《热工基础与设备》课程设计教学改革与探索

《热工基础与设备》课程设计教学改革与探索

热工基础与设备》课程设计是无机非金属材料专业学生重要实践教学环节，其教学目的是培养学生具有热工设备设计能力，也是"卓越工程师教育培养计划"中培养学生工程技术素质的实践环节。

因此，本文按照"卓越工程师教育培养计划"的总体要求，对《热工基础与设备》课程设计的教学内容进行了相应的改革与探索。首先从分析现有课程设计存在的问题及不足，提出课程设计改革的措施与实践，培养学生的工程设计创新意识与创新技能为目标，实现较理想的教学效果，以期为面向"卓越工程师教育培养计划"培养的专业课程设计教学内容的改革探索提供参考。

《热工基础与设备》课程设计存在的问题

无机非金属材料专业的《热工基础与设备》课程设计目前普遍采用回转烘干机械设备作为设计对象，设计题目多为回转烘干机选型及干燥工艺流程设计。这主要是因为回转烘干机及干燥工艺过程的设计基本涵盖了《热工基础与设备》理论课程的主要内容。目前，从《热工基础与设备》课程设计教学效果来看，还有以下问题:

(1) 学生缺乏对《热工基础与设备》课程设计的重视，学习状态不好，认为只要按照老师给定的计算步骤就能完成课程设计任务，草草了事，是一种被动的学习状态。一旦在设计中出现难题，不去主动查阅文献资料，寻找解决问题的途径，而是依赖指导老师的解答，导致教学效果不理想。

( 2) 一些学生基础较差。部分学生在《热工基础与设备》课程内容的考试中还没有及格，对先修课程的基本要求都还没有达到，开展课程设计，必然存在综合应用能力较差，无法进行创新设计。还有就是，学生在大学一年级时就完成了机械制图课程，疏于训练，导致一些学生在绘图等方面都存在困难，出现图纸不规范、质量不高等问题。

(3) 课程设计完成时间安排较短。通常是《热工基础与设备》教学课程上完后，就安排一周的时间要求学生完成设计资料的查询，设备选型计算，绘图，编制课程设计说明书。可见，学生是在较短的时间内完成指定任务，难以达到较理想的教学效果。

(4) 设计与实践脱离，学生缺乏对工程知识和设计理念的掌握。这主要表现在学生对回转烘干机各部件、燃烧室、收尘设备、管道布置等缺乏工程认识。学生在进行课程设计时，易出现照抄文献中设计资料，课程设计敷衍了事，难以达到预期的教学效果和目的。

(5) 设计内容单一。课程设计题目多是回转烘干机及干燥工艺流程设计，仅有的差别是规模大小的不同。学生多参照以往的文献资料及设计模板进行抄袭式设计，难以达到培养学生具有热工设备设计能力的教学目的，这与"卓越工程师教育培养计划"的培养目标相悖。

2 《热工基础与设备》课程设计改革与探索

2. 1 发挥指导老师的作用

原有的《热工基础与设备》课程设计，仅是让学生简单地按照要求完成课程设计任务内容，没有充分发挥指导老师的作用。指导老师应按照"卓越工程师教育培养计划"的要求来指导学生的课程设计，使学生知道，要成为一名卓越工程师，我们不仅要学习理论基础知识，还要将所学知识应用到分析和解决实际的工程问题。由于学生是初次接触到工程设计问题，很有可能不知道该如何入手工作，因此，指导老师要做好引导工作，在设计开始的第一天，把学生的主动性和积极性充分调动起来。同时，为了使学生能有组织性和纪律性，指导老师严格按照课程设计教学大纲及评定成绩标准，严把各设计时间节点的质量关，让学生重视课程设计的每一个环节。在课程设计指导过程中，要针对学生所面临的问题，有耐心地讲解，引导学生从工程实际出发，让学生了解到工程设计的计算结果不存在标准答案，而要看计算结果是否合理，设备选型是否正确等。在课程设计答辩过程中，要有针对性地对学生的设计说明书及图纸进行提问，培养学生的工程意识，增强分析问题和解决问题的能力，从而达到较好的教学效果。

2. 2 改变教学模式及拓展设计内容

为了增强学生对回转烘干机及干燥工艺流程的认识，指导教师可以先组织学生查询相关工厂设计资料。有条件的话，也可以组织学生去工厂进行实地考察，开展回转烘干机工艺流程方案的讨论，使学生了解到工艺流程与所烘干的物料种类不同而定。顺流式回转烘干机适用于初水分高并允许强烈脱水及对温度敏感的物料，如粘土、矿渣、煤等，而逆流式回转烘干机适用于终水分要求很低而又不能强烈脱水的物料或对温度不敏感的物料，如砂子、石子等。然后学生再根据课程设计任务书中给定的物料要求，烘干水分等条件，提出设计方案，对设计方案进行论证后，确定为本次课程设计的方案。

《热工基础与设备》课程设计的题目可以拓展到玻璃窑炉的工艺设备设计，陶瓷坯体烘干工艺设计、流化床干燥工艺设计等等。学生可根据自己的兴趣进行选题，从而充分调动学生的学习兴趣，培养学生解决工程实际问题的能力。

2. 3 划分设计小组

划分设计小组可培养学生之间的团队协作精神。传统的课程设计教学主要是学生单独按时完成课程设计任务，存在以下缺点: 一是时间有限，每个学生都将重复一部分设计内容，而在创新上没有较多的时间进行思考。二是学生遇到设计问题时，同学之间没有讨论及交流的意识，学生之间也不会形成团队合作精神。指导老师可以给每一个学生布置一个设计题目，然后按设计内容相近的学生组成设计小组( 2 ～ 3 人) 。这既保持每位同学在设计任务上的相对独立性，又可让学生根据设计任务自行分解任务，明确组员之间的设计任务，营造团结协作的学习氛围。

2. 4 手工及计算机作图的应用

目前，CAD 应用技术已广泛应用于各工程领域及机械设备的作图。熟练掌握CAD 技术已成为卓越工程师必须具备的基本技能。运用计算机作图不仅可以使学生掌握CAD 技术的应用，减少学生绘图的工作量，而且又能将更多的时间和精力用在工艺流程方案的选择以及设备选型等设计工作上。手工绘图是检验学生的基本功和工程素质的重要手段，在一定程度上又可避免同学之间相互复制的现象。因此，在绘图过程中，要求学生用手工绘制一部分机械设备图，其余部分图纸则用计算机绘制。采用手工及计算机作图，这可以兼顾培养学生手工绘图及计算机作图的综合应用能力。

2. 5 调整课程设计时间

课程设计在时间及内容安排上进行适当的调整，让学生更加有效地去完成课程设计任务。根据《热工基础与设备》理论课的特点，在学期的中后期，即在学习干燥过程与设备章节的理论部分时，可将设计任务书先下达给学生，让学生带着设计任务进行理论课的学习，这样将对设计中遇到的工艺方案选择、计算公式运用、设备选型等有深刻的认识。适当地把原来的课程设计时间由1 周调整为2 周，延长学生设计时间，指导教师对学生有更多的指导及答疑时间，从而保证《热工基础与设备》课程设计达到教学效果。

2. 6 综合评定课程设计成绩

课程设计成绩评定是实践教学的重要环节，也是对学生在设计过程中所做出的劳动进行一个评价［5］。指导教师要做到对学生在设计中所取得成绩的肯定，也指出学生在设计中还存在的不足之处，不能单一地只给出一个总体分数，让学生不知道自己今后在哪些方面还有待于进一步锻炼和加强学习。根据《热工基础与设备》课程设计的特点，将课程设计成绩评定标准设置见表1。评定标准主要包括四个方面: 平时成绩20%、图纸质量30%、设计说明书40%，以及答辩情况10%。由于课程设计讲求设计方案、结构设计等的合理性，在成绩评定标准中增加了学生对设计说明书答辩情况的评定，可避免一些学生在设计过程不认真、抄袭等现象的发生。

2. 2. 4 充分发挥企事业单位兼职教师的优势

电子科技大学中山学院在应用型人才培养过程中聘用了大量企事业单位技术及管理骨干和领导作为兼职教师进行部分应用实践性课程教学。我校生化类专业充分发挥源于应用一线和高水平兼职教师，为校外实践基地的建设和管理起到了十分重要的作用。

2. 2. 5 校外实践基地的分类建设和管理

根据应用型人才培养不同阶段的具体需求和校外实践基地的实际情况，我校生化类专业的校外实践基地采用分类建设和管理的模式: ( 1) 展示效果明显的企业主要开拓为参观访问类校外实践基地，如汤臣倍健公司; ( 2) 操作性较强的企事业单位主要开拓为实习就业类校外实践基地，如广东奕安泰检测评价服务有限公司; ( 3) 对于研发等教师项目合作类的企业主要开拓为科研合作与开发类校外实践基地，如中山市翠山茶园有

限公司。在实际的操作过程中，保障安全的前提下强调实效，在管理过程中以效果进行评估。

2. 2. 6 动态的反馈，考核和激励机制

建立及时、灵活、有效的反馈和考核机制是落实校外实践基地的重要举措，我校生化类校外实践基地的反馈和考核机制建立的主要措施包括: ( 1) 以二级学院内部管理为主，初步建立了生化类校外实践基各项规章制度; ( 2) 以教师为主体，对于学生定期和不定期结合多方面深入的跟踪调查和反馈机制;( 3) 分配制度倾斜性的奖励激励机制。