化学工程设计全文(5篇)

第1篇：化学工程设计范文

关键词：化学工程设计；计算机软件；数据处理

化学工程设计的目的是利用化学方法和物理方法寻找工业生产的最佳过程，研究工业生产中的共同规律，从而使工业生产的效益最大化。计算机软件在工业工程设计中的应用已非常普遍，化学工程数学模型计算、实验设计、工艺流程绘制等，都会用到计算机软件，化学工程设计中最常见的应用软件有MATLAB、CAD、ORIGIN等，研究这些计算机软件的应用，能有效提高化学工程设计的效率，降低化学工程设计成本，使其设计结果更科学、更可靠。

1化学工程研究的内容及手段

化学工程设计就是对产品生产的化学过程、物理过程进行研究、设计，使其能够完成大规模的生产任务，使化学科学能更好为工业生产服务。如石油精炼、食品加工、药品生产、建筑材料生产等，这些都属于化学工程研究的领域，化学工程设计要对工程的相关因素进行充分的、全面的考虑，并结合装置效应，解决生产过程中的各类问题，确保化学工程生产过程可靠、安全、有效。这一过程涉及物理、化学、数学等多个学科，结合生产过程开发和操作理论等研究工业生产的最佳形式，包括单元操作研究、化学反应工程研究、传递过程研究等，是一项非常庞大且复杂的工程。一方面，化学工程本身比较复杂，它属于多学科交互的研究范畴，有时物理现象和化学现象同时发生相互影响，研究起来比较复杂。此外，化学工程研究的物质有气体、液体与固体，多种形态共存，研究起来比较复杂。另一方面，化学工程研究的物系流动时边界比较复杂，这就导致其设备没有固定的形态、构造等，要结合不同的生产需要，灵活设计化学工程，致使其设计比较复杂、多变。化学工程的研究方法较多，早期，人们主要通过实验来研究化学工程的设计，将实验的过程逐级扩大，以探索工业生产的规律、工艺等，人们将其称为经验放大法。随着化学科学在工业生产中的应用日益广泛，进入20世纪后，人们逐渐意识到化学工程研究的重要性，开始寻找新的方法对其进行研究，这一时期就出现了因次分析、相似论，研究的具体做法就是将影响过程的众多因素进行分析归纳，寻找相似的变量，尽可使研究变得简便，然后再通过实验求得这些数据的关系，再设计化学过程。这一时期，将数学模型方法应用于化学工程设计中的研究模式已初步形成，利用数学模型法，结合实验方法，取得重要的数据，再通过实践鉴别、验证这些数据，进而完善化学工程的设计。这一时期，化学工程设计面临的最大问题就是巨大的数据量与人繁重的工作之间的矛盾，而且人工计算、设计中易出错。计算机诞生后给各行各业的发展带来了巨大的契机，化学工程研究也迎来了新的局面，计算机在化学工程设计中的应用将人从繁重的运算、数据整理分析等工作中解放出来，提高了人力资源的利用效率，同时节省了时间、研究成本。直到现在，计算机仍是化学工程设计的重要辅助工具，计算机软件被广泛应用于化学工程设计当中，成为化学工程发展的重要支柱。

2计算机软件在化学工程设计中的应用

2.1计算机软件在化学工程设计中应用的优势

首先，计算机的数据存储和处理功能为化学工程研究带来了方便，化学工程设计者不用再反复、重复收集、整理各类数据，计算机网络的资源共享性、计算机的数据处理功能，使化学工程研究人员通过计算机应用可以获得更多的研究资源和设计资源，应用软件对掌握的资源进行加工、分析，可以得到更准确的结果，这种方法显然比人工准确、可靠、高效得多。例如，利用MATLAB软件，可以迅速、准确分析大量数据，快速得到结果。例如，对某企业废水中的一些有毒物质进行检测，检测数据众多，人工处理起来复杂、麻烦、易出错，应用MATLAB处理就简单得多了，输入相关数据，很快便能得到结果。其次，应用计算机软件可以使化学工程设计的过程更为直观、简便。例如，应用MATLAB软件可以对数据进行图像处理，将数据转化为图形，还可以在图中添加文本，这样能使化学工程研究更方便。又如，使用CAD软件，可以绘制化学工艺流程，使化学工程设计的内容更精确、美观、具体，有利于设计者及时发现问题，改变设计思路，使化学工程的设计更完美。再次，计算机软件可以模拟化学工程实验和化学工程过程，使研究者和设计者更易得到准确的数据，也使化学工程的内容和方法得到了丰富和完善。

2.2计算机软件在化学工程设计中的应用实例

化学工程设计中最常用的计算机软件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等，这些软件应用的主要目的是数学建模、化学实验设计、化学工艺流程绘制、数据处理及数据分析与化学工程分析、设计、核算等。例如，配备一定浓度的溶液，应用计算机软件依次输入相关的数据，就能够得出固体的配置量，这样大大地提高了化学工程设计的效率，使工程设计得到了优化。又如，利用计算机软件进行化学制图，应用MATLAB、CAD都能完成。特别是CAD的三维图，直观、立体感强，是现在化学工程研究必不可少的软件，能够将化学工艺流程真实、客观地表现出来，人们通过看图就能掌握化学工程的概况，方便、快捷，即便不是化工的专业人士通过看图也能够了解化学工程的概况和生产流程。

2.3计算机软件在化学工程设计中的应用问题

计算机软件、硬件的发展都非常快，软硬件相互配合才能发挥出计算机应用的最大价值。当前，化学工程设计中计算机软件的应用存在的一大问题就是大多数化学工程研究者、设计者，过于重视对计算机相关软件的学习、应用和研究，而忽视了对计算机相关硬件的学习和了解，在计算机应用过程中，计算机硬件的一些小问题就会阻碍工作的继续进行，甚至造成难以挽回的损失。例如，化学工程设计图存储不当，造成设计图丢失、损毁、被盗等情况发生，影响了化学工程设计的进度和效益。其次，一些化学工程设计者、研究者过于依赖计算机软件，进而忽视了自身对专业知识的掌握、应用和研究，一旦离开计算机感觉什么事都做不好，这种依赖使其在化学工程设计中缺少创新和钻研精神，不利于化学工程科学的持续发展。再次，化学工程研究中设计和操作优化问题一直都很突出，在研究过程中，大部分研究者也比较重视实践研究，计算机软件也能模拟部分的实验过程，且其处理分析数据的能力很强，即便如此，将化学工程设计应用到大型生产中还是存在诸多问题，这就启发我们需要进一步研究化学工程设计的相关软件，进一步提高其模拟实验和处理数据的功能，更好解决化学工程研究中的各类问题，最好能综合不同软件的应用效果，使软件的应用更为方便、简洁、高效。

3结语

化学工程设计中应用计算机软件，首先应重视计算机软、硬件的协调发展，这样才能使软件更好发挥其作用。其次，化学工程研究的对象相当复杂，计算机软件作为化学工程设计的辅助工具，对于促进化学工程研究、设计是很有帮助的，但归根结底它只是化学工程研究和设计的辅助工具，因此，在化学工程研究设计中，更应重视人的主动行为，大胆开发和创新化学工程设计，不断完善化学工程，使其能更好为工业生产服务。

参考文献

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[3]赵永华,周艳军,齐平等.计算机技术在化工设计中的应用[J].中国现代教育装备,2017(7).

第2篇：化学工程设计范文

为贯彻落实国家职业教育改革实施方案，稳步推进本科层次职业教育试点，进一步优化专业设置，2020年4月3日教育部职业教育与成人教育司组织各职业院校开展本科层次职业教育试点专业论证工作。作为国民经济的重要支柱产业，能源化工产业发展的好坏，对促进经济增长和相关产业水平的提高起着重要作用。新疆拥有丰富的石油和煤炭资源，油气资源占全国油气资源总量的四分之一，煤炭储量占全国的40%。随着中国经济的发展，新疆丰富的能源储备和周边国家带动作用使其逐步成为投资发展的热点。现代职业教育体系应是中职、高职、本科及本科以上职业教育贯通式一体化的体系，能源化学工程本科层次职业教育专业设置有利于形成能源化工方向职业教育与学历教育的纵向贯通和横向融通的现代职业教育体系的构建。

1人才培养目标定位

本专业培养具有思想政治素质过硬、德智体美劳全面发展，掌握能源化工技术的开发及利用，面向化工、煤炭、环保、电力、供热等能源转化领域，能在石油石化行业、煤化工行业、天然气化工、新能源/可再生能源、环保和节能减排等领域从事工业生产过程运行、组织及管理、工程设计、技术开发和科学研究等工作，具有创新精神和能力的高层次应用型技术技能人才为目标［1］。

2就业面向

本专业主要面向石油加工和煤化工、天然气化工、新能源(可再生能源)化工技术、多晶硅技术、生物化工技术等行业，从事生产、设计、科学研究、技术管理等工作或继续深造。

3职业能力需求分析

3．1应具备的专业知识

(1)工具性知识:具有较高的英语(或其他外语通用语种)水平和较强的计算机应用能力，掌握中外文资料查询、运用现代信息技术获取相关化工信息和计算机辅助化工工艺设计的基本方法。(2)专业性知识要求:掌握无机及分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、能源化工工艺学、能源化工与新材料、石油加工工程、煤化工工艺学、可再生能源工程、化工安全工程、化学反应工程等的基本原理和实验技能。(3)相关领域知识:掌握数学、物理、机械等方面课程的基本理论和知识。

3．2应具备的职业能力

在正确分析社会和意识形态问题的基础上，学习马克思主义的基础理论知识，学习实施教育革新和科学技术革新的思想和方法，掌握丰富的传统文化知识，通过传统文化遗产和现代精神的组合形成健全个性。有学习马克思主义的视点、方法，分析并解决相关问题的能力。(1)知识获取能力:掌握外国数据查询、文献检索的基本方法，并使用现代信息技术获取特定实验计划、实验操作能力和实验结果排序和分析能力的相关信息。(2)实践应用能力:具有一定的能源化工产品(煤炭、石油、多晶硅方向)的工业生产、工艺设计、质量分析和控制、技术管理能力。(3)创新创业能力:具有一定的独立开展科研工作、整理和分析实验数据、归纳结果、撰写论文的能力。(4)其他综合能力:热爱科学，具有勤奋、实用、合作创新的科学精神。

3．3应具备的职业素质

(1)意识形态和道德品质:有能力分析和解决问题，运用马克思主义的基本原则，从事实上追求真理，结合理论和意识形态，具有连贯性的语言和行为、知识以追求科学精神，独立思考和创新。(2)专业素质:掌握基本知识，掌握基本理论，掌握基本技能和主要相关技术工程知识，接受科学思考和科学实验训练，进行基本研究和应用研究，具有良好的科学素养有研究新技术的基本技能。擅长运用科学技术管理外语，能够阅读专业外国文学。(3)科学文化素质:具有一定的人文社会科学和自然科学基本知识。(4)身心素质:掌握体育和科学运动方法的基本知识，具有健康的体格、良好的心理品质、沟通能力和社会适应性。

4对应职业岗位群分析

根据各专业的特点及其面向的产业链地位与布局，在石油化工技术、煤化工技术和工业分析技术三个专业基础上，新增能源化学工程专业，组建化工技术专业群。在化学工业链的引导下，专业群具有相同的基本理论特征(类似的基本技术、不同的特殊技术和互补专业的优点)。本专业群与化工产业链关系如图1所示。

5课程设置

能源化学工程专业人才培养课程系统的框架是遵循需求和能力意向的原则，关注课程的科学性和实用性，以代表性的工作为主线，注重与产业、企业、岗位的联系，注重行业标准与专业标准的衔接，整合课程，决定人才培养课程系统。第一，扩大专业课程理论知识学习的范围，为学生将来的学习打好基础，按照一般教育培养学生的基本技能和基本素养。第二，设立以职业能力为中心的职业能力培养特别课程，综合一般教育和专业教育，结合专业人才和一般人才的培养，强调技能课程的特点。

6技能取证要求

能源化学工程专业将深化“学历证书+X证书”制度试点，取得学历、学位证书的同时取得化工总控工中级工证书及化工技术类其它相关专业职业资格证或技能等级证书(或具有同等标准的技能水平)。具体取证要求见下表2。

7实习实训要求

实习(实训)是理论学习和实践锻炼相结合的重要方式，是培养高层次应用型技术技能人才的重要环节，是学院办学特色的重要体现。能源化学工程专业在校内进行金工实习、化验分析技能实训、能源化工课程设计、化工生产仿真实训、化工职业资格取证实训等实践实训;在校外实践基地进行能源化学工程专业认识实习、生产实习、顶岗实习、毕业设计(论文)等。为了充分发挥实习(实训)的作用，对实习(实训)要求如下:(1)知识获取能力方面:需要掌握数据查询，文献检索，现代信息技术的基本方法，并获得相关信息，需要实验设计，实验操作能力，实验结果的筛选和分析能力。(2)实践应用能力方面:要有从事能源化工专业工作的基本能力和能力，并能应用该专业的知识和技术来分析和解决实际问题;掌握能源化学生产过程的基本理论然后，可以巧妙地实行各种各样的实践活动。合理选择操作条件，正确执行化学生产装置的DCS操作，精通操作过程影响因素，有能力分析质量管理;具有安全保护和清洁生产的基本知识。并能使用所学的指导生产过程的知识;正确选择化学生产的安全意识和能力，使用个人保护装置的过程设计，品质分析和控制，技术管理能力。(3)创新创业能力方面:它需要良好的科学素养、应用研究的知识和使用实验技能的能力、独立进行科学研究、整理、分析实验数据、总结结果、写论文的能力。(4)其他综合能力方面:热爱科学事业，刻苦合作，具有勇于创新的科学精神。

8构建职业学历教育人才培养立交桥

克拉玛依职业技术学院石油化工技术专业群中现设立石油化工技术、煤化工技术两个中等职业教育专业和石油化工技术、煤化工技术、工业分析技术、油田化学应用技术等四个高等职业教育专业，同时2019年已经与昌吉学院建成化学工程与工艺“3+2”应用型本科;另外克拉玛依职业技术学院已经与中国石油大学(北京)克拉玛依校区开展了各方面的合作。能源化学工程专业职业本科的建立可实现现有的中职、高职及依托中国石油大学(北京)克拉玛依校区能源化学工程研究生教育的纵向贯通，有机结合和一体化设计，培养各层次应用技术技能型人才［4］。

9结论

本文从人才培养目标定位、就业面向、职业能力需求分析、对应职业岗位群分析、课程设置、技能取证要求、实习实训要求、构建职业学历教育人才培养立交桥等八个方面论述能源化学工程专业职业本科建设的基本思路，为其他院校能源化学工程职业本科建设提供理论保障。

参考文献

［1］赵海，刘俊清，刘瑾，等．能源化学工程专业人才培养模式研究与实践［J］．山东化工，2015，44(12):99－101．

［2］雷泽，唐元晖，张军，等．能源转型形势下能源化工专业建设的思考［J］．广东化工2019(5):252－255．

［3］李雪，申延明，刘铁民，等．能源化学工程专业特色和创新实践［J］．山东化工，2016，45(18):149－151．

第3篇：化学工程设计范文

关键词:化工专业;工程设计;能力培养;实践

工程教育在当今世界的高等教育改革中，已成为各国研究的热点。2010年教育部正式启动卓越工程师教育培养计划(简称卓越计划)，工程教育专业认证也在各高校中迅速开展。按照专业认证的要求，化工专业的学生需要就工程设计的基本理论和实践技能接受系统的能力培养和训练［1－2］。

1化工专业工程设计能力培养中存在的主要问题

工程技术人才的创新能力集中体现在工程实践活动中创造新的技术成果的能力，包括新产品和新技术的研发，新流程和新装置的设计，新的工厂生产过程操作运行方案等。反映在教学过程中就是工程实践能力的培养和训练。化工工程设计是一项综合能力，它是工艺和设备设计、管道、车间和厂区布置、可行性研究、能量综合利用、环境保护以及公用工程设计等的集成。但我国目前还存在工程教育不适应工程实践需求，课程教学内容较陈旧，实习多以参观形式为主，教师教学理念陈旧且缺乏工程实践经验等诸多问题［3－4］。为适应工程技术的迅速发展，迫切需要我们对化工专业工程设计能力培养与训练进行改革。

2工程设计能力培养的实施

近年来我们对化工专业学生工程设计能力的培养遵循“理论系统够用，突出实践动手，营造工程背景，重视过程培养与评价，提倡自主学习，强化创新训练”的原则。在具体实施的过程中主要涉及的内容包括:理论知识体系的调整、课程设计、生产实习、毕业设计、创新项目和学科竞赛等［5］。

2.1理论知识体系的调整

首先打破化工各门专业课的界限，将理论知识点进行有机的结合，如在《化工工艺学》课程的教学中根据课程特点首先将知识内容按照现代大型化工生产分割成典型单元，分别从热力学、动力学、催化反应、工艺条件优化、各工段工艺流程的匹配及实现工艺过程的载体－典型设备的工艺要求等为主线，将化工热力学、化学反应工程、化工原理、分离工程、化工设计、化工设备设计等课程的核心串联起来，将内容融会贯通。

2.2课程设计

在化工原理课程设计的教学中兼顾化工工艺设计的内容，课程设计题目的选择主要来自于现代化工生产的实际流程，设计内容不只局限于单元操作，尤其对于工艺的理解要扩展到工段，了解核心设计的工艺和设备在整个工段中的作用，并初步掌握工艺参数优化的意义和方法，锻炼学生对化学反应、热量传递、动量传递和质量传递的实践应用，为毕业设计打下良好的基础。

2.3仿真实训

为了进一步贴近工程实践，解决实习难的问题，在学校大力支持下我们进行煤制甲醇仿真工厂的建设并已列入化工专业的必修实践课程。煤制甲醇的工艺流程包括煤气化、原料气净化，甲醇合成、甲醇精制等工段。教学分为离线仿真和在线仿真实操两个环节，离线仿真主要通过仿真软件训练学生的实践操作能力，在线仿真实训主要包括内部操作人员在中央控制室中与外部操作人员在总高为8米的3层实训框架平台上协同操作，通过DCS控制和现场阀门、按钮的操作，共同模拟完成煤制甲醇各工段的开车、停车和故障排除等操作过程。通过实训的学习，培养学生了解煤制甲醇生产的全貌，工艺设计的结果和工艺条件的控制如何在现实生产流程中实现，并通过学习进一步了解节能降耗、环保和安全的现实意义及实施的方案。在完成实训的现场，学生能近距离观察设备的外形结构，掌握设备布置、管路布置和工段布置的相关规定，理论与实践相结合，培养学生的工程素养。

2.4生产实习

在校外生产实习环节中，我们建立了对现代化工具有代表性的实习基地，如宁夏宁东能源基地的煤制甲醇厂、宁夏宝塔石化集团的炼油厂、川化集团的化肥厂、扬子石化集团的大型乙烯厂和南化集团化工机械厂等。这些实习基地的现场教学可以开阔学生专业视角，了解更多大型化工厂的典型流程，与化工仿真实训相结合，通过现实的工艺案例的学习，提高学生对工程实践的认知和能力。

2.5毕业设计

在实习和实训的基础上，学生将着手进行毕业设计。以现实大型化工企业的典型流程为背景，选择其中的一个工段为设计对象，从物性参数、工艺流程、反应催化剂和工艺条件的确定，到物料衡算、热量衡算，再到典型设备设计和选型。通过进行具体工段的工艺和设备设计、设备和车间布置，使学生在老师和工程技术人员的指导下，系统的完成一个实际工段工程设计的全过程，使学生的工程设计能力在实践中不断的学习和提高。

2.6创新项目和学科竞赛

对学生更高层次的工程设计能力的培养，还可以通过创新项目和学科竞赛进行。如指导学生参加全国大学生化工设计竞赛，这是一个锻炼学生提高工程设计能力有效途径。化工设计竞赛聚焦化工生产前沿和热点，要求对需求量大、附加值高的化工产品进行生产或资源化利用，运用现代设计软件(aspenplus、autoCAD、HAZOP等)对化工工艺流程、设备、仪表控制、车间布置和厂区布置的进行设计。完成项目可行性报告、初步设计说明书、典型设备工艺设计计算说明书、设计图集(PFD和PID图;车间设备平面和立面布置图;装置平面布置总图;主要设备工艺条件图)、工艺流程的模拟及流程优化及三维工厂设计等内容。在工艺设计的基础上还要充分考虑能耗、安全和环保的相关问题。这些工程设计内容完全与工程实践对接，从简到繁、从易到难、从理论到实践，实现了对学生工程设计能力培养的全面提升。在学生和教师的共同努力下，我们每年积极参赛，共获得全国一等奖4项，多次获得全国二等奖和三等奖。对提高化工专业学生工程设计能力的培养具有积极的意义。

3结语

在实践性教学环节中化工设计能力的培养是高校工科专业人才培养的重要组成部分，是化工专业理论知识与工业化大生产的桥梁，通过工程实践教育训练和培养学生的工程实践能力和工程设计能力，是化工专业教学改革和探索的必由之路。加强化工设计实践教学的融合，培养大学生的创新思维和工程技能，对学生化工专业知识的全面掌握和未来化工领域的工作发展具有重要意义。

参考文献

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第4篇：化学工程设计范文

关键词:化工原理课程设计;翻转课堂;线下课堂;课程评价

化工原理课程设计是化类专业本科学生在完成了化工原理课程学习后的一门强化实践课程，主要内容是对化工生产过程的单元操作进行实践性设计［1－2］。通过该实践课程，不仅可以提高学生工程计算能力、解决复杂工程问题的能力和创新能力，而且还可建立学生的经济意识，培养团队精神［3］。因此，化工原理课程设计是工科化类专业非常重要的本科教学环节。化工原理课程设计实践环节与理论教学脱节现象严重，导致许多学生对要设计的单元操作计算、公式查阅、标准查阅一知半解、甚至完全脱离国标规范。为提高化工原理课程设计的教学质量，我国化工原理课程一线教师进行了大量的探索和实践，并已经取得了有益的成果［4－7］。但由于历史和现实原因，化工原理课程设计仍然普遍存在学生积极性不高、参与度差、设计效果差等问题［8－10］，导致该课程的目标达成度偏低。如何提高化工原理课程设计的教学效果，实现课程的目标达成度，是高校有关老师需要解决的热点问题。

1翻转课堂的内涵及其与化工原理课程设计的融合点

翻转课堂又称“颠倒课堂”，其宗旨是将学习的主动权交给学生。从2007年翻转课堂的概念被正式提出以来，其发展势头如燎原之势，迅速从美国发展到全世界，从基础教育到高等教育领域，成为教学改革的热点［11－13］。翻转课堂教学模式体现了教育的人性化［14］。翻转课堂的教学原则是先学后教，教师主要对学生进行个性化辅导。化工原理课程设计的特点是分散设计为主，集中授课为辅，并且注重交流合作，因此翻转课堂模式在教育人性化上与化工原理课程设计是高度融合的。翻转课堂模式强调学生在课堂中交流讨论、分享知识和思路，从而激发学习的积极主动性［15］。现阶段化工原理课程设计的主要问题之一是学生参与的积极性不高，因此采用翻转课堂模式能较好弥补化工原理课程设计的缺点。再次，翻转课堂突破了传统课堂时间空间的限制，这较好克服了传统化工原理课程设计课堂上教师辅导时间短、知识量大的矛盾。基于此，笔者尝试在化工原理课程设计实践课程中采用翻转课堂教学模式，摸索合适的教学方法和手段，以提高化工原理课程设计教学效果，促进教学改革，并引来他山美玉。

2翻转课堂模式在化工原理课程设计教学中的具体实施措施

笔者根据多年的教学经验和化工原理课程设计的课程目标，结合翻转课堂的特点和优势，将化工原理课程设计教学过程分解为以下模块。

2.1线上教学

目前有关化工原理课程的慕课建设已经比较普遍。为了充分利用这些资源，笔者直接引进国内名校的有关化工单元操作设备设计和计算在线课程作为网络教学资源进行线上学习。如在换热器设计和精馏塔设计部分，笔者选择了兰州大学严世强教授在智慧树上的开放课程《化学工程基础》作为教学资源供学生学习。严教授授课严禁认真、逻辑性强，多媒体课件直观形象，学生接受度高。同时，笔者还选择了天津大学在中国大学MOOC上的《化工原理》作为教学资源。该开放课程适应性强，可充分满足不同专业学生的需要。此外，笔者自己还制作了有关塔设备、换热设备的结构、工艺计算、设备计算的动画视频，并上传至网络云盘中，供学生在传统课堂之前进行学习。学生可以根据自己学习能力自主制定学习计划和进度，反复学习，加深理解，并重点标识难点和疑问。

2.2课堂集中教学

翻转课堂要求课中师生之间保持良好互动。笔者在学生完成线上视频学习后，再根据化工原理课程设计的课程目标和知识点，将课程内容分解，采用基于问题为中心的教学模式。每一部分内容都围绕一个问题展开教学，以学生讨论为主，并提出解决方案［16］。如对于换热系统的设计任务，笔者先将课程内容分解为传热面积的估算、换热管长及管数的计算、壳体内径的计算、组件的选择、换热器的核算和换热器结构几大部分。每一部分都设置一个中心问题，并分别安排独立一个单元时间集中讲解，学生在解决迷惑后，再进行分散讨论，形成最终的解决方案，保障课程设计的质量。对于学生在线上学习的个别问题，采用一对一的方式在课中解决。在精馏塔设计课程中，笔者在将课程分解为工艺计算、结构计算、机械计算、流体力学性能核算、辅助部件选型等部分。对于每一部分，笔者也都安排独立单元时间讲解，并留出充分时间由学生思考讨论，在形成自己的解决方案后再进入下一单元的学习。

2.3线下设计

在完成视频学习、集中讲解的基础上，笔者给每位学生安排了内容不同的设计任务。如针对换热器课程设计，笔者分别安排了不同原料温度、不同冷却温度、不同流量、不同换热器形式的设计任务，使每位学生均有独立任务，避免相互抄袭。针对精馏塔的设计，笔者给每位学生布置了乙醇－水体系、正戊烷－正己烷体系的分离设计。同一体系要求产品纯度不同、产量不同、精馏塔形式不同。在设计过程中，学生只能互相合作，难以生搬硬套。在共性的设计问题上，要求学生分工协作，互相讨论。如在精馏塔课程设计中，计算内容涉及物料衡算、热量衡算、相平衡关系与传递速率、主要设备结构设计与附属设备选用等，计算量大，往往涉及非线性方程组求解及非平衡级的计算，手算较难完成，因此在设计过程中要求学生采用计算机、练习使用各种计算软件编程完成设计计算。笔者鼓励学生之间互相帮助，必要时组成几个计算小组共同编程完成设计计算。在制图过程中，为培养学生在今后实际工程设计中的计算机能力，笔者鼓励学生采用Aspenplus、PROII、AutoCAD软件绘制设备图、工艺流程图和模拟结果。在制图阶段，笔者安排几位已掌握AutoCAD软件的学生在课堂上为全体学生讲解该软件的使用方法和窍门。

2.4课后评价和反思

化工原理课程设计是考查课程，目前常用的考核方法是平时表现+说明书+图纸质量+答辩。如何科学合理评价课程的学习效果，也是提高化工原理课程设计质量的关键。在化工原理课程设计采用翻转课堂模式，有助于建立更为科学的线上与线下相结合的考核体系。利用线上平台，可以客观、高效反映学生线上学习的情况，为更合理评价学生的平时表现提供了科学依据。同时，线上平台可以实现自我评价、生生互评、教师点评，构建多元的综合评价体系，改革传统的化工原理课程设计考核系统。线下评价仍然是必要的考核手段。结合翻转课堂和信息化辅助教学手段的应用，笔者增加了计算机应用能力考核。如在装配图和流程图绘制中，笔者鼓励学生采用Aspenplus、PROII、AutoCAD软件绘制。课后反思，持续改进是翻转课堂教学的特点。根据课程评价结果，学生可以反思是否已经达到预期的学习效果，探索原因，提升学习能力。教师也可以根据课程总的考核结果，反思课程目标是否已经达成，如果某一部分没有达成，应该从哪些方面加以完善，从而有目的的加强教学，持续改进教学效果。

3改革成效与展望

实践初步证明，在化工原理课程设计中采用基于翻转课堂的教学模式，并将线上与线下学习有机融合，能在较短时间内有效强化和巩固化工单元设备设计的理论基础，增强学生的学习主动性，并能充分激发学生学习的主体性和积极性。近两年，参与改革的班级学生设计说明书撰写的规范性、设计方案的合理性、工艺计算的正确性方面比改革之前有所改善。笔者从工程知识、设计解决方案和使用现代工具等方面进行了课程目标达成度分析。在设计解决方案上，课程目标达成度提高了约8%;工程知识上，课程目标达成度提高了约6%。但由于实践时间有限，此教学改革仍需要进一步完善。下一阶段，笔者计划开发一门化工单元设备基础的在线开放课程，并进一步优化线下课程知识模块，重点解决学生学习过程中的疑难点，回归学生在学习过程中的主体作用，力争打造化工原理课程设计金课。

参考文献

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［8］李燕.化工原理课程设计教学存在问题及对策探讨［J］．化工高等教育，2012(5):78－80.

［9］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(自科版)理工卷，2009，6(4):325－326.

［10］韩淑萃，吕燕根.化工原理课程设计的教学改革探究［J］．化学工程与装备，2018(9):335－336.

［11］张帆.翻转课堂在高校教学创新中的探究与实践———以《报关实务》课程为例［J］．中外企业家，2019，14:187－188.

［12］魏先勇.基于MOOC平台翻转课堂教学模式改革研究［J］．商丘职业技术学院学报，2019，18(4):7－10.

［13］张颖，冯诚.翻转课堂模式下应用元认知培养自主学习能力研究［J］．中国教育技术装备，2019(2):82－84.

［14］叶松，胡业发.基于翻转课堂的数控实训教学模式研究［J］．九江职业技术学院学报，2016(3):31－32.

［15］蒋爱云，张勤，吴俊峰，等.基于慕课的翻转课堂教学模式改革探讨———以《计算机辅助设计》课程为例［J］．轻工科技，2019，35(7):148－151.

第5篇：化学工程设计范文

关键词：化工原理课程设计；改革；工程意识

1化工原理课程设计教学存在的问题

化工原理课程设计目前存在诸多问题：一般专业未开设大多软件课程，学生不能进行模拟计算，设计效率低；学生缺少查阅工具书意识，且工具书有限，生搬硬抄教材较重，无法提高学生分析和解决工程问题能力；青年教师缺乏设计经验，指导能力尚需提高；教师指导人数多，学生面临末考压力，影响师生沟通；选题面窄，验证性设计题目多；学生缺乏工程观念，与工厂现状关联少，难以培养学生创新思维和工程意识；设计时间紧、任务重，完成质量不高；考核简单，多以说明书和图纸为评判依据，不能真实反映学生设计能力。基于以上原因，利用课程设计环节培养学生创新精神和解决实际问题能力的目的未能较好达到[3]。

2化工原理课程设计指导流程改革

现有化工原理课程设计指导流程一般是指导教师集中开动员会，下达并讲解任务指导书，课程设计要求，按学号进行分组，后续集中指导交流机会少，学生有问题得不到及时解答，入手难，设计进度缓慢等问题，就此对课程设计指导流程进行了细化改革。

2.1了解学生情况

在课程设计分组前，对学生情况了解非常重要。需对学生进行归类，如组织领导才能、有一定威望、学习成绩好、学习比较欠缺、计算能力较强、办公软件使用熟练、模拟绘图软件熟练操作等方面进行了解，此可避免各小组间较大差距，可充分调动小组积极性和团结协作，分工协作进而可减少指导教师工作量。

2.2提前动员准备

教师可将设计题目、设计框架穿插在化工原理理论课教学中，介绍设计思路和实际经验，有意识让学生积累工程素材，要求学生利用课余时间根据设计题目搜集资料，培养学生文献资料检索和搜集能力，学习CAD绘图等技能，提前做好初步动员，积极引导学生复习和补充设计所需的有关知识和技能，可合理分配利用时间，解决课程设计时间紧、任务重的问题。

2.3选题

在进行课程设计开始时，结合理论知识的基础，把控好设计的难易程度，也可根据工厂情况涉及各种单元操作与生产一线联合选题，设计与生产实际贴近的合理设计题目，选题符合本科教育要求，难度适中；符合学生实际知识水平和能力，经过努力能顺利完成设计任务。

2.4分组及选组长

指导教师了解学生基本情况后进行分组，学生可在一定前提下自由组合。学生推举组织协调能力较强的组长，指导教师与组长交流讨论，组长选择副组长，余下的同学自行选择组长，教师再根据小组成员不同特点进行适当调整。每个小组成员最好有专长，如工程计算、CAD绘图或模拟软件使用等，利用各组员长处承担相应设计任务，团队协作完成设计。

2.5设计任务书

正式开始设计前，召开全体学生动员会，集中将设计内容和要求详细阐明，并对设计任务书进行详细讲解。设计任务书是课程设计的方向和依据，一般包括以下内容：设计题目、设计参数、设计目的及内容、设计说明书内容、进度计划、考核方法等。设计任务书应详尽具体，让学生对课程设计所有内容一目了然，且难易程度与学生水平应相当。

2.6集中交流与过程考核

开展有效的辅导交流，可加强各小组交流学习，了解每个学生在团队中的表现，能强加过程考核，并督促把握各小组设计进度，还可很好解决指导教师不足问题。各小组围绕设计思路及进度、存在问题、后期方略开展单独交流。由组长总体介绍，每个组员分管工作介绍，检查学生设计思考情况，指出设计中的不足，以利于以后改进，提出后期工作安排。

2.7正确指导和监督

教师首先对设计思路进行引导，设计过程中确实遇到问题，先由小组内开展讨论分析，确定无法解决后，教师再从旁协助，引导启发，并解决问题。除约定时间集中答疑外，还可通过电话、短信、QQ及微信等手段进行辅导答疑，记录学生提问积极性以用于监督和考核。教师要及时掌握学生设计进度和动态，对设计过程中表现积极地学生适当加分。

2.8考核与答辩

根据学生在设计中综合表现进行考核评定，采取教师审定、小组互评、过程表现与答辩相结合的方式，成绩评定按百分制记分。通过答辩，考核学生设计思路和设计态度，设计方法是否掌握，是否有抄袭现象，对知识掌握及运用情况，主要考核解决工程实际问题的能力。

3化工原理课程设计的改革与探索

3.1精心选题，加强工程实践性

设计题目要能综合应用所学知识，依据实习基地和个人科研项目而选择合适项目，紧密联系化工生产实际和学科前沿。选题时要结合学生专业特点，在给定物系要求、操作条件、设备要求等方面做到多样化，且有一定难度与深度。通过课堂和工厂现场教学，加强学生工程实践能力锻炼，使其对单元操作、生产工艺和设备等有初步认识，而利于设计顺利完成。

3.2改革指导过程，加强监督

辅导答疑坚持以学生讨论为主，教师从旁协助原则。遇到问题先组内讨论，无法解决时教师再引导启发至解决问题。集中辅导时，教师将设计共性难疑点详细讲解；小组单独交流时，围绕设计思路及进度、存在问题、后期方略交流，还可通过网络等进行实时辅导。指导教师应了解各学生表现，实行阶段性检查，辅导过程以学生为主，培养其分析解决问题能力。

3.3加大计算机应用，强化软件应用能力

目前，课程设计手工计算较多，耗时费力，准确性不好，使用计算机辅助设计显得尤为重要。可利用Excel、Origin和Matlab等对数据选取、核算和绘图；利用Aspen、ChemCAD等对物性参数、热负荷等选取和计算；利用CAD、ChemCAD等绘制流程图、人流物流等；利用Plant、CADWorx等进行配管、三维图绘制等。对于工艺计算和绘图软件，教师应在课程设计前一学期介绍，学生平时加强自学练习，可充分发挥学生自主学习和独立思考精神，提高计算机运用技能和专业知识综合运用能力[4]。

3.4提高教师水平，锻炼指导能力

化工原理课程设计水平与指导教师直接相关，教师的实践教学能力是提高设计环节教学质量的关键。年轻教师工程实际训练少，教学经验不足，对工艺流程、设备结构、车间布置等不熟悉，故提高青年教师指导水平尤为重要，可利用暑期实践活动到学生实习化工企业进行历练，参加实践基地建设及校企项目合作，精选部分具有企业工作背景或设计经验的教师和优秀校友开展双导师制课程设计，不断提高教师的指导能力和水平。

3.5改革评价体系，体现公正

将小组互评、学生自评和教师审定相结合，平时讨论表现和答辩相结合，考核贯穿设计过程始终，最终成绩需考核学生知识掌握情况、分析解决问题能力、计算机应用及文字组织能力等。采取平时表现（5%）+过程考核（15%）+说明书（15%）+图纸质量（20%）+难度和创新性（5%）+答辩表现（40%）来评定学生成绩。从设计态度、考勤、学习表现、提问释疑情况，交流表现、资料掌握，说明书质量、图纸绘制及软件应用等审定。答辩时要求组员对自己工作做出说明，结合小组成绩和个人表现，给每位同学评定成绩，做到合理公平。

3.6鼓励参加设计大赛，以赛促教

积极鼓励学生参加各类科研活动及化工设计类实践和竞赛，“国药工程杯”全国大学生制药工程设计竞赛、“三井化学杯”全国大学生化工设计竞赛及省校级制药、化工类设计大赛，通过参加这些设计大赛，学生能很好地将理论和实际相结合，计算机水平显著提高，工程概念、创新意识和工程意识显著增强。

4结语

化工原理课程设计是对某个单元操作的工艺流程、设备设计及计算、图纸绘制的基本工程能力训练，其实践教学改革也是一项复杂和系统的工作。从合理精心选题、团队确定与分工合作、过程监督与考核、学生工程实践能力培养、计算机应用能力培养、青年教师指导能力的提高、考核评价方法等方面进行了思考，以期待不断提高并完善化工原理课程设计的质量和体系，指导教师也应提高自身业务水平能力，加强实践能力的锻炼，进行教学反思和总结理论联系实际，切实提高学生的工程设计实践能力，培养了学生创新意识，强化了学生计算机应用技能，为社会输送合格的工程应用人才。

参考文献

[1]陈桂,龚小娟,欧阳跃军,等.浅议创新创业教育与工程类课程设计[J].教育现代化,2018,5(37):50-52.

[2]韩淑萃,吕燕根.化工原理课程设计的教学改革探究[J].化学工程与装备,2018(09):335-336.