全课程教案 一、基本信息 课程名称 无机材料工厂设计 课程编号 0805000981 课程性质 专业必修课 学分 1 教学安排 总学时16。其中讲授16学时，实验 0 学时，上机0 学时，实训0 学时 授课时间：第 5 周至第 12周 周学时 2 相关课程与环节 先修课程与知识储备： 机械设计，无机材料工学，无机非金属材料工业生产设备 后继课程：无机材料工厂设计课程设计，毕业设计 二、授课对象 基本情况 专业 无机非金属材料工程 年级 21级 班级 01、02班 修读人数 68 授课对象分析 学生主要先修课程包括无机材料工学及无机非金属材料工业生产设备，对无机非金属材料制备生产流程及工艺特点有一定的理论基础，也学习了机械设计及制图的基本技巧，但还未亲身接触过工厂实际，学生关于工厂建设的感性认识不够多，且无机材料及制品种类繁多，制备的企业也涉及较多类别，而本课程涉及专业知识面广，学生有些乏味心理；教学内容较多，讲授容易听懂，但实际设计时出现问题较多，知识的综合运用能力较弱。 三、教学内容与安排 课程简介与要求 本课程传授学生建设无机材料及制品工厂的工艺设计原理及方法。要求学生了解无机材料工厂设计基础知识、无机材料工厂设计技术经济等知识；熟悉无机材料工厂总平面规划设计、无机材料工厂设计其它专业知识；掌握无机材料工厂工艺设计、无机材料工厂工艺计算、无机材料工厂主要车间工艺布置等专业知识。培养学生关于无机非金属材料及制品工厂工艺设计的知识、素养，提高学生设计无机非金属材料及制品工厂工艺的能力，提升学生的专业工作能力及工程应用能力。 课程目标 课程目标 支撑毕业要求指标点 与课程关联度 1、注重强化职业道德及职业规范的培养，使学生在实践中具有法制意识，全面培养学生的新时代工匠精神。 思想品德：坚持社会主义核心价值观，具有坚定的政治立场，热爱祖国，具有为国家富强、民族昌盛而奋斗的志向和社会责任感，树立科学的世界观，成为社会主义事业的建设者和可靠接班人。 M 2、熟悉无机材料工厂设计基础知识 工程知识：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等因素。 H 3、掌握无机材料工厂总平面规划设计 4、掌握无机材料工厂工艺设计原则及方法步骤和方 5、掌握无机材料工厂工艺计算原则、方法 6、掌握无机材料工厂工艺布置基本原则与要求 7、熟悉无机材料工厂设计所需的其他公用工程（土建、水、电、暖通）、劳动保护、和技术经济等方面的知识。其它专业知识 8、掌握无机材料工厂设计技术经济相关知识 9、熟悉无机材料的组成、制备及性能之间的关系，通过文献调研和工程实践，获取设计参数，总结工厂设计内容。 工程知识：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 M 10、能够进行无机材料工厂总平面规划设计 工程知识：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 H 11、能够进行工厂工艺设计 12、能够进行工艺计算（物料衡算、设备选型计算、仓储设施设计计算） 13、能够进行车间工艺布置 14、认识建厂选址、工厂总平面布置、工艺设计、无机材料生产与环境保护的关系。 社会实践：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。 L 教学方法 教师学科专业背景应为材料科学与工程相关专业，且教师对无机材料工厂设计有一定的理论基础及工程实践经验。采用多媒体教学，课堂讲授结合讨论、案例教学和研究性教学。本课程的课堂教学将充分利用数字化技术、网络教学平台等，采用多媒体教学，课堂讲授结合讨论和案例教学，调动学习积极性，提高教学效率。 教学重点 与难点 1、重点内容：无机材料工厂总平面规划设计，无机材料工厂工艺设计、工艺计算、主要车间工艺布置。 2、难点内容：物料衡算、设备选型计算、仓库、堆场设计计算，主要车间平面及立面工艺布置。 课程各教学环节内容与安排 知识单元 知识点 课内学时 教学方式 作业/测验 课外学习 无机材料工厂设计基础知识 工厂设计过程和设计程序、项目建议书 2 线下课堂 网络作业1次 1 项目可行性研究、设计任务书、厂址选择、生产工艺方法选择、环境影响评价、工厂设计基础资料、设计资料的分类、新建工厂设计资料收集、改扩建工厂设计资料收集 无机材料工厂总平面 规划设计 工厂总平面的任务和基本原则、工厂总平面的内容和设计步骤、风玫瑰图及总平面技术经济指标。 4 线下课堂 网络作业1次及小组合作大作业1次 2 无机材料工厂的组成和厂区划分 工厂总平面的布置方式、工厂主要构成单元的布置原则 竖向布置、厂内交通运输布置、工程管网布置 无机材料工厂工艺设计 工艺设计的主要任务和基本原则 2 线下课堂 课内测试1次 1 工艺设计的步骤和方法 典型无机材料制品工艺流程的确定 无机材料工厂工艺计算 物料平衡计算(陶瓷生产物料衡算、玻璃生产物料衡算、水泥生产物料衡算、建筑制品厂物料衡算) 2 线下课堂 小组合作大作业1次 1 工厂堆场仓库、储库设计和计算 设备选择和计算（陶瓷生产设备选型、玻璃生产设备选型、水泥生产设备选型） 无机材料工厂主要车间工艺布置及其他专业知识 车间工艺布置的基本原则与要求 2 线下课堂 1 无机材料工厂主要车间工艺布置 土建建筑、动力和照明、给水与排水 通风和除尘、环境保护 设计概算编制、产品成本编制 劳动定员、技术经济指标、经济效果评价 期末答辩 综合知识点的应用及考核 4 线下课堂 小组合作设计测试 4 总计 16 6 10 注：课程目标、教学方法、重难点、教学环节（知识单元、知识点等）等内容应与教学大纲、教学日历一致。课外学习可包括学时和内容要求。 四、考核方式 考核项目 考核内容 考核方式 分值或占比 期末考试 课程教学内容 小组合作设计工厂汇报及答辩 60 小测验 0 作业 各章教学内容 网络平台作业 20 课堂表现 出勤率和课堂参与度 出勤、质疑、课堂讨论及展示等情况评定 20 实训 实验、实训 0 上机 0 注：考核方式应符合课程教学大纲的要求。 五、教学资源 推荐教材 吴建锋等．无机非金属材料工厂设计概论．武汉：武汉理工大学出版社，2012 参考材料 主要参考书： [1]刘华章.建筑制品厂工艺设计与生产.中国建筑工业出版社，2006 [2]许晓存．无机非金属材料工厂工艺设计概论．中国建材工业出版社，2008 [3]宋晓兰，叶昌．无机非金属材料工艺学．北京：化学工业出版社，2010 课程资源 长沙理工大学教学综合平台http://pt.csust.edu.cn/meol//jpk/course/blended_module/index.jsp?courseId=42880 教材分析与处理 1、教材以玻璃、陶瓷、水泥三大类无机非金属材料制备的工厂设计为例，对工厂设计所应具备的基本理论知识及设计技巧进行了较详细的阐述，但随着科技的发展，无机非金属材料工厂工艺设计内容不断更新，需在教学过程中补充教材中未涉及的新工厂设计亮点及设计技巧； 2、教材内容整体不难，学生很容易看懂，在课时有限的条件下，每章节可重点以一种材料工厂为例进行知识讲解，其他类型材料工厂设计安排学生课外自学； 3、教材内容涉及很广，学生在实际设计操作中会往往忽视很多重要细节，因此在教学过程中不可一味地照本宣科，需要课外布置作业的方式来增加学生知识应用的环节，从而深化理解和掌握教材内容。其中包括纸质作业和大作业，纸质作业主要指导学生复习和巩固工厂设计的基本知识点，大作业是分组合作进行工艺设计实例设计，是对课程教学内容的课外实践；课内包括两次课堂讨论，一次是学生分组进行工厂总平面设计，并进行答辩，通过互助合作，提高学生发现问题和解决问题的实践能力；一次是工艺设计中的物料平衡计算，这在工艺设计中是至关重要的环节，通过课内测试使学生当场掌握计算的技巧和方法。 分课时教案 知识单元名称 绪论 第1章 无机材料工厂设计基础知识 课次 第1讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2 课程目标与要求 1、了解工厂设计意义和设计类型； 2、掌握基本建设程序和前期工作； 3、熟悉厂址选择、环境影响评价、工厂设计资料、工厂设计阶段与设计过程。 4、培养实事求是、精益求精的工匠精神。 本单元重点 与难点内容 基本建设程序的主要内容，厂址选择的基本原则 教学内容 绪论：（1）工厂设计的内容与原则；（2）本课程学习方法与要求 第一章 基本建设程序 1 项目建议书 2 可行性研究 3 厂址选择 4 设计阶段与过程 教学过程设计：教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 以水泥、陶瓷、玻璃工厂工艺流程设计及总平面设计为实例，讲述工厂设计的内容，重点阐述标准文献查询、专业知识以及精益求精的工匠精神在设计中的重要作用。（45分钟） 以两篇网络文献《年产70万平方米钢化玻璃项目建议书》、《水泥厂项目可行性研究报告》为实例，讲述工厂设计的基本建设程序，强调有理有据、实事求是在设计中的重要作用，同时让学生了解在下学期会有两周独立的工厂课程设计是对本课程的重要实践，以引起学生对本课程的重视，增强学生学习的主动性。（45分钟） 作业与 思考题设置 1、基本建设程序分几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 2、项目建议书的主要内容有哪些？ 3、可行性研究报告的主要内容是什么？ 4、厂址选择的基本要求和原则是什么？ 5、设计一般分为几个阶段？试述设计的基本过程。 6、试述设计说明书的主要内容。 7、试述一种无机非金属材料工厂设计资料收集提纲。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 备注 知识单元名称 第2章 无机材料工厂总平面规划设计（1） 课次 第2讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2 课程目标与要求 1、了解工厂总平面的任务和基本原则； 2、掌握厂区划分与布置的方法。 3、细节决定成败、团队合作精神的培养。 本单元重点 与难点内容 厂区布置的方法 教学内容 2.1 总平面设计的任务和原则 2.1.1 任务 2.1.2 原则 2.2 厂区划分与布置 2.2.1工厂组成 2.2.2厂区划分 2.2.3厂区布置 教学过程设计：教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 第二章2.1节 1节课 通过设问的方式引入教学内容，引导学生自主思考讨论，共同推导出总平面设计的主要原则。 第二章2. 2节 1节课 给出陶瓷厂总平面布局图为实例，讲解厂区布置的方法。课堂组织学生分组进行不同种类无机材料工厂总平面布局设计，实践是检验真理的唯一标准，现场考查学生对知识点的掌握和实际运用能力。 作业与 思考题设置 小组合作设计一份无机非金属材料工厂总平面布局设计图 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 备注 知识单元名称 第2章 无机材料工厂总平面规划设计（2） 课次 第3讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2 课程目标与要求 1、了解竖向布置、厂内交通运输布置； 2、熟悉工程管网布置、厂内绿化美化； 3、掌握工厂总平面布置图的画法。 4、敬业、精益、专注、创新的工匠精神培养。 本单元重点 与难点内容 工厂总平面布局图的画法 教学内容 2.3竖向布置 2.4道路布置 2.5厂区绿化 2.6技术经济指标 教学过程设计：教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 第1节课 针对上节课分组工厂总平面图进行分组答辩，各组间互为评委，针对设计方案质疑、解释，将参与讨论及答辩情况记入平时成绩的30%。培养同学们敬业、精益、专注、创新的工匠精神培养。 第 2节课 给出往届学生总平面布局图为实例，引导学生纠错、讨论，将各项布置内容及方法具体落实，加深学生对知识点的理解及运用能力。 作业与 思考题设置 （1）竖向布置的基本任务是什么？ （2）如何确定竖向标高？ （3）竖向布置的表示方式有哪些？ （4）道路的主要技术要求包括哪些？ （5）厂区绿化的作用有哪些？厂区绿化如何考虑？ （6）试述总平面设计步骤。 （7）总平面技术经济指标包括哪些？如何计算？ 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 备注 知识单元名称 第3章 无机材料工厂工艺设计及计算(1) 课次 第4讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2 课程目标与要求 1、掌握工艺设计的主要任务和基本原则。 2、熟悉工艺设计的程序与步骤。 3、掌握物料平衡计算方法。 4、精益求精、合作团结工匠精神的培养。 本单元重点 与难点内容 物料平衡计算方法 教学内容 3.1工艺设计的主要任务和基本原则 3.1.1 主要任务 3.1.2 基本原则 3.2物料平衡计算 3.2.1 定义 3.2.2 目的 3.2.3 工艺参数的选择 3.2.4 工作制度的确定 3.2.5 物料衡算 教学过程设计：教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 第 1节课 3.1-3.2.4节 分别以陶瓷厂、水泥厂、玻璃厂为例，进行案例教学，重点讲述工艺参数、工作制度的选择依据和原则，回顾工学和工程基础课程知识，巩固专业知识，让学生了解复习的重要性。 第2节课 3.2.5 以陶瓷厂为例，进行实例计算，老师在黑板上一步一步和学生一起演算，强调列表有序计算的重要性，之后进行随堂测试，分组进行物料衡算，检验学生对知识点的掌握程度。强调精益求精以及团队合作在工程设计中的重要作用。 作业与 思考题设置 无 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 备注 知识单元名称 第3章 无机材料工厂工艺设计及计算(2) 课次 第5讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2 课程目标与要求 1、掌握水泥工厂设备选型计算； 2、熟悉物料储存设施与储存期的选择及计算方法。 3、精益求精工匠精神的培养。 本单元重点 与难点内容 水泥工厂设备选型计算 教学内容 3.3 设备选型与计算 3.4 物料存储选择与计算 教学过程设计：教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 第 1节课 回顾工程基础的课程知识，以粉煤灰砖厂设备选型计算为实例，进行案例教学。 第 2节课 老师在黑板上一步一步和学生一起演算，强调列表有序计算的重要性。强调精益求精在工程设计中的重要作用。 作业与 思考题设置 课后思考题7.6、7.7、7.8、7.9任选一题，按组共同解答，并分组将解题过程提交到网络教学平台上。 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 备注 知识单元名称 第4章 无机材料工厂主要车间工艺布置及其他专业知识 课次 第6讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2 课程目标与要求 1、掌握主要生产车间工艺布置的原则、方法及画法； 2、熟悉供电、给排水、三废处理等其他设计的原则和方法。 3、敬业、精益、专注、创新的工匠精神培养。 本单元重点 与难点内容 主要生产车间工艺布置 教学内容 4.1 车间工艺布置的原则 4.2 车间工艺布置的方法及画法 4.3 其他设计 教学过程设计：教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 第 1节课 回顾无机材料工学的课程知识，以陶瓷厂原料制备生产车间为实例，进行案例教学。 第 2节课 以水泥熟料生产车间为实例，进行案例教学，强调精益求精、创新在工程设计中的重要作用。 作业与 思考题设置 课后思考题8.1、8.2 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 备注 知识单元名称 分组工厂设计答辩（期末考核） 课次 第7、8讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 4 课程目标与要求 目的：①全面考查学生对课程内容的掌握程度。 ②提高学生PPT专业汇报的能力，以及团队协作的能力。 要求：①各组选择一种无机非金属材料自命题进行工厂设计，进行PPT汇报。 ②回答相关问题，完成设计项目答辩。 本单元重点 与难点内容 综合考查学生对工厂设计收集资料、整理、工艺计算、总体布局绘制等能力。 教学内容 答 辩 方 式：各组对一种无机非金属材料工厂设计内容进行PPT汇报。 答 辩 内 容：厂址选择、总平面布局、配方确定、物料衡算、生产工艺车间布局设计。 答辩陈述时间：10分钟 答辩问题时间：10分钟 教学过程设计：教学方法及手段、课堂互动题设置、教学改革措施等 分两次课进行，每组5-6人，邀请多位老师参与设计答辩，答辩提问环节可由学生参与，答辩分数由学生互评及老师评分两部分综合平均得出。答辩成绩评定：PPT制作（10%），PPT汇报（40%），回答问题情况（40%），参与提问情况（10%） 作业与 思考题设置 总结和反思课程学习心得 学习效果、学生反馈、反思改进措施等 备注