绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇化学工程研究内容范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
化学工程设计的目的是利用化学方法和物理方法寻找工业生产的最佳过程,研究工业生产中的共同规律,从而使工业生产的效益最大化。计算机软件在工业工程设计中的应用已非常普遍,化学工程数学模型计算、实验设计、工艺流程绘制等,都会用到计算机软件,化学工程设计中最常见的应用软件有MATLAB、CAD、ORIGIN等,研究这些计算机软件的应用,能有效提高化学工程设计的效率,降低化学工程设计成本,使其设计结果更科学、更可靠。
1化学工程研究的内容及手段
化学工程设计就是对产品生产的化学过程、物理过程进行研究、设计,使其能够完成大规模的生产任务,使化学科学能更好为工业生产服务。如石油精炼、食品加工、药品生产、建筑材料生产等,这些都属于化学工程研究的领域,化学工程设计要对工程的相关因素进行充分的、全面的考虑,并结合装置效应,解决生产过程中的各类问题,确保化学工程生产过程可靠、安全、有效。这一过程涉及物理、化学、数学等多个学科,结合生产过程开发和操作理论等研究工业生产的最佳形式,包括单元操作研究、化学反应工程研究、传递过程研究等,是一项非常庞大且复杂的工程。一方面,化学工程本身比较复杂,它属于多学科交互的研究范畴,有时物理现象和化学现象同时发生相互影响,研究起来比较复杂。此外,化学工程研究的物质有气体、液体与固体,多种形态共存,研究起来比较复杂。另一方面,化学工程研究的物系流动时边界比较复杂,这就导致其设备没有固定的形态、构造等,要结合不同的生产需要,灵活设计化学工程,致使其设计比较复杂、多变。化学工程的研究方法较多,早期,人们主要通过实验来研究化学工程的设计,将实验的过程逐级扩大,以探索工业生产的规律、工艺等,人们将其称为经验放大法。随着化学科学在工业生产中的应用日益广泛,进入20世纪后,人们逐渐意识到化学工程研究的重要性,开始寻找新的方法对其进行研究,这一时期就出现了因次分析、相似论,研究的具体做法就是将影响过程的众多因素进行分析归纳,寻找相似的变量,尽可使研究变得简便,然后再通过实验求得这些数据的关系,再设计化学过程。这一时期,将数学模型方法应用于化学工程设计中的研究模式已初步形成,利用数学模型法,结合实验方法,取得重要的数据,再通过实践鉴别、验证这些数据,进而完善化学工程的设计。这一时期,化学工程设计面临的最大问题就是巨大的数据量与人繁重的工作之间的矛盾,而且人工计算、设计中易出错。计算机诞生后给各行各业的发展带来了巨大的契机,化学工程研究也迎来了新的局面,计算机在化学工程设计中的应用将人从繁重的运算、数据整理分析等工作中解放出来,提高了人力资源的利用效率,同时节省了时间、研究成本。直到现在,计算机仍是化学工程设计的重要辅助工具,计算机软件被广泛应用于化学工程设计当中,成为化学工程发展的重要支柱。
2计算机软件在化学工程设计中的应用
2.1计算机软件在化学工程设计中应用的优势
首先,计算机的数据存储和处理功能为化学工程研究带来了方便,化学工程设计者不用再反复、重复收集、整理各类数据,计算机网络的资源共享性、计算机的数据处理功能,使化学工程研究人员通过计算机应用可以获得更多的研究资源和设计资源,应用软件对掌握的资源进行加工、分析,可以得到更准确的结果,这种方法显然比人工准确、可靠、高效得多。例如,利用MATLAB软件,可以迅速、准确分析大量数据,快速得到结果。例如,对某企业废水中的一些有毒物质进行检测,检测数据众多,人工处理起来复杂、麻烦、易出错,应用MATLAB处理就简单得多了,输入相关数据,很快便能得到结果。其次,应用计算机软件可以使化学工程设计的过程更为直观、简便。例如,应用MATLAB软件可以对数据进行图像处理,将数据转化为图形,还可以在图中添加文本,这样能使化学工程研究更方便。又如,使用CAD软件,可以绘制化学工艺流程,使化学工程设计的内容更精确、美观、具体,有利于设计者及时发现问题,改变设计思路,使化学工程的设计更完美。再次,计算机软件可以模拟化学工程实验和化学工程过程,使研究者和设计者更易得到准确的数据,也使化学工程的内容和方法得到了丰富和完善。
2.2计算机软件在化学工程设计中的应用实例
化学工程设计中最常用的计算机软件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等,这些软件应用的主要目的是数学建模、化学实验设计、化学工艺流程绘制、数据处理及数据分析与化学工程分析、设计、核算等。例如,配备一定浓度的溶液,应用计算机软件依次输入相关的数据,就能够得出固体的配置量,这样大大地提高了化学工程设计的效率,使工程设计得到了优化。又如,利用计算机软件进行化学制图,应用MATLAB、CAD都能完成。特别是CAD的三维图,直观、立体感强,是现在化学工程研究必不可少的软件,能够将化学工艺流程真实、客观地表现出来,人们通过看图就能掌握化学工程的概况,方便、快捷,即便不是化工的专业人士通过看图也能够了解化学工程的概况和生产流程。
2.3计算机软件在化学工程设计中的应用问题
计算机软件、硬件的发展都非常快,软硬件相互配合才能发挥出计算机应用的最大价值。当前,化学工程设计中计算机软件的应用存在的一大问题就是大多数化学工程研究者、设计者,过于重视对计算机相关软件的学习、应用和研究,而忽视了对计算机相关硬件的学习和了解,在计算机应用过程中,计算机硬件的一些小问题就会阻碍工作的继续进行,甚至造成难以挽回的损失。例如,化学工程设计图存储不当,造成设计图丢失、损毁、被盗等情况发生,影响了化学工程设计的进度和效益。其次,一些化学工程设计者、研究者过于依赖计算机软件,进而忽视了自身对专业知识的掌握、应用和研究,一旦离开计算机感觉什么事都做不好,这种依赖使其在化学工程设计中缺少创新和钻研精神,不利于化学工程科学的持续发展。再次,化学工程研究中设计和操作优化问题一直都很突出,在研究过程中,大部分研究者也比较重视实践研究,计算机软件也能模拟部分的实验过程,且其处理分析数据的能力很强,即便如此,将化学工程设计应用到大型生产中还是存在诸多问题,这就启发我们需要进一步研究化学工程设计的相关软件,进一步提高其模拟实验和处理数据的功能,更好解决化学工程研究中的各类问题,最好能综合不同软件的应用效果,使软件的应用更为方便、简洁、高效。
3结语
化学工程设计中应用计算机软件,首先应重视计算机软、硬件的协调发展,这样才能使软件更好发挥其作用。其次,化学工程研究的对象相当复杂,计算机软件作为化学工程设计的辅助工具,对于促进化学工程研究、设计是很有帮助的,但归根结底它只是化学工程研究和设计的辅助工具,因此,在化学工程研究设计中,更应重视人的主动行为,大胆开发和创新化学工程设计,不断完善化学工程,使其能更好为工业生产服务。
参考文献
[1]王莉君,周芳.计算机辅助设计在化工工艺中的作用[J].当代化工研究,2016(3).
[2]单自龙.计算机模拟在化工设计中的应用研究[J].化工管理,2015(1).
在量子力学的建立发展下,现代化学理论得到了快速发展,但实验在化学研究和化学教学中仍占据非常重要的地位,高等化学教学中的实验教学作用也日益突出。化学教学中的实验教学在培养学生化学学习认知、研究能力和应用化学能力等方面发挥了重要的作用。在新课改的深入发展下,高等化学教学在讲授了化学基本原理和化学实验技能基础上,开始着重培养学生独立化学实验设计的能力,注重对学生展开实验技术和化学知识综合应用能力的训练[1-5]。高等化学实验课程体系改革成为高等化学教育发展的重要内容,得到了越来越多人的关注。完整化的高等化学实验教学改革内容包括化学实验课程体系和课程内容的优化、化学实验基地的建设、化学实验具体实践操作方法、化学实验组织管理等,其中最为重要的是化学实验课程体系。
1高等学校化学工程实验技术课程发展现状
在高校的扩招发展下,化学工程实验技术课程实验基地建设质量参差不齐,同时在学生毕业就业竞争的日益激烈下,在化学实验教学中很多学生过度重视理论,轻视了实验教学。现阶段高等学校化学实验教学存在的问题具体体现在以下几个方面:(1)在化学工程技术实验课程内容上存在“三多三少”的现象,从总体上看,依赖课堂理论教学的验证性实验课程较多,设计性的实验课程少;独立性的单元操作课程多,综合性的实验课程少;经典类型的实验课程多,能反映最新科学研究成果的内容少。(2)化学工程技术实验课程是根据化学理论课程体系设置的,在实验课程的安排上过于强调对化学课堂教学的补充,忽视了化学实验课程开设的本身特点,无法发挥出化学实验课程的本身作用。(3)化学工程技术实验课程教学模式单一,注重按照教师事先安排好的内容开展教学,无法发挥出学生学习的主观能动性。
2化学工程技术实验课程内容的设置
2.1精选基础性、理论性强的化学实验
化学工程技术实验课程内容改革的指导思想是要加强学生动手操作能力的训练,注重提升学生综合素质的培养,通过化学实验教学进一步巩固学生在课堂上掌握的化学理论知识。为此,教师可以在有限的教学学时中,精选化学基础理论实验教学内容,如可以为城市土木工程建设专业的学生开设胶体溶液性质类实验课程,在实际教学中要注重引导学生进行实验教学方案的设计,具体包括实验流程设计、胶体溶液的配制、实验仪器的安装和实验操作等[6]。
2.2注重精简重组验证性化学实验
化学工程技术实验课程要减少验证性实验在总体实验中的比重,验证性实验中繁多的验证内容不利于激发学生的学习兴趣,也不利于培养学生化学学习的综合素质,浪费了有效的课堂教学时间。在原有的化学实验教学中,“氧化还原反应与电化学”及“电解质溶液”是常见的验证性实验,实验验证过程简单,方便学生的观察,但在实验操作过于简单的情况下不利于调动学生学习积极性。为了解决这个问题,教师可以将这两个实验进行精简处理,在两个实验的重组中以“氧化还原反应与电化学”实验为主体内容,将“电解质溶液”的实验内容融入到原来电池的组成和电动势的测定中,让学生在原有电池的电解质溶液中加入适当的物质,如氨水、硫化钠等,之后应用精密的微安表对电池电动的情况进行观察,从而了解物质浓度变化对电极电势产生的影响[7-9]。这种精简重组之后实验的开展能够提升学生学习的积极主动性,实现学生自主化学习。
2.3增设应用型和综合应用型化学实验
在化学工程技术实验课程改革思想的指导下,教师要根据学生专业学习的特点增设应用型和综合应用型化学实验。例如,可以增设水硬度测定、金属材料腐蚀和防护测定实验、金属材料老化等综合型化学实验。在水硬度测定实验中,教师应用离子交换法和蒸馏法演示净化水的过程,通过实验向学生展示应用导电率来衡量和评价水纯度的重要意义。学生对实验兴趣很高,为了获得更精确的实验数据,一次次反复验证自己的实验,改进自己实验操作方式,对促进学生的化学学习具有重要意义。
3化学工程技术实验课程教学过程
3.1教学方式的选择
教师可以采用交互式的教学模式向学生具体介绍化学实验技术原理和重难点问题,通过交互式实验教学研究设计让学生能够有效解决化学实验学习中遇到的难点问题。化学教师要根据化学工程技术实验课程教学指导思想制定科学合理的教学方案。定期安排教师互相听课,从而促进教师之间的教学交流,提升彼此教学水平[10]。应用多媒体技术开展化学工程技术实验课程教学,通过多媒体的引入弥补传统化学实验教学视野狭窄的问题,缓解实验教学经费和学生人数之间的矛盾问题。
3.2培养学生良好的化学实验习惯
(1)教师要引导学生形成严谨、科学的实验研究作风。这种作风在化学实验操作中的表现是,学生能够仔细观察化学实验操作出现的各种现象,在发现实验现象和预期实验构想存在出入时,学生要能够从各方面查找误差的原因,和其他学生进行讨论,从而及时解决实验操作中出现的问题。(2)原始性实验记录对于学生实验思路的形成、实验规律的把握等具有重要意义。为此,在实验开始阶段,需要学生仔细、规范的记录化学实验现象和实验操作获得的结果。(3)学生要养成良好的卫生习惯,在化学工程技术实验课程过程中教师要监督学生注意做好实验器具回收工作,不能随意丢放实验器材以及实验产生的各种杂物。
3.3完善教学评价体系
在化学工程技术实验课程教和学习的过程中建立相应的激励评价机制,对提升学生的化学实验能力,促进化学实验教学发展具有重要的意义。为此,高等院校可以从化学工程技术实验课程教学内容、教学方式、教学管理和教学评价等方面建立相应的实验教学管理和评价考核机制[11]。在学生化学学习方面,学校要建立学生成绩和学分结合的学习评价方法,具体包括学生能否按时到达实验室、能否在实验之间做好了充足的准备以及学生是否如实记录了实验操作过程和做好实验总结。
4化学工程技术实验课程师资队伍建设
化学工程技术实验课程教师队伍的素质和能力对整个化学实验体系运行发展具有重要的作用。为此,高校需要加快打造一支结构合理、人员素质高、掌握多种化学实验教学技巧的教师队伍[12]。为了充分发挥高素质化学实验教师队伍在化学工程技术实验课程教学中的优势,学校可以制定一系列能够提升化学实验教学质量、促进实验化学有效运行的政策,充分发挥出教师在化学工程技术实验课程教学中的优势力量,培养学生化学学习综合能力。
5完善化学工程技术实验课程保障体系建设
高校需要从制度上进一步保障化学工程技术实验课程教学的开展,通过化学工程技术实验课程制度的建设,加强化学实验指导教师对化学课程教学各个环节的重视,具体包括化学实验教学方案、化学教学实验过程和化学实验结果的验收管理等,充分发挥出化学实验教学的重要地位和作用。
6结语
化学工程技术实验课程的开展不仅仅是为了加强学生对所学化学理论的理解、提升学生化学基技能训练和应用能力,更重要的是培养学生在生活实际中应用化学知识的能力。结合不同专业学生所学专业特点,进一步拓展学生化学知识面,提升学生化学学习兴趣,实现学生对所学化学知识的灵活运用。学生化学工程技术能力和他们综合能力的提升密切相关,科学合理的化学实验内容和规范化的化学实验技能训练,对培养学生的自我创新艺术,提升学生的科学研究能力,增强学生在社会主义经济市场中的竞争力具有重要作用。为此,需要有关教育人员根据不同专业学生化学学习的需要进一步完善化学实验教学体系。
参考文献
[1]张昱.化学工程与工艺专业实验的整合研究[D].兰州:西北民族大学,2012.
[2]李向清,穆劲,康诗钊,等.研究生高等化学工程与技术实验课程建设初探[J].化工高等教育,2013,30(2):26-29.
[3]李敏,刘刚,王力.虚拟现实技术在化学反应工程实验教学中的应用[J].计算机与应用化学,2006,23(10):1031-1034.
[4]冯红艳,徐铜文,王晓林,等.发酵过程与双极膜电渗析的集成操作——介绍一个分离与反应技术一体化的化学工程实验[J].大学化学,2015(1):59-63.
[5]孙康.果壳活性炭孔结构定向调控及应用研究[D].北京:中国林业科学研究院,2012.
[6]华.管道中氢—空气预混火焰传播动力学实验与数值模拟研究[D].合肥:中国科学技术大学,2013.
[7]邵文尧.化学工程与技术省级实验教学示范中心建设[J].实验室研究与探索,2014,32(2):143-146.
[8]张国平,訾言勤.化学工程与工艺专业仪器分析实验教学改革初探[J].淮北煤炭师范学院学报(自然科学版),2010(2):84-86.
[9]周旭章,汪财生,朱秋华,等.多学科共享实验教学平台建设与实践[J].实验技术与管理,2010(11):196-199,209.
[10]周松柏.超声速内外流干扰的数值方法研究及其实验验证与应用[D].长沙:国防科学技术大学,2009.
2材料化学工程二级学科发展现状
近十年来,材料化学工程学科作为化学工程和材料科学与工程领域的新增长点,发展迅速。目前,国内外一些大学的化工学院或材料学院均出现了材料化工的研究领域,有的大学(如大连理工大学化工学院)甚至出现了专门的“材料化工”系等人才培养和科研机构。材料化工的交叉研究已经展示出了良好的发展前景,近年来我国在该领域取得了包括国家技术发明一等奖在内的一系列重大研究成果。2005年7月,南京工业大学经国家教育部批准,成立“省部共建材料化学工程教育部重点实验室”;2006年5月在南京召开了第一届材料化学工程大会,大会总结了国内外材料化学工程的研究进展,明确了我国材料化学工程进一步发展的方向和重点。2007年10月国家科技部正式批准建设“材料化学工程国家重点实验室”。基于化学工程和材料学科的交叉融合,国内多所重点院校开始在“化学工程与技术”及“材料科学与工程”一级学科下设置“材料化学工程”二级学科。2002年,南京工业大学首先在化学工程与技术一级学科下设立“材料化学工程”二级学科。随后,天津大学、华东理工大学等知名高校开始设立“材料化学工程”二级学科。据初步调研,已经有11所重点大学设立材料化学工程,如表1所示。该学科的设置,有力地促进了“化学工程与技术”与“材料科学与工程”一级学科的交叉和融合,有利于材料化工领域交叉型人才的培养和学科建设。
3材料化学工程二级学科的建设对策
3.1重新定位“材料化工”学术硕士培养目标的定位
“材料化工”学术硕士的培养定位以工程为主,理工结合,既要考虑到与化学、化工、材料学的学科交叉以及与生物、环境等学科的渗透,又结合地方经济和社会产业发展的需求,培养符合现代科技发展趋势和地方产业要求的素质高、专业宽、基础厚、能力强、具有创新精神和实践能力、工程和工艺结合、理工结合的高素质复合型专业人才。
3.2构建“材料化工”学术硕士学位课程体系
在“材料化工”学术硕士人才培养的课程体系中强化两个方面,一是开发新材料为基础的化工单元技术与理论,二是用化学工程的理论与方法指导开发材料制备技术,因此,设立与之相适应的学位基础课和学位必修课程体系,而学位选修课紧密结合地方产业发展,突出特色。在理论课程的教学中,逐步借鉴或采用国际一流大学的教材、教学内容和教学手段,努力提高教学质量。
3.3打造“材料化工”学术硕士点的师资队伍
引进具有企业背景的高级工程技术人员和国外学习进修经历的教师,发挥他们丰富的企业工作经验和国外人才培养经历。聘请相关企业具有工程师以上职称的人员担任兼职教师,给学生讲授理论联系实际内容较多的工程设计类课程,突出应用型人才的培养,丰富课堂教学内容。另外,有计划、有目的地选派高学历、高职称的教师到企业挂职锻炼或国外进修,进一步提高他们的企业工作经验和国外学习经历。
3.4建立“材料化工”学术硕士的教学管理体制
一是围绕研究生课题的研究方向,理论教学不再单独突出“化学工程与技术”和“材料科学与工程”,而是强化交叉性和相互渗透性,再结合科学研究,既满足了“材料”“化工”交叉与渗透的理论教学的要求,又可让理论来支撑科研的深入开展;二是科学研究中强化理论基础,构建解决科学问题的理论体系。研究生采用化学工程的理论与方法开发材料制备技术,同时也运用在开发新材料为基础的化工单元技术与理论解决相应的科学研究的关键技术问题。这种体制强化了“材料”“化工”交叉与渗透性的理论教学,同时也促进了科学研究,建立了既增强研究生理论学历,又培养了学生科研能力的教学管理模式。
化学工程的大学本科学位已不能让你成为化学工程师,就像大学法律学位不能使你做一名辩护律师一样。
化学工程的博士学位也是如此。所有的博士学位(PhD)都是哲学的,不管你是在那个系学习。哲学博士学位不会让你成为一名化学工程师,正如医学博士不会让你做一名医生。
同样地在化学工程系做研究和教学也不会使你成为一名化学工程师,它可以让你做一名学术人员,和在哲学系的学术人员做着同样的工作。
真正的化学工程师拥有被正式认可的化学工程研究生学位,以及多年设计或实际操作完整规模工艺设施的经验。这是要成为一名注册化学工程师不得不达到的标准,其与任命一位工程师的国际协定相一致。
工程是一个实践性的行业。正如法律和医学这样的实践性行业,职业头衔的恰当称谓需要学术知识与职业经历和训练相结合才能获得。学术人士声称“化学工程师”能胜任各种工作,实际上是指以下二者之一:
“化学工程毕业生能胜任各种工作”。按我的定义化学工程师并不能胜任各种工作。他们做化学工程。半数的化学工程毕业生不能获得化学工程师的工作,因为我们目前的毕业生是工作岗位所需的两倍。如果大多数的毕业生都想成为工程师的话,意味着他们已不能成为化学工程师。
“化学工程系的学术人员能胜任各种工作”。化学工程系的学术人员大多倾向于从事他们原来的学科,(除非原来就是做工程的)。目前这个学科趋向于化学,虽然也有地质、物理或沾点边的其它工程学科。
这样的混同又被许多资助机构鼓励的跨学科研究所放大。
如果我们把丝毫没有职业经验的人,放在与哲学家构成的跨学科团队中,他们把职业是什么完全搞混淆,一点也不值得奇怪。
马来西亚号称是原创的“融合风味”之都。我去过多次。在科伦坡,我品尝过由中国传统厨师烹饪的深受印度影响的食物,也吃过有印度背景的厨师做的中国风味食物,都非常好。我还吃过其它不同传统厨师所烹饪的其它风格的同样的菜,味道也很好。但是当我尝试由西方厨师做的同样的菜时,很明显这些西方厨师并不真正懂得任何一种传统。这不是融合食品,它只是混同食品。
目前大多数化学工程系发生的情况与此类似。如果你想跨学科,你必须首先掌握你自己的学科。
首先,你必须理解化学工程行业。与我成为注册工程师的1995年的情况一样。我们以大致相同的方式做同样的工作。我知道的确如此,因为为了写这本书我会晤了世界各地从事工艺设施设计的数百位化学工程师,并且我自身没有间断过作为化学工程师的实践。
其次,你必须理解在化学工程系从事的大多数研究与化学工程毫无关系。硬把它们塞进课程中只是想教授你知道的内容,用不相关的教学材料把课程搞得不堪重负。
2环境工程与化学工程复合型人才培养的课程体系
在课程体系设计上,不能简单地将环境工程专业与化学工程专业的课程“拼盘”。根据环境工程与化学工程复合型人才培养的特点和要求,我们在请教专家、调查学生的基础上对环境工程专业、化学工程专业的相关课程进行了有机整合,形成了培养环境工程与化学工程复合型人才的课程体系,该课程体系由5个课程模块组成。公共基础和素质课程模块。该课程模块包括中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、大学生心理健康教育、军事训练、大学体育、大学英语、计算机基础、大学语文。专业基础课程模块。该课程模块包括高等数学、工程制图及CAD、无机化学及实验、有机化学及实验、分析化学及实验、仪器分析及实验、物理化学及实验、化工原理及实验、波谱分析。专业核心课程模块。该课程模块包括环境化学、管网工程、环境微生物学及实验、环境生态学、环境监测及实验、水污染控制工程及实验、大气污染控制工程及实验、固体废物处理工程及实验、噪声污染控制工程、环境影响评价。特色课程模块。该课程模块包括化工环境保护、化工污染控制工程、化工污染控制设备、绿色氧化技术、突发性化工环境污染事故的预防与处置等课程。实践教学课程模块。该课程模块包括环境工程仿真实验、工程设计、工程实验设计与数据处理、PIDCAD工艺流程制图、认识实习、生产实习、毕业论文(设计)。该课程体系在保留环境工程专业的核心课程基础上,《无机化学》、《有机化学》、《分析化学》、《物理化学》、《仪器分析》、《化工原理》、《波谱分析》等专业基础课程内容和学时与化学工程专业一致,在课程设置上体现出环境工程专业与化学工程专业课程的复合;特色课程模块和实践教学课程模块体现出环境工程专业与化学工程专业课程的融合。
3环境工程与化学工程复合型人才培养的教学方法
对于环境工程与化学工程复合型人才,要求综合培养学生环境工程、化学工程两专业的知识和能力,达到综合培养的目标,这就要求其相应的教学不能采用灌输性的教学风格,而应采用渗透式教学、融合式教学、案例式教学和研究性教学等。(1)渗透式教学是指在上述专业基础课程模块中渗透环境工程专业知识的教学,在上述专业核心课程模块渗透化学工程专业知识的教学。例如,《物理化学实验》中动力学实验可以让学生动手做“Fenton试剂降解除草剂2,4-D反应速率常数和活化能的测定”。(2)融合式教学是指在上述特色课程模块和实践教学课程模块中将环境工程和化学工程中的知识、原理、技能融成一体进行教学。例如,《化工污染控制工程》中教师可结合工程实践进行“流化床化学反应器处理农药厂废水”的专题教学,将流化床工艺设计参数、原理、废水排放标准等融合在一起进行教学。(3)案例式教学就是指在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学过程中结合教学内容运用工程中的实际案例进行教学。例如,《水污染控制工程》中教师可结合工程实践进行“电镀厂含铬废水的深度处理”的案例教学。(4)研究型教学是指在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学过程中教师结合教学内容,通过创设学习情境,促进、支持和指导学生完成研究型学习活动,来综合培养学生能力与素质的一种教学方法。例如,在“Fenton试剂降解除草剂2,4-D反应速率常数和活化能的测定”实验中,教师可引导学生自己查阅文献资料,引导学生思考如何测定溶液中2,4-D的浓度?如何用计算机软件绘制2,4-D浓度的标准曲线?让学生自己确定实验中所需要的仪器和使用的方法,引导学生思考FeSO4和H2O2使用量对2,4-D降解速率的影响,如何求算该降解过程中的速率常数K和表观活化能Ea?
4环境工程与化学工程复合型人才培养的师资队伍建设
良好的师资队伍是实施环境工程与化学工程复合型人才培养的关键。要培养环境工程与化学工程复合型人才,首先必须有环境工程与化学工程复合型的师资。笔者认为,要改变目前环境工程与化学工程复合型的师资匮乏问题,可从如下几个方面加强环境工程与化学工程复合型人才培养的师资队伍建设。(1)引进、培养具有环境工程和化学工程双专业学位的高水平的博士或硕士,他们在学士、硕士或博士学位教育期间接受过环境工程、化学工程的专业教育,具备环境工程和化学工程复合的知识结构和科研素养,是环境工程与化学工程复合型人才培养的理想师资队伍。(2)教师交叉自学和资格认证。在学院内部要求有环境工程专业学位的教师参加化学工程的本科理论与实践教育,要求有化学工程专业学位的教师参加环境工程的本科理论与实践教育,教育期满后进行考试认证,达到认证资格的教师才能评聘为环境工程与化学工程复合型人才培养的师资。(3)聘请企业有工程实践经验,且有良好师范素养的工程师参与环境工程与化学工程复合型人才培养的教学和科研工作。
2环境工程与化学工程复合型人才培养的课程体系
在课程体系设计上,不能简单地将环境工程专业与化学工程专业的课程“拼盘”。根据环境工程与化学工程复合型人才培养的特点和要求,我们在请教专家、调查学生的基础上对环境工程专业、化学工程专业的相关课程进行了有机整合,形成了培养环境工程与化学工程复合型人才的课程体系,该课程体系由5个课程模块组成。公共基础和素质课程模块。该课程模块包括中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、大学生心理健康教育、军事训练、大学体育、大学英语、计算机基础、大学语文。专业基础课程模块。该课程模块包括高等数学、工程制图及CAD、无机化学及实验、有机化学及实验、分析化学及实验、仪器分析及实验、物理化学及实验、化工原理及实验、波谱分析。专业核心课程模块。该课程模块包括环境化学、管网工程、环境微生物学及实验、环境生态学、环境监测及实验、水污染控制工程及实验、大气污染控制工程及实验、固体废物处理工程及实验、噪声污染控制工程、环境影响评价。特色课程模块。该课程模块包括化工环境保护、化工污染控制工程、化工污染控制设备、绿色氧化技术、突发性化工环境污染事故的预防与处置等课程。实践教学课程模块。该课程模块包括环境工程仿真实验、工程设计、工程实验设计与数据处理、PIDCAD工艺流程制图、认识实习、生产实习、毕业论文(设计)。该课程体系在保留环境工程专业的核心课程基础上,《无机化学》、《有机化学》、《分析化学》、《物理化学》、《仪器分析》、《化工原理》、《波谱分析》等专业基础课程内容和学时与化学工程专业一致,在课程设置上体现出环境工程专业与化学工程专业课程的复合;特色课程模块和实践教学课程模块体现出环境工程专业与化学工程专业课程的融合。
3环境工程与化学工程复合型人才培养的教学方法
对于环境工程与化学工程复合型人才,要求综合培养学生环境工程、化学工程两专业的知识和能力,达到综合培养的目标,这就要求其相应的教学不能采用灌输性的教学风格,而应采用渗透式教学、融合式教学、案例式教学和研究性教学等。(1)渗透式教学是指在上述专业基础课程模块中渗透环境工程专业知识的教学,在上述专业核心课程模块渗透化学工程专业知识的教学。例如,《物理化学实验》中动力学实验可以让学生动手做“Fenton试剂降解除草剂2,4-D反应速率常数和活化能的测定”。(2)融合式教学是指在上述特色课程模块和实践教学课程模块中将环境工程和化学工程中的知识、原理、技能融成一体进行教学。例如,《化工污染控制工程》中教师可结合工程实践进行“流化床化学反应器处理农药厂废水”的专题教学,将流化床工艺设计参数、原理、废水排放标准等融合在一起进行教学。(3)案例式教学就是指在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学过程中结合教学内容运用工程中的实际案例进行教学。例如,《水污染控制工程》中教师可结合工程实践进行“电镀厂含铬废水的深度处理”的案例教学。(4)研究型教学是指在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学过程中教师结合教学内容,通过创设学习情境,促进、支持和指导学生完成研究型学习活动,来综合培养学生能力与素质的一种教学方法。例如,在“Fenton试剂降解除草剂2,4-D反应速率常数和活化能的测定”实验中,教师可引导学生自己查阅文献资料,引导学生思考如何测定溶液中2,4-D的浓度?如何用计算机软件绘制2,4-D浓度的标准曲线?让学生自己确定实验中所需要的仪器和使用的方法,引导学生思考FeSO4和H2O2使用量对2,4-D降解速率的影响,如何求算该降解过程中的速率常数K和表观活化能Ea?
4环境工程与化学工程复合型人才培养的师资队伍建设
良好的师资队伍是实施环境工程与化学工程复合型人才培养的关键。要培养环境工程与化学工程复合型人才,首先必须有环境工程与化学工程复合型的师资。笔者认为,要改变目前环境工程与化学工程复合型的师资匮乏问题,可从如下几个方面加强环境工程与化学工程复合型人才培养的师资队伍建设。(1)引进、培养具有环境工程和化学工程双专业学位的高水平的博士或硕士,他们在学士、硕士或博士学位教育期间接受过环境工程、化学工程的专业教育,具备环境工程和化学工程复合的知识结构和科研素养,是环境工程与化学工程复合型人才培养的理想师资队伍。(2)教师交叉自学和资格认证。在学院内部要求有环境工程专业学位的教师参加化学工程的本科理论与实践教育,要求有化学工程专业学位的教师参加环境工程的本科理论与实践教育,教育期满后进行考试认证,达到认证资格的教师才能评聘为环境工程与化学工程复合型人才培养的师资。(3)聘请企业有工程实践经验,且有良好师范素养的工程师参与环境工程与化学工程复合型人才培养的教学和科研工作。
1.化学工程与工艺专业的性质及培养模式
化学工程与工艺专业属于工科专业,授予工学学士学位。由于化学工业的相关领域极为广泛,化学工程与工艺专业涉及的专业方向也就非常多样化,各高校的化学工程与工艺专业特点亦不尽相同。我校近年来根据社会经济、工业发展的需求趋势,兄弟院校化学工程与工艺专业方向的设置,以及我校原有的相近专业优势,设置了能够体现我校特色的化学工程与工艺专业方向,逐步建立了适合我校化学工程与工艺专业的教育培养模式。2008年,我校化学工程与工艺专业已有7届本科毕业生,其学生就业形势良好,社会反馈积极.在制定教学计划的工作中加强教学内容和课程体系的改革,加强实践教学环节,目的在于进一步提高教学质量,培养适应能力更强的化学工程与工艺人才。
2.化学工程与工艺专业的任务
根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向.
3.化学工程与工艺专业的业务培养目标
本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识,能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。
4.化学工程与工艺专业的课程设置
为了使不同高校既有统一的规范,又有不同的专业特色,根据应化学工程与工艺专业的任务和业务培养目标,化学工程与工艺专业的毕业生应该具有较扎实的化工理论基础,较宽的化工应用知识以及一定的工程技术基础,从而该专业的课程设置(公共课、基础课除外)应由基础化学课、工程基础课和专业方向课3部分组成。基础化学课包括:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等。工程基础课主要包括:化工仪表与自动化、化学工程基础、电工电子学等。专业方向课:可根据具体方向选择专业化学课,如电化学工程方向可选理论电化学、化学电源工艺学、电解工程和电镀工程等。精细化工方向可选择化工工艺学、化工分离工程、化学反应工程等。另外实践性环节包括基础实验、综合实验、提高实验、生产实习、毕业实习和毕业论文等。
我校化学工程与工艺专业方向
2新材料的开发
我国在新材料的开发领域取得了很多亮点,这些新材料的开发成为分离和反应过程的重要基石。一些研究所和大学正在开发一种非晶态的金催化材料,这种材料很有发展前途,因为它具有非常明显的催化特性,而且其催化活性还具有特殊的选择性,具有显著的催化活性和特殊的选择性。对这种材料进行流程综合和技术集成,可以有助于我国新型石油化工技术的构建。石油化工科学研究院也开发出一种新型的钛硅分子筛催化材料,这种材料具有定向氧化催化作用,可以实现“原子经济”,使“零排放”工艺成为可能,而且也具备工业化生产的可能性。而在新材料的分离技术方面,我国也取得了很大的进步,其中南京工业大学发展了以陶瓷膜材料为原料的新单元技术,同时加强了对集成单元技术的开发,这些研究不仅使我国陶瓷技术更加趋于成熟,而且还形成了陶瓷膜新产业,为我国带来巨大的社会和经济效益。
3材料化学工程技术的进展
材料化学主要是对产品微结构进行调控,其主要手段是在加工材料时,将化学方法引入进去,这样我们就可以通过宏观条件来调控产品的微观结构,从而为材料的加工和制备提供理论和技术指导。因此,化学工程技术的改进将直接促进材料化学工程的发展。我国在化学工程技术改进方面已经取得了非常大的进展。清华大学在碳纳米粉体材料的制备过程中,引入了传统的流化床技术,大大降低了生产成本,从而使此生产技术可以用于工业化生产,带来巨大的经济效益。北京化工大学则用超重力场技术来放大纳米材料生产过程中的形貌控制问题,这样就可以通过调节超重力场的强度来调节和改变产品的粒径,。通过这种方法,我国已经成功制备出碳酸钡、碳酸、碳酸锂、氢氧化铝和碳酸锶等纳米粉体,并且形成了工业化生产的技术体系,为我国带来巨大的经济效益。
4展望
材料化学工程作为一门交叉学科,不仅促进了材料工业的发展,而且也丰富了传统化学工程学科的内容,因此,具有非常重大的研究意义。我国材料化学工程的研究已经取得很多可喜的成就,很多成果在世界上都位于领先水平。但是,材料化学工程中仍然有很多问题需要我们解决,因此,我们需要再接再厉,争取使材料化学工程的研究更加深入,使其更好地为人类服务。
化学工程,简称化工,是研究以化学工业为代表的,以及其他过程工业生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律,如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等,并应用这些规律来解决过程及装置开发、设计、操作等问题,它是以数学及少量的物理观念为基础应用于化学工业上,主要研究大规模改变物料中的化学组成及其机械和物理性质,来替生产化学品或是物料工厂提供一个反应流程设计方式。实验研究、本文由收集整理理论分析和科学计算已经成为当代化工研究中不可或缺的三种主要手段。
化学工程的研究领域最初只是化工单元操作,如:输送现象(为化工学科当中“单元操作”的理论基础)、化工热力学输送现象。随着发展,后来又发展出一些新的分支,化学工程领域的分支庞大,可应用在各类化学相关领域的研究及实务上的操作,因应现代工业发展的需要,以化工的知识背景为基础,例如半导体工业。随计算机的快速发展,数值模拟(cfd)在化工的发展占据重要的地位。
2 化学工程与工艺专业简介
2.1 化学工程与工艺任务。根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向。
2.2 化学工程以及化学工业的一些特点。以物理学、化学和数学为基础,并结合工业经济基本法则,研究化工单元操作以及有关的流体力学、传热和传质原理、热力学和化学动力学等在化学工业上的应用,以指导各种过程及其设备的开发、改进和发展属于化学工程学的内容。化学工程是随着化学工业的大规模生产发展而形成的。化学工程包括过程动态学及控制、化工系统工程、传递过程、单元操作、化工热力学、化学反应工程等方面。化学反应是化工生产的核心部分,提供过程分析和设计所需的有关基础数据,研究传递过程的方向和极限,化工热力学是单元操作和反应工程的理论基础,它决定着产品的收率,对生产成本产生重要影响。对单元操作的研究,可用来指导各类产品的生产和化工设备的设计;传递过程是单元操作和反应工程的共同基础,化学工业在新的形势下要求处于化学核心地位的催化技术和化学工程都必须用跨学科的战略进行多学科的研究。动量传递、热量传递和质量传递,这三种传递,实质上就是各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程。
合成化学是化学学科的核心,化学家不仅发现和合成了众多天然存在的化合物,同时也创造了大量非天然的化合物,使人类社会所有的化合物达到2230万个(美国化学文摘1999年12月10日收录的化合物数),并且以几个月就有100万个的速度发展,大量新化合物的产生是化学工业产品开发的基础。信息技术及工程技术的进步为设备和工艺创新创造了条件,推动了化工行业的技术进步。 化学工业的生产技术和许多深度加工的产品更新换代快,要求化学工业必须不断发展和采用先进科学技术,从而提高生产效率和经济效益。不断寻求技术上最先进和经济上最合理的方法、原理、流程和设备是化学工业工艺创新追求的目标。化工新技术开发程序是一套科学的程序,它是以市场为导向、以创新为宗旨,以工业化和商业化为目的的创新过程。世界上经济发达国家化学工业的研究开发费用、科研人员以及专利和文献的数量都居各工业部门的前列。
3 化学工程与工艺实验数据处理分析
传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。借助matlab软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。
化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个重要的实践性环节。化工实验的特点流程较长,规模较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,大大提高工作效率。数据处理是每一个化学工程实验必不可少的步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。
在我国,科学技术一直是我们的一项重要的生产技术,随着科技的快速发展,在化学生产过程中也开始广泛的采用化工技术。化学工程技术主要是一项研究化学生产过程中需要采用的相关技术,其主要目的是对化学工程产品进行开发、设计、制造和管理。由于化学工程技术能够有效的提高产品的质量,同时也能够提升化学生产中的工作效率,因此我们对化学工程技术有了更广泛的关注,并不断的将其拓展到化学生产中的各个领域,使得化学工程技术能够发展的更好,进而不断的推进我国的经济发展和科技发展,使我们的生活条件更加优越。
1化学工程技术的技术概念阐述
现如今,化学产品已经成为了人们生活中非常常见的物品,例如药物、食品和日用品,还有农业药物和工厂生产所需的原料等等。因此化学工程技术变成为了一项炙手可热的技术,不断的受到人们的关注。化学工程技术是根据化学理论基础与相关的技术相结合的一项应用于化学生产中的技术,利用化学设备,通过一系列的化学反应进行产品的大量生产。在化学生产的过程中,化学的反应物和设备对于工程的技术要求是非常高的,而化学工程技术的优势就在于能够满足化学反应的要求,进而提高了化学产品的质量。除此之外,化学工程技术还有一项更大的优势就是对废物的处理,这项技术能够尽可能不对环境造成很大的影响,正符合我国当前对生产的要求。
2化学工程技术在化学生产中的应用
2.1超临界流体技术在化学生产中的应用
超临界流体技术主要的内容是,控制一定的温度和压力,使得需要的流体处于液体与气体中间的状态。这种流体的特点集合了气液的优点,它的粘度低与气体相似,它的密度很高与液体相似,这就导致它的扩散能力很强,介于气体和液体之间。同时它还拥有很强的溶解能力和压缩能力。将这种技术应用于化学生产中,通过控制温度与压力,得到超临界流体,利用其拥有的优势来达到节省能耗的目的。现如今,我们将这种技术应用于更过多领域,比如,高分子材料、复合材料、有机物材料和无机物材料。
2.2传热技术在化学生产中的应用
化学工程之中的传热技术主要是分为两方面,一方面是微细尺度传热技术,另一方面是强化传热过程。首先微细尺度传热,是以热对流、热传导、热辐射为主要的内容,从空间尺度和时间尺度微细进行讨论和研究的一项传热技术。这项技术在微米、纳米科学中得到了广泛的应用,并取得了不错的成绩,因此人们更加关注它在化学生产中的应用。强化传热过程,主要的重点是通过调试换热器设备,不断改进生产过程中的传热系数,使其能够有能力不断的对外放热。为了强化传热过程,就要增加冷热流体间的温差,这就必须通过改变换热的面积来提高传热系数,从而来提高传热的效率,使得在化学生产的过程节能减耗。
2.3绿色化学反应技术在化学生产中的应用
通常化学生产的产品一般对我们生活有一些影响的,因此我们就需要采用绿色化学反应来防止化学生产的过程中对环境造成污染,这是从源头来解决污染问题的技术方法。绿色化学只得就是通过使用化学的技术与方法,结合相关的知识来解决化学对人们和环境造成的危害。主要要求就是,化学生产过程中用到的试剂、催化剂、反应原料,和反应完成后的产物与副产物都必须对人类和环境无危害,同时也要保证绿色环保。例如,采用绿色无毒的原料方面,可以将石油原料装换成生物原料。像是在化学产品尼龙的生产过程中,原先采用的是含苯的石油化工原料,我们将可以其原料改换成生物原料,一样也可以制成尼龙,不仅保护了环境,而且也保护了人体收到伤害。除此之外,这项技术在绿色食品生产中也起到了很大的作用,绿色食物是对人体很有益的,在其生产过程中一般禁止使用化学药剂,这样不仅减少了对人体的伤害,同时也减少了对环境的影响。然而生产绿色食品的代价就是成本高,为了可以降低成本又能够有质量,我们可以将化学技术与生物技术相结合,开发基因技术,提高并促进农作物的产量和质量,生物技术与化学反应技术相结合可以在以下过程中充分的利用。
3现今化学工程技术存在的问题
3.1化学工程技术需要进一步的提高
现如今,我国的化学工程技术应用的领域非常更广泛,但是仍存在一些不足。滴状冷凝在工业上的应用仍然不能有很好的表现,因为在获得滴状冷凝后,冷凝的液滴不能够被长久的保存,所以,我们应该在这问题上有进一步的研究,从而来解决这个问题。使得我国的化学工程技术能够有更好的发展,人们能够有更好的生活条件。
3.2化学工程技术的人才匮乏
在化学工程中存在的另一个严重的问题就是技术人才问题,只有用化学专业技术强的人才,才能够更好的提高化学生产的质量。而我国现在就存在这样的问题,化学领域的工作人员的普遍的技术能力和专业能力不强,主要是由于我国的教育体制问题,当代的大学生理论要点掌握很好,但实际操作方面却严重的匮乏,这就导致技术型人才的缺乏,从而影响了化学工程技术的进步。
4对化学工程技术的发展提出对策
4.1不断提升化学工程技术
随着我国的科技不断的发展,化学工程技术也会越来越进步,我们应该不断的更新技术,以此来适应社会科技的发展。应该在巩固传统的化学技术的同时不断的添加新型技术,并抛弃不利的部分,从而实现化学工程技术有更好的发展。
4.2培养化学技术人才
人才的重要性是我们有目共睹的,化学技术人才对于化学工程的发展有着至关重要的作用。因此为了化学工程技术能够有更好的发展,我们重点培养化学技术人才,化学生产企业可以通过与相关专业的院校进行合作,让专业对口的大学生能够有机会到生产工厂进行相关的实习操作,从而来培养理论知识牢固并且有一定的操作能力的技术人才来工作。
5结语
化学工程技术在化学生产过程中的应用广泛,它不仅促进了社会经济的发展,更是提高了人们的生活水平,通过技术和人才的不断涌进,我国的化学工程技术会有更好的发展。
参考文献:
[1]王一竹,王一龙,麻超等.关于化学工程技术在工业生产中的应用探讨[J].大科技,2015,(27):283~283.
[2]侯海霞,柯杨,王胜壁等.解析化学工程技术在化学生产中的应用[J].山东工业技术,2015,(14):91.
[3]裘炎,王杲.探析化学工程技术在化学生产中的应用[J].化工管理,2015,(20):90.
中图分类号:G6430文献标识码:A文章编号:1674-120X(2016)08-0097-02收稿日期:2015-10-09
随着社会经济的不断发展以及产业结构的调整升级,对高级人才的知识结构、实践应用能力的要求日益提高,培养应用型、复合型、实践性的高级专业人才已成为高等教育的重要使命[1][2][3]。我国从2009年开始加大了全日制专业学位研究生的培养力度。但是,根据现有培养实践来看,我国专业学位研究生的培养还存在着培养模式的同质化,与社会、学校以及研究生个人的需求脱节等问题[4][5][6]。因此,开展新形势下专业学位研究生的综合改革具有重要意义。
一、“四位一体”化学工程专业学位研究生培养的建设思路
化学工程作为一个工科专业,实践性是其显著的特点。中南大学化学工程专业在长期的办学过程中,结合学科平台优势,形成了四个具有鲜明特色的研究方向:资源化学工程、储能化学工程、生物医药工程、环境化学工程,学术效益、社会效益、经济效益明显,培养的人才在行业内广受好评,为专业学位研究生的培养奠定了良好的基础。
围绕专业学位研究生培养教育的要求,中南大学化学化工学院进一步加快了“从以学术型人才培养为主向学术型与应用型人才培养并重转变”,构建了化学工程专业学位研究生“四位一体”的教育模式:以提升学生专业应用实践能力为主体,以课程体系改革、创新导师队伍建设、丰富实践载体以及完善评价和保障机制为着力点,深入开展化学工程专业学位研究生教育综合改革。
二、推进化学工程专业学位研究生课程体系改革
课程体系的设置的基本思路在于突出专业学位研究生培养的实践性。根据国外发达国家专业学位研究生教育的经验,课程学分远远少于学术性研究生教育[7]。因此,中南大学化学工程专业学位研究生的课程体系设置,更加注重减少培养体系中对课程学分的要求,适当地加强实践能力培养、综合能力发展的课程,从而达到我们培养复合型人才的目的。如将专业实践从4个学分提升到10个学分,进一步突出专业实践的重要性。课程体系的设置采用“层次化、模块化”的模式。所谓 “层次化”是指构建从基础专业课程到专业能力发展课程,再到综合能力发展的立体课程体系;“模块化”是指打破现有的课程组成,按照培养人才功能的不同,对现有课程形成模块化的组合。
三、创新化学工程专业学位研究生导师队伍建设
国外发达国家的专业学位研究生导师队伍建设具有以下特点:一是注重多渠道吸引优秀人才进导师队伍,严把入口关。如日本一般专门职业大学院要求有实践经验的教师须占专任教师的30%以上,法科大学院要求20%以上,教职大学院要求40%以上。[8]二是注重导师队伍的考核。如美国高校对导师实行“非升即走”的评估考核制度[9]。三是保证导师队伍的稳定性,加强保障。如德国的法律把教授的身份定位为国家公务员,职务也是终身的,不得任意解聘[10]。
目前,我国专业学位研究生导师队伍建设还处于摸索阶段,中南大学化学化工学院创新化学工程专业学位硕士生导师队伍建设主要体现在以下几方面:
(1)推进制度建设。制订了《中南大学化学工程专业学位研究生导师遴选细则》等制度。一是明确专业学位研究生教育导师队伍建设的重要性和作用,规定专业学位研究生教育导师队伍建设的原则和标准,制订专业学位研究生教育导师队伍建设的方法和措施,积极引导专业学位研究生教育导师队伍朝着正确的方向健康发展。二是厘清专业学位研究生导师与学术性研究生导师职责的异同,明确专业学位研究生校内导师、企业导师的职责,制订相关的制度。
(2)依托科研项目与平台,拓展“双导师”选聘途径。中南大学化学化工学院根据化学工程专业与企业联系紧密、在化工冶金等领域具有一定的行业影响力的特点,依托老师的科研项目与科研平台,聘请企业导师。依托产学研合作选聘导师有两个明显的作用:一是以科研项目和平台为依托,使“双导师”联系更加紧密,避免“双导师”流于形式;二是积极发挥项目的纽带作用,学生既能够在学校接受相关教育,又能到企业受到工程应用实践的锻炼,而且“双导师”能形成良性互补、互动的局面,从而提升学生的培养质量。
(3)以更加开放的姿态,从国外选聘兼职导师。从国外引进既有理论水平又有实践经验的优秀技术开发人才,利用其在国外工作、学习、生活的经历,通过对专业学位研究生的教育教学,使高校在专业学位研究生教育方面能较快获得国际性的最新信息,有利于吸收国外专业学位研究生教育方面的先进教育教学理念,有利于促进我国高校对专业学位研究生的培养。
四、丰富化学工程专业学位研究生实践载体
实践是专业学位研究培养的核心。围绕提升专业学位研究生的实践能力,中南大学化学工程专业通过在课程中模拟实践、在行业中锻炼实践,取得了良好的效果。
(1)在课程学习中注重实践能力的提升。一是“在教学内容中强调理论性与应用性课程的有机结合,突出案例分析和实践研究;教学过程中重视运用团队学习、案例分析、现场研究、模拟训练等方法”,从而提升学生解决问题的能力,培养学生实践意识。二是利用虚拟仿真技术,让学生更加深刻地理解相关工程化学过程。
(2)与行业与企业共建合作,提升实践能力。一是“二维深化”企业、行业合作力度。在横向上,加大企业合作的面;在纵向上,加深与企业合作的深度。除了就专业学位研究生人才培养进行合作外,还将科学研究、社会服务等多元的合作与其融为一体,使人才培养服务于科学研究、社会服务,并在这两者中得到提升。二是探索企业合作的责权划分机制。对于共建基地,对基地的组织体系、双方职责、导师、学生、培养细则、知识产权、经费、学校支持等内容探索确切的规定和解释。三是探索“集中双向”研究生实践机制。“集中”是指依托学校、学院、专业、系,将合作的资源进行集中起来,“双向”是指系里将集中的资源以及培养的专业学位的研究生资源进行双向的公布,让双方进行双向选择,从而达到资源优化配置的目的。
五、完善化学工程专业学位研究生教育的评价及保障体系
(1)探索“四级联动”专业学位研究生教育评价体系。“四级联动”是指建立学校、政府、企业、社会机构“四级”专业学位评价主体体系。现阶段,我国专业学位研究生培养的评价主要方式就是学校自评、政府考核,企业特别是企业导师也有一定的参与度,但是不深入。社会机构参与评价的形式还较少见。但是随着国家评估与评价的宏观政策的变化,比如“管办评”分离,明确地提出了要将第三方机构纳入评价体系中。因此将社会机构也纳入评价体系中。学校是专业学位研究生教育评价的主体,中南大学化学化工学院每两年一次,邀请校内专家为化学工程专业学位培养质量进行评估,每四年一次,邀请校外专家,包括政府教育部门官员、企业代表、其他高校化学工程教授代表、第三方的评估机构进行诊断号脉,从而及时调整办学思路。现已完成第一轮的校内、校外专家评估。
(2)构建“软硬结合”专业学位研究生教育保障体系。一是完善管理体制。建立研究生专业学位建设领导小组,领导小组由学校的教授、企业导师、第三方机构的成员组成;依托教授委员会进行决策,建设领导小组的提议应在教授委员会上通过才能执行;组建专业学位研究生委员会,隶属于学院学生工作委员会,负责指导学生的日常管理、思想政治教育等工作。二是理顺内在体制。建立、完善专业学位的质量保障、监控体系,尝试建立了相关预警机制,探索建立奖助贷体系,现已建立25万元/年的奖助体系。三是营造良好外部环境,取得良好效果。近年来,中南大学化学工程专业学位研究生参与实践率达到100%,就业率达到100%,选修人文素质相关课程达到100%。
近年来,中南大学化学化工学院依托化学工程的优势与特色,围绕实践能力提升这一核心,在课程体系改革、创新导师队伍建设、丰富实践载体以及完善评价和保障机制等四个方面,开展了化学工程专业学位研究生教育的综合改革,具有一定的示范作用以及现实指导意义。
参考文献:
张东海,陈曦研究型大学全日制专业学位研究生培养状况调查研究高等教育研究,2011,(2):87―94.
耿有权,彭维娜,彭志越,等全日制专业学位研究生培养模式运行状况的调查研究现代教育管理,2012,(1):103―108.
甄良,康君,英爽专业学位研究生培养质量评价及保障体系的构建研究生教育,2012,(6):52―55.
朱永东,张振刚,张茂龙全日制专业学位研究生培养的现状调查及分析――基于珠三角地区3所不同类型高校的问卷调查学位与研究生教育,2011,(11):40―44.
秦发兰,陈新忠,汪华,等关于全日制专业学位研究生特色化培养的思考中国高教研究,2012,(4):60―64.
包水梅,顾怀强专业学位研究生教育――跨越式发展背后的尴尬及其化解中国高教研究,2011,(9):45―49.
张建功中美专业学位研究生培养模式比较研究广州:华南理工大学,2011.