《无机材料工厂工艺设计》课程设计的改革探索
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摘 要：无机材料工艺设计课程设计是无机非金属材料工程专业一门重要的实践教学课程，对培养学生分析和解决工程设计问题的能力起着十分重要的作用。本文就如何提高无机材料工艺设计课程设计的教学质量，从选题、指导、计算机绘图、综合答辩四个方面提出了教学改革的思路和措施。
关键词：课程设计 无机材料工厂工艺设计 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0222-02
课程设计是在一定目标要求下，将理论课程知识内容应用在具体的工业设计中，是高校理工科专业实践教学体系中的组成部分，是高校培养大学生实践能力、创新意识与创新能力的重要平台[1-3]。《无机材料工厂工艺设计》课程设计要求学生运用先修课程《工程制图》、《无机材料工学》、《无机材料热工基础及设备》，《建筑材料学》，《无机材料机械设备》等知识后，独立完成一个无机材料生产企业的工艺及主要生产车间的设计。通过课程设计，着力培养学生工程素养和创新能力，提高分析和解决设计无机非金属材料生产企业的工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关无机非金属材料制品工厂工艺设计方面的知识，是对学生的应用专业知识解决实际问题的一次重要训练[4]，同时对后续专业课程的学习、毕业设计（论文）以及今后的工作都具有重要影响。
近年来，新经济的发展方兴未艾，对无机非金属材料工程专业人才培养提出了很大的挑战。无机材料制品生产技术、工艺与设备也由传统型向现代型转变，涌现了很多新技术、新工艺与新设计方法，社会对专业工程设计人员提出了更新更高的要求，因此传统的无机材料工艺设计课程设计教学内容和方法必须要进行改革。笔者根据多年指导无机材料工艺设计课程设计的实践以及其他课程设计教学的相关经验，对无机材料工艺设计课程设计的教学改革做出了初步探索。
1 改革的思路与措施
1.1 根据学生就业和专业方向，结合实际选题
无机材料工艺设计课程设计是我校无机非金属材料工程专业设置的一门必修课程，以前，无机材料工艺设计课程设计基本上都选择单一的无机材料制品生产工厂作为题目，选题和设计内容大多围绕传统的水泥、玻璃与陶瓷的工厂设计、生产设备及工艺流程进行，设计的题目都是教师指定给学生，没有考虑学生所选的专业方向和就业方向，往往对部分学生因为设计题目与专业方向和以后就业的针对性不强，学生做课程设计的兴趣和积极性不高。为此在改革中，我们在课程设计任务、选题和内容上在把握行业发展方向基础上，结合近几年本专业学生就业行业的工作实际和学生所选的专业方向，提出课程设计的题目。选取的题目要求具有针对性、先进性和多样性，即对课程设计的题目提出了更高的要求，具体是教师给出几个方向的题目。如：建筑工程材料方向的“混凝土搅拌站工艺设计”、“预应力高强混凝土管桩厂工艺设计”;建筑制品方向的“浮法玻璃生产线工艺设计”、“道路标线涂料工厂工艺设计”、“预应力混凝土电杆厂工艺设计”;陶瓷与装饰材料方向的“仿古砖生产线工艺设计”、“建筑涂料工厂工艺设计”;粉体工程方向的“52.5普通硅酸盐水泥厂原料车间工艺设计”、“52.5普通硅酸盐水泥厂水泥粉磨车间工艺设计”;功能材料方向可根据新材料产业发展热点，提出相应的课程设计题目，如“高性能结构陶瓷生产线工艺设计”、“先进锂电生产线工艺设计”等。学生可根据自己就业签约的工作性质和兴趣自主选择大题，强调学生自主创新，包括厂址的选择、工艺流程和技术的选择，指导教师只给出指导性意见。这样的选题改革学生普遍比较感兴趣，既满足了教学大纲对于课程设计的要求，又与学生的专业方向和就业实际紧密联系，提高了学生做课程设计的积极性。
1.2 精心指導，着力改变学生的设计方式
以往的课程设计往往是指导教师给定一个题目，学生按要求查阅资料，翻手册，照搬一些参考书的知识，进行相应的理论计算和绘图绘制，设计过程大多是纸上谈兵，甚至是依葫芦画瓢，与当前的产业需求、工厂实际和创新基本脱钩。因此我们改革课程设计题目的来源，要求设计的题目和内容要求都是产业前沿的，具有前瞻性，是动态的，这就需要学生在设计过程中更多的运用互联网和大数据收集无机材料生产先进企业的信息和数据，根据真实的企业环境，采用分析、研讨方式进行课程设计。这一过程具体是要求学生根据现代企业要求对课程设计的目的和背景、厂址的合理选择、方案的可行性（包括环境评价）进行分析讨论，对选用的各种工艺流程及技术方案要根据互联网和大数据收集的信息和数据与指导教师一起进行优劣比较，充分发挥学生学习的主观能动性，积极思考，从根本上改变过去照搬照抄的模仿型设计，提高学生的工程实践能力和创新能力[4]。
课程设计中除了方案的中厂址选择，生产工艺流程和技术路线确定以外，还包括产品的配方设计、工艺参数和工作制度确定，全厂物料衡算、全厂设备选型计算、堆场及储库（料仓）的计算，工艺布置，绘制全厂总平面布置图和工艺布置图，编写设计计算说明书等几个阶段，其中，全厂物料衡算、设备选型计算、工艺布置方式都是图纸绘制的基础。由于学生对产品制备过程中各工序的感性认识往往不强、未涉及到生产各工序半成品合格率，虽已完成认识和生产实习，但由于不够深入，对生产设备选型和工艺布置无从下手，因此学生在具体布置上感到绘图困难，设计错误相对较多。针对此过程的学习情况，我们在课程设计前期就着重要求指导教师深入先进生产企业，了解和掌握企业的生产新技术、新工艺、新装备，并实地拍摄相应的教学视频，作为课程设计的教学资源。直观的视频资料，再经过指导教师应悉心讲解指导，引导学生抓设计的重点，树立工艺和设备整体设计的理念，使得这一阶段课程设计事半功倍，课程设计质量得到了明显的提高 。 1.3 把握行业发展方向，加强计算机的运用能力
在当前国内先进制造企业已经普遍完成了由手工绘图向计算机绘图的转变，大量二维甚至三维CAD软件在工艺设计中得到广泛的应用。我们原先在课程设计中要求使用的手工绘图设计方法明显落后于生产企业实际使用的设计方法，因此我们在课程设计中加强了学生在计算机绘图方面的训练。在课程设计中，我们要求每位学生至少有绘1张以上的采用CAD软件绘制的图纸，对于一些计算机基础好的学生，要求全部用CAD软件绘制工厂（车间）工艺布置图和主要构筑物、主要设备布置图等。运用计算机绘图，通过模拟真实的企业环境，培养了学生使用CAD软件进行工厂设计的能力，使学生在今后的工作中能快速适应当前工作环境，尽快成长为新经济发展需要的合格工程师。
1.4 改革课程设计考核评价模式，组织综合答辩
无机材料工艺设计课程设计是对先修课程学习内容结合工程实际的综合应用。在课程设计过程中，教师大多都是全程指导，因此学生在设计过程中一般不会出现太大的错误。教师如果仅以设计说明书和绘制的图纸来判定课程设计的成绩，就会产生一定的偏颇，不能很好反映学生在课程设计过程中知识的理解、运用、领悟和创新，引入答辩可深入考察学生的在设计过程中对所学知识的掌握情况和设计创新能力，因此根据实际情况，探索合适的课程设计答辩模式十分必要。我们在确定成绩时，除了考虑设计说明书、图纸外，加入了综合答辩环节，两个部分在成绩中的比例为70%和30%。答辩主要是根据课程设计在教学中应达到的基本要求列出知识点，结合各设计题目提出相关问题，对学生进行答辩。综合答辩有助于学生独立完成任务，引导学生运用相关知识解决设计中遇到的问题，搞懂设计中的各个细节，防止抄袭，这样的改变使得考核成绩既考虑了设计说明书和图纸的完成情况也考虑了设计过程中知识的运用和创新，有利于提高学生学习的积极性和综合素养。
2 结语
我校无机材料工艺设计课程设计经过改革和探索，课程设计的任务设置、选题、内容在加强水泥、陶瓷、玻璃、混凝土等传统无机非金属材料基础上，进一步拓展到先进粉体材料、信息材料、新能源材料、环保节能材料等领域，充分调动了学生参与课程设计的积极性，提高了学生的计算机绘图能力和专业技术应用能力，培养了学生的工程设计创新和独立思考能力，取得了较好的教学效果。
參考文献
[1] 庞希愚，王成.计算机专业基于校企深度融合的课程设计教学模式的研究[J].科技创新导报，2017（8）：173-176.
[2] 宋晓岚，叶昌，何小明.无机材料工厂工艺设计概论[M].北京：冶金工业出版社，2010.
[3] 李娟英，邵留，凌云，等.环境污染控制与工程设计课程群的建设[J].实验科学与技术，2015（6）：235-237.
[4] 付廷明，张兴德，陈瑶，等.制药工程专业课程设计的连贯性改革尝试[J].江苏科技信息，2018（7）：64-67.
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