作者：教育部高等学校机械类专业教学指导委员会过程装备与控制工程专业教学指导分委员会 编
出版社：化学工业出版社
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过程装备与控制工程——第十四届全国高等学校过程装备与控制工程专业教学与科研校际交流会论文集试读：
前言
第十四届全国高等学校过程装备与控制工程专业教学与科研校际交流会于2015年8月8～14日在江西南昌召开。为便于各相关高校同仁的相互交流、学习与借鉴，我们编辑出版了此次会议论文集。
本论文集收录了过程装备与控制工程专业包括专业建设与发展、课程建设与改革、人才培养与专业认证及科学研究与探索四个部分内容，涉及的领域广泛，内容丰富，反映了各高校过程装备与控制工程专业在教学与科研领域的新理念与新思路、新方法与新举措、新技术与新成果，全面体现了目前该专业领域的教学科研成果与特色，将有力地促进我国过程装备与控制工程专业在新时期的建设与发展。
两年一次的全国高等学校过程装备与控制工程专业教学与科研校际交流会，有历届教学指导委员会的领导和全国各高校的积极参与，已经成为团结同仁、凝集共识、交流经验和共谋发展的专业领域的盛会。同时，许多专家不吝时间和精力撰写论文，踊跃投稿，为本论文集的出版和各界校际交流会的成功举办奠定了基础。
本届校际交流会首次考虑与第六届全国大学生过程装备与实践创新大赛同步召开，旨在引起全国各高校及同仁对全国大学生实践与创新大赛的进一步关注，在全国各相关高校中共同营造高度重视大学生实践与创新能力培养的良好氛围，以促进大学生实践与创新能力的提升。
承蒙化学工业出版社的大力支持和无私奉献，本论文集得以顺利出版。在此，我们代表本届会议承办单位南昌大学以及全国高校各位论文作者向出版社领导、编辑以及为论文集出版付出辛勤劳动的同仁表示衷心的感谢。
为了规范和提高本次会议论文集的质量，我们于2015年4月底在江西南昌召开了会议论文评审会，参加评审会的有化学工业出版社的领导、编辑以及本专业领域的相关老专家，他们对论文内容、格式和分类等方面提出了意见和建议并提交给论文作者进行修改完善。在此，也衷心感谢他们的辛勤劳动！
由于时间仓促和编者水平所限，本论文集难免存在疏漏或不妥之处，恳请读者批评指正！教育部高等学校机械类专业教学指导委员会过程装备与控制工程专业教学指导分委员会2015年7月成果导向教育：工程教育专业改革的正确方向李志义（沈阳化工大学 辽宁沈阳 110142）
为了使我国高等工程教育更好地适应国家及经济社会发展需要，迎接新工业革命的挑战，需要我们更新教育理念，并以此引导和推动工程教育改革。成果导向教育作为一种先进的教育理念，在美国等一些国家已有了多年的理论与实践探索，至今已形成了一套比较完整的理论体系和实施模式，而且已证明是高等工程教育改革的正确方向。下面主要介绍什么是成果导向教育，为什么要开展成果导向教育和如何开展成果导向教育。如何开展成果导向教育，涉及教学设计、教学实施和教学评价三个方面，本文主要讨论怎样进行成果导向的教学设计，重点介绍怎样确定培养目标、怎样确定毕业要求、怎样确定指标点、怎样构建课程体系和怎样编写教学大纲等几个教学设计的关键问题。1 什么是成果导向教育
成果导向教育（outcome based education，简称OBE，亦称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育）是一种先进的教育理念，于1981年由美国学者率先提出。这一理念在中小学基础教育中运用纯熟，后被台湾、香港地区引入了，之后得到了工程教育的青睐。《华盛顿协议》已经全面接受了这一教育理念，并将它作为工程教育专业认证的核心理念，贯穿于工程教育认证标准的始终。我国已全面启动了工程教育专业认证，并于2013年6月被接纳为《华盛顿协议》签约成员。当然，成果导向教育同样也是我国工程教育专业认证坚持的核心理念。
OBE是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果。OBE强调如下4个问题：我们想让学生取得的学习成果是什么？这就是培养目标；为什么要让学生取得这样的学习成果？这就是需求；如何有效地帮助学生取得这些学习成果？这就是培养过程；如何知道学生已经取得了这些学习成果？这就是进程式评价；如何保障学生能够取得了这些学习成果？这就是持续改进。2 为什么要开展成果导向教育
我国在解放初期，工程教育照搬了苏联模式，走上了狭隘技术的工程技术教育；之后的工程教育改革，却使其走向了科学导向的工程科学教育；眼下，工程教育改革是否引导使其走向实践导向的工程职业教育，我们还在迟疑。其实，这正是工程教育改革的正确方向。成果导向教育理念，能够引领我们沿着这一正确方向前行。
眼下，我国在大力推进工程教育专业认证。由于我们目前工程教育遵循的是工程科学教育背景下的课程导向的教育，这与成果导向教育理念主导下的专业认证存在着明显冲突。学校在推行工程教育专业认证时存在四个困惑或四个“不对路”：想不对路，学校所想与认证专家的想法不对路；写不对路，学校所写与认证专家想看的不对路；说不对路，学校所说与认证专家想听的不对路；做不对路，学校所做与认证标准的要求不对路。如前所述，工程教育专业认证有其新理念、新做法，如果平时不是按此理念想、按此做法为，则评时必然会想不对路、做不对路。
我国工程教育专业认证标准共有7个指标，依次是学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件。这些指标的设置充分体现了成果导向教育理念：学生是首要指标，其他指标都是围绕着使学生达到毕业要求，进而达成培养目标（学习成果）设置的。其中课程体系、师资队伍和支持条件是3个输入性要素，判断这些指标的唯一标准是看它们能否有效地支撑学生达到毕业要求，进而达成培养目标。持续改进是保障性要素，判断这一指标的标准是看它：能否保障培养目标始终与内外部需求相符合；能否保障毕业要求始终与培养目标相符合；能否保障课程体系、师资队伍和支持条件能有效支撑学生达到毕业要求，进而达成培养目标。3 如何进行成果导向的教学设计
成果导向的教育的教学设计遵循的是反向设计原则，下面重点介绍如何按照这一原则进行教学设计。3.1 怎样进行反向设计
所谓反向设计，是指课程设计从顶峰成果（培养目标）反向设计以确定所有迈向顶峰成果的教学的适切性。教学的出发点不是教师想要教什么，而是要达成顶峰成果需要什么。
反向设计是针对传统的正向设计而言的。正向设计是课程导向的，教学设计从构建课程体系入手，以确定达到课程教学目标的适应性。课程体系的构建是学科导向的，它遵循专业设置按学科划分的原则，教育模式倾向于解决确定的、线性的、静止封闭问题的科学模式，知识结构强调学科知识体系的系统性和完备性，在一定程度上忽视了专业的需求。反向设计是从需求开始，由需求决定培养目标，再由培养目标决定毕业要求，再由毕业要求决定课程体系。由于正向设计是从课程体系开始，再到毕业要求、再到培养目标、再到需求，教育结果一般很难满足需求。因此，传统的正向教育对国家、社会和行业、用人单位等外部需求只能“适应”，而很难做到“满足”。而成果导向教育则不然，它是反向设计、正向实施，这时“需求”既起点又是终点，从而最大程度上保证了教育目标与结果的一致性。
反向设计过程及主要环节见图1。第一步，根据需求确定培养目标。首先要准确定义需求，包括外部需求和内部需求。外部需求包括国家、社会及教育发展需要，行业、产业发展及职场需求，学生家长及校友的期望等；内部需求包括学校定位及发展目标，学生发展及教职员工期望等。培养目标是对毕业生在毕业后5年左右能够达到的职业和专业成就的总体描述。内外需求与培养目标的对应关系是：前者是确定后者的依据，后者要与前者相适应。第二步，根据培养目标确定毕业要求。毕业要求也叫毕业生能力，是对学生毕业时所应该掌握的知识和能力的具体描述，包括学生通过本专业学习所掌握的技能、知识和能力，是学生完成学业时应该取得的学习成果。培养目标与毕业要求的关系是：前者是确定后者的依据，后者支撑前者的达成。第三步，根据毕业要求确定毕业要求指标点（简称指标点）。将毕业要求逐条进行分解、细化，使其成为若干更为具体、更易落实、更具可测性的指标点。毕业要求与指标点的关系是：前者决定后者，后者覆盖前者。第四步，根据指标点确定课程体系。指标点实际上为毕业生搭建了一个能力结构，而这个能力结构的实现依托于课程体系。指标点与课程体系的关系是：前者是构建后者的依据，后者支撑前者的达到。第五步，根据课程体系确定教学要求。每门课程都要有课程教学要求（简称教学要求）。如果说毕业要求是毕业标准的话，课程要求就是课程标准。毕业要求与教学要求的关系是：前者决定后者，后者覆盖前者。第六步，根据教学要求确定教学内容。每门课程的教学要求与教学内容是相互呼应的，教学要求、教学内容及其呼应关系是编写教学大纲的关键。教学要求和教学内容的关系是：前者是选择后者的依据，后者支撑前者的达到。图1 反向设计过程与主要环节
下面就怎样确定培养目标、怎样确定毕业要求、怎样确定指标点、怎样构建课程体系、怎样编写教学大纲等几个反向设计的关键问题，做一重点介绍。3.2 怎样确定培养目标
确定培养目标应遵循2条原则：一是培养目标要满足内外部需求；二是培养目标的表述要精准。
前已述及，成果导向教育的反向设计是从“需求”开始的。其中，内部需求取决于教育教学规律、学校的办学思想和办学定位（包括人才培养定位）以及教学主体（学生与老师）的需要等，这些需求是传统教育教学设计的主要依据。然而，外部需求（需求主体为国家、社会和行业、用人单位等）往往是传统教育教学设计容易忽视的。国家与社会的需求为宏观需求，是制定学校人层面才培养定位与目标的主要依据；行业与用人单位的需求为微观需求，是制定专业人才培养定位与目标的主要依据。国家与社会的需求包括政治、经济、科技、文化等多方面的需求，这种需求具有多变性和多样性的特点。人才培养目标的确立，应考虑当前需求与长远需求相协调，多样性的需求与学校办学定位以及人才培养定位相匹配。行业与用人单位的需求是构建专业教育知识、能力和素质结构的重要依据。
要广泛听取利益相关者的意见和建议，利益相关者包括校友、应届毕业学生、聘用毕业生的企业雇主、学界专家、学生家长、社会大众，以及学校教职员工等。可通过毕业生问卷调查、应届生就业问卷调查、在校生问卷调查、企业用人满意度问卷调查、学者与专家专题座谈等形式获取需求信息。需要注意的是，有些需求往往具有功利追求。在确定培养目标时，要正确处理这种需求的功利追求与价值理性之间以及专业性追求与专业适应性之间的矛盾。
培养目标表述要精准是指：一要内涵准确，二要条理清晰。培养目标与培养定位是不同的。培养定位强调的是“能干什么”，而培养目标突出的是“能有什么”。“能干什么”主要取决于“能有什么”。如果简单地将前者理解为能从事某种职业的话，那么后者可理解为能从事这种职业的缘由。然而，目前专业培养目标的表述几乎成了八股文：“本专业培养具备……的，能在……领域从事……的高级工程技术人才。”这种表述存在两个问题：①培养目标与培养定位概念混淆；②条理不清，难以分解和评价。培养目标一定要有条理，以便将其落实到能够支撑其达成的毕业要求中去。培养目标的每一条，必须有1条或多条毕业要求来支撑。培养目标一般用4～6条来表述。培养目标一定要与学校的办学定位和发展目标相一致，因为人才培养是学校的根本任务，人才培养目标绝对不能偏离学校发展目标。3.3 怎样确定毕业要求
确定毕业要求应该遵循2条原则：一是毕业要求要能支撑培养目标的达成；二是毕业要求要全面覆盖工程教育专业认证标准要求。
要使毕业要求能支撑培养目标的达成，二者间必须有明确的对应关系。这种对于关系可以是可逆的，即：一条培养目标可以由多条毕业要求支撑，同时一条毕业要求可以支撑多条培养目标。
毕业要求一定要全面覆盖工程教育专业认证标准要求。工程教育专业认证标准是目前工程教育唯一可遵循的标准，因为工程教育专业认证是合格评估，因此他规定了工程教育的最低要求，工程教育专业必须满足该要求。我国《工程教育认证标准（2015版）》规定了12条毕业要求，美国工程与技术认证协会（简称ABET）《工程标准2000》规定了11条毕业要求（称毕业生能力），这两个标准的要求是实质等效的。
在确定培养目标和毕业要求时都强调其表述要条理化，主要是为了明确它们的对应关系。毕业要求一般表述为10～15条，太多或太少都会对建立与标准的覆盖关系增加难度。一般而言，这种对应关系越复杂，课程体系对毕业要求达成的支撑关系就越复杂，而毕业要求的达成度评价将会变得更加复杂。为了明晰毕业要求与认证标准的覆盖关系，一种推荐的做法是“只做加法、不做减法”。最简单的做法是毕业要求与认证标准的条目数及内涵完全相同，一一对应。为表述方便起见，称其为基本条目。如果要增加条目数，最好通过两条途径：一是在基本条目的基础上增加超出认证标准范围的条目；二是将基本条目中的某一条或某几条拆分成多条。3.4 怎样确定指标点
确定指标点应遵循2个原则：一是关联性，二是准确性。
关联性包括对应性、不可逆性及不可复制性。对应性是指，指标点与毕业要求应有明确的对应关系。一般一条毕业要求要分解成若干个指标点（例如3个左右）。不可逆性是指，毕业要求与指标点的对应关系是不可逆的，即一条毕业要求可分解为数个指标点，但一个指标点不应对应多条毕业要求。不可复制性是指，指标点不应直接复制毕业要求，指标点应以更具体、明确、可评价的方式表述。
准确性是指，指标点呼应毕业要求的精准度，这在很大程度上取决于表述指标点所用的动词。Bloom将认知分成记忆、理解、应用、分析、评价、创造6个（依次递增）层次。应按照培养目标，准确表述认知层次，尽量不用低层次的“记忆”来表述。例如，“具备工程工作所需的数学知识”属于“记忆”层次，而“具有运用工程工作所需的数学知识的能力”属于“应用”层次，“运用工程工作所需的数学知识解决工程问题”属于“创造”层次。3.5 怎样构建课程体系
构建课程体系要遵循2条原则：一是课程体系要有效支撑毕业要求搭建的能力结构；二是课程体系要科学合理。
毕业要求实际上是对毕业生应具备的能力结构提出了具体要求，这种要求必须通过与之相适应的课程体系才能在教学中实现。也就是说，毕业要求必须逐条地落实到每一门具体课程中。毕业要求与课程体系之间的对应关系一般要求用矩阵形式表达，通常被称之为课程矩阵。前已述及，为了使每条毕业要求更加准确地与某门或某几门课程相对应，将每条毕业要求分解成若干个指标点。所以，毕业要求与课程体系的对应关系其实是其指标点与课程体系的对应关系。
课程矩阵不仅能一目了然地表明课程体系对毕业要求的支撑情况，还可以分析每门课程教学对达到毕业要求的贡献，也可以研究课程与课程之间的关系。通过课程矩阵可以分析各门课程知识点之间是互补、深化关系，还是简单重复关系，从而为重组和优化课程教学内容提供了依据。
为使所构建的课程体系科学合理，要特别注意处理好如下几个关系。（1）正确处理各类课的横向和纵向关系。横向，在同一层次课程间建立课程平台；纵向，在不同层次课程间建立课程串。同时，要合理确定各类课之间的学分比例，在保证学生具备完整知识结构的前提下尽量增大选修课比例。要对选修课程进行认真梳理，形成课程模块，防止知识的零碎与割裂。（2）正确处理课内与课外的关系。要转变教学观念，改革教学方法，正确处理课堂讲授与课外学习的关系。要大力推进研究型教学模式，将知识课堂变成学问课堂，将句号课堂变成问号课堂，将教学内容在时间和空间上从课内向课外延伸，让学生真正成为学习的主人。（3）正确处理显性课程与隐性课程的关系。显性课程指的是传统课程，是由教师、学生和固定场所等要素组成，在规定时间、空间内完成规定教学内容的有目的、有计划的教学实践活动。隐性课程是指除此之外的，能对学生的知识、情感、态度、信念和价值观等的形成，起到潜移默化影响的教育因素。第二课堂是目前隐性课程一种重要载体。要充分重视第二课堂的育人功能，紧紧围绕培养目标和培养要求，规划形式、内容与载体。要像重视第一课堂建设一样重视第二课堂建设，提升第二课堂建设水平，增强第二课堂育人效果。3.6 怎样编写教学大纲
编写教学大纲应遵循的原则是：教学大纲要明确课程教学对学生达到毕业要求的贡献是什么以及如何贡献。毕业要求与教学内容的对应关系与毕业要求与课程体系的对应关系的不同在于，前者是局部的，是某一条或某几条毕业要与某一门或某几门课程的对应关系，而后者是整体的。也就是说，要把毕业要求逐条地落实到每一门课程的教学大纲中去，从而明确某门具体课程的教学内容对达到毕业要求的贡献。
传统教学设计的课程教学大纲实际上是对教材所规定的教学内容按照章、节顺序对讲授时间做出的安排。它规定了每一章、每一节的讲授学时以及每堂课的讲授内容，至于每一章、每一节、每堂课的教学内容与毕业要求是什么关系、对达到毕业要求有什么贡献却不过问，以至于老师“教不明白”、学生“学不明白”。成果导向的教学设计要求教学大纲的编写，必须首先明确本门课程对达到毕业要求的那几条有贡献，然后针对这几条毕业要求逐条确定与之相对应的教学内容，再后确定完成这些教学内容所需的教学时数。显然，成果导向教学设计的教学大纲，是按所涉及的毕业要求的条目（而不是按教材的章节）编写的。这样，对于每一堂课，无论是老师还是学生都会十分清楚，自己所教或所学对达到毕业要求的贡献，故而使老师教得明白、学生学得明白。4 结束语
成果导向教育已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念，被工程教育专业认证完全采纳。用成果导向教育理念引导我国工程教育专业改革，具有现实意义。成功导向教育的教学设计遵循反向设计原则，它在一定程度上是对课程导向的教学设计的一种颠覆，而实现这种颠覆则是实施成果导向教育的关键，从而最大程度上保证了教育目标与结果的一致性。成果导向的教学设计的重点是确定4个对应关系：内外需求与培养目标的对应关系，培养目标与毕业要求的对应关系，毕业要求与课程体系的对应关系以及毕业要求与教学内容的对应关系。应当指出，成果导向的教育也不是尽善尽美的。因为，并不是所有的教育成果都能被确切表述，也不是所有的教育成果都能被准确评价。例如，隐性知识，它既不能被表述，又难以被评价。但是，它却是内于为素质，外显于能力的基础。因此，在进行成果导向的教学设计时，一定要避免教条化和功利化，要注意吸纳传统教学设计的精华。A 专业建设与发展“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《过程设备设计》第4版修订思路郑津洋 惠培子 陈志平 杨 健 刘鹏飞（浙江大学化学工程与生物工程学院 浙江杭州 310027）【摘要】 自2001年第1版问世以来，《过程设备设计》得到了广大师生和社会读者的厚爱，在全国过程装备与控制过程专业中的使用率超过90％，具有广泛的辐射性和示范性。近年来，国内外出现了许多与过程设备设计有关的新概念、新观点、新方法、新结构和新法规标准，教育部将《过程设备设计》第3版列入“十二五”普通高等教育本科国家级教材规划。本文简要介绍了《过程设备设计》（第4版）的基本情况、修订背景和修订思路，并对主要变化进行了较为详细的解读。【关键词】 过程设备设计；国家级规划教材0 引言
过程设备应用广泛，在石油、化工、能源等国民经济支柱领域，新能源、高端装备制造、新能源汽车、新材料等战略新兴产业，以及航空航天、国防军工等领域发挥着不可替代的重要作用。过程设备是过程装备与控制工程专业（以下简称“过控专业”）毕业生主要的就业方向。“过程设备设计”是过控专业特色鲜明、需求强烈的核心课程。
本文简要介绍了《过程设备设计》（第4版）的基本情况、修订背景和修订思路，并对主要变化进行了较为详细的解读。1 基本情况
1998年，浙江大学、郑州大学、南京工业大学、北京化工大学和江苏石油化工学院决定联合编写教材《过程设备设计》。经竞标，1999年“全国高等学校化工类及其相关专业教学指导委员会化工装备教学指导组”将《过程设备设计》列为过控专业核心课程教材。
在充分吸收国内外相关教材和著作优点、广泛征求国内外同行专家教授意见的基础上，以减少学时、加强基础、拓宽知识面、增强适应性、展示学科发展趋势为目标，经过三年的努力，《过程设备设计》第1版于2001年问世，并荣获“第六届全国石油和化学工业优秀教材一等奖”。
此后，《过程设备设计》大致每五年更新一版。2005年，“十五”国家级规划教材《过程设备设计》第2版出版，并荣获“第八届全国石油和化学工业优秀教材一等奖”。为反映压力容器分类方法、钢材规格和钢号等的变化，展现微反应器等新型过程设备，2010年再次进行了改版，出版了“十一五”国家级规划教材《过程设备设计》第3版。2015年，《过程设备设计》第4版即将与广大读者见面。
经过15年的发展，《过程设备设计》已成为过控专业的核心课程教材，是国家精品课程“过程设备设计”和省级精品课程“过程设备设计”的指定教材。据统计，在开设有过控专业的普通高等院校中，有116所高校使用本教材，其中985/211高校24所，其他高校92所，在全国过控专业中的使用率超过90％，具有广泛的辐射性和示范性。《过程设备设计》也得到社会读者的厚爱，成为我国压力容器工程技术人员培训和继续教育的教材。截至2014年上半年，累计印数达8万册。2 修订背景和思路
自本书第3版出版以来，国内外出现了许多与过程设备设计有关的新概念、新观点、新方法、新结构和新法规标准。这主要体现在如下几个方面。2.1 设计方法
基于失效模式的设计、弹塑性分析设计等越来越受到重视。同时，凸形封头、外压圆筒等压力容器典型零部件出现了新的设计方法。例如，对碟形封头，分别给出了三个壁厚计算公式，即防止塑性屈曲的转角区壁厚计算公式、限制中心区域薄膜应力的壁厚计算公式、防止轴对称屈服的转角区壁厚计算公式。2.2 设备结构
作为清洁能源的重要组成部分，天然气、氢气、掺氢天然气等气体能源发挥着越来越重要的作用。加气站用非焊接大容积瓶式压力容器、储气井、长管拖车等特殊结构储存容器的使用量越来越大。2.3 法规标准
在国内，2011年，GB 150—2011《压力容器》取代了GB 150—1998《钢制压力容器》。新标准扩大了适用范围、调整了安全系数、增加了大开孔接管等的设计方法、修订了双锥密封结构设计方法。2013年6月，中华人民共和国主席令第4号公布了《中华人民共和国特种设备安全法》。这标志着我国已形成“法律-法规-部门规章-安全技术规范-标准”五个层次的特种设备规范标准体系。
2015年，以TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》、TSG R0001—2004《非金属压力容器安全技术监察规程》、TSG R0002—2005《超高压容器安全技术监察规程》、TSG R0003—2007《简单压力容器安全技术监察规程》、TSG R5002—2013《压力容器使用管理规则》、TSG R7001—2013《压力容器定期检验规则》、TSG R7004—2013《压力容器监督检验规则》等七个规范为基础，形成的综合规范 TSG 21—2015《固定式压力容器安全技术监察规程》即将颁布。此外，我国正在制订应变强化深冷容器、超高压容器等国家标准。
在国外，2013年，新版美国机械工程师协会锅炉压力容器规范（ASME BPVC）颁布。2014年，欧盟改版了协调标准EN 13445《非火焰接触压力容器》。
为此，2014年教育部将《过程设备设计》第3版修订列入普通高等教育“十二五”国家级教材规划。考虑到前3版使用范围较广，在修订过程中遵循了保持编排结构和字数相对稳定、厚基础重实践、反映过程设备设计最新进展、展现学科发展前沿的原则。3 主要修订内容3.1 压力容器导言
在1.1.1节“压力容器基本组成”中新增了非焊接瓶式压力容器的介绍。依据最新的法规标准，特别是TSG 21—2015《固定式压力容器安全技术监察规程》，改写了第1.3.2节“国内主要规范标准介绍”和附录A“压力容器设计常用标准”、附录B“过程设备设计图样的表达特点和设计实例”、附录D“压力容器材料”。
法规体系由“行政法规-部门规章-安全技术规范-引用标准”四个层次，变为“法律-法规-部门规章-安全技术规范-标准”五个层次；修改后的压力容器分类图如图1所示。图1 压力容器分类图3.2 压力容器应力分析
为更好地区分失稳和屈曲这两个概念，第2.5节“壳体失稳应力分析”改为“壳体屈曲分析”。简化了外压薄壁圆筒等回转薄壳临界压力公式的推导过程，强调常用的外压薄壁圆筒临界压力计算方法及其适用范围，更注重培养解决工程实际问题的能力；增加了极值屈曲和分叉屈曲的概念；简要介绍了壳体屈曲数值模拟方法。3.3 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响
第3.2.1节“塑性变形”中，删除了应变时效，同时加入了材料常用的双线性模型、幂指数模型、Ramberg-Osgood模型等本构模型，为弹塑性设计做铺垫。
在3.3.1中，将图“温度对低碳钢力学性能的影响”改为“温度对钢材力学性能的影响”（图2），给出了超高压容器用钢34CrNi3MoVA在25℃、250℃和400℃下的应力-应变关系曲线，以及压力容器用奥氏体不锈钢S30408在25℃、-80℃和-196℃下的应力-应变关系曲线，同时增加了Q345R冲击吸收能量随温度变化的曲线图，便于读者清晰直观地认识和理解温度对压力容器用钢性能的影响规律。图2 温度对钢材力学性能的影响
改写了“氢脆和氢腐蚀”相关的内容。氢侵入和扩散造成的金属性能劣化现象称为氢脆，如氢鼓泡、高温氢蚀、氢致塑性损减、氢压裂纹、氢致滞后断裂等。高温氢蚀（氢腐蚀）是指在高温高压氢气环境中通过形成甲烷而引起的氢脆。教材简要介绍了氢脆的概念、氢的来源、氢在金属中的两种主要存在形式、氢脆机理以及防范措施。3.4 压力容器设计
第4章主要进行了以下4个方面的修改。（1）改写4.2.1节“压力容器失效”
掌握失效、失效模式等概念，对于正确理解、使用和制定压力容器规范标准，分析和预防失效，都具有十分重要的意义。改写的目的是在阐明失效模式概念的同时，使其与国内外规范标准相一致。
综合世界主要工业国家的技术标准规定，参照ASME BPVC Ⅷ-2、EN 13445、ISO 16528等标准，按照失效原因，将常见的压力容器失效模式分为强度失效（塑性垮塌、局部过度应变、脆性断裂、疲劳、棘轮、蠕变、腐蚀等）、刚度失效、屈曲失效和泄漏失效，如图3所示。教材给出上述失效模式的定义、原因和特征。同时，介绍了短期失效、长期失效和循环失效等概念。图3 压力容器失效模式
在书稿征求意见过程中，发现对棘轮失效的名称有不同意见。鉴于棘轮在机械学里有更广泛的含义，有的专家建议用“棘轮变形”，有的专家建议用“渐增塑性变形”，有的建议用“棘轮现象”。
压力容器失效模式与结构、材料、载荷、制造、环境等因素有关。有的是单一因素引起的，如超压引起的塑性垮塌、屈曲等；有的是多种因素共同作用的结果，如高温和交变载荷联合作用引起的蠕变疲劳、腐蚀介质和交变载荷交互作用引起的腐蚀疲劳等。失效模式有时还会随着操作条件的变化而改变。压力容器标准不可能囊括所有失效模式。除考虑标准所涵盖的失效模式外，设计师在设计时还应充分考虑容器可能出现的其他失效模式。（2）整合了“PVRC方法”和“EN方法”
自20世纪70年代以来，国际上先后出现了多种基于泄漏率的法兰设计方法，有的已纳入压力容器或压力管道设计规范或标准。这些方法中，最具代表性的有两个，即美国压力容器研究委员会（PVRC）提出的法兰设计方法（以下简称为“PVRC方法”）和欧洲标准委员会（CEN）提出的法兰设计方法（以下简称为“EN方法”）。
考虑到在有限的篇幅内很难讲清楚PVRC方法和EN方法，本次修订时将两者整合为“基于泄漏率的设计方法”，对具体内容进行精简，突出设计思想的演变，强调完整性设计、刚度校核、轴向外载荷和安装的影响等。（3）增加了“基于失效模式压力容器设计”
在压力容器技术进展一节中，删除了已较为普及的“计算机辅助设计”，增加了“基于失效模式设计”。
基于失效模式压力容器设计的基本思想是：在设计阶段，根据设计条件，识别压力容器在运输、吊装和使用中可能出现的所有失效模式，针对不同的失效模式确定相应的设计准则，提出防止失效的措施。其核心是失效模式的识别和设计准则的建立。（4）修改了与现行标准不一致的内容
修订了与GB 150等现行标准不一致的内容，如平盖系数表、焊接接头分类图、材料的外压系数B曲线等。结合2013年版ASME BPVC Ⅷ-1，对垫片性能参数表做了两个重要改变，即“石棉”修改为“矿物纤维”，不锈钢材料后增加“镍基合金”。3.5 储运设备
第5章中修订了与NB/T 47042—2014《卧式容器》等现行标准不一致的内容。
长管拖车是储存、运输压缩气体的专用车辆，主要用于运输压缩天然气、氢气等能源气体，以及压缩氧气、氮气、氦气等工业气体。长管拖车主要由走行装置、大容积气瓶、连接装置组成。为提高运输效率，大容积气瓶呈现出高压化、大型化和轻量化的发展趋势，压力已达45MPa，外直径达到720mm，并开发出铝（塑料）内胆纤维全缠绕大容积气瓶。
考虑到长管拖车在气体能源运输中发挥着越来越重要的作用，在“移动式压力容器”一节中增加了长管拖车的介绍。3.6 换热设备
在第6章中，根据GB 151—2014《热交换器》进行修订，更新了管壳式换热器主要组合部件的分类图等。同时，对第三版中的折流板结构图进行了修正。3.7 塔设备
对于第7章也进行了较大的改动，修订了与NB/T 47041—2014《塔式容器》等现行标准不一致的内容，例如，更新了关于风载荷、地震载荷的分析计算等内容；补充了诸如金属环矩鞍填料、圆形泡罩、浮阀之类的实物图，还更新了部分图片，有助于正确理解和掌握零部件的结构和特征。3.8 反应设备
第8章的改动较小，为更好地衔接，将“流化床反应器”部分与“移动床反应器”部分的先后位置进行调换，依次介绍固定床反应器、移动床反应器、流化床反应器，使行文更具逻辑性。4 结束语《过程设备设计》第4版勘正了第3版中的一些错误，综合考虑了诸多专家学者以及全国多所使用该教材的高校师生提出的宝贵意见和建议，并结合过程设备设计的最新进展，增加了一些展现学科发展前沿的新内容，删除了一些陈旧过时或略显艰涩的内容，补充和更新了部分图片，总字数略有减少，具有较强的前瞻性和实用性。工程材料课程双语教学质量保障体系的构建朱振华 黄根哲（长春理工大学 吉林长春 130022）【摘要】 在国家双语教学示范课程工程材料双语教学实践的基础上，以全面质量管理理论为指导，从组织管理、教学过程控制、评价与考核等方面构建了工程材料课程双语教学质量保障体系。实践证明，该体系对于保证工程材料课程的双语教学质量具有非常重要的作用，同时对于其他课程双语教学质量的提高和保障也具有重要的借鉴意义。【关键词】 国家双语教学示范课；工程材料；双语教学；质量保障体系1 工程材料课程进行双语教学的必要性
在我国大学本科课程教学中采用双语教学，能够使学生在掌握专业知识的基础上，提高学生的专业英语水平，及时了解本学科领域的最新前沿动态，增强进行国际合作和交流的能力，同时也是我国高校教育教学工作与国际接轨的重要手段之一。教育部早在2001年4号文件《关于加强高等等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》中就要求本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业教学。
工程材料课程是我国工科机械类和相关专业非常重要的一门专业基础课。该课程主要介绍材料科学的基础知识，研究材料的组织结构与性能之间的相互关系。要求掌握各种材料的牌号和性能，并能够根据零件的工作条件和失效方式合理地选择与使用材料。随着国际合作项目的增多，以及选材时越来越多地选用国外牌号，使得我国对于既掌握工程材料方面的专业知识，又了解国外材料牌号和相关知识的人才需求迅速增加，无疑在工程材料课程教学中采用双语教学是解决这个问题的一个重要的途径。2 双语教学质量保障体系的构成
20世纪50年代末，美国通用电气公司的费根堡姆和质量管理专家朱兰提出了“全面质量管理”（Total Quality Management，TQM）的概念。全面质量管理有三个核心的特征：即全员参加的质量管理、全过程的质量管理和全面的质量管理。后来很多教育专家把“全面质量管理”理念应用在高校教学质量的保障方面，并取得了显著成效。
构建双语教学质量保障体系就是要把影响双语教学质量的所有因素都包含起来，建立高效的自我约束机制，通过系统的监督和控制，使双语教学过程中的各种要素能够有效地利用、整合和配置，形成一个能够保障和提高双语教学质量的有效、稳定的整体。我校工程材料课程从2003年开始实施双语教学，于2008年被教育部评为国家双语教学示范课程。在长期进行双语教学实践的基础上，以全面质量管理理论为基础，对教学过程中的各个环节进行全程质量监控，构建了工程材料课程双语教学质量保障体系，如图1所示。该保障体系主要由组织管理、教学过程质量控制和评价与监督三大环节构成。图1 双语教学质量保障体系的构成3 组织管理是双语教学质量保障的前提
组织管理体系包括双语教学组织体系和双语教学制度体系。组织体系是指高校中履行双语教学质量管理职责，进行教学质量保障活动的有关机构及其人员。制度体系是指为确保双语教学质量，由双语教学组织体系所制订的一系列双语教学管理制度。该体系由学校、学院和课程组三级组织组成。学校（主管领导及教务处）的主要任务是确定学校双语教学质量管理的目标和标准，制定有关双语教学活动的政策和措施，检查监督各级组织贯彻执行学校双语教学质量政策的情况。学校的另一个重要任务是保障双语教学物质条件。双语教学物质条件主要指教学条件和经费条件，它是提高双语教学质量的物质保障。学院的主要任务是贯彻落实学校关于双语教学的管理制度和相关规定，根据学院的具体情况，进一步细化本学院具体课程的双语教学管理制度，并在双语教学过程中进行具体的教学管理活动。课程组根据学校和学院的相关规定，具体负责双语教学活动的实施。我校工程材料双语教学课程组由四位教师组成，全部具有国外学习和工作经历。课程组在课程组长的带领下，共同制订双语教学课程的教学大纲、考试大纲、教学日历等一系列教学文件，共同开展教学研究活动。4 教学过程的全面质量控制是双语教学质量保障的关键
双语教学过程中影响教学质量的因素主要包括师资力量、学生水平、教学方法和手段等诸多环节。根据全面质量管理理论，只有对教学过程中所涉及的每个环节进行有效的质量控制，才能保证整门课程的双语教学质量。因此教学过程的质量控制是双语教学质量保障的关键。4.1 引进和出国培训相结合，建设高水平的师资队伍
实施双语教学，师资是关键。从事双语教学的教师必须具有扎实的外语功底与较强的口语能力，还要具备精深的专业知识。教师素质和使用双语的能力是开展双语教学的先决条件。
在工程材料课程的双语教学中，我们采取了引进和出国培训相结合的方法建立了一支高水平的师资队伍。（1）为了开展工程材料课程双语教学，我校特意引进了一名在国外取得金属材料专业博士学位，并在国外工作多年的高级人才。正是在他的带领下，建立了工程材料双语教学课程组，逐步扩大了工程材料课程双语教学规模，使双语教学质量和水平不断提高，并最终使工程材料课程在2008年被教育部评为国家双语教学示范课程。（2）为了培养更多能够胜任工程材料课程双语教学的教师，我院充分利用了国家留学基金委青年骨干教师出国研修项目培养双语教学教师。学院从目前讲授工程材料课程的青年教师中选派一些英语基础比较扎实的教师，以访问学者的身份派到国外大学进修一年。经过一年的出国培训，这些教师的外语水平和专业知识都有了很大的提高，完全能够胜任工程材料课程的双语教学。通过这种方式，已培养了四名工程材料课程双语教师，完全满足了工程材料课程的双语教学任务。4.2 自愿与选拔相结合，切实保证学生质量
双语教学，不仅对教师提出了很高的要求，对学生素质的要求也相当高。能否保证双语教学质量，学生也至关重要。对于学生的选择，我们采取了自愿与选拔相结合的方法来保证学生质量。工程材料课程一般在第四学期开设，在第三学期期末，由具有丰富双语教学经验的教师对学生进行动员，让学生充分了解工程材料课程进行双语教学的好处和必要性，激发学生选择双语课程的热情。然后学院组织学生自愿报名。最后由学院组织对报名的学生进行英语选拔考试，按照英语成绩最终确定学生名单。这样既充分尊重了学生的意愿，提高了学生参加双语学习的积极性，同时也保证了学生的英语水平，满足了工程材料课程的双语教学要求。4.3 以原版教材为基础，自编双语教材
进行双语教学，选择合适的教材非常重要。双语教学教材主要有两类：一类是国外原版教材；另一类是国内自编的双语教材。由于两类教材各有优缺点，因此，工程材料课程的双语教学教材，我们采用了以原版教材为基础，由课程组教师自编双语教材的做法。编写的过程是在外国专家的指导下，结合本校的实际情况进行，这也是国际上比较成功的经验。工程材料课程进行双语教学的目的是利用双语（主要是英语）进行工程材料课程的专业教学，最终目的是让学生掌握工程材料课程的专业知识，在此基础上，提高学生的专业英语能力。因此双语教材的编写主要侧重两个方面：一是教材内容的专业性；二是英语语言的纯正性。教材内容的编写主要依据“工程材料课程教学大纲”，这样就保证了教材内容和教学大纲与课程体系的一致性。为了保证教材语言的纯正性，一方面，我们对英文原版教材进行了深入的研究，在教材编写时尽量采用英文原版教材中的表达；另一方面，在整个教材编写过程中，加拿大外籍教师全程参与，并对整本教材的英文语言进行了认真的核对和把关。该教材已于2008年由国防工业出版社出版，并获得了兵工高校优秀教材一等奖。4.4 因材施教，多种教学模式和教学方法并用
目前，较为流行的双语教学模式主要有三种。（1）浸入型双语教学。这种方法就是完全使用外语进行教学，让学生完全沉浸在另一种语言学习环境之中。（2）保持型双语教学。它要求教师尽量照顾学生的理解能力，在学生完全理解的基础上才使用非母语进行教学。（3）过渡型双语教学。这种模式首先采用以学生母语为主的教学方式，经过一段明显的过渡期后，完全抛开母语进行双语教学。
由于工程材料课程在第4学期开设，学生的英语能力有限，加上对专业知识初步接触。因此在工程材料课程的双语教学中，主要采用过渡型双语教学模式。对于课程中知识难点，比如位错概念、金属材料塑性变形方式等，可采用保持型双语教学。在课程后期，随着学生对双语教学的适应以及英语听、说能力的提高，采用浸入型双语教学。另外，由于双语教师的英语基础和英语应用能力不同，不同的双语教师在课堂上使用三种教学模式的比例也会不同。教师应根据学生的英语水平和自己的英语应用能力，因材施教，将三种模式结合起来灵活运用。多种模式相结合的授课方式调动了学生的学习热情，提高了学习效果。
由于双语教学的特殊性，即双语教学不仅要使学生掌握工程材料课程的专业知识，还要提高学生英语听说读写等方面的应用能力，传统的“填鸭式”教学完全不能满足双语教学的要求。在工程材料课程的双语教学中，主要采用了精讲重点和难点，分组讨论，增加师生互动等多种教学方法。另外，为了充分利用课堂时间，提高课堂教学效果，教师指导学生进行课前预习、提前查阅和阅读相关资料。每次课后要求学生复习指定的双语学习资料及并完成双语作业。通过多种教学方法的灵活应用，使双语教学质量不断提高。4.5 采用多媒体教学手段，建立网络教学平台
进行双语教学，由于学生英语水平的限制，课程中的一些重点、难点内容教师必须反复讲解，这势必要多占用一定的课堂时间，而绝大多数学校的课时并没有增加。因此，如果采用传统的教学手段进行双语教学，必定存在课堂信息量小、教学内容不能按时完成等问题。在工程材料课程的双语教学中，我们采用了多媒体技术来提高课堂教学效率和效果。双语教学教师在备课时，把一些课内课外的重点内容做成PPT文件，上课时投影在屏幕上，可以节省大量的英语板书时间。同时，还可以利用多媒体教学手段，把教学中所用到的图形、图片、音像、案例等内容进行集成处理，直观形象地展示给学生。对于课程中的难点，可以把教学内容做成栩栩如生的动画展示给学生，如金属的塑性变形过程、位错移动的过程、二元合金相图的建立过程等，大大提高了学生的学习兴趣。除了采用多媒体教学外，我们还建立了工程材料课程网络教学平台。将双语课程相关的所有资源都加入网络平台中供学生使用，包括课程简介、课程组成员介绍、教学大纲、实验大纲、实验指导、考试大纲、多媒体课件、授课教案、授课录像、习题及答案、参考文献、国家双语教学示范课程申报材料等资料。利用这些资料，学生可随时了解工程材料课程的相关内容，随时进行课后预习和复习。另外，该网络平台还设置了网络课堂和讨论及答疑等模块，课程组教师可实时与学生进行答疑和交流。特别值得一提的是，该网络平台还跟国外著名大学有关工程材料课程的网站进行了友情链接，如剑桥大学材料科学与冶金专业网站、美国康奈尔大学材料科学与工程系网站、斯坦福大学工程材料专业网站等，通过该网络平台，学生随时可直接进入这些国外知名的网站，及时了解国外工程材料方面的最新进展和学科前沿。4.6 形成性评价与终结性评价相结合，建立合理的学生成绩测评机制
建立合理的学生考核机制，对于提高学生的学习积极性，检验双语课程教学效果具有非常重要的意义。我们改变了过去以期末考试成绩为主的“终结性评价”，而把对学生的评价重点放在平时教学中课堂提问、小组讨论及课堂测验等“形成性评价”上，降低期末考试成绩的比重。具体的评价方式如下。（1）课堂随机问答式口试，分数占总成绩的10％。当教师用英语讲解完重点内容和概念后，随机指定一名学生，让他用自己的语言回答老师用英语提出的问题，教师鼓励学生用英语回答问题，也可以用汉语回答问题，但分数不同。由于提问及回答问题时间较短，所以不影响正常的教学进度。学生的成绩即时给出。这种课堂随机问答式口试方法贯穿于整个课堂教学中，因此学生必须集中听讲和思考问题，极大地调动了学生学习的积极性。（2）小组讨论及资料收集，分数占总成绩的20％。要求学生查阅一篇英文文献，主要是各种工程材料领域的发展趋势与最新进展方面的内容。要求学生每三人一组，对所查阅的文献资料进行讨论，以
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]