化學工程的研究內容范文

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Abstract： Aiming at the problems in the teaching process of Engineering Optics of University of Science and Technology of Anhui， the teaching content of engineering optics course is optimized. In the teaching of theory course， some repetitive teaching contents are deleted. In the teaching of experiment course， the proportion of comprehensive and self-designed experiments is increased， and the teaching mode is reformed. In the way of assessment， the stage assessment model is carried out. Practice of reform indicated： through the optimization of the teaching content of the course， the students' innovation ability is improved and students' enthusiasm for learning is stimulated through the reform of teaching mode， students really integrate into the classroom， and the quality of teaching on engineering optics has improved significantly.

關鍵詞： 工程光學；教學內容；教學模式；教學改革

Key words： Engineering Optics；teaching content；teaching pattern；teaching reform

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）01-0160-03

0 引言

《工程光學》是安徽科技學院光電信息科學與工程和電子科學與技術專業的一門專業必修課程，在課程體系中具有非常重要的作用。教學內容包括幾何光學和物理光學。這些內容是后續相關課程（如光電子技術、信息光學、光電檢測與信號處理、光纖通信等）的基礎。

根據人才培養方案的要求，課程組編寫了該課程的理論教學大綱和實驗教學大綱，光電信息科學與工程專業總學時80學時（含實驗學時18學時），電子科學與技術專業總學時64學時（含實驗學時12學時）。在實施工程光學教學改革之前，教學過程中出現了以下問題：①理論教學中，側重公式推導，沒有突出學生工程應用能力的培養；同時，物理光學中有部分內容與大學物理中波動光學內容重疊，這部分內容再一次教學顯得累贅。②實驗課中，沒有突出綜合性、設計性實驗的重要地位，不利于學生創新能力的培養。實驗課教學內容的設置是實驗教學中的關鍵問題[1]，綜合性、設計性實驗對于培養學生的動手能力、實踐能力和創新能力具有重要的作用。改革以前，學校的工程光學實驗教學中，主要以基礎性實驗為主。③教學方法與手段單一。在理論課教學中，教學過程是教師講、學生聽滿堂灌的教學模式，缺少與學生有效的互動環節，學生的主觀能動性得不到體現；在實驗課教學中，學生按照實驗步驟機械地完成實驗，實驗教學效果不理想。④考核方式太單一。改革之前，工程光學考核成績由兩部分組成，其中閉卷筆試成績占80%，平時成績占20%。這種考核方式不能多角度反映學生的學習情況。

針對工程光學課程教學過程中出現的這些問題，我們對工程光學課程教學內容進行了優化，在理論課程教學中，刪除了一些重復性的教學內容；在實驗課程教學中，加大了綜合性、設計性實驗的比例；同時對教學模式進行了改革，在考核方式上開展了階段性考核模式。

1 工程光學課程理論教學內容的優化

1.1 注重與大學物理的銜接

波動光學是目前大學物理波動部分講授的主要內容，學生通過大學物理的學習，對于光波的基本概念和光的干涉、衍射的基本現象有了較深刻的認識，為了避免重復講授相同內容，課程組對這部分教學內容進行了優化：刪除了與大學物理課程重復的內容（如光的干涉中的部分內容），增加了部分現代光學內容，弱化了理論公式推導。

1.2 注重與后續課程的銜接

由于這兩個專業后續將開設多門光學課程，比如激光原理與技術、光電子技術、信息光學、光纖通信技術、光電探測與信號處理、光學設計等。為了保證課程體系的系統性同時避免后續課程的重復，我們對工程光學教學內容進行了優化選擇。

幾何光學部分選擇了以下教學內容：①幾何光學基本定律與成像概念；②共軸球面光學系統；③理想光學系統； ④平面系統；⑤光學系統的光束限制；⑥像差概論；⑦實用光學系統。將現代光學系統內容移至后續的光纖通信技術課程中講授，這樣安排既有利于避免相同內容的重復講授，又保證了幾何光學部分課程體系的系統性。

物理光學部分主要講授：①光的電磁理論基礎；②光的干涉；③光的衍射；④光的偏振。對于教材中涉及的晶體光學基礎放在后續課程進行講授。

1.3 加強課堂教學內容與現代光學前沿問題的聯系

在課堂教學中，加強課堂教學內容與現代光學前沿問題的聯系，向學生講授這些知識在現代光學技術中的應用，更能使學生了解光學前沿的概況及其發展動態，這樣比傳統教材更具活力和現代氣息，同時，通過講授這些知識還可以開闊學生視野，啟發學生思維，拓展學生的知識面。

2 工程光學課程實驗教學內容的優化

2.1 工程光學課程實驗教學內容的整合與優化

在多年的工程光學實驗教學實踐的基礎上，我們對工程光學課程實驗教學內容進行了整合與優化，構建了基礎性、綜合性、設計性三個層次的工程光學實驗教學內容體系，各層次實驗教學內容所包括的實驗項目如表1、表2、表3所示。

2.2 突出綜合性、設計性實驗的重要地位

改革之前，安徽科技學院的工程光學實驗教學中，主要以基礎性實驗為主，沒有突出綜合性、設計性實驗的重要地位，顯然這種實驗教學內容體系不利于培養學生的開拓精神和創新能力，為了突出綜合性、設計性實驗在實驗教學中的重要地位，我們加大了綜合性、設計性實驗所占比例，壓縮了基礎性的驗證實驗。目前，學校光電信息科學與工程專業工程光學實驗總學時為18學時，我們安排時的基礎性實驗，6學時的綜合性實驗，3學時的設計性實驗；電子科學與技術專業工程光學實驗總學時為12學時，我們安排了6學時的基礎性實驗，3學時的綜合性實驗，3學時的設計性實驗；通過改革實驗教學內容將綜合性實驗、設計性實驗的比例提高到了50%，幾年的教學實踐表明：改革后的實驗教學內容體系更有利于提高學生開展實驗的積極性，學生的動手能力和創新精神在實驗過程得到了充分地體現，在今后的教學改革中，我們將繼續加大綜合性、設計性實驗的比例，進一步突出綜合性、設計性實驗的重要地位。

3 工程光學教學方法與教學模式的改革

3.1 充分發揮多媒體課件教學的優越性

工程光學課程光路圖多、知識面廣泛、公式推導繁雜，而且具有一定的抽象性；應用多媒體課件教學，可以綜合文字、圖像、聲音、動畫和視頻等信息，展示工程光學的教學內容，實現立體教學[2]。可以將抽象的內容形象化，從而有助于學生對知識點的理解和掌握。同時利用多媒體課件教學還可以節省課堂板書、公式推導和作復雜光路圖的時間，從而大幅度擴展工程光學單位學時的授課信息量，解決了當前該門課程普遍存在的內容多與學時少的的矛盾。

3.2 改革工程光學實驗教學模式，變被動接受為主動探索

在工程光學實驗教學模式上，我們建立了以“學生為主體”的新型教學模式。對三種不同層次的實驗教學內容采用了不同的實驗教學模式，其中基礎性實驗主要由學生自主完成，教師在實驗教學中主要做好以下工作：①維護實驗課堂教學秩序；②對學生實驗過程中出現的故障實驗設備進行及時維修；③對個別通過實驗指導書仍無法單獨完成實驗的學生進行指導；④組織學生對實驗進行討論等。綜合性、設計性實驗的教學模式：教師提前兩個星期布置實驗任務，讓學生明確實驗要求并提供所用實驗設備等相關信息，學生在這段時間內以組為單位通過查閱資料完成實驗方案的設計，在實驗課上，以組為單位完成實驗，記錄實驗數據并撰寫實驗報告。實踐結果表明：這種以“學生為主體”的新型教學模式極大地提高了學生的獨立思考能力和開拓精神，同時也很好地培養了同學之間的協作精神。

3.3 開展開放式教學模式的改革

目前，學校工程光學實驗室能夠開出的實驗項目共26個，以后還將不斷地增加一些新的實驗項目，在實驗課堂教學中，我們只能完成部分實驗項目，而很多學生對沒有開出的其它實驗項目也很敢興趣，為了滿足這部分學生的要求，我們進行了開放式教學模式的改革，開放實驗項目包括實驗課堂教學中沒有安排的所有實驗項目，學生結合自己的興趣可以在一個學期或幾個學期內選擇完成幾個開放性實驗項目，開放實驗室并由專職教師進行管理，并負責啟發、引導學生解決實際問題。

4 考核內容與考核方式的改革

教學改革之前，課程組確定的考核方式是閉卷筆試成績占80%，平時成績占20%，平時成績中作業和實驗各占10%。這種考核方式不能真實反映學生的學習水平，而且也不能多角度反映學生的學習情況。為此我們進行了考核內容與考核方式的改革，將考核成績分成了四部分：期中閉卷筆試成績占30%，期終閉卷筆試成績占30%，實驗操作考核占20%，平時成績占20%。

4.1 實行分階段考核

實行分階段考核方式，有利于維持學生的學習熱情，有利于教學環節的順利進行，有利于促進學生的自主學習[3]。我們的做法是將理論考核分為期中和期終閉卷考核，權重各為總成績的30%，為了體現實驗教學的重要性，在期中和期終閉卷考核中實驗部分所占的比例不低于20%。期中閉卷考核一般安排在學期的第11周進行，考核內容為除實用的光學系統以外的幾何光學部分相關內容；期終閉卷考核安排在學期末進行，考核內容為實用的光學系統和波動光學部分相關內容。

4.2 進行實驗操作考核

我們建立了詳細的實驗操作考核細則，第一次實驗課時，向學生講清楚實驗操作考核的時間，地點，內容，考核方式以及在總成績中權重等，實驗操作考核主要從實驗設計、實驗操作情況及實驗報告完成情況等方面對學生本學期已完成過的實驗進行全方位評價，實驗操作總成績按權重的20%計入總成績。通過實驗操作考核這種方式大大提高了學生獨立進行實驗的積極性，實驗教學效果大大提高。

5 結束語

本文是針對安徽科技學院的實際情況，借鑒了國內各高校的工程光學教學改革的經驗，對工程光學課程教學內容進行了優化，在理論課程教學中，刪除了一些重復性的教學內容；在實驗課程教學中，加大了綜合性、設計性實驗的比例；同時對教學模式進行了改革，在考核方式上開展了階段性考核模式；改革后的實踐表明，通過課程教學內容的優化提高了學生的創新能力，通過教學模式的改革激發了學生的學習熱情，使學生真正融入到課堂教學中，工程光學教學質量有了明顯的提高。

參考文獻：

[1]官邦貴，秦炎福，張永峰，等.大學物理實驗教學內容重組的研究與實踐[J].成都師范學院學報，2014，30（9）：116-119.

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當代化學工業對化學化工類人才的培養提出了更高的要求。如何培養基礎理論知識扎實、工作適應性強、具有創新能力的人才，是綜合性大學化學化工教學改革面臨的重要課題。目前，綜合性大學化學與應用化學專業每年都有相當一部分畢業生進入化學、化工和制藥等企事業單位業從事研究開發或工程技術工作，這種趨勢還會隨著創新性國家的建設而逐年增長。化學工程基礎是綜合性大學化學專業的專業基礎課，也是唯一的一門工程技術類課程，該課程的教學改革與實踐對于理工學科交叉與學生綜合素質的培養是綜合性大學化學與應用化學專業其他課程所不能替代的。在充分發揮綜合性大學基礎理論研究優勢的同時，通過對理科專業化學工程基礎課程教學內容的更新、充實和調整，為化工類企事業單位培養和造就具有開拓創新精神、勝任科學研究與工程技術工作、適應性強的化學化工專業人才。

二、教學內容與教學方法的優化

以創新教育思想為指導，研究改革化學工程基礎課程教學內容和教學方法，建立培養學生創新能力的化學工程基礎課程內容新體系。動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程（“三傳一反”）仍將是化學工程基礎教學的核心內容，應不斷充實更新才能反映學科發展現狀和適應社會經濟需求。化學和化學工程學是支撐物質轉化相關工業的學科，前者研究分子之間發生反應的可能性、必要的條件和產物的結構，后者研究物質的流動、質能傳遞及其對反應過程與產物的影響。

1.優化更新教學內容，反映體現學科發展與技術進步。化學工程基礎作為理科化學專業的工程技術課程，其教學內容除了動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程以外，還應當及時反映和體現學科的發展與技術進步。根據授課學時，突出教學重點，優化教學計劃，精選教學內容。以化學工程學的基本觀點、基本原理和基本方法為核心，結合典型化工過程，理論聯系實際，使學生在有限的教學學時內，掌握本門課程的基本知識，熟悉研究與應用對象，為今后從事化學化工專業技術工作打下堅實基礎。在其他科學技術的帶動和社會需求的推動下，化工分離技術近年來取得了很大進步。新技術不斷涌現，膜分離和超臨界流體萃取等新型分離技術就是其中的代表。我們在教材的編寫和課堂教學中，有意識地加入這些內容，便于學生從課堂上了解新的科學知識，拓寬學術視野。

2.引導學生建立工程技術與技術經濟觀點，提高學生綜合素質。科學與技術的交叉和滲透，要求我們培養的學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識，還要學會運用所學的理論解決工程實際問題。綜合性大學理科化學專業的學生基礎理論知識比較扎實，在課堂教學中，我們根據教學內容，結合工程實際，啟發學生從工程實際問題出發，強調工程實際的特點，突出工程實踐的技術經濟問題，灌輸學生節能減排與綠色環保的理念，訓練學生綜合運用數學、物理與化學等多學科知識，綜合分析化工單元操作與工業裝置中涉及的復雜問題，培養學生的工程技術思維方法與工程設計等綜合素質。

3.改進教學方法，提高教學效率。化學工程基礎課程的課堂教學內容涉及化工單元操作與工藝過程。綜合性大學化學專業的學生一般沒有見過真實的化工設備，對化工廠與化工設備和裝置缺乏感性認識，通過多媒體教學技術和傳統課堂教學方法，可以促進學生感知與思維、理論與實踐的結合，提高學生對化學工程基礎的學習興趣，激發他們的學習熱情，使他們由不熟悉、不了解化工企業與裝置轉變為喜歡應用學科、樂于進入與應用密切相關的教師實驗室開展業余科研。為此，我們一方面利用多媒體的優點，在課堂教學中放映一些設備的實物圖像。另一方面，在有關課程中增加了實習參觀環節，組織學生到石油化工廠、有機化工廠和精細化工廠等企業參觀實習，增強學生對加熱爐、精餾塔、泵、換熱器等主要化工設備的感性認識。

三、教學團隊與課程體系的建設

以先進的教學理念為先導，以高水平的教學團隊為根本，以科學的課程新體系為核心，以優良的規劃教材為保障，強化教學團隊的建設，使所有主講教師成為教學改革的高水平運動員和創新教育的優秀教練員。

1.建設高水平教學團隊。從事課堂和實驗教學的主講教師也要承擔高水平的科研項目，提高教師的科研水平。我們承擔“化學工程基礎”的主講教師都具有教授職稱并擔任博士生導師，承擔了一些科學研究項目。同時，也積極思考和實踐課程的教學改革，奠定了學生創新能力培養的堅實基礎。沒有高水平的教學團隊，不可能進行教學改革的實踐，更不可能培養出具有創新精神的學生。

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能源是人類社會賴以生存和發展的基礎。隨著經濟的飛速發展,我國能源消耗快速增長,已躍居世界第二大能源消費國。我國能源總量和人均占有量卻嚴重不足,石油供需約缺口1億噸,天然氣供需約缺口400億標準立方米。而且,由于清潔利用的技術難度較大,化石能源在使用過程中引發了諸多的環境問題。生物質能是第四大一次能源,又是唯一可存儲和運輸的可再生能源。發展生物質能將緩解能源緊缺的現狀和減少化石能源造成的環境污染。我國幅員遼闊,又是農業大國,生物質資源十分豐富。據測算,我國目前可供開發利用的生物質能源約折合7.5億噸標準煤。國家“十一五”發展規劃明確提出“加快發展生物質能”。同時,隨著化石資源日益枯竭,化學工業的原料也將逐步由石油等碳氫化合物向以生物質為代表的碳水化合物過渡。目前,世界各國紛紛把發展生物質經濟作為可持續發展的重要戰略之一。以生物質資源替代化石資源,轉化為能源和化工原料的研究受到普遍重視。政府、科研機構和道化學、杜邦、中石油、中石化、中糧等大型企業爭相研發和儲備相關技術,并取得了一系列重大進展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龍巖卓越新能源發展有限公司,依托我國自主知識產權的生物柴油生產技術,相繼建成規模超過萬噸的生產線,產品達到了國外同類產品的質量標準,各項性能與0#輕質柴油相當,經濟效益和社會效益俱佳。我國對以生物質為原料生產化學品(即生物基化學品)極為重視,已列入科技攻關的重點。例如,生物柴油生產過程中大量副產的甘油是一種極具吸引力的非化石來源的綠色化工基礎原料。從甘油出發生產1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和環氧氯丙烷等大宗化工產品,已經實現或接近產業化。新興產業的發展,最根本的是靠科技的力量,最關鍵的是要大幅度提高自主創新能力,其核心是人才的競爭。浙江是經濟大省和能源小省,能源資源低于全國平均水平,一次能源消費自給率僅為5%;而氣候條件優越,是我國高產綜合農業區,森林覆蓋率達60%,生物質資源居全國前列。浙江省乃至全國的生物質能源產業和生物質化學工業的蓬勃發展,對生物質化學工程人才的需求十分迫切。

二、生物質化學工程人才的知識結構

生物質化學工程(專業)模塊是一個新生事物,并未包含在《全國普通高等學校本科專業目錄》之中。在《專業目錄》中與之接近的是生物工程專業。生物工程專業培養掌握現代工業生物技術基礎理論及其產業化的原理、技術方法、生物過程工程、工程設計和生物產品開發等知識與能力的高級專業人才。生物工程專業重點關注圍繞生物技術進行的工程應用,而生物質化學工程重點關注通過化學工程技術(包括生物化工技術)對生物質資源進行加工利用的工業過程。可見,生物質化學工程(專業)模塊與生物工程專業的人才培養目標和知識體系存在著明顯差異,其人才培養模式仍處于探索之中。人才培養必須與產業發展相結合,生物質能源轉化利用途徑如圖1所示,生物質資源(以植物為例)轉化生成化學品的利用路線如圖2所示。生物質的組織結構與常規化石資源相似,加工利用化石資源的化學工程技術無需做大的改動,即可應用于生物質資源。但是,生物質的種類繁多,分別具有不同的特點和屬性,利用技術遠比化石資源復雜與多樣。可見,生物質化學工程人才必須具有扎實的化學工程基礎,并熟悉各類生物質資源的特點、用途和轉化利用方式。因此,浙江工業大學將生物質化學工程人才的培養目標定位為:既能把握和解決各種化工過程的共性問題,勝任化工、醫藥、環保和能源等多個領域的科學研究、工藝開發、裝置設計和生產管理等工作;又能將化學工程的基礎知識靈活運用于生物質資源的轉化利用和生物質化工產品的生產開發等領域,勝任生物質能源和生物質化工等新興行業的工作。

三、生物質化學工程人才培養的探索與實踐

(一)組織高水平學術會議,營造人才培養氛圍

2007年4月,浙江工業大學與中國工程院化工、冶金與材料工程學部和浙江省科技廳共同主辦了“浙江省生物質能源與化工論壇”。中國工程院學部工作局李仁涵副局長分析了我國能源技術的發展狀況,強調了發展生物質能需注意工藝過程的綠色化。浙江省科技廳壽劍剛副廳長介紹了浙江省能源消費狀況和新能源技術研發動態,鼓勵省內外的科技工作者為改善浙江省能源緊缺現狀而努力工作。浙江工業大學黨委書記汪曉村回顧了浙江工業大學的發展歷程,介紹了浙江工業大學化學工程學科在生物質能源領域的科學研究特色和人才培養思路。浙江工業大學的計建炳教授和石油化工科學研究院的蔣福康教授主持了學術交流與討論。閔恩澤、李大東、舒興田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分別從我國發展生物能源的機遇與挑戰、我國生物質能源產業發展狀況、生物質燃料(清潔汽柴油、生物柴油)利用技術、生物柴油聯生產物利用技術和以生物質為原料進行化工生產等幾個方面進行了精辟論述。2009年4月,浙江工業大學承辦了“中國工程院工程科技論壇第84場———生產生物質燃料的原料與技術”。浙江工業大學副校長馬淳安教授在開幕式上致辭,介紹了浙江工業大學化學工程學科在生物質能源領域開展的科學研究和人才培養工作。浙江省可再生能源利用技術重大科技專項咨詢專家組組長、浙江工業大學化工與材料學院生物質能源工程研究中心主任計建炳教授主持了學術交流與討論。國家最高科學技術獎獲得者、兩院院士閔恩澤做了題為“21世紀崛起的生物柴油產業”的報告,重點闡釋了我國發展生物能源和生物質化工的機遇與挑戰。在兩次會議上,來自石油化工研究院、清華大學、浙江大學、浙江工業大學、浙江省農業科學院、中國林業科學研究院和中糧集團等單位的專家學者分別介紹了生物質原料植物的選育、生物質原料的收儲運物流供應體系、生物質原料的梯級利用、生物質液體燃料的制取技術、生物柴油的生產實踐及其副產物綜合利用和生產生物柴油的反應器技術等方面的研究進展。會議期間,閔恩澤院士等人應邀參加了浙江工業大學化學工程與工藝專業建設暨生物質化學工程專業方向建設研討會。閔恩澤院士指出,邁入21世紀以來,針對日趨嚴峻的能源危機和環境危機,國家高度重視能源替代戰略的發展和部署,新能源代替傳統能源、優勢能源代替稀缺能源、可再生資源代替非可再生資源是大勢所趨;因此,化學工程與工藝專業根據國家發展需求調整學科設置、進一步促進交叉學科的發展也勢在必行。閔恩澤院士認為,在降低能耗和保護環境的時代背景下,生物質能源和生物質化工的產業發展為生物質化學工程人才提供了廣闊的發展空間,生物質化學工程(專業)方向的建設思路符合當今化工產業的發展趨勢。近距離接觸學術泰斗,聆聽專業領域的前沿進展,極大地激發了學生們的學習興趣。通過組織高水平學術會議,浙江工業大學營造了培養生物質化學工程人才的良好氛圍。

(二)理論與實驗課程體系

根據人才培養目標定位,浙江工業大學將生物質化學工程(專業)模塊的主干學科確定為化學工程與技術,針對生物質資源加工利用過程的特點,對化工原理、化學反應工程、化工熱力學、化學工藝學、化工設計、分離工程和化工過程分析與合成等主干課程的教學內容進行了梳理。此外,增設了生物質化學與工藝學和生物質工程兩門專業課程。生物質化學與工藝學重點講授糖類、淀粉、油脂、纖維素、木質素、甲殼素、蛋白質、氨基酸等生物質的結構、性質、用途,以及加工轉化為化工產品的生產工藝。生物質工程從原料工程學、轉化過程工程學和產品工程學等角度出發,為學生講授生物質資源轉化利用過程中的工程原理、工程技術和生產實例。化學工程與工藝國家特色專業綜合實驗室在中央與地方共建高等學校共建專項資金的資助下,為生物質化學工程(專業)方向增設了酯交換法制備生物柴油和生物質熱解制備生物原油兩個實驗,并在積極籌備開設生物柴油品質測定、淀粉基兩性天然高分子改性絮凝劑的制備和易降解型纖維素-聚乙烯復合材料的制備等實驗。

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關鍵詞：綠色化學；工程工藝；化學工業節；應用

工業是國民經濟的基礎，隨著社會經濟的不斷快速發展，對于工業生產也提出了更高的要求。然而，當前我國工業發展面臨著資源價格飛漲，環境污染日益嚴峻的情況，這也使得全社會對于工業生產越來越關注。怎樣有效的處理好工業污染物，防止其對環境的二次污染，怎么有效的利用好數量龐大的生活廢品，是當前許多學者都在研究的問題。綠色化學工程是在社會迫切需要的情況下誕生的新型項目，這個項目的目標是：對日常化學生產當中的一些資源浪費及環境污染進行有效的處理，從而使得化工污染得到有效緩解，化工生產過程中的資源浪費得到很大的改善。

一、綠色化學工業的概念

綠色化學又被稱為無污染化學，以此為理念而開發出的技術就是綠色化學工程技術，采用化學原理從根本上降低化學工業對環境造成的破壞。化工業發展的基礎是綠色化學工程，它已成為了未來化學工業發展方向的重要研究目標之一，綠色化學具有以下兩種特性：首先，綠色化學的根本思想在于保護環境，使自然資源可持續發展，讓人與自然之間的關系和諧，人們對環境造成的破壞促使了對綠色化學的研究；其次，綠色化學是將環境改變的技術，發展下的綠色化學技術以逐漸可以應付各種環境下對自然的破壞。從根本上來說，綠色化學是預防環境污染；而環境化學則是對污染后的環境進行改善和治理。兩者之間是根本不一樣的，在最終目的上也是千差萬別的。

目前，對綠色化學進行研究的重要發現和實踐活動為綠色化工技術。基本原理是采用原料中的原子進行轉化，這就使化學工業在進行工作時不會產生污染物，達到對化學工業污染物的零排放。并且，在進行化學工業工作時，不使用任何具有危害性和毒性的原材料，這樣可以生產出對環境不造成破壞的產品。這種技術目前處于理論狀況，但是在眾多科研人員的努力探索下，還是可以逐漸實現此種設想的。

二、綠色化學工程與工藝的開發

在傳統化學的生產過程中，在有毒、有害物質的處理上存在較為嚴重的滯后性，因此導致化學工藝一直處于被動生產。應用這樣的化學工藝對污染物進行處理無法取得理想的效果，資源優化也無法得到有效實現。化學工藝的應用不但導致化學生產污染物成本提高，還導致污染物處理效率嚴重下降。綠色化學工程的應用可有效彌補傳統化學工程中存在的缺陷，其通過對相關科學技術及先進方法的利用，對化工生產相關污染物進行除塵、脫硫等處理。綠色化學工程與工藝具體實施方法主要有以下幾種。

（一）采用綠色化學原料

在化工生產工藝及具體流程中，化學生產原料是起著決定性作用的主要因素，在傳統化學工程中，所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗，同時還導致污染物的排放量大大增加，加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中，可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中，可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中，這些原料僅會產生一定量的氫氣，而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。

（二）提高化學反應的選擇性

在化學工程的物質反應中，化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中，合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高。對化學反應產生影響的因素有很多種，反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生，所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質，因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中，應用新型的反應形式，這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高，同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。

（三）使用無毒無害催化原料

隨著化學工業發展速度的不斷加快，將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經成為促進工業可持續發展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中，可有效加快反應速度，縮短法寧時間。所以，在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發展的重要前提條件之一。目前，我國相關部門已經高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發和研制，化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善，分子篩除催化劑等優良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率，降低能源消耗量，同時也可減少環境污染。

三、結論

化學工程與工藝的發展不僅影響著現代社會的發展，而且有助于環境友好型社會的構建。當前世界面臨著資源和能源的短缺，社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價，這就需要化學工程與化學工藝共同發展，滿足我國資源節約和環境保護的需要。化學工程與工藝的行業領域需要積極配合國家提出的可持續發展戰略。轉變可持續發展的概念。重視化學工程與工藝發展的環保性，轉變傳統的化學工程與工藝，減少環境的污染，積極開發新能源，走環境友好型道路。

參考文獻 

[1]艾寧，計偉榮，項斌，等.化學工程與工藝專業人才培養模式改革的探索與實踐[J].化工高等教育，2009，26（6）：28-31，35. 

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關鍵詞：專業特色；課程體系；化學工程與工藝；電化學工程

哈爾濱工業大學電化學工程專業成立于1962年，是國內最早建立的電化學工程專業之一。1999年我國大學本科專業目錄調整，原多個化工類專業（含電化學工程）統一合并為“化學工程與工藝”專業，但各大學中的該專業側重方向與特色不同。我校保留了原來的“電化學工程”方向與特色，并被教育部認定為第三批高等學校特色專業建設點。在特色專業的建設過程中，面對寬口徑的“化學工程與工藝”專業，既要開設核心化工課程又要保持電化學工程專業方向的課程。2008年修訂培養方案時，我們將化學工程與工藝專業分為“化學工藝”與“電化學工程”兩個專業方向進行課程設置。對“化學工藝”專業方向的學生按“化學工程與工藝”專業規范要求構建化工課程體系進行培養；而對于“電化學工程”方向，探索以滿足專業規范中核心知識要求為前提，依據專業特色的需要，通過以知識點為標準（不拘泥于課程名稱）協調專業規范要求與專業方向的關系，構建彰顯專業特色的課程體系。2012年修訂培養方案時，我們在系統地分析總結前期實踐效果的基礎上，形成了新培養方案。本文重點介紹了我們構建與“電化學工程”專業方向對應的課程體系的一些做法，以期達到拋磚引玉之作用。

一、面向國家需求的專業特色定位與培養目標

專業特色是特色專業的靈魂，特色定位準確與否直接決定了特色專業建設的成敗。首先，專業特色的定位要以長期形成的辦學理念以及在人才培養方面的積累為基礎。哈爾濱工業大學化學工程與工藝專業的“電化學工程”方向經過半個多世紀的深厚積累，培養了大批我國電化學工程領域的中堅力量。20世紀80年代，本專業王紀三教授的“發泡鎳電極”技術，帶動了我國電池行業的技術進步，胡信國教授的“一步法無氰電鍍銅”工藝引領了電鍍行業降低污染的技術革命，因此獲得了國家發明獎。當前，傳統石化類資源的日趨緊張及環境污染壓力，已成為限制我國經濟發展的一大瓶頸，研發新型能源與電鍍清潔生產新工藝，是國家能源、環境的重大戰略需求，特色專業責無旁貸要擔當起此方面人才培養的重任。我們認為，特色定位不能脫離化工領域及化工學科，要根據國家對人才需求現狀和發展趨勢，充分發揮自己已經積累的特色基礎和教學資源優勢，有效利用外部環境中的有利因素和發展機遇進行定位。基于此，哈工大“化學工程與工藝”專業特色方向確定為化學電源和電化學表面處理，與電池及電鍍行業對應。

本專業畢業的學生應具有以下幾方面的知識和能力：（1）具有堅實的自然科學基礎，較好的人文、藝術和社會科學基礎知識及較高的科學素養；（2）具有較強的計算機和外語應用能力；（3）較系統地掌握本專業領域的理論基礎知識，了解學科前沿及最新的發展動態；（4）具有創新意識和獨立獲取知識的能力；（5）具有較強的分析解決問題的能力及實踐技能，具有從事與本專業有關的產品研究、設計、開發以及組織管理的能力；（6）熟悉本專業領域相關的發展方針、政策和法規。

二、基于專業特色的內涵和建設目標，明確課程設置的原則

專業特色是指充分體現學校辦學定位，經過長期辦學實踐逐步積淀形成，優于其他學校相關專業的獨特、穩定和具有鮮明個性特點并為社會所承認的專業風格。開展專業特色建設，旨在促進高等學校人才培養工作與社會需求的緊密聯系，滿足國家經濟社會發展對多樣化、多類型和緊缺型人才的需求。通過專業特色建設，探索專業建設實踐，豐富專業建設理論，形成專業建設、人才培養與經濟社會發展緊密結合的專業建設思路與人才培養方案，形成該專業建設內容的相關參考規范，對國內同類型專業建設起到示范和帶動作用。

人才培養方案的制訂與優化是專業特色建設的核心內容，而課程體系的設計是實現培養目標的基礎，是完成特色型人才培養的保證。課程體系構建要根據人才培養目標要求應具備的知識、能力、素質，明確其應具有的知識結構進而設置相應課程，形成結構合理能滿足專業特色需要的課程體系。我們認為滿足專業特色的課程設置應遵循如下原則：

1.通識教育和專業教育相結合的原則。課程設置上要處理好寬基礎與專業特色的關系，注重理學基礎教育，既要滿足特色的要求，又要為學生未來可持續發展和繼續學習打好基礎。通識教育和專業教育課程的有機結合，拓寬學生知識和視野，使學生在科學基礎、人文素養、專業素質和能力等方面同步提升，促進學生的全面發展。

2.堅持在滿足“化學工程與工藝”專業規范要求前提下彰顯專業特色的原則。依據專業特色的需要，以知識點為標準，構建融會貫通、有機聯系的課程體系。應以學生為本，不但要有與專業特色要求知識結構對應的課程體系，還要通過增加選修課的方式，構建與專業規范完全對應的課程體系，以滿足本專業方向學生的自主選修。同時注意設置反映行業與產業形成的新知識、新成果、新技術和學科發展的課程。

3.加強實踐教學與創新能力培養的原則。單獨設置與實踐教學及創新意識培養對應的課程，注重理論課與實驗課的銜接與相互補充。增加實驗教學比重，及時將教師的相關研究成果轉化為實驗教學內容，使我校的強勢科研力量轉化為優質教學資源。并通過設置產學結合與創新類課程等，培養學生運用所學知識解決實際問題的能力及創新意識。

4.促進本科教育國際化的原則。保證學生四年外語不斷線。在通識教育階段基礎上，參照國外同類專業課程體系，設置和建設系列化專業教育雙語課程，培養學生跨文化交流能力，提高學生的國際競爭力。

三、以滿足專業規范基本要求為前提，構建彰顯專業特色的課程體系

高等教育大眾化的顯著特征之一是多樣化，但多樣化不是隨意化，不能沒有基本的人才培養質量標準。專業規范就是專業人才培養的總體框架與規定，我們不能背離專業規范中的基本要求去追求所謂的專業特色，遵循專業規范而不拘泥于規范的專業特色才能日益彰顯。專業特色總體上呈現多樣性特征，而專業規范體現了統一性的特征，專業規范中的人才培養基本規格，核心知識領域等質量要求標準是統一的，這是專業本身具有的特征。要協調好專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系，以滿足專業規范基本要求為前提來彰顯專業特色。我們以“化學工程與工藝”專業規范中要求的知識點為標準，圍繞“電化學工程”知識結構的需要構建課程體系。基本做法如下：

1.在通識教育方面，強化數理基礎，數學類課程278學時、物理課程177學時，人文與社會科學基礎課177學時，公共外語課200學時（前兩學年完成公共外語課后，大三開設雙語課有“化工熱力學”、“電化學測量”等，大四開設“表面工程”、“新型化學電源”、“電動車能源系統”雙語課，保證四年外語不斷線），還設有文化素質講座、全校任選課等；針對行業、學科發展的需求，在通識教育的基礎上，通過知識點不重復介紹來壓縮相應課程的學時，設置與電化學工程知識結構對應的學科基礎課、專業核心課、專業選修課。為拓寬專業基礎，將“工程制圖基礎”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“化工綜合實驗”、“專業導論課”、“化工安全概論”、“理論力學”、“材料力學”、“電工與電子技術”、“電工與電子技術綜合實驗”、“高分子材料”、“新能源概論”、“無機材料制備方法”等定為學科基礎課。按教學目標重組突出專業特色的主干課程體系，把“無機化學”、“有機化學”、“分析化學”、“物理化學”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“電化學原理”、“電化學測量”、“化學電源工藝學”、“電鍍工藝學”10門課程作為專業主干課。

2.以知識點為標準，通過必修與限選課來滿足專業規范的基本要求。“電鍍車間設計”、“化學電源設計”為實踐類必修課，同時設有“化工機械與設備”專業選修課，以此涵蓋化工設計的知識點；“化學反應工程”與“電化學反應工程”2門課限定為至少二選一，另外在10門專業主干課程中，包含了電極過程動力學、催化、反應器等內容，滿足了反應工程知識點的要求。我們增加了選修課門數，并以知識點不重復介紹為原則壓縮每門課程的學時，具體分為三類：第一類是設置了“結構化學”、“化工設計”、“化工儀表及自動化”、“化工分離工程”等化學、化工類課程及“材料分析測試方法”課程，使學生具備專業規范要求的化工知識體系，為有志于在化工行業就業及出國、考取外校研究生的學生打好基礎；第二類是設置了“新型化學電源”、“固體電化學基礎”、“電動車能源系統”、“綠色能源”、“電極材料結構表征”等課程，供希望從事電池行業的學生選修；第三類是設置了“化工設備腐蝕與防護”、“表面工程”、“電化學加工技術”、“涂裝技術”等課程，供準備從事電鍍行業的學生選修。從知識點看，既滿足了“化學工程與工藝”專業規范的要求，又構建了適合專業特色的電化學工程知識結構體系。同時，不但滿足了學生的就業要求，還為學生職業發展和繼續學習奠定了基礎。

四、發揮學科優勢，設置加強實踐教學與創新能力培養的課程

本專業依托的哈工大化學工程與技術學科，具有一級學科博士學位授予權，并建有化學工程與技術博士后流動工作站，2012年哈工大的化學工程與技術學科排名進入全國評估前八名。多年來面向國家、國防重大需求，形成了本學科的優勢特色。在應用電化學方向上，產學研特色突出，多項原創性成果為企業創造了顯著的效益。與本專業建立長期穩定的科研、教學合作關系的企業有十幾家，為產學結合的學生培養奠定了良好的基礎。我校化工學科在“211工程”、“985工程”的支持下，形成了科研、教學硬件大平臺，為學生的科研訓練、課程設計、畢業論文（設計）等提供良好的實踐平臺。在軟硬件方面，對電化學工程的專業特色方向建設起到了保障和促進作用。另外，本專業正在逐步加大科研設備和科研實驗室等資源向學生開放的力度，創造條件讓學生能夠較早進入實驗室，參與教師的科研工作，在具體的科研活動中培養實踐、創新能力。在專業實驗內容上，鼓勵教師將適合于實驗教學的科研成果轉化、更新為課程教學內容，有利于將最新的學科知識、技能傳授給學生。

在實踐教學與創新意識培養方面，對于基本技能、方法類實驗，與四大化學相關的實驗課為132學時、與化工基礎相關實驗72學時，與專業方向對應的實驗課100學時。特色專業是面向行業培養人才，在產學結合上，設置“國內外專家講學”學科基礎課，還要求講授專業課的教師要理論聯系實際，注重啟發科研思路。專業定期從合作企業中邀請高級工程技術人員來校為學生進行課堂教學或講座，聘請具有教學經驗的高級工程師參與本科教學活動；在創新能力培養方面，設置了“大一年度項目”、“創新創業訓練計劃”、“創新實驗課”、“創新研修課”，要求學生在校期間至少完成2個學分，可通過選修創新研修課、創新實驗課、參加大一年度項目、大學生創新創業訓練計劃、學科知識競賽、發表研究論文、申請專利等方式獲得。

自1999年本科專業目錄調整后，我們圍繞協調專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系上，進行了各方面的努力與探索，構建了面向國家需求的化學工程與工藝特色專業課程體系。作為特色專業建設，我們今后要為實現培養具有前瞻性、綜合素質高、創新能力強和具有國際競爭力的行業人才的目標而繼續努力。

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篇6

關鍵詞：化學工程；工藝實驗；數據處理；分析

MATLAB軟件由美國公司開發研制，實現了科學數據、矩陣計算以及數值分析的可視化，為需要進行數據計算的諸多領域提供高效、全面的解決方法。化學工程及工藝實驗往往產生較多數據，使用MATLAB軟件能方便對數據進行處理，幫助人們掌握實驗規律，為實際的正常提供準確的指導。

1化學工程與工藝實驗數據處理

化學工程與工藝實驗與一般的化學實驗只重視驗證某一原理不同，其主要作用在于解決工業生產中實際存在的問題，以給工業生產提供指導，無論實驗時間還是實驗規模，以及實驗數據處理過程均較為復雜，由此可見化學工程及工藝實驗在人們的生產生活發揮極其重要的作用。化學工程與工藝實驗涉及較多環節，尤其實驗數據的處理尤為關鍵。之前對化學工程及工藝實驗數據的處理主要采用人工方法進行，耗費大量的時間及人力，無法滿足當今工業生產的需要。計算機的出現使得化學工程與工藝實驗數據處理效率的提高成為可能，尤其以計算機為基礎，人們開發出了各種數據處理軟件，使得化學工程與工藝實驗數據處理更為簡單、方便。其中MATLAB軟件是諸多數據處理軟件最為優秀的一款軟件，通過在化學工程與工藝實驗數據處理方面的應用，能化繁為簡，極大提高數據處理效率，使得數據處理精度很好的滿足實驗需要，將數據處理誤差控制在合理范圍內。

2MATLAB在數據處理中的應用

為給化學工程與工藝實驗數據處理提供參考，接下來對MATLAB軟件在數據處理中的具體應用進行探討。

2.1MATLAB的數據處理步驟

（1）數據處理整體框架眾所周知，每個化學工程與工藝實驗的目的存在較大區別，所以進行數據處理的步驟以及應用的公式存在較大差別，很難使用一個程序完成所有數據處理工作。不過通過對多數化學工程與工藝實驗數據處理要求進行分析，可得出其相似之處，即，先進行數據輸入，借助基本數據庫進行數據的處理，最終完成處理數據的輸出。針對這些相似之處進行程序設計，可簡化數據處理過程，促進數據處理效率的提高。（2）編制數據處理程序數據處理程序是高效處理化學工程與工藝實驗數據的基礎，因此，使用MATLAB軟件處理化學工程與工藝實驗數據時，確保編制程序運行的高效性十分重要。數據程序編制包括數據輸入、處理與作圖、構建數據庫等環節。其中數據輸入的實現主要借助input函數加以實現。例如，需要輸入實驗環境中不同濕度參數時，可這樣設置t=input（‘請輸入實驗中環境濕度數據’），輸入函數多以矩陣方式形式呈現。處理與作圖是化學工程和工藝實驗數據處理中重要的一環，原因在于實驗獲得的數據一般為離散數據，需使用多種擬合方法對其進行擬合處理，其中最小二乘法是應用率較高的擬合方式，接下來的探討主要基于最小二乘法擬合進行探討。以化學工程與工藝實驗產生的（x1，y2）離散數據為例，利用最小二乘法對其進行擬合處理，得到自變量、因變量x、y，并以y=f（x）為輸入函數關系，其依據的思路為使得∑（f（x1）-y1）2以及離散數據中x1的殘差平方取得最小值。原因在于實驗期間難免受外界因素影響，導致一些實驗誤差的出現，而使用最小二乘法并不需要對輸入函數y=f（x）進行全部的離散數據（x1，y1），不過需要∑（f（x1）-y1）2以及離散數據中x1的殘差平方取得最小值。由最小二乘法擬合方法可知，化學工程與工藝實驗中采用最小二乘法可滿足數據處理要求。另外，化學工程和工藝實驗中有時會對流體流動阻力狀況的研究，即，對流體的流動阻力進行測試，而后進行針對性處理，獲得雷諾準數（Re）以及摩擦系數λ的離散數據，同樣適用最小二乘法擬合得到連續的曲線，以此為基礎將對應的圖形畫出，考慮到雷諾準數（Re）與摩擦系數為成雙對函數，所以可得λ=c+aReb，尤其當a、b、c均為常數時，此時令c=0，可得λ=aReb,又因Re和λ是成雙對函數，因此，logλ=loga+blogRe，在此基礎上可使用MATLAB中polyfit（）函數進行線性擬合處理，實現對化工數據處理程序的基礎。（3）數據庫的構建采用以上思路對MATLAB數據處理程序進行設計，在實驗過程中只是獲得在特定濕度條件下的實驗參數，而在實際生產中所受的影響因素多而復雜，不可能穩定在設計好的濕度條件下，這就考慮如何取得相近數據的問題。假設其符合線性關系，使用外推或內插方式計算得出實驗物性數據參數。文中探討的化工實驗中，設計的程序已經考慮到實驗濕度、粘度、密度等參數進行擬合，構建較為完整的數據庫，因此，對化學工程與工藝實驗數據處理操作，只需按照提示將濕度參數輸入系統中，程序便自動運行，計算得出該濕度條件下相關數據，大大的提高數據處理效率。為確保設計數據處理程序的合理性，數據處理程序設計完成且對應的數據庫構建完成后，需要輸入相關數據對程序的運行狀況進行驗證，以及時分析出程序設計的不合理之處，并及時進行改進。通過對設計程序進行反復的優化，便可應用在化學工程與工藝實驗的數據處理中。

2.2MATLAB的數據處理誤差分析

經上文分析將MATLAB軟件應用在化學工程和工藝實驗數據處理中，可獲得預期的數據處理效果，但MATLAB軟件對數據的處理建立在對實驗數據正確采集的基礎上，因此，需要保證化工實驗數據采集的準確性，將誤差控制在合理水平。考慮到化工實驗經過的步驟較多，使用較多的測量儀器，實驗人員操作中難免出現誤差，這就要求實驗人員結合具體的實驗內容，明確實驗的具體步驟以及影響數據誤差的因素，在實驗中加以準確把握。首先，保證實驗取樣的合理性。化工實驗取樣的合理性包括很多內容，如使用專門的工具進行取樣，保證取樣位置的合理選取，即，取樣應具有一定的代表性。同時，嚴格依據相關規范進行取樣操作，保證每個取樣環節操作的正確性。其次，注重對樣品進行正確處理。取樣操作完成后，對樣品操作是否合理、規范，會給實驗數據造成影響，因此，化工實驗對樣品進行破碎、混勻、縮小等操作時，應由經驗豐富的實驗人員嚴格按照規范進行操作。最后，校準所用的測量儀器。化學工程與工藝實驗過程中使用的各種測量儀器，這些儀器測量精度，以及性能往往給實驗數據產生較大影響，因此，化工實驗前要求實驗人員對使用的測量儀器進行認真的檢查，部分對測量精度要求較高的實驗，應對所用儀器進行校準，確保測量誤差在允許的范圍內。另外，為進一步提高實驗的準確性可根據規范標準設計相關的對照實驗，對實驗結果進行校正，消除系統產生的誤差。當然為減少偶然誤差，化工實驗中還進行多次實驗，通過多次實驗求取平均值，以達到降低實驗誤差的目的。

3結語

數據處理是化學工程與工藝實驗的關鍵環節，采取正確的方法，使用專門的數據處理軟件，在保證數據處理結果滿足要求的基礎上，可明顯提高數據處理效率。本文通過研究得出以下結論：（1）數據處理在化學工程與工藝實驗中的重要性不言而喻，當前常使用MATLAB軟件對實驗中產生的數據進行處理，簡化數據處理流程的同時，促進數據處理效率的明顯提升。使用MATLAB軟件處理數據時，關鍵在于編寫合理的數據處理程序，因此，應根據實驗要求，進行全面的分析，確保編寫程序的合理性，處理數據效率的高效性。（2）使用MATLAB軟件對化學工程與工藝實驗數據進行處理時，為保證處理結果的準確性，應嚴把數據采集環節，即，在取樣以及樣品處理過程中應嚴格依據規范進行，尤其應注重校準所用的測量儀器，確保所用儀器處于最佳狀態。另外，根據實際情況還可采取設置對照實驗，多次實驗求平均值的方法降低實驗數據的誤差，為數據處理的正確性奠定堅實基礎。

參考文獻：

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[3]化學工程與工藝實驗[M].南京大學出版社,張雅明,谷和平,丁健編著,2006.

篇7

    武漢科技大學化學工程與工藝專業始建于1958年,原名為“煉焦化學專業”,1985年改為“煤化工專業”。1992年,按“煤化工”“、城市燃氣”和“炭素材料”三個專業分別招收新生。1996年,隨著教育部大學本科專業目錄的調整,“煤化工”“、城市燃氣”和“炭素材料”三個專業歸并為“化學工程與工藝”專業。盡管名稱幾經變化,但始終堅持煤化工培養方向和煤焦化的特色。其原因主要是由于武漢科技大學的前身“武漢鋼鐵學院”和“武漢冶金科技大學”原來隸屬于冶金工業部,畢業生主要面向鋼鐵冶金系統;培養目標針對性、學生的工程意識和實踐能力較強,受到鋼鐵冶金行業焦化企業、科研院所的認可。目前,武漢科技大學化學工程與工藝專業為國家級特色專業,擁有化學工程與技術一級博士點和化學工程與技術博士后科研流動站。經過幾代人的辛勤努力,學校化學工程與工藝專業的教學和科學研究規模及水平均有了顯著的提高。在化工專業“寬口徑”培養模式下,堅持煤化工方向特色有著重要的現實意義。首先,中國是以煤為主要能源的國家,在一次能源中,煤炭占70%左右,在較長的時期內這一能源結構不會改變[4]。大力發展煤化工產業,推廣潔凈煤技術,保證國家的能源安全,是中國的一項基本能源政策。其次,煤焦化是煤化工中技術最成熟、應用最廣泛的一種煤炭綜合利用方法。至少在50年內,采用高爐,利用焦炭作為煉鐵的主要燃料、還原劑和料柱支撐體的技術仍將是鋼鐵冶金的主流技術。再次,“節能減排”是中國的重要戰略任務,也是全世界面對的主要挑戰。面對以煤煙型污染為主和焦化行業普遍污染嚴重的現實,從煤炭利用源頭減少污染是實現“節能減排”的必由之路。最后,煤化工(包括焦化)行業涉及到中國能源供應和安全、鋼鐵行業的生存和發展以及節能減排的實現,當前以致今后相當長的時期仍是中國國民經濟的主戰場。因此,武漢科技大學的“化學工程與工藝”專業堅持煤化工方向特色是非常必要的;理順兩者的關系,既具有理論意義,也具有實際價值。

    二、特色專業建設的基本原則

    進行具有煤化工特色的化學工程與工藝專業建設,是優化專業學科結構,推進教學改革,加強內涵建設,提高人才培養質量,提升專業競爭力的重要舉措。這不但有利于促進學校教學基本建設,進一步改善辦學條件,鞏固辦學特色,而且有利于提高辦學實力,更好地適應以煤化工為主的經濟社會發展的需要[5-6]。

    (一)市場導向

    目前,中國大學生就業已完全走向市場,學生和用人單位之間進行“雙向選擇”,大學畢業生的一次就業率已經成為評價一所大學教學質量和綜合競爭力的主要指標之一。要提高就業率,就必須瞄準市場對人才的需求,特色專業建設也必須以市場為導向,培養市場需要的專業人才。

    (二)自主創新

    特色專業建設是中國高等教育教學改革的一項新內容,本身具有探索性、創新性,加之各校各專業都要根據內外部條件形成自己的特色,更無先例可循。因此,特色專業建設要在教育觀念、人才培養目標、人才培養模式、課程體系改革和評價標準等方面堅持創新。

    (三)錯位發展

    特色專業建設要在市場導向的基礎上,根據現有的辦學條件、科研成果和發展潛能,集中力量,凸現特色;堅持有所為有所不為,采取“人無我有,人有我優,人優我新”的差異化策略,實現“錯位發展”,避免正面競爭。

    (四)相對穩定

    特色專業建設是一項系統工程,是一個不斷建設、不斷積累、不斷完善的過程,其特色的形成應該具有相對的穩定性。同時,要適應內外部環境的變化,具有一定的前瞻性,能夠體現現代科學技術發展的趨勢和未來社會和市場的需求變化。

    三、主要措施

    (一)更新教育觀念

    辦學理念和專業建設觀念是特色專業建設的指導思想,決定著特色專業建設的方向、進程和績效。特色專業建設是一項涉及專業建設多方面創新和變革的教學改革活動,必須首先在專業建設和教學理念上實現突破,更新傳統的教學觀念以適應時代和社會發展的需要。為此,化學工程與技術學院針對“寬口徑”的教育觀念進行了多次研討,并邀請、走訪用人單位,進行深入地調研,逐步樹立了化學工程與工藝專業在“寬口徑”培養模式下堅持煤化工特色教學的觀念。

    (二)加強師資隊伍建設

    師資隊伍建設是特色專業建設的根本保證。特色專業需要配備有學科特色的師資隊伍,其教學和科研方向專長必須和專業特色的培育相匹配。化學工程與工藝專業的專業課教師多數既是理論知識的傳播者和研究者,又是專業工程的實踐者。他們多數在武漢科技大學設計研究院從事煤焦化設計研究工作,有著豐富的實踐經驗。近年來,隨著學校跨越式發展,新引進了一批優秀的青年教師。這些青年教師多數沒有煤焦化專業的知識背景,為此,安排新教師隨班學習煤焦化方面的課程,而后安排到焦化廠進行3個月現場學習,并在學校設計院教師指導下完成焦化的工程設計,經教研室組織考核合格后方可上崗。

    (三)創新課程體系

    特色專業建設必須目標明確,在保持專業目標的基礎上突出體現特色目標;在人才培養規格上要有明顯特色,同時制定科學合理的人才培養方案。課程體系是高等院校實現人才培養目標和基本規格要求的總體設計藍圖,設置合理、科學、超前、前后呼應的課程體系是特色專業建設的基礎和關鍵。應廣泛吸收國內外先進的教育理念和教學經驗,整合教學改革成果,優化課程教學內容,不斷豐富課程內涵,努力構建適應經濟社會發展需要、反映時代特征、具有學校特色的化學工程與工藝本科專業課程體系。依據學校的學科特點,在培養“通才”的基礎上,構建了“焦化特色模塊”、“精細化工模塊”等專業方向課程。同時,將煤化學課程列入專業基礎必修課,從而保證學生具備煤化工的知識背景。新的課程體系充分體現了“提升內涵、強化特色”的教學指導思想。

    (四)改革實踐教學環節

    特色專業建設過程中,要高度重視校內外實習、實驗、實訓基地建設,為培養學生創新能力、實踐能力提供良好的實踐教學條件。近年來,化學工程與工藝專業建立了一批相對穩定的教學實習基地。考慮到專業培養方向的要求,實習基地以武漢平煤武鋼聯合焦化有限公司為主體。該公司在國內具有技術力量雄厚,生產工藝先進的特點,并具有較高的管理水平。同時,該公司可以說是焦化的一部“百科全書”,建有4.3m、6m、7.63m焦爐,所采用的配套工藝也有多種,是一個相當理想的本科專業特色教學實習基地[7]。在實驗教學方面,依托湖北省煤轉化與新型炭材料重點實驗室,通過開設本科生創新性實驗與創新性研究等課外實踐活動,為培養學生的動手能力、創新能力、提高人才培養質量和專業特色教學提供了保障。

    (五)強化課程、教材建設

    課程建設是專業培養目標實現的基本途徑,專業特色必定要在課程建設中得以體現。在進行課程體系改革的同時,學校十分重視課程內涵建設,重新整理了傳統課程的教學內容,加強不同學科之間的交叉和融合。如在煤化學課程的基礎上,將其它一些主要能源也引進來,從而形成了能源化學課程。在化工設備及材料中融入了力學、材料等知識;化工設計基礎與技術經濟分析課程在原來技術經濟分析的基礎上,增加了化工設計內容,以加強學生動手能力的培訓;根據企業用人需求,增設了化工CAD繪圖與識圖。教材的質量體現高等教育和科學研究的發展水平,也直接影響本科教學的質量。為提高教學效果,主要專業課程都選用省部級以上優秀教材、“面向21世紀課程教材”、“十五”、“十一五”國家重點教材和教學指導委員會推薦的教材。同時,鼓勵教學經驗豐富、學術水平較高的教師編寫與出版具有學校化學工程與工藝專業特色的教材,以進一步優化教學內容和深化課程體系改革。目前,本專業自編公開出版的教材主要有:《煤化學》《燃氣工程》《化工技術經濟學》《化工設計概論》《化學工程與工藝專業實驗》以及《環境工程導論》等,其中《煤化學》為國家“十一五”規劃教材。

    (六)建立健全質量保障和監控機制

    建立健全質量保障和監控機制是創建特色、保持特色的關鍵。只有特色鮮明,才能優勢突出;只有集中力量重點建設,才能使學校加強對某一專業重點投入,創造良好的教學、科研條件,取得預計的成果。特色專業更強調精干高效,它是學校具有標志性作用的專業。要做到這一點離不開質量監控。為進一步保證教學質量,實行課程、專業帶頭人負責制,并建立了科學、合理的教學質量監控體系,包括學生評教制,干部同行評議制,教學檢查員聽課指導制,教學信息員信息反饋制,監督電話、信箱信息收集制,等。此外,還加大了對青年教師的培養力度,為青年教師配備指導教師,制定青年教師“過教學關”計劃。上述措施有力地保障了教學質量的穩步提升,為培養高質量的煤焦化特色化工專業人才提供了制度保障。

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關鍵詞：化學工程與工藝 工程實踐能力 培養

相對其他專業來說，化學工程與工藝對學生的工程實踐能力要求比較嚴格，但近年來，由于學校過分注重學生理論知識，忽視了學生的工程實踐能力。因此，現在很多化學工程要工藝專業學生都缺乏相應的工程實踐能力。所以為了解決這種情況，學校應該多注意這方面問題，采取相應措施促進學生工程實踐能力培養。

一.化學工程與工藝專業概述

化學工程與工藝專業作為大學的一門專業，主要培養學生的化學工程和工藝方面知識。目前，社會上許多行業在進行生產時都需要應用到化學工程與工藝專業方面的知識，如煉油、醫藥、環保等。相對其他專業來說，化學工程與工藝專業具有更加鮮明的特色，首先，化學工程與工藝具有很強的工程特色，對于學生也是以實踐操作為主，主要培養學生的化學設計、優化和管理能力。其次，專業應用的非常廣泛。通過系統的專業化學習，學生可以實現產品的開發和化學知識研究。

二.化工學生工程實踐能力培養遇到的問題

1.缺乏相應社會實踐能力。由于受到一些傳統教學因素影響，很多學生在進行化學工程與工藝這門專業學習時，不注重社會實踐能力培養，只重視自身的化學理論知識。因此，在現在很多高校當中，經常會出現化學理論知識非常優秀，而社會實踐能力卻非常弱的情況。造成這種情況出現的原因有很多，具體的可以分為以下兩個方面。第一個，學校方面只注重學生理論知識教學，卻忽視了學生社會實踐知識，從而導致了這種高分低能情況發生。第二個，學生方面，在學習化學工程與工藝這門專業時，沒有培養自身社會實踐的意識，沒有認識到社會實踐重要性，從而導致現在很多學生對于社會實踐不重視，進而失去學習興趣。

2.教育設施不足。除了上述現狀外，教師在對學生進行工程實踐能力培養時，遇到的另一個問題就是學校教育設施不足。目前，各大院校都有教育設施不足情況發生，具體表現為：一，任課教師與學生的數量比例不協調，教師無法滿足學生正常學習要求。導致教師增加工作量，從而降低教師教學質量，影響學生工程實踐能力培養。二，學生的實現基地不足，無法滿足學生的實習要求。教育設施不足對學生的工程實踐能力培養造成巨大的影響。

3.教師專業素質水平較低。目前在很多高校中，由于受到傳統教學觀念的影響，很多教師只具備了相應的理論知識，而自身實踐操作能力也相當匱乏。由于教師自身專業知識缺失，無法對學生進行有效的引導和教育。學生工程實踐能力培養過程中出現困惑和迷茫時教師無法為其進行正確的知識引導。所以會導致學生在工程實踐能力培養方面出現巨大的困難。此外，教師自身專業素質水平較低有也可能給學生帶來學習上誤區，從而影響學生工程實踐能力培養。

三.提高化工學生工程實踐能力對策

1.積極參加社會實踐。積極參加社會實踐可以促進學生工程實踐能力培養，因此學校應該鼓勵學生多參加社會實踐。在實際教學中，學校可以采用定期或者不定期方式去參加社會實踐活動，同時教師也可以積極開展課外文化活動，通過舉辦相關的化學工程與工藝相關科技活動，從而提升學生在這方面的實踐操作能力。此外，學校也應該多跟自己合作企業進行溝通，讓學生在課外或者寒暑假期間可以利用空余時間進入企業進行工作實習。通過具體實習操作來提升自己的工程實踐能力，促進自身的化學知識學習。

2.完善教育設施。要提高化學工程與工藝專業學生的工程實踐能力，學校要對現有教學設備進行相應完善，保證學生工程實踐能力的培養。首先，高校要加大資金投入。對現有的教育設施進行相應更新，同時建立相應實習基地，可以采取校企合作方式，來實現實習基地創建。其次，解決學生與教師數量不平衡的問題，學校可以采取招聘方式來實現人才的引進，從而來彌補現在高校教師數量不足的現象。

3.提升教師專業素質水平。教師專業素質水平的高低對于化學工程與工藝專業學生的工程實踐能力培養具有重大的影響作用，因此學校要加強教師專業素質水平提升。提升教師專業素質水平，可以從兩個方面著手。第一，學校要對教師進行定期的培訓，增加教師專業理論知識，提高教師的實踐經驗。同時也可以組織教師去企業參觀和學習，通過這種方式來提升教師的實踐技術水平。第二，可以通過建立相應考核機制，通過制度上監督來調動教師學習化學專業知識積極性，提高教師化學專業水平。

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興趣是最好的老師，要學好無機及分析化學，首先要激發學生的興趣。第一，在無機及分析化學這門課的緒論課上，主要介紹化學的作用及學習方法。第二，闡明化學與人類生活之間密切聯系，激發學生的學習。第三，無機及分析化學是化學、化工類相關專業的基礎課，其作用無論是對以后的專業課學習還是將來從事工作都具有重要的意義。第四，在平時的課堂教學中，可以多講一些貼近生活的例子，激發學生學習的興趣。例如，在介紹影響化學反應速率的因素時，舉例說明，夏天食物容易變質，我們可以將食物放進冰箱中保存，以防止變質。這是通過降低溫度，達到降低食物變質的速率。汽車尾氣CO和NO是嚴重的環境污染物，從熱力學的角度講，CO+NON2+CO2可以發生，但是遺憾的是，在通常狀況下，該反應進行的非常之慢，以致不能有效地去除車道內的CO和NO。因此，有必要對化學反應的速率問題進行研究，必須考慮外界因素對反應速率的影響，由此可引出本節課要學習的內容。第五，在教學過程中，穿插介紹一些與知識點相關的科技發展新動態及前沿知識，以此調動學生學習的積極性。

2綜合利用各種教學方法

現階段的教學方法多種多樣，而在實際教學中，各種教學方式應該相互結合、取長補短。根據我校無機及分析化學教學團隊多年來教學中的經驗，可以概括為以下幾點:第一，增加課堂討論。針對一些在學習過程中遇到的問題，教師應該指導學生搜集資料，進行課堂討論。在討論的過程中培養學生分析和解決問題的能力;第二，讓學生走上講臺。讓學生走上講臺不僅可以體驗教師備課的準備過程，還可以鍛煉學生的能力;第三，運用多媒體教學，可以使微觀概念及理論形象化。例如，在物質結構基礎這一章，學生一般較難理解，如果用多媒體課件和化學軟件以動畫的形式去展現，課程內容會更加形象、生動。這樣的教學不僅有利于學生理解、記憶，還可以活躍課堂氣氛。第四，對于公式推導，應該板書推理過程引導學生理解。在教學中應避免盲目使用多媒體教學，要將多媒體與其他教學手段結合起來，才會使學生理解公式的推導過程，并能較好的應用公式。

3培養學生能力

為了調動能源化學工程專業學生對無機及分析化學基礎課程的興趣，可以積極組織各類化學競賽活動。我省有各類化學競賽，例如:化學視頻大賽，化學實驗競賽和趣味化學競賽等。近年來，教育部門堅持開展國家級、省部級大學生創新實驗項目，有望培養大學生的創新能力，推動全民創新。此外，為了鼓勵和培養大學生創新激情及能力，我們學校也開展了大學生創新實驗項目。該項目均是由學生親自撰寫項目申請書，申請答辯ppt，中期考核表，結題報告和結題答辯ppt等資料。這不僅培養了學生創新能力，還為學生日后工作和學習培養科學合理的方法和實踐能力提供了基礎。

4適應專業要求

能源化學工程專業的技術性和實踐性較強，在無機及分析化學的教學中，要把握專業的特殊要求，認真學習我校能源化學工程專業人才培養方案，深入研究教學大綱，充分了解無機及分析化學在整個專業課程體系中的作用，明確教學過程中的內容和重難點。例如，化學熱力學和化學動力學章節的內容應該詳細講解。這部分內容對于能源化學工程專業的學生而言，可以更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規律，為高效、低碳環保使用能源奠定基礎。

5結論

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《化學工程基礎》是一門實踐性很強的技術基礎課，它在數學、物理、化學、物理化學等基礎課與專業課之間起著承前啟后的作用，具有理論與實踐并重的特點，在培養學生的創新能力和實踐能力中起著重要作用。根據教育部關于高等理科面向21世紀進行教學內容和課程體系改革的精神，我校嘗試在材料化學、應用化學等理科專業開設了該門課程，以便理科學生對化學工業和化工過程有所了解、提高他們從事應用與開發研究的能力，使他們在科技成果轉變為生產力的過程中能較好地與工程技術人員相互配合。該課程的綜合性很強，涉及面很廣，學生學習時普遍感到這門課程學習起來較為吃力。針對這一普遍現象，筆者結合自己的教學體會，對非化工專業化學工程基礎課程從教學內容、教學方法及教學手段等三個方面進行了大膽的改革探索，現把這些經驗和體會整理出來，與大家探討和分享。

一、教學內容的改革

1.適當精簡原有課程內容。在我校制訂的教學計劃中，理科專業化學工程基礎課程的理論授課學時數為32學時。在授課學時數有限的條件下，既讓學生初步了解化學工業與化工生產過程的有關知識，又能領會該課程核心內容——“三傳”的精神，我們對該課程內容進行了適當的精簡，主要從三個方面進行。首先精簡選修課程（如物理、物理化學）中已學過的內容。例如流體靜力學、傳熱的三種基本方式、吸收過程的相平衡等。其次，不同章節中部分原理的理論推導過程（如伯努利方程式）進行弱化，直接導入結論，把理論推導過程作為學生的自學內容。另外適當削減以設備設計為目的的有關工科專業視為重點的教學內容。

2.將課程內容分為主講內容與略講內容兩部分。主講內容放在具有代表性的三傳單元操作上，流體流動與輸送、傳熱、精餾與吸收。主講內容的教學要求精、深，突出基本概念與共性規律。通過主講內容的教學，要求學生掌握三傳操作的基本原理和處理工程問題的思想方法，會用基礎理論知識解決工程中實際問題。略講內容如沉降、蒸發、干燥等單元操作則只要學生有一般了解，而且可以因專業、因人而異。如需了解更多的工程技術知識，可自學加教師課外輔導的辦法進行。

3.適當增加反映學科發展的新知識。當今社會的快速發展，要求學生具有較寬廣的知識面，因而課程講授內容應該緊跟時代的步伐，融入最新的科技成果。例如，在傳質分離方面，膜分離技術、超臨界流體萃取技術已成為當今分離科學中最重要的手段之一，使用范圍相當廣泛，已在許多行業得到了蓬勃發展。這些新技術、新設備、新成果在相關章節的補充講解，非常有利于拓寬學生的知識視野，同時也會增強學生的學習興趣。

二、教學方法的改革

1.采用趣味教學。化學工程基礎課程概念多、物理量多、公式多、計算多，課堂講授內容較為枯燥，學生學習起來也較為吃力。如何調動學生的學習主觀能動性是該課程主講教師面臨的重要任務。俗語說得好，興趣是最好的老師，學習化學工程基礎課程也是這樣，只有讓學生對這門課程產生濃厚的興趣，學生學習的主動性才能增強，才會獲得良好的教學效果和學習成果。在教學實踐中我們發現，把日常生活現象、工廠實例和書本知識相結合是一種非常好的教學方法。例如：由日本福島核事故、我國的“南水北調”工程引入流體流動單元操作；由火山噴發解釋抽象的靜壓能概念；由日常生活中的太陽能熱水器引入熱傳遞；由海水曬鹽引入蒸發單元操作；由實驗室傾倒純凈水引出物理虹吸現象；由石油的煉制引入精餾單元操作等。通過把這些生活中常見的事例及工廠實例引入到教學過程中，既增強了課堂的趣味性，又激發了學生的學習興趣，實現了教師授課和學生學習的雙贏。

2.引入課堂討論。《化學工程基礎》課程是為學生傳授化工基礎知識，提高他們理論聯系實際、分析和解決問題的能力。教學過程中應注重突出學生的主體地位，真正實現由“學會”轉變為“會學、會想、會用”等三個轉變。為此，加強師生間的互動交流，以一種平等、相互激活的課堂討論方式組織課堂教學活動是一種良好的教學模式。課堂討論課的教學一般應分三個步驟：第一步，設置問題，一般是授課教師有目的提出一個小型討論專題，可以在課前布置給同學們。第二步，同學們討論，要求學生用已學過的知識，提出解決問題的思路并進行相關論證，其他同學也可說出自己對專題內容的理解和看法，也可對他人觀點進行評議。第三步，教師總結，依據討論的結果，老師進行現場歸納總結。課堂討論能使學生的注意力高度集中，激發學生思維，使學生由被動學習變成主動學習，還能充分挖掘師生之間互動的內在潛力，提高教學效果。如在講解流體輸送機械一章節時，我們設計了一個討論專題“農田灌溉時，離心泵為什么不能安裝太高？”，同學們暢所欲言，爭論不休，并自覺地應用前面所學習的流體流動能量守恒方程式來

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闡述和論證自己的觀點，在老師的引導下不由自主的就加深了對“氣縛、氣蝕”現象的理解，這種教學方式讓學生真正感受到了化學工程基礎課程的重要性及魅力所在。

3.樹立學生的工程意識。化學工程基礎課程的學習目的是解決各單元操作過程和設備的開發、設計和操作過程中遇到的問題，這些問題都具有很強的工程性。在教學過程中應多結合工程實例，讓學生充分認識到學習不是理論知識的簡單累加，要學會運用掌握的知識和技能去分析與解決工程中的實際問題，讓學生感到學以致用，從而激發其學習的主觀能動性。考慮到當前畢業求職的需要，學生對知識有“實用性”要求非常迫切。工程實例的引入，一方面使授課內容具體化，加深學生印象，同時也給學生一種成就感，認為自己是有能力解決工程中實際問題的，從而激發其學習興趣。

三、教學手段的改革