去做工程機(jī)械設(shè)計(jì)工作?；趯?shí)際情況，我們認(rèn)為第四篇典型化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容過(guò)于偏重機(jī)械專(zhuān)業(yè)，應(yīng)從必要課時(shí)中刪除，僅作為課后自學(xué)內(nèi)容即可。這樣一來(lái)，保留化工設(shè)備材料和化工容器設(shè)計(jì)兩篇重點(diǎn)核心章節(jié)［3］。通過(guò)化工設(shè)備材料篇了解常用鋼材分類(lèi)、牌號(hào)、性能等基本設(shè)備知識(shí)和設(shè)備的腐蝕防護(hù)知識(shí)；通過(guò)化工容器設(shè)計(jì)篇學(xué)習(xí)內(nèi)、外壓容器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法及典型結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和計(jì)算，熟悉壓力容器和各類(lèi)封頭的設(shè)計(jì)制造、壓力校核、材料使用及安全監(jiān)察的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。通過(guò)這些章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)指定條件的壓力容器設(shè)備進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算工作，有能力與機(jī)械專(zhuān)業(yè)類(lèi)工程師進(jìn)行實(shí)際工作上的有效溝通和對(duì)接。

2建立工程意識(shí)

《化工機(jī)械與設(shè)備》課程容器設(shè)計(jì)部分主要面向中、低壓容器，即壓差在0．1～10．0MPa范圍，如果容器發(fā)生腐蝕、泄露、甚至爆破等情況會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此，在授課過(guò)程中要特別注意給學(xué)生傳達(dá)安全意識(shí)、貫徹工程思維。例如要讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB150規(guī)定的內(nèi)壓容器壁厚設(shè)計(jì)中名義壁厚每個(gè)參數(shù)的制定含義。如公式（2）中的Pc選取要考慮液柱靜壓?jiǎn)栴}，［σ］t的選取要考量溫度影響，Φ的選取則取決于焊接接頭型式及無(wú)損探傷的比例，同樣，壁厚附加量的每一項(xiàng)都是為了使用安全而設(shè)定的。δn＝PcDi2［σ］tΦ－Pc＋C1＋C2＋圓整（2）現(xiàn)階段，基于“三全育人”的基本要求，應(yīng)把立德樹(shù)人作為教育的根本任務(wù)。在《化工機(jī)械與設(shè)備》課程中不僅要傳授理論知識(shí)，也要結(jié)合工程實(shí)際，讓學(xué)生了解行業(yè)發(fā)展。結(jié)合課程內(nèi)容，例如公式（2）中許用應(yīng)力［σ］t的計(jì)算法求值要用到極限應(yīng)力與安全系數(shù)之比。而我國(guó)《壓力容器》GB150—2011中已經(jīng)將安全系數(shù)nb與ns修改為2．7和1．5，對(duì)比之前的《鋼制壓力容器》GB150—1998中的兩個(gè)參數(shù)值nb與ns分別為3．0和1．6，安全系數(shù)的降低意味著我國(guó)當(dāng)前的金屬冶煉水平取得了很大的進(jìn)步，不再需要以前那么高的安全系數(shù)做保障。教師在授課時(shí)應(yīng)將知識(shí)點(diǎn)與類(lèi)似的行業(yè)發(fā)展相結(jié)合，潛移默化地將行業(yè)現(xiàn)狀灌輸?shù)嚼碚撝R(shí)中，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的工程意識(shí)教育，積極引導(dǎo)當(dāng)代學(xué)生對(duì)學(xué)科和行業(yè)發(fā)展的關(guān)心與探索。

3改進(jìn)教學(xué)方法

目前，《化工機(jī)械與設(shè)備》課程的教學(xué)手段采取板書(shū)與PPT課件相結(jié)合的方式進(jìn)行。這與大部分課程的授課方式是類(lèi)似的：即教師講解與學(xué)生聽(tīng)課的組合模式。總體來(lái)講，教學(xué)模式是比較單一的，學(xué)生僅在課堂上的時(shí)間段內(nèi)學(xué)習(xí)對(duì)應(yīng)的課程知識(shí)。而大學(xué)課程安排基本一周內(nèi)只有2～4個(gè)學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)間隔較長(zhǎng)，不利于相關(guān)知識(shí)的掌握。而在當(dāng)下智能手機(jī)的普及率非常高，幾乎每個(gè)學(xué)生都有手機(jī)?？紤]到這一點(diǎn)，我們制作了一個(gè)小程序（圖1），在這個(gè)小程序內(nèi)歸納了本門(mén)課程的重要知識(shí)點(diǎn)，并以判斷、填空與知識(shí)點(diǎn)小分享等形式呈現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生在做對(duì)題目后會(huì)顯示綠色通過(guò)，如果答錯(cuò)了會(huì)顯示紅色并彈出正確答案即時(shí)糾錯(cuò)。此外，在答題結(jié)束后可以顯示答題用時(shí)、正確率及題目用時(shí)排名等信息。采用小程序復(fù)習(xí)方式，學(xué)生可以直觀(guān)地在手機(jī)上隨時(shí)隨地完成本門(mén)課程的復(fù)習(xí)工作，極大地方便了知識(shí)點(diǎn)的回溯與強(qiáng)化，摸清自己對(duì)知識(shí)掌握的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)提高自身成績(jī)有很大幫助。此外，教師也可以在后臺(tái)看到學(xué)生的答題情況，對(duì)于出錯(cuò)率較高的知識(shí)點(diǎn)部分可以重新在課堂上統(tǒng)一講解，加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解程度。充分利用好現(xiàn)代通訊設(shè)備帶來(lái)的方便與快捷，將其作為課堂授課的輔助手段無(wú)疑是一個(gè)好的選擇。

4調(diào)整考核方式

《化工機(jī)械與設(shè)備》的最終成績(jī)包含平時(shí)成績(jī)、過(guò)程考核與期末測(cè)試三部分。以往的考試方式采用的是閉卷形式，計(jì)算題部分主要出現(xiàn)在容器設(shè)計(jì)篇（包含內(nèi)、外壓容器設(shè)計(jì)），涉及的公式及變形形式較多。因此，部分學(xué)生因記錯(cuò)公式而失分，通過(guò)比對(duì)其平時(shí)成績(jī)和課堂表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)并非學(xué)生沒(méi)有掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。鑒于此，我們現(xiàn)將考試形式改為開(kāi)卷，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和對(duì)公式的應(yīng)用能力，而不是考察學(xué)生的記憶力。事實(shí)上，在實(shí)際工作中，各類(lèi)鋼材的許用應(yīng)力、適用溫度等參數(shù)也是要到標(biāo)準(zhǔn)中查找才能確定。因此，這種考核方式的調(diào)整也是契合實(shí)際情況的。同時(shí)，由于考核方式的調(diào)整，在試卷內(nèi)容上也勢(shì)必要做出改變，如在客觀(guān)題上增大其思考性、在主觀(guān)題上調(diào)整計(jì)算題命題方向，避免出現(xiàn)在課本或課件上直接找答案的現(xiàn)象。這樣的調(diào)整方式可以提高學(xué)生的主動(dòng)思考能力，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。

5總結(jié)

《化工機(jī)械與設(shè)備》是化工制藥類(lèi)專(zhuān)業(yè)與機(jī)械設(shè)備類(lèi)專(zhuān)業(yè)間溝通的紐帶，內(nèi)容涉及面廣泛，知識(shí)點(diǎn)繁多。其教學(xué)改革涉及到課時(shí)的刪減、學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)、教學(xué)方法的改進(jìn)及考核方式的調(diào)整。在“降學(xué)時(shí)”要求下，將課程的側(cè)重點(diǎn)調(diào)整為材料基礎(chǔ)知識(shí)和化工容器設(shè)計(jì)兩部分；在授課過(guò)程中加強(qiáng)學(xué)生安全意識(shí)的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解國(guó)標(biāo)規(guī)定；在現(xiàn)有教學(xué)模式下積極使用智能手機(jī)等新工具，探索新方法；課程考核方式調(diào)整為開(kāi)卷模式下的新題型，新考點(diǎn)。新的教學(xué)模式有利于激發(fā)學(xué)生的思考能力，有利于由被動(dòng)記憶向主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，有利于提升學(xué)生的工程意識(shí)和綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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［3］李永紅．非化工設(shè)備專(zhuān)業(yè)化工設(shè)備機(jī)械課程的教法探討［J］．遼寧高職學(xué)報(bào)，2002，4（2）：48－49．

作者：李明 段聰文 李萍 王茹潔 單位：華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系 河北省燃煤電站煙氣多污染物協(xié)同控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室