发布时间:2023-10-08 10:04:59
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化学灌浆是建筑防水堵漏手段之一。性能优良的化学灌浆材料和合理可行的施工灌浆方法是化学灌浆防水堵漏得以实现的关键所在。
1 几种化学灌浆材料简介
1.1 水泥—水玻璃浆材
该材料固结强度为0.5~15mpa,固结率为98%~100%,凝胶时间30~120s。具有成本低、适应性好,尤其适合突发性漏水、泥、砂的整治,浆液充填率又高,湿条件耐久性好等优点。其浆液特点如下:①浆液凝胶时间可准确地控制在几秒至几十分钟范围内;②结石体抗压强度可达10~20mpa;③结石率为100%;④结石体渗透系数为10-8cm/s;⑤适宜于0.2mm以上裂隙和1mm以上粒径的砂层使用;⑥材料来源丰富,价格便宜。
1.2 中化—656(丙烯酸盐类)浆材
该材料广泛用于各种混凝土的渗漏水、油的堵截。具有浆液起始粘度低,可灌性能好,固化时间可任意调节两秒至十几分钟,甚至数小时等优点。固结体抗渗性k<10-8cm/s,抗挤出强度35kg/cm2;固砂体抗压强度3~8kg/cm2,浆液起始粘度η(25℃)1.2~1.6cp。该浆材荣获全国科学大会奖。
1.3 改性环氧树脂浆材
该材料具有广泛的应用范围,价格较便宜,强度、粘度、固化时间可调节,材料力学性能良好。抗压强度为700~1200kg/cm2,抗张强度为70~300kg/cm2,抗弯强度300~850kg/cm2,劈裂粘结强度干缝19~31kg/cm2、有水缝13~19kg/cm2,浆材起始粘度η(25℃)6~150cp。该浆材荣获全国科学大会奖。
2 建筑工程防渗堵漏的工艺流程及效果检测方法
2.1 工艺流程
(1) 查水:在潮湿和积水的地方排水及用棉纱吸擦干,寻找渗漏水的缝(伸缩缝、接触分界缝、沉降缝、施工缝、应力缝、结构缝、后浇带缝等),或漏水洞、漏水孔、混凝土体蜂窝、砂眼点面等漏水渗水部位。
(2) 凿槽:在缝或点四周开凿u型槽,一般槽深除去砂浆保护层外,还需深入混凝土体2~10cm;槽宽度原则上把松软漏水的混凝土清除为止,常规槽(点)宽度5.0~30cm。
(3) 清洗:把新槽内的残渣清除,并用干棉纱擦干净,不能留下粉砂和积水。
(4) 埋管:在漏水孔口洞位置上垂直放置一定长度的铝管,其周围再放置小碎石或棉纱,再用水泥—水玻璃埋管封槽,最后用外加剂防水混凝土砂浆盖面抹平封顶。
(5) 灌浆:按工程需要调节好粘度、硬度、固化时间等指标,用手压泵把浆材从灌浆嘴压注入被灌体。
(6) 封孔:对达到灌浆要求的灌浆管,需要切除高出基面的铝管,并用老虎钳夹闭管口,再进行表面修复处理。
2.2 效果检测方法
(1)套管盖帽检查法。在埋好铝管约12小时后,用胶管套盖在铝管上,再用小铁线扎紧胶管进行封水,即可检查埋管质量效果。
(2)感觉检查法。在灌完浆24小时后,可用肉眼观察或手触摸灌体干爽情况,即可定性检查灌浆质量效果。
3 化学灌浆在建筑防水堵漏工程中的综合应用
3.1 广州市南方剧院假山池涌水化学灌浆堵漏处理
该工程位于西湖路与教育路十字路口。由于观赏花园中假山池底面低于地表1.00m,造成多个点状分布的涌水泉眼,积水较多,影响周围环境。受院方的委托,采用中化—656堵水,以保证假山池底干燥。
中化—656是一种以丙烯酰胺为主剂,甲撑双丙烯酰胺为交联剂,配以其它材料组成的化学灌浆材料。各组分的水溶性很好,是一种无色透明的真溶液,粘度很低,接近于水,可以注入极细微的孔隙中。水溶液在氧化—还原引发体系的作用下,能够迅速聚合形成具有体型高分子结构,富有弹性,不溶于水及一般溶剂的硬性凝胶。这种硬性连续的凝胶可以封闭水在土、砂空隙或岩石细裂隙间的通道,阻止水的通过,并把松散的土、砂粘结在一起,从而起到防渗堵水和加固的双重作用。
通常丙烯酰胺灌浆材料是一种浓度为5%~30%的水溶液。这种浆液性质稳定,两组分单独存放可以长时间保存。如浆液中加入铁氰化钾后,可以推迟起始凝聚时间,减缓聚合速度,用量很少即有明显效果。计量甲、乙液组分和浆液的溶器不要共用,否则可能改变浆液性能,甚至报废。
根据现场调查情况(包括注浆目的、灌浆部位的土质、水流、水质、温度、压力及原料质量等)确定配方(主要是浆液浓度、凝胶时间和浆液用量),再依现场资料在实验室进行配方试验确定。本工程浆液浓度一般用10%(丙烯酰胺和n,n′—甲撑双丙烯酰胺的比例固定在95∶5,改变浓度时只改变它们在水中的总含量),如特殊情况可适当考虑改变浆液浓度。对个别涌水流量大的泉眼点,为克服地下水对浆液的稀释作用,需提高浆液浓度至12%~15%,甚至提高到20%;相反,在细裂缝点中,由于含有饱和水而进浆量极少,这些水足以稀释浆液,因此,也需提高浓度至12%,特别细微的裂缝点要提高浓度至15%。浆液分批配制,两液双组分最好按1∶1配比灌注,一边配比混合,一边灌浆施工,流水作业效果更佳。
经随机取样检查,丙烯酰胺浓度为10%的凝胶固砂体抗压强度有0.2~0.8mpa,能承受较大的静水压力,抗渗性好,渗透系数为2×10-10cm/s。虽然浆液原料和配好的浆液均有一定毒性,在凝胶前对人体有害,对金属也有腐蚀性,溶出的金属离子还对浆液性能有影响,但凝胶后基本无害。同时,由于浓度高于5%(<5%无法凝胶)的浆液凝固时形成半透明状态的凝胶,不溶于水、煤油和汽油等溶剂(目前尚未发现溶解这种凝胶的溶剂);不被稀酸、气体、菌类侵蚀;凝胶干后遇水可以重新溶胀,因此,可认为是半永久性材料,放心使用,质量有保证,耐老化性强。
3.2 广州市百花香料厂主厂房屋面梁板漏水化学灌浆防渗处理
该工程位于芳村,由于多种原因,屋面梁板出现多条裂缝,局部还有蜂窝点。遇雨天就渗漏水,还会风化腐蚀钢筋影响建筑结构承载力。受厂方的委托,采用化学灌浆进行防渗补强处理。
环氧树脂具有强度高、粘结力强、稳定性好及可在室温固化等一系列优点,广泛用于电绝缘材料、增强塑料、涂料、粘合剂及电子灌封材料等方面。一般采用双酚a型环氧树脂,大多数情况下使用e—44(6101)环氧树脂,用脂肪胺或改性胺如t31等为固化剂。由于通常的环氧树脂粘度均在2000厘泊以上,需加入适当的稀释剂才能把浆液灌入细小缝隙。同时,由于环氧树脂固化后性质较脆等原因,通常还加入增韧剂、促进剂以及表面活性剂等,以适应各种各样的情况,这就是研制和使用改性环氧树脂灌浆材料的原故。在特种岩土工程中,可在环氧树脂中加入各种特殊助剂,使浆液具有高渗透性、浸润性等性能,以适应特殊场合的灌浆需要。
本工程选用fyz材料,糠醛、丙酮稀释体系。由于糠醛和丙酮均具有较低的粘度,加入环氧中可以使浆液具有可灌性好,可在含水裂缝中灌注,价格又便宜等优点。糠醛、丙酮在加入固化剂后形成酮亚胺缓慢地固化环氧树脂,游离的糠醛和丙酮也逐渐生成它们的低聚物,最后成为呋喃树脂,因此,浆液固化后为复合体系,并具有以下几个特点:①强度高,抗压强度达60kg/cm2以上;抗张强度达70kg/cm2以上;抗弯强度达250kg/cm2以上。②粘结力强,具有良好的粘结力,尤其是对混凝土,其干缝粘结强度达17kg/cm2以上,湿缝粘结强度达12kg/cm2以上。③具有良好的抗腐蚀性和抗老化能力。④固结体具有良好的抗渗透性能。
该工程的施工程序是:
(1) 清缝:打掉批挡保护层,直到结构层。
(2) 刷缝、吹缝:用钢丝刷刷掉松动的碎块和粉土,并用高压吹风机(器)吹掉粉尘埃。
(3) 打基液;用1∶1的fyz进行渗透处理。
(4) 埋灌浆盒:用1∶1.75的fyz进行埋灌浆盒,一般埋在顶面,每米3个左右。对个别厚梁需双面灌浆,即在底面多埋一次灌浆盒,并与顶面上埋的盒错开位置构成穿插加密状,利于均匀灌浆。
(5) 封缝:用1∶1.75的fyz进行封缝,如底板面有缝的还需多封一面缝。一般每条缝留2~3个排气、排水小眼(0.5~1.0cm),利于诱导灌浆。
(6) 灌浆:用fyz进行灌浆。固化剂选用二乙烯三胺或乙二胺,约占主剂的5%~16%,而个别特别细微的裂缝,需使用渗透性更好的fez浆材机械灌注(fez其它性能基本与fyz材料相同)。遇较大的裂缝,采用人工送浆自由渗漏浆液施工即可。
经过几年来的连续观测,证实改性环氧树脂材料性能稳定,防水效果良好。
3.3 广州市新大地宾馆地下室歌舞厅顶板渗漏化学灌浆止水处理
该工程受街边电缆沟降雨积水和宾馆正门浇灌花草水的影响,地下室歌舞厅顶板混凝土出现间歇性漏水,呈点状和线状分布。受业主的委托,采用化学灌浆进行补救处理。
首先,对漏水部位的松软混凝土进行全面剥离清除,然后,在个别漏水量大的点开凿直径3~5cm、深5~8cm的楔形孔(槽),把进浆管一头置于楔形孔中,管底留空0.5~1.0cm,周围再放些碎石或棉纱,利于浆液扩散。进浆管长度根据实际情况而定,一般为8~30cm,但进浆管口一定要对准出水口孔洞部位(点),使水引入管中流出,而管的周围用速凝剂混干水泥粉(一般为水泥—水玻璃)砂封堵,并用手指或手掌压砂浆,使被埋管周围不再有渗水。在埋管封孔(缝)第二天即可顶压中化—656注浆,以达到止水的目的。
其次,在渗水的范围内,用改性环氧树脂涂刷1~2遍,厚度1.00~1.50mm,待它基本干爽后,再用水泥—水玻璃作最后一道防水层兼作保护层。
最后,尚需进行两条裂缝楼面灌浆处理。其中一条细的裂缝直接用改性环氧树脂混干水泥粉埋管和封缝,不用开凿u型或v型槽,待水泥改性环氧浆干后,才用齿轮泵或手压泵注浆,尔后2~3天即可表面修复交付使用;而另一条较大的裂缝可用水泥砂浆渠形围缝,渠宽1~2cm,用于积蓄浆液进行渗透灌浆(用稀浆)。对难进浆段,则先用丙酮渗透开路。一般混合浆液有五六成干后,即用干水泥粉混合剩余浆液与围渠的水泥砂浆一起用灰刀铲除,以免干后表面清理时拖带出缝内浆液固结体。然后,再用小灰刀(宽1cm)做缝表面补充加强压浆修复处理。1~2天后即可交付使用。
4 结 语
化学灌浆具有简单、快速、价低及有效等诸多优点。不同的灌浆防水堵漏止水工程,其施工方案也需各有侧重。一般原则如下:
(1) 铝管直径d=1cm,埋管根底部用棉纱缠成喇叭头至直径2~3cm为宜,铝管头高出基面3~5cm即可。
(2) 浆液固化时间为1′30″左右,以每点直径30~50cm计算,每根管(点)用浆量为600~1000ml,灌浆终孔压力≤2kg/cm2为宜。
(3) 灌浆原则以先快速进浆,后慢速进浆;先低压力,后高压力的规律为佳。
(4) 施灌工艺是先灌漏水小的孔,后灌漏水大的孔;先灌外围孔,后灌中间孔。
(5) 受降雨才渗漏水的工程,可用改性环氧树脂施灌;长期有水的工程,则选用中化—656(丙烯酸盐类)灌浆;而间歇性渗漏水的,可优选中化—656或改性环氧树脂与水泥—水玻璃组合(复合)灌浆。
(6) 在自然环境中,有许多物质都直接或间接影响浆液的凝胶时间和凝胶强度,因此,必须根据土质和水质,按不同建筑工程和不同的浆材,选择不同的浆液配方和灌浆工艺。
参考文献
多媒体技术及装备在高校教育教学中的应用,为高校教育教学的发展注入了新的活力。由于高校多媒体教学环境需要设置大量视、听媒体同时又需方便教师教学应用,因此要在工程建设过程中进行一体化的整体考虑和最优化的方案设计,其中实现系统功能的稳定性、适应性和方便教师教学应用应是首要的条件。最近首都经济贸易大学在信息化教学环境建设工程中应用的北京艾威康电子技术有限公司一体化解决方案,成功实现了上述要求和建设目标,为信息化装备如何促进教育教学,建设适应教学需要的信息化环境提供了一个较好的范例。
首都经济贸易大学是北京市市属的一所重点大学,为满足教学改革的需要,学校非常重视加强教学基础设施建设和信息化教学环境的建设。目标是通过建设和改造升级实现教育教学的高效率,形成一个最优化的符合教学发展需要的综合信息系统。在招标过程中,他们充分考虑教学和管理的实际需求,既严格遵循经济实用性、操作维护简单、安全可靠和可拓展性的原则,又要求功能完善、系统安全稳定,全面满足多媒体教学的需求。
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来源:中国教育技术装备 2007年1期
一、课程考核改革背景
根据教育部于2000年1月颁布了《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》的文件(以下简称《意见》),指出要改革考试方法,除笔试外,还可以采取口试、答辩和现场测试、操作等多种考试形式,着重考核学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力,通过改革教学方法和考试方法,促进学生个性与能力的全面发展。
以前,高职高专计算机专业学生的考试主要以平时上级练习成绩、期末考试(笔试)和平时出勤情况来作为学生的考核成绩;考试方法简单,考试形式单一,考核内容仍重于理论;而笔试考试只考共性的、统一的知识技能,不能很好的体现学生动手操作能力。在当今这个“人才饱和”大学生就业困难的时代,为什么计算机专业人人员从事的工作确实跑业务,做销售员,或是跟计算机有一点搭边的文员,却不能胜任一个全职的办公自动化人员。因为学生实际动手操作的能力较弱,理论与实际没法结合。在操作方面文字输入速度慢,不熟悉机关公文规定格式的排版,不熟练办公软件的应用。
这一系列问题说明现行计算机专业课的考核机制存在一些不足:忽视了职业教育的“职业”特征,学生实际操作能力差;把学生尽限于校园内,为考试而考试,例如,有学生平时表现非常好,上课认真,期末考试笔试卷面成绩相当不错,但是计算机一级考试却通不过,这说明了利用原先的考核方式不利于学生职业技能的提高;不能让学生的动手能力得到很好的锻炼;不能充分突出计算机专业的特色,脱离了现实工作环境,没能与市场很好地接轨,不利于学生就业。迫使我们不能不反思。中等职业教育计算机应用基础课程的考核模式需要进行改革。
二、课程考核改革思路
为了更好适应课程教学改革的方向与进程,着力提高学生自主学习的意识和能力,有效落实教学过程和增强对学生学习全过程的指导和监督,全面测评学生的学习行为和成果,达到较高动手能力的计算机办公自动化应用性人才的目的。为此,将采用计算机一级考试和计算机操作员认证考试为考核目标。
通过考核既要检测学生对计算机办公自动化应用的基本理论的了解和基本操作的使用;又要检测学生对办公自动化运用程度,重点考核学生对OFFICE的实际操作能力。
结合课程的培养目标,突出“计算机应用基础”课程的特点。本次改革的基本思路是:
(一)教、学、评相互结合。计算机应用基础课程理论和上机实验是学生学习内容。课程教学大纲要求学生要合理调配学生计算机应用基础理论与完成实验的时间,掌握办公自动化软件的操作技能,最终达到学习目的。上机实验是以实际教学和计算机一级考试内容相结合,直接明了的从实践中理解理论知识,把教师的教与学生的学相联系,把学生的学与学生平时课堂练习和课外应用相对应。提高学生平时的动手能力,及学生对课程学习的自觉性和积极性。
(二)强化实践能力,促进学生平时学习。提高学生学习的积极性根据开放教育学生的特点,进行合理地教学过程设计。我们采用平时的教材教学与等级考试、认证考试培训相结合的方式,甚至在平时实验联系中我们可以“一对一”的进行讲解,促使学生在平时学习时要不断地操作实践,对学习《计算机应用基础》这门课程的主动性,直到学生100%掌握为止。这样就强化了学生的实践操作能力,推进对学生职业化办公能力训练和提高,接近职业化教育的事实。
三、课程考核改革方案
根据历年来,学生对计算机办公自动化软件操作方面的能力逐渐在提高,尤其是职业技校、中专上来的学生在办公软件操作方面基础已相当不错,我们对这类学生最关键是在于办公软件实质操作的巩固和理论知识的强化,而普通高中上来的学生在办公软件操作方面虽然没有中专、技校的学生基础好,但高中阶段该课程也是必修课,对于这些学生我们的考核方式要进行改革。
(一)首先我们对《计算机应用基础》这门课程的考核内容上要明确,学生应掌握的基本内容有:信心社会概念、计算机硬件的概念和组成、网络的相关概念,以及office软件的基础应用。
当然我们对这门课程在教学方式上也统一,要把原先先以教材为主的理论课堂教学,或是没有实际操作的虚拟黑板式教学方式,改为实质动手操作的多媒体演示教学,和学生机房实际操作的教学方式。这样可使学生更明确的把理论与实际相结合,更能体现信息教育的特色。
(二)我们对学生要掌握《计算机应用基础》这门课程要有一定的衡量标准,但在有一定基础的学生中我们的考核标准也要做适当的调整,以便学生在学习态度上能够有所改变,能真正学好《计算机应用基础》这门课程。以前我们采用平时实践训练、平时的考勤情况以及期末理论总结性笔试考试相结合的方式进行考核,这样一来我们的学生在平时的学习中没有压力,自己真正学到多少东西是模糊的,但近年了我们应该把学生是否能通过计算机一级考试,是否能获得计算机操作员认证来作为实质的考核标准,对学生来说是实质的学到了东西,能熟练的掌握和操作办公自动化软件,这样,既可以减少学生在总结性考核时临时发挥失误的影响,又可以加强对学生实践教学的过程管理,提高实践教学的教学质量,以及学生的动手能力,与社会人才需求相符合,体现了职业化。
(三)我们鼓励计算机专业的学生在大一第一学期就报名参加计算机一级考试,一般情况下,学生的等级考试是在十一月中旬,在进行教学的同时参加考试,可以很清楚的了解自己对《计算机应用基础》这门课程的掌握程度,但并不影响学生通过率,因为我们前面也提到了计算机专业的学生对计算机办公自动化软件操作方面的能力逐渐在提高,在高中阶段已有一定基础,只是进行对办公软件实质操作的巩固和理论知识的强化。对于非计算机专业的学生我们把计算机一级考试放于大一的第二学期,也就是每年的四月中旬,非计算机专业的学生,基础相对要比计算机专业的学生差,在第一学期我们将于计算机专业学生的教学方式一致,只是放慢教学的速度,教学过程中会更加详细的去演示每个操作题,当然我们不可能保证每位学生对《计算机应用基础》这门课程的掌握程度是满意的,所以在第二学期,我们开展计算机等级考试考前辅导,整个辅导原则是学生自愿参加,辅导内容以一级考试的内容为重点,80%的以上的教学时间是以学生的实际动手操作为主,机房为教学场地,不再以教师的教为主,以学生的练习,难题解答为主,教师起辅导作用。
对于计算机专业的学生,我们在大一的第二学期会鼓励学生参加计算机操作员认证考试(已经通过计算机一级考试的学生)。计算机操作员资格认证考试的内容主要有四大块分别为:计算机系统操作与使用、文字信息处理、图形图像处理、因特网操作。计算机操作员资格认证考试是符合现在社会需求进行培养人才,能完全充分体现职业化水平的职业资格认证。当然,我们照样也对学生进行培训,此类的培训是与实训教学相结合。每个班级的实训周里,我们会重点培训微型计算机系统的基本操作与使用(微型计算机的使用操作方法、基本外部设备的使用与一般调整方法、微型计算机文件系统的操作与管理、常用软件的安装设置方法、计算机病毒的检查处理方法),而其他几点(文字信息处理、图形图像处理、因特网操作)与计算机一级考试相符由学生自己练习。在实训周里我们将进行实践考试,全部课程结束后组织理论考试。完全符合学校的教学方式,对学生来说计算机职业化能力水平又是一个很好的体现。
培养目标:使毕业生适应国家经济与科技发展的需求,成为具备宽厚的理论基础知识,通晓化工生产技术的专业原理、专业技能与研究方法,能够从事过程工业领域的产品研制与开发、装置设计、生产过程的控制以及企业经营管理等方面工作的高素质科技人才。
主干学科:有机化学、物理化学、化工原理、化学反应工程、化工机械、精细有机合成原理等。
主要课程:无机化学、分析化学、大学物理、有机化学、物理化学、化工原理、化学反应工程和一门必选的专业方向课程。 另外辅修化工经济技术分析、电工电子等。
主要专业实验:有机化学实验、无机化学实验、化工热力学、化工传递过程、化学反应工程、化工过程系统工程、工业催化和应用化学等。
主要实践性教学环节:包括化学与化工基础实验、认识实习、生产实习、计算机应用及上机实践、课程设计、毕业设计(论文)(计算机应用要求较高)等。
专业发展方向:化学工程、化学工艺、精细化工。
1.华东理工大学 2.天津大学 3.北京化工大学 4.南京工业大学 5.大连理工大学
6.浙江大学 7.中国石油大学 8.华南理工大学 9.太原理工大学 10.四川大学
11.郑州大学 12.湖南大学 13.哈尔滨工业大学 14.西安交通大学 15.上海交通大学
16.江南大学 17.中南大学 18.南京理工大学 19.中国矿业大学 20.湘潭大学
大连理工大学化工系创办于1949年,1952年高等学校院系调整时,一批著名化学家汇集大工,形成了具有雄厚实力的化工学科。改革开放后,化工各学科发展很快,师资队伍和招生规模不断扩大,1984年发展为化工学院,学院设有化学、化学工程、生物工程、材料化工、化学工艺、工业催化、精细化工、高分子材料和化工机械等9个系,24个教研室。现有本科生2410人,硕士生494人,博士生241人,博士后科研人员7人。教职工370人,其中中国工程院院士1人,双聘院士3人,“长江学者奖励计划”特聘教授2人,博士生导师37人,教授53人,副教授80人,高级工程师17人。
化工学院现有化学工程与技术一级学科博士学位授予权,覆盖了其全部五个二级学科――化学工程、化学工艺、应用化学、工业催化和生物化工,并设有化学工程与技术博士后科研流动站。此外还有高分子材料、无机非金属材料及化工过程机械博士点和3个理科化学硕士点。生物化工、应用化学、环境学科设有“长江学者奖励计划”特聘教授岗位。学院拥有应用化学国家重点学科,化学工程、工业催化和生物化工三个辽宁省重点学科,精细化工国家重点实验室,分析中心及15个研究所,拥有400兆核磁共振,气/液质谱、飞行时间质谱、X射线衍射仪等大型分析仪器40余台,成为我国培养化工高层次人才和科学研究的基地。
化工学院作为大连理工大学的重要学院,50年来为国家培养了2万名毕业生,其中许多人成为国家各部委和省市领导,中科院院士,国家有突出贡献的专家以及大专院校、科研院所和厂矿企业的厂长、经理、总工及业务骨干,为适应社会需求培养了复合型、外向型高技术人才。
化工学院广泛开展国际学术交流和技术合作,已经与日本、韩国、美国、加拿大、澳大利亚、德国、奥地利、英国等国家的大学、研究机构或公司建立科技合作和学术交流。
化工学院办学宗旨是以人才为本、创新为先,办学思路是以贡献求支持,以改革促发展。重视面向社会经济建设的重大关键技术的基础研究和应用基础研究,每年都承担一批国家、省市级科学基金和“973”“863”及“九五”重点攻关项目,同时与企业建立产、学、研三结合紧密型协作关系,解决技术难题及高新技术和新产品的开发工作,化工学院每年科学研究经费达3000万元以上,近两年科技成果显著,获国家科技进步奖二等奖一项,省部级科技进步奖一等奖三项、二等奖三项。
问题1:化学工程与工艺专业的学生应掌握怎样的知识和能力?
1.掌握化学工程、化学工艺、应用化学等学科的基本理论、基本知识;
2.掌握化工装置工艺与设备设计方法,掌握化工过程模拟优化方法;
3.具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力;
4.熟悉国家对于化工生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的方针、政策和法规;
5.了解化学工程学的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的发展动态;
6.掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力。
问题2:化学工程与工艺专业的学生就业方向?
本专业毕业生知识面宽,可到工业部门从事化工类产品的设计、施工、生产管理、技术开发、应用研究以及贸易等方面的工作,也可到科研、商贸、行政等部门从事与化学工程相关的工作。
也可在化工、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的工作。
还可以到化学工厂、大学、政府社团、保健服务、中学、医院、工业实验室、图书馆、医药公司、私人企业、实验研究所等从事相关的工作。
问题3:化学工程与工艺专业方向的不同有差异么?
化学工艺包括能源化工、材料化工、有机化工、环境化工、高分子化工、无机化工等众多领域,覆盖面广。它不仅涵盖了传统的基础领域,同时与材料、能源、生物、医药、环境等学科渗透融合,不断地培植出新的生长点。它既是一个历史悠久、曾作出重大贡献的学科,又是一个新世纪不可缺少的充满了生机与活力的学科。
化学工程是以化学工业及相关生产过程中所进行的化学、物理过程为研究对象,探究其所用设备的设计原理与操作方法以及最终实现过程优化所应遵循的共性规律。本专业方向学生主要学习化工流体流动与传热、化工传质与分离过程、化工热力学、化学反应工程、化工传递过程基础、化工数学、化工分离过程、化工工艺学、化工过程分析与合成、化工设计等课程。为拓宽专业面,增加适应性,还开设生化基础、石油炼制工程、环境化工、化工机械基础、ChemCAD等课程。
问题4:与化学工程与工艺专业相近的专业是什么?
制药工程(主要是化学制药)。
问题5:化学工程与工艺专业中的催化科学与工程具体是什么样的学科?
它是催化化学、材料物理及化学工程之间的交叉学科,具有理工结合的特点。
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
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1.我国应用化学专业发展历程及现状
应用化学就是“根据化学的基本原理和方法对人类生产、生活实践中与化学有关的问题进行应用基础理论的研究以及实验开发研究的一门技术科学。”了解应用化学专业的发展历程,借鉴其历史经验将对未来应用化学专业的又好又快发展起着不可忽视的作用。
1.1 起始时期(1903~1949)
近代化学专业是由欧洲传入,那时候的中国还处于的水深火热之中。而近代化的教育则起始于上世纪60世纪,在1871年开始设置化学课,并翻译了大量的外国教材,逐渐引导应用化学专业进入大众的视野。当时开设的化学科主要是为了培养染色、采矿、火药、冶金等技术型人才,学制是3年或4年,化学门设有应用化学工程相当于化学工艺,农科设有农艺化学门,工科设有应用化学门相当于化学工程系。
1903年请政府颁布了近代教育的第一个新学制“癸丑学制”,与此同年成立的北洋工艺学堂开设了化学制造科,从此应用化学专业正式成为中国高等教育建设中的一个专业。随着科举的废止,西式的教育课程不断引进,很多大学纷纷开设了应用化学科,并在1922年成立了中国化学工业会,此后应用化学专业不断发展。
1.2 调整、巩固的动乱时期(1949~1976)
1952年由于大范围的向苏联学习,高等院校并没有通用专业目录,应用化学专业经过院系调整不再作为一个专业,但也有一些院校保留了这一专业。
1962年根据“调整、巩固、充实、提高”,教育部对部分高等院校的专业进行了调整。1963年国家第一次统一制定了高等学校专业目录《高等学校通用专业目录》,应用化学专业成为“高等工业学校中设置的理科专业”,并且包括无机化学专业等九个专门组。
在的十年中,高等院校原有的规章制度、领导体制、教学组织受到了破坏,学术水平、教学质量都出现了大幅度下降,并且教学秩序混论,文化出现了断层,到1976年,应用化学专业在全国理科大学和综合性大学中只剩下了8所。
1.3 改革开放后的高速发展期(1977年至今)
1977年基本结束,逐渐开始恢复正常的上学及考试秩序,应用化学专业不断复苏起来,并不断告诉发展。
1977年到1980年,技术应用和工程领域的研究主要以自然科学为主,并且工科院校的课程并不符合培养高素质的人才的需要,工程科学教育始终不能达到一流的水平,理工分家使得工科院校的科研水平始终停留在原有水平上,许多工科院校为了把学校办成“两个中心”,也开始开设应用化学专业。
1985年,教育部为了促进这一专业的发展,成立应用化学专业教材委员会,主要致力于编写本科和研究生教材,后于1990年,召开兰州会议,应用化学教学指导组这一组织改建了原来的委员会,坚持社会主义办学方向,贯彻党的教育方针,深化改革大学教育,加强对研究、教学和实践人才的培养,指导并推进了应用化学专业的建设。
2001年“化学及化工学科教学指导委员会”成立,非化学化工类专业、制药工程专业、化学工程与工艺专业、化学类专业等基础课程体系不断健全,深化理科应用化学专业课程体系和教学内容的改革。
2007年财政部、教育部发出“关于批准第二批高等学校特色专业建设点的通知”,启动了“第一类特色专业建设点”的建设工作,就包括应用化学专业在内。“通知”引导不同类型高校根据自身的专业特色进行定位,培养高素质人才,适应社会、科技和经济的发展,也为高校相关专业建设和改革起到了一定的引导作用。
2.应用化学专业培养创新人才的重要性
应用化学专业是培养研究型教师和创新型人才的理想平台,通过教学模式和教学内容的改革来实现。但原有的实验内容过于陈旧,大多数都是验证性的基础实验,而缺少研究性的前瞻性实验。教学方法也过于僵化,老师大多以讲授为主,照搬照抄教材,使得学生也机械化的记忆教材,并且有些老师过于严谨、严格的指导,有时候也会压抑学生积极主动学习的意识和想象力、创造力。由于现在教学体系改革过于强调基础,所以实验课的课时数得到了大幅压缩,而基础和专业课却开设过多,不能使学生在学习过程中不断反思,尝试再反思,无法真正的体会到应用化学的乐趣。有些学校的实验考核制度也不够完善,缺乏对学生的正确评价,优秀人才也不能凸现出来。
2.1 建立研究型教师的培养机制
研究型教师是指善于把教学实践和科学研究结合起来,并具备研究科学问题的素养和能力的教师,而不是指专门以科学研究为主要岗位的教师。他们不仅要有一定的基本技能和基础理论,还要有足够的科学研究素养。而目前的很多本科院校的应用化学专业都是近些年才开设的,教师大多都是缺乏实际生产经验的硕士、博士等,所以在这种模式下,培养的人才往往不符合社会需求。针对对教师的培养机制,有以下几点:
(1) 指导老师要与仪器设备一对一的捆绑,引进对某一方面具有相当专业知识的人才,老师要深入了解仪器设备的特性,熟练掌握操作技巧,对实验的各个环节都不能忽视,从更高的角度来培养学生。
(2) 与一些对技术型人才需求量大的化工企业进行合作,指导老师定期进行培训,只有他们自己了解、熟悉生产工艺,在教课时才能更得心应手,将重难点更贴切地讲解给学生,让学生充分了解学习的目的和关键。
(3) 研究性教学就是在教学中融入他们自己经过探索得到的感受、经验、科研的思路和过程、价值评价和成果等,具有相当深厚的基础知识、熟练掌握相关仪器设备以及具有一定的生产实践经验的老师才能让学生积极参与,并培养出优秀人才。
2.2 改革应用化学专业的实验教学内容
教学改革的重点一直是教学内容,应用化学专业也不例外。教学内容对培养研究型教师和创新型人才都有重要的作用,因此在实际设置教学内容时,应该从学生和老师来考虑,比如:
(1) 教学内容设置要有一定的实用性和吸引力,让学生有选择—尝试—失败—思考—再选择—再实验的不断地研究过程,激发学生们的创造力和想象力,这样更有利于培养应用化学专业的创新型人才。
(2) 学校根据本校的师资力量,为学生提供尽可能多的培训指导机会,学生可以根据自己学习或感兴趣的情况,提出研究课题,或者结合本学校的教学目标,制定出偶一定价值的实验项目。
(3) 实验教学质量很大程度上受学时限制的影响,尤其是应用化学专业专业性和综合性较强,在一定时间内完成较多的实验教学内容,往往会使学生手忙脚乱,草草结束实验,不能整体高效的进行操作和思考,浅层次的得出实验结论,为了完成实验而完成,所以很多学生在做完实验不久就对其完全没了印象,这就证明学时设置的不合理之处,大大压缩了学生们的思考创新时间。
2.3 改革应用化学专业的教学模式
教学效果的好坏往往受教学方法的影响。中国的教学方法大多是“填鸭式”的教育 ,使得学生的积极性和主动性受到压抑,不利于学生的创新能力的发展,所以首先需要改革教育理念,再转换教育方法,建立以学生为主体的学习方式。
建立以问题为基础的教学模式。作为一种学习方式,它要求学习者有使用系统的方法去解决处理问题;作为课程,它要求学习者具有参与小组活动的技能、自主性学习的策略以及熟练解决问题的技能。传统的教学方式,学生把教材上的知识看成是不可更改的定论,被动的接受知识,往往缺少对实验的积极性和兴趣,与应用化学的互动几乎少之又少。“问题是学习的起点也是选择知识的依据”,整个实验过程中要把学生作为主体,带着问题做实验,老师在旁边加以指导,激发学生的创造性的积极性,进一步提升学生自主学习的能力。
3.应用化学专业的实践教学模式
3.1 努力将仿真教学引进实践教学过程中
仿真教学是在实验和工程实践中引入仿真技术,为学生提供一个较为逼真的实践环境进行综合性训练。进行软件的研制开发与应用研究,开展仿真教学设置,可以建立实践性仿真试验室,开展“精细化工”、“应用化学专业生产实习仿真教学”、“化学反应工程”、“化工原理实验”、“大型分析仪器实验教学”等仿真教学系统,实现化学工程全过程的模拟,有利于帮助学生实现理论与实践的结合。
3.2 加强实验教学
实验课是联系理论与实践的纽带,通过实验教学,可以使理论知识掌握得更加牢固,并培养学生运用知识解决实际问题的能力。对于研究型的实验,重在研究过程,反复研究、认真操作。而对于综合实验,要求学生们在整合基础实验教学的前提下,打破二级障碍,这样有利于培养学生挑战新的技术、科学原理的能力。大力开设综合设计型实验,实现开放性、先进性和综合性的统一。
3.3 完善知识实习和专业生产实习机制
一、本门课的特点及学生学习现状
本课程是应化专业学生必修的一门重要的工程技术基础课程,是运用物理、物理化学的基本原理来研究和分析化工生产中的动量传递、热量传递及质量传递的原理,以及“三传”原理在各单元操作中的应用。课程的目的是培养学生学会运用工程观点和基本方法分析解决生产过程中单元操作的问题,如操作中的物料衡算、能量衡算、过程速率、平衡关系以及典型设备的设计及选型。内容涉及了流体的输送、传热、蒸馏、吸收、以及反应工程等方面。课程强调工程概念、定量计算、实验技能和设计能力的综合培养训练,强调理论与实践相结合,化学工程基础还为后续的专业课程打下基础。化学工程基础所学知识可直接应用于生产中,而且普遍应用。因此,学好本课程可为将来做工程技术工作打下良好的基础。《化学工程基础》是我校应用化学专业在大三下学期开设的一门专业基础课,共计32学时。学生在学习该课程前仅有的工程概念也是去岳阳化工厂短期实习参观,可以说几乎没有工厂的实际概念,同时该课程内容涉及多门学科,交叉性强,公式图表多,其内容多而杂,完全不同于学生以前所学课程。学生学习时普遍感到这门课程概念多、物理量多、公式多、方法多,而且计算繁杂,尤其是对课程中半理论半经验公式和准数、准数关联式感到头痛,特别是面对大量的工程概念和工程计算,往往会感到无从着手,不知用哪个公式去计算适宜。因此在学习过程中困难较大,不易学透。另外本课程还要紧密联系工程实际,教学难度很大。因此,《化学工程基础》课的教学改革显得尤为重要。
二、教学改革的措施
1.运用多媒体课件进行教学,加强课堂教学效果。由于《化学工程基础》课程内容多、原理复杂,不容易理解,公式多而繁杂,要在32个学时里将其讲透并且学生能理解,就必须在教学方法和教学手段上进行改革,运用现代化教学手段,利用多媒体课件进行教学,使得单位学时的信息量大大增加。利用多媒体可以对课程教学内容进行精炼和整合,同时也可以对教学中遇到的图表和图形、曲线等通过多媒体直接展示出来,特别是课程中涉及的化工设备的内部结构,各单元操作和生产过程等用多媒体课件将图象和声音于一体来展示,使原本枯燥的内容变的生动、有趣,使学生对单元操作、工艺过程的现象有更深入的了解,可激发学生的学习热情。例如,在讲述流体的流动时用flash动态表示流体流动的两个流动形态:层流和湍流,引导学生观察液体流动时的层流和湍流现象,区分两种不同流态的特征,搞清两种流态产生的条件,再分析圆管流态转化的规律,然后引出表征流体流动参数——无量纲数雷诺数,加深了对雷诺数的理解。又例如传质与精馏的计算一直是学生学习的难点,学生不知如何根据已知参数去选定适宜的公式计算,同时对该工艺过程一无所知,因此,在这部分,我们以氨气的制备为例,用flash动态表示氨气从吸收到解吸的过程,中间经历的设备及工艺过程,使学生既熟悉化工生产中重要的吸收—解吸的工艺流程,了解填料塔的结构,同时也掌握了吸收—解吸过程的操作和调节方法,对计算吸收和解吸时涉及的气相传质系数和液相传质系数(或单元操作高度)及其与液体喷淋密度的关系有更深入的了解,大大增强了学生的理解能力,取得了很好的教学效果。在运用多媒体教学的同时,还要不同的课程内容采取不同的教学模式。对那些必须掌握的内容,采用“板书+多媒体”教学方式,重点向学生讲解,使得课堂教学形象、直观、生动、活泼,激发学生学习的兴趣,提高课堂效率。
2.各种教学方法并重,增强学生的综合理解能力。由于课时少,学时集中,基本在10周内完成教学和考试任务,而教学内容多而杂,为使学生顺利地学好本课程,我们从以下几个方面对教学方法进行了改革:①采用启发式、互动式和对比式的教学方法。教师在每次上课前都要认真备课,确定每次课的重点,在上课前先给学生提出1~2个问题,让学生带着问题边听边思考,教师讲授时采用启发式、互动式、对比式等教学方法,充分调动学生的思维活动,激发学习的主动性。在下课前由老师或学生回答课前提出的问题,对有新意,有独特视角的回答,给予肯定和鼓励。采用回答问题的方法,不仅激发学生学习的积极性和主动性,而且使学生能有效的掌握课堂上所讲授的内容,提高学生的分析和解决问题的能力。②适宜的习题练习。教材在每章的后面都有对应的习题进行练习,这些习题都是著者精心选择的习题,具针对性,要求学生必须做完课后的习题。大量的习题练习也是学好本课程的重要部分,通过做练习题,不断的练习,加深记忆。教师认真批改每个学生的作业,并因此对学生作业中出现的共性问题进行总结,以习题课的形式进行讲解。③加强习题课的学习,增强学生的综合理解能力。教学中发现学生上课时听的明白,也能当场回答问题,但是,一旦课后遇到问题就无从下手,不知用什么理论或公式去解释和回答,所以,在教学中安排一定量的习题课是十分必要的,习题课也是理论教学的一个重要环节。在每章教学内容结束后,我们都通过习题课的形式使学生加深对基础知识和基本规律的理解,解题过程成为学生理论联系实际的一个重要途径。习题课由三部分构成:选择题、问答题、计算题。习题课的选题要有代表性、启发性,以使学生在解题过程中深刻理解基本概念、掌握方法、寻找所学知识应用的结合点。每章选有代表性的选择题5~10个、问答题2~4个,让学生现场回答,根据学生的回答情况进行讲解,让学生知道对和错的理由,再根据学生课外作业时出现的问题,有针对性地讲解1~2个计算题。通过习题课使学生加深对概念和公式的理解,更加踏实、牢固、全面地掌握所学基础知识。教学中发现学生特别喜欢上习题课,这样便于检验学生的学习状况,受到学生的好评。
三、培养学生的工程意识,掌握多种工程研究方法
化工工程基础作为综合性的工程技术课,是从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程,对学生建立工程技术意识具有重要作用。但由于学时的限制,教学上还是存在着“重过程、轻设备”问题,为此,在教学中通过理论联系实际,逐步深入,有意识地培养学生的工程观念。
化学工业一直是推动我国国民经济发展的支柱产业,在化学生产中通过不断创新和优化化学工程技术,降低能源和原材料消耗,保障产品质量,提高化学生产效率,所以化学工程技术在化学生产中的应用具有非常重要的现实意义,在未来发展过程中应加大对化学工程技术的研究,进一步提高化学生产效益。
1化学生产中化学工程技术的应用
1.1超临界流体技术
超临界流体是一种处于气态和液体之间状态、压力和温度都位于临界点周围的液体,其具有液体和气体的双重特性,具有气体的压缩性和高扩散能力,又具有液体的良好溶解能力,其粘度几乎等于气体,密度几乎等于液体,其扩散性能处于气体和液体之间。在化学生产中运用超临界流体技术,运用超临界流体的特性,改变化学反应特征,优化传热系数和传质系数,合理控制压力和温度,可以有效降低化学生产的能耗。另外,超临界液体技术在加工无机物材料、复合材料、高分子材料中发挥着重要作用,最常见的技术方法包括以下几种:其一,抗溶剂法,在制备超临界流体有机物和爆炸性物质时主要应用抗溶剂法;其二,压缩抗溶剂法,这种方法主要用于加工微球类或者微孔类物质,在聚合物和药物分子共沉中应用广泛,技术方法比较简单成熟;其三,快速膨胀法,用于制备固体颗粒状化学产品。超临界技术不仅应用在材料制备方面,而且还被广泛地莹莹在化学分析中,例如,色谱技术和超临界技术的相互结合,和气象色谱相比,这种色谱研究方法更加准确、高效,并且超临界液体色谱比液相色谱更加准确。
1.2传热技术
近年来,相关研究人员对于强化传热和微细尺度传热的研究越来越多,在传热学中微细尺度传热是一个独立的专业学科,其主要探索和研究时间尺度、空间尺度的传热学规律,重点包含微重力传热传质、相变传热、热辐射、热传导。对流传热等内容。当前,我国的传热技术研究主要是集中在数值模拟、实验研究和机理研究三方面。在化学生产中应用传热技术,可以通过改进和优化换热器设备,有效提升换热的持续放热能力和传热效率,从而提高化学生产水平。并且微细尺度传热和强化传热技术在微型热管、集成电子设备、微米、纳米等领域中应用广泛,相关技术成果已经比较成熟,对于化学工业应加强传热技术和化学生产的配合研究,充分发挥传热技术的应用优势,有效提高化学生产效率。
1.3绿色化学反应技术
在绿色食品生产中绿色化学反应技术发挥着非常重要的作用,当前我国积极倡导可持续发展和节能减排理念,人们的绿色生态环保意识越来越高,绿色食品主要是指绿色没有受到污染侵害的食品,这种食品最主要的特点是营养价值高、品质优良、卫生安全指标高,是未来发展过程中的新兴产业。绿色食品加工生产过程中对于化肥和农药的使用量有着严格限制,而且还需要提高农作物产量,保障食品营养价值,降低成本,所以绿色产品生产经常面临量和质的矛盾。现代化生物化学通过充分利用基因工程技术和绿色化学反应技术,保障食品安全,增加农作物产量,确保食品营养。具体应用如下:其一,在农作物生长过程中,运用生物化学技术,减少污染农作物和污染环境的氮肥使用量,运用固氨来替代氮肥,通过应用生物化学技术,不需要施加氮肥,也可以保障农作物的正常生长发育,不仅节约了种植成本,而且有效提高了农作物的质量和产量;其二,当农作物出现病虫害时,运用生物化学技术,特别是基因工程技术,在主要农作物上转移各种病虫害基因,减少化学杀虫剂使用量,提高农作物产量,提高抗病虫害能力。
2化学工程技术在化学生产中的应用发展建议
2.1培养化学技术人才
化学技术人员对于推动化学工程技术的发展有着重要意义,因此我国应重视化学技术人才的培养,不仅要加强理论知识学习,还应强化钻研创新精神,积累丰富的实践经验,全面提高化学工程技术科研水平和综合素质。
2.2进一步提高化学工程技术水平
我国化学工程技术面临着滴状冷凝的难题,在未来发展过程中应加大对化学工程技术的研究,重点解决这个问题,推动传热技术在航空航天、石油化工、动力、机械等领域的应用,进一步提高化学工程技术水平。
3结语
在化学生产中应用化学工程技术有助于促进化学工业的快速发展,应积极优化各种化学工程技术应用,培养大量化学工程技术人才,提高经济效益和社会效益。
作者:于振永 单位:唐山中浩化工有限公司
参考文献:
化工专业考研比较好的学校:
1、天津大学化工专业介绍:本专业依托天津大学化学工程与技术一级国家重点学科,源于1952年创建的精细化工专业和1956年创建的电化学工程专业;
2、华东理工大学化工专业介绍:本专业师资力量雄厚,具有良好的教学和科研条件,培养包括本科生、硕士生、博士生以及工程硕士在内的各类专业人才;
3、北京化工大学化工专业介绍:本专业拥有一批在国内外影响广泛的专家学者,在国内外享有很高学术声望,本专业1957年开始招收硕士研究生,是我国应用化学学科首批博士点和硕士点单位,并建有博士后流动站。
(来源:文章屋网 )
化学工程与工艺学科是我国重要的学科之一,在化学工程中,化学实验起着重要的作用。化学实验的好坏严重影响着化学工程的建设。而数据处理过程又是化学实验中的重要组成部分。对程序中的数据进行有效的处理有助于化学实验的研究与开发。然而以往的数据处理方法基本上都是人工处理,这种处理方法既浪费时间又浪费资源。因此,开发新的化学数据处理方法成为我国化学工程研究的重点,而MATLAB软件就是新型化学数据处理方法之一,也对化学工业的发展起到巨大的作用[1]。
一、化学工程和工艺中的实验数据处理
化学工程实验是化学工程的重要组成部分,也是化学实验人员进行数据处理的重要手段。化学实验与其它的科学实验不同,其主要强调实验的结果是否可以反映一定的化学现象并且处理一定的化学问题,化学实验对人类的生活有一定的影响,其结果可以解决社会上的一些化学工业问题,并为化学工业的进行带来方便[2]。可见化学工程实验在化学工程中的重要性。但是以往的化学工程实验需要用人工处理法对大量的化学数据进行处理,由于数据的繁多和复杂,使得处理过程十分困难,并且实验需要运用大量的时间,也会耗费大量的人力及物资,这样的实验方法过于陈旧,已经不能满足社会对化学工程的需求。然而,随着社会科学的不断发展与完善,人们生产出的计算机已经完全可以代替以往的人为处理数据方法,使化工实验变得简单易行,并且可以大大提高处理化学数据的实验效率。
数据处理是化学实验中的重要组成部分,化学实验的实现主要通过进行大量的数据处理得来。数据处理并不简单,需要将大量的数据进行运算,从而得到合理的化学实验结果,但只是单单的运用人工运算方法,耗时耗力,而运用计算机进行化学数据的处理却可以很好的解决这一问题。
化学工程与化学工艺的基本组成部分是化学实验,化学实验的主要目标是根据有效的化学实验数据对生活中出现的一些化学问题进行合理的实验,从而得到合适的解决办法[3]。但在进行化学实验过程中,会有很多的限制因素,因此,实验人员需要在考虑这些限制因素的基础上进行数据处理,从而得到与实验现象相符的数据,只有这样才能更好的解决化学问题。
对于不同的生活现象有不同的化学实验验证方法,而不同的实验方法的难易程度不同,大多数的化学实验都是比较复杂且不易实行的,化学的数据之间有着多种多样的联系,这种联系往往不能单单从表面就被看出,需要经过大量的复杂的运算后才可进行进一步的观察[4]。而这就造成了处理数据需要运用大量的人力资源,并且对一些难理解的数据进行合理的分析也是比较耗时的工作。但如果应用计算机对实验中产生的一系列数据进行整合,将无效的甚至对有效数据有所干扰的数据进行消除,就可以留下有用的数据进行实验处理,这样的做法可以使数据结果非常精准,并且可以节省数据处理时间。
二、应用MATLAB进行化学工程与工艺的数据处理过程分析
MATLAB软件是化学工程实验中所运用到的一种先进的软件,这种软件可以进行编写化学程序、化学数据运算、数据结果运行等,并且可以运用高科技的技术进行化学计算得到有效可靠的数据,再对化学现象进行分析,从而得出合理的化学结论[5]。MATLAB软件的好处有很多,其中最主要的是操作简单,易懂、易学、易会,并且其操作界面比较人性化,有易于操作人员进行有效合理的操作,可以使以往复杂的计算过程变得简单易行,并且使计算结果比以往的更为精准,还可以减小误差。
MATLAB软件运用一种特殊的简单的程序语言对化学实验现象进行编写程序。其应用范围非常广、内部功能非常多、程序便于维护、利于编写程序,并且可以拥有多种平台的操作系统等。这种软件是化学工程实验中的重要软件,在对实验的数据处理上,发挥着重大的作用。这是化学工程及工艺中的重大突破与创新,也是化学工程学科未来的发展方向。
1.画程序图
对于不同的化学实验需要有其不同的数据处理过程,也有其不同的程序图、程序中所应用到的各种公式等,这些影响因素决定了实验的难易程度。一个实验拥有一个与之相符的独特的程序,也只有这一程序可以对其对应的化学实验进行很好的描述。但是,不论怎样的实验都有其共同点,下面就是对于大多数化学实验的总程序图。
图一 实验数据处理总程序图
2.编写程序
2.1输入数据
输入数据时,主要应用的函数是INPUT,应用INPUT将化学工程中有效的数据输入MATLAB软件的程序中,MATLAB再对数据进行处理,得出相应的结论。下面以温度为例对数据进行输入,其主要实现形式是:t=input,即表示系统要求程序输入温度值。但被输入程序的主要数据都是成组出现的,只有这样才会形成有效的程序处理系统。这种系统的处理数据能力高,处理速度快、处理效果好。
2.2处理数据
通常情况下,对实验所需数据进行处理需要先将数据进行整合,使程序模型被整合成一条连续的曲线形式。而对于不同的程序有其不同的整合方法,这里,对常见的整合方法,最小二乘法进行分析。
应用最小二乘法对数据x和y进行整合,是使x和y得到相应的函数关系式y=f(x),其主要思想是使残差的平方 2在定值x上最小。在进行数据测验时,经常会出现误差,最小二乘法不需要整合后的关系式y=f(x)经过所有的x点和y点,只需要残差平方的总和数最小。这证明最小二乘法最适于整合数据。这些方法都是MATLAB软件中所应用到的处理数据的方法。
2.3建立数据库
由于数据是在特殊情况下得出的,但是在实际的生活中,往往不会碰巧与数据相一致,而是会与实验数据有一定的偏差,这就需要技术人员将不同情况下的不同数据进行整合后,得到相应的关系式,即当程序输入一定的数据后,程序便会根据该数据进行及时的分析与运算,得出相对于输入数据的输出值。这就是数据库的建立过程。
三、总结
将MATLAB软件运用到化学工程与工艺中去是我国化学工程中的重大突破,MATLAB软件可以将复杂难懂的数据自动进行分析、整合,并得出有效的合理的数据进行程序设计。这种方法可以节省大量的人力、物力、时间等,并且最终处理数据的结果将更加准确,更便于在化学工程中使用。可见,MATLAB软件在化学工程及工艺中的重要作用。
参考文献
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[2]李丽,王振领编著.MATLAB工程计算机应用[M].北京:人民邮电出版社,2010.
应用科学是研究和说明特定的设备运用于特定的生产和生活领域的具体方法和具体程序的科学。应用科学是理论科学和技术科学在生产和生活中的具体化和实际应用[1]。
化学工艺学是一门综合性、实践性很强的课程,是应用化学专业在学习了化学基础理论后所开设的一门应用性课程。该专业培养具备化学基本理论、基本知识和较强实验技能,能在科研机构、高等学校及企事业单位从事科学研究、教学工作及管理工作的专门人才。根据本专业的特点,在开设化学工艺学课程时应能充分将化学基础理论、基本技能与实践有机的结合起来,实现理论科学、技术科学对应用科学的指导。通过对本课程的学习使学生对化学工艺学所研究的内容有较为系统的认识。能将基础化学所学的知识与化学工艺学较好的衔接和运用起来,实现理论与实践的结合。对化工生产的基本原料、工艺过程、设备、环保要求有全面的了解。
一、根据专业特点安排教学内容
1.教学内容与基础化学密切相联系
应用化学专业与化学专业相比,增强了应用背景,是化学与化工的衔接,是化学学科在应用方面的拓展,培养的是理工结合的应用型人才[2]。本专业学生受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练,具有较好的科学素养,具备运用所学知识和实验技能进行应用研究、技术开发的基本技能。因此,化学工艺学课程教学内容的选择应满足专业的特点。在教学内容安排时,选择典型工艺进行较详细的介绍。无机化工工艺部分以合成氨为教学重点。合成氨在化学工业发展中具有里程碑式的意义,它在几大化学领域都有突出的发展。是化学理论与实践结合的成功典范。“正是由于对氮、氢、氨体系化学平衡的研究,把热力学理论推进到了真实气体高压化学平衡的研究领域,在研究氨合成催化反应速率方面,推动了反应动力学的发展。这些理论的形成直接指导了氨的合成。”[3]同时,合成氨在催化技术的应用方面也为现代催化理论奠定了基础,许多重要的催化理论概念如催化剂的活性中心、催化剂表面的非均一性、毒物作用及催化机理等都是在研究合成氨的反应过程中确立下来的。有机化工工艺部分以烃类裂解为重点。以“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)和“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)总量计,约65%来自乙烯装置,因此,常常将乙烯生产作为衡量一个国家石油化工生产水平的标志。[4]烃类裂解工艺在反应设备、分离系统、能量利用等方面都代表着最先进的世界化工发展水平,这对于培养学生工程理念,了解世界化学工业发展方向是非常重要的。
2.注重基础理论与应用相结合
将基础理论与实践应用相结合不仅仅是基础理论知识的简单应用,对学生来讲首先带来的是思维模式的改变。基础理论是由概念、定律等建立起来的具有严密逻辑结构的知识体系。学生更擅长从概念到概念,从公式到公式的思考模式。但实践中有更为复杂的因素对工艺过程的选择、工艺条件的确立、产品的分离等产生影响。在化工生产中对反应的化学热力学和化学动力学的研究是决定工艺条件的最重要的化学基础理论。反应的温度、压力、浓度、催化剂或其他物料的性质以及反应设备的技术水平等各种因素对产品的数量和质量有重要影响[5]。在课堂教学中应充分把化学热力学、化学动力学知识与实践中的应用结合起来。例如在合成氨的生产中平衡氨含量是一个非常重要的参数,从平衡常数KP=PNH3/P0.5N2P1.5H2开始分析,到最终确立平衡氨含量XNH3/(1-XNH3-Xi)2=KPpr1.5/(1+r)2,分析此式不难看出总压强P,平衡常数KP氢氮比r以及惰气的含量都对平衡氨X的含量有影响。如不考虑组成对平衡常数的影响,当氢氮比r=3时平衡氨含量具有最大值。考虑到组分对平衡常数KP的影响,具有最大XNH3的氢氮比略小于3,随压力而异,约在2.68~2.90之间[6]。因此惰性气体对平衡氨含量的影响必须考虑进去。这是实施合成氨工业生产的一个重要理论依据,理论上的定性讨论与实验上取得的定量数据完全吻合,满足了定性与定量的统一,理论与实践的统一[7]。在对化学反应的速率分析中,基础化学理论中对动力学方程式的描述学生很熟悉,但在实践的工业生产中,反应动力学方程式与反应控制步骤的研究、反应温度、催化剂等因素有密切的联系,反应所用的催化剂不同,反应条件不同,则动力学方程式也不相同,这使实际的动力学方程式与基础化学中所学习到的相差甚远。因此,通过课堂教学让学生了解化工过程的复杂性。在实践中,实现一个化工过程对基础化学理论不是一个简单的应用。这也是工艺课程本身所具有的特点。
二、以化工生产过程及工艺流程为教学重点
应用化学专业的学生已学习了化工原理,对主要化工单元操作的基本原理、过程、计算方法等有了系统的掌握。但对实际生产过程相对比较陌生,通过对具体工艺单元的介绍结合所学的化工原理知识,学生能归纳出工艺单元的共性,对工艺过程的结构有一个概括的了解,并能对工艺流程有一定深度的认识。
1.掌握通用反应单元工艺的特点
化学反应单元是根据化学反应类型来分类的。反应单元仅是生产中的一个环节。在教学中根据学科需要有选择的介绍一些典型反应单元。由于同一反应单元有不少共性,通过对具体反应单元工艺的学习使学生自觉的找出规律性的东西,这样便于学生掌握所学的知识,也能很好的指导今后的科研、生产,做到触类旁通。例如在学习了二氧化硫催化氧化制硫酸、乙烯环氧化制环氧乙烷等后学生很快发现氧化反应是强放热反应,生成的副产物较多,对于烃类氧化还要防止造成深度氧化等特性。在找出反应的共同点后,针对反应单元的特点,对实际生产中设备的要求、流程的选择就有清晰的认识。如氧化反应器的设计必须从安全的角度出发,对易深度氧化的反应应选择有良好性能的催化剂以防止深度氧化的发生,等等。通过对反应单元的学习比较使学生能更加灵活的运用反应单元工艺。
2.以化学反应为核心,探索工艺流程的内在联系
工艺流程指工业品生产中,从原料到制成成品各项工序安排的程序。对于不同的化工产品其生产工艺流程也各不相同。但各流程都是围绕着化学反应这一核心问题展开的。如烃类裂解流程。根据裂解反应吸热、体积增大、裂解产物组成复杂、二次反应的影响等特点,裂解反应在高温、短停留时间条件下有较高的产品收率。这一反应特点,也决定了在对核心设备管式裂解炉设计时应满足传热面积大、裂解管变径,裂解管程数减少等的要求。从流程上来看,由于裂解产物组成复杂因此后续分离系统非常的庞大。从能量的利益来看,乙烯装置的节能技术关键是使用最少的裂解原料和燃料得到最大收率的目标产品,最大限度地回收裂解余热,并将回收热量合理分配到压缩、深冷、精制各工段。优化装置蒸汽系统,合理利用蒸汽等级,节约能量,并可向界区外输送能量[8]。因此,从化学反应性质入手充分发现流程中各单元的内在联系,把握好问题的主线,这样才能真正的对工艺过程有一个清晰的认识。在实际生产中还要充分考虑如何以最少的消耗、最低的成本得到最高的生产效率制。在教学中要让学生明确一个具体工艺流程安排不仅仅是生产实际对理论的检验,更多的还要从社会的、经济的角度去作全面的考虑。虽然一般工艺过程的组成大致相同,但每种产品的生产还有特殊性。在讲课时,抓住主要矛盾以展开,并着重于基本原理、基本知识和基本规律的讲解,力求达到清晰、严格和准确。
三、结束语
应用化学专业是介于化学与化学工程之间的一个应用理科专业,其任务是培养理工结合型的“用”化学的人才[9]。理论课的教学仅仅是学好这门功课的一个环节。要真正的掌握好这门课程还需要加强实践环节的学习。通过采用将多媒体、化工仿真实验、生产实践教学与化学工艺学课程教学相结合的教学方式,强化学生的化学工程意识,提高分析和解决化工生产实际问题的能力。同时,结合本地区化学工业发展的特点,对应用化学人才的需要不断调整教学内容。在科技发展迅猛的今天,应让学生了解更多化学的理论前沿、应用前景、最新发展动态,以及化学相关产业发展状。
参考文献
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应用化学是将化学研究取得的成果如何运用于生产实际,提高人类的生活水平。应用化学涉及的领域非常广泛,从衣、食、住、行等物质生活上升到通信、深海作业、航空航天、探月工程等技术产品,都有着密切的关联,也将是21世纪重点发展的学科领域。在21世纪市场经济的背景下,我国正处于工业化和城镇化加速发展阶段,石油和化工产品仍有较大的发展空间,高等教育应找好切入点,积极参与到化工产业的发展中来。“十二五”期间,石油和化学工业规模将继续稳步壮大,总产值年均增长率将达到10%以上。可以预见,21世纪石油和化学工业将是快速发展的行业,科技衍生品不断更新换代,在化工行业为其它行业提供优质服务的同时,缓解社会就业压力也起到一定的促进作用。在激烈人才的竞争中,优胜劣汰,物竞天择是社会发展选择的结果。高等院校培养的学生如何在激烈的社会竞争中顺利胜出,也是考验着普通高等教育是否在新形势下“求是、改革开放、与时俱进、科学发展”培养新思路。当然,最好的答案是社会发展的需求性选择。那么,立足未来发展,普通高等化学教育机构该如何找好切入点,建立适应社会需求的应用化学专业实用人才培养体系。
明确专业培养目标
根据应用化学专业的性质,应用化学的任务是培养化学与化学应用领域间具有桥梁作用的专门人才。由于应用化学专业涉及领域非常广泛,普通高等院校不能面面俱到。高等院校要根据自身发展的特点结合当地的实际情况,有目标、有计划的提出合理的、实用的、长远的应用化学专业的培养目标和专业人才所备更强的综合能力以及操作技能的地方办学特色。就像完成一个实验报告,通过有目的、有原理、有步骤、有过程、有结果循序渐进的方法达到完成实验报告的目标。立足未来,明确应用化学专业培养目标,建立与社会相适应的培养体系,具有现实和长远的积极指导意义。
优化课程结构
为适应新形势下的教育要求,改革应用化学专业课程体系,提升学生实践、动手能力和社会适应能力,加强实用性人才培养,为国家培养急需的高素质人才,迫在眉睫。优化课程结构,以理论知识教育为主线,能力培养为重点,把专业课程教学与非专业课程教学有机的融合,加强技能与实践相结合的创新培养途径,建立具有特色的、实用的结构模式。根据“理论+应用”的模式,把课程分解成专业基础类、非专业类基础、实践类、选修类等课程模块,通过对课程的从新组合,灵活多样的实现人才培养目的,以适应现代化的知识能力要求和生产技能要求。注重专业基础类课程与实践类课程的比例。专业类课程在于掌握丰富的理论知识,实践类在于实实践操作中运用理论知识进行指导,将两者有机的结合在一起形成相互补充、相互协调的知识体系。也要注重选修类课程的调整,增加开设选修类课程,扩大学生选择的空间,以适应现代化教育活动的社会需求。
优化课程结构不仅要合理的调整各部分的相互配合、相互协调,更重要的是丰富课程的内容。丰富课程的内容,要以理论为基础、实际操作为实践、发挥个人兴趣为优势选择适合自身发展的方向和目标。并以“多方向、重能力”为指导原则,按照“平台+模块”的课程体系模式,对应用化学专业人才培养方案的课程体系进行精心设计。优化课程结构是实现教育目标的重要手段,也是实现教育功能的具体方法。
转变思想观念
应用化学教育应从长远发展考量,教育主体要转变思想观念、教育客体要体现形势政策、教育介体要符合就业需要、教育环体要配合思想教育。转变传统教育的“当官”观念,为新形势下培养更多专业的实用性人才。
应用化学是一门涉及范围广的学科,这为就业创造了更多的条件,但同时也出现了很多的矛盾。学校为完成教学任务、教学进度,没有侧重点,导致学生学艺不精,不能独挡一面。同时,学生为完成老师布置的任务,看中老师只注重结果不在乎过程,从而敷衍行事,以致学生的思想观念越来越盲目。应用化学专业人才的培养要转变思想观念,与时俱进,在新兴人才竞争中才能占有一席之地,才能适应社会的进步和日益强大的人才需求。
扩大交流平台
对于应用化学专业的培养,讲座是必不可缺少的部分,指导性讲座能给切实的指导,引导他们养成良好的学习方式,扩大交流平台指教育机构利用各种信息对学生进行勉励教育的方法,包括网络、媒体、学术报告、讲座等。同时对于培养应用化学专业的学生,既要引进外界的新兴思想,也要给学生一个展现他们能力的机会,通过引进来和走出去的发展思路,产生思想碰撞,不断地完善人格魅力。
1.1国家、地方的产业政策和学校办学定位
在2010年两会期间,国务院总理在作《政府工作报告》时指出:要大力发展新能源、新材料、节能环保、生物医药、信息网络和高端制造产业等战略性新兴产业。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》也把新型材料和新医药及其相关产业作为重点领域和优先主题。功能材料产业和新医药是新乡市战略性支撑产业之一,是新乡市大力扶持和发展的产业。《2010年新乡市人民政府工作报告》和《新乡市国民经济和社会发展第十二个五年规划》中均指出:要做强、做大新型功能材料等优势产业,如“十二五”期间计划在膜材料产业投资80多亿元,实现销售收入170亿元,实现利税40多亿元。我校作为地方教学应用型高校,应与新乡经济发展紧密结合,立足新乡,面向全省,辐射全国。基于上述学科建设的方针和国家、地方的产业政策和学校办学定位,化学与化工学院选择了应用化学(功能材料方向)和生物化工(医药中间体方向)两个二级学科方向作为学院学科建设的重点。
1.2化学与化工学院已有的专业学科基础
化学与化工学院现开设有化学工程与工艺、制药工程、化学等本科专业。1993年应用化学专业被评为“河南省重点专业”,2002年化工基础实验室通过“河南省基础课教学实验室评估”,2010年化学工程与工艺专业被评为“河南省高等学校特色专业建设点”。学院自2004年至今,进行了产学研合作教育培养创新人才的实践。积极施行“校企”联合、“校研”联合,形成产学研共同体,把人才培养落实到链接“校研企”三方的“人才链”、“知识链”和“技术链”中,提升学生的科研素质、工程技能、创新意识,在此模式下培养的学生以高素质、强技能、应用型,深受社会和企业的欢迎。学院先后与河南心连心化肥有限公司、华兰生物工程股份有限公司、河南省伯马股份有限公司等50余家企业共同“订单式”合作培养学生500余名,实现了学校与企业的无缝接轨,为企业的可持续发展奠定了坚实的人才基础。科研成果的水平直接反映学科水平的高低。学院的“材料研究所”自1998年开始大力开展与地方经济发展联系紧密的特色学科--新型功能材料、新医药领域的研究,主要研究方向有:高温剂、膜技术和医药中间体,并取得了一批科技成果。学院研发的“绿色环保高温剂”项目,已申报国家发明专利,并在企业实现了技术转化,学院利用企业的技术转让费在校内建立了“高温剂测试中心”,以及“高温剂中试基地”,产生了良好的经济效益与社会效益。此外学院研发的“纳米TiO2生产工艺、非木浆纸生产工艺”等已完成中试;“一种含金属钨连铸滑板砖”已获得国家发明专利授权;合成出了多种医药中间体,已获准国家发明专利授权3项。学院在新型功能材料和新医药领域取得的丰硕科技成果,为凝练学科方向奠定了良好的基础。通过创新人才培养模式和科技成果转化,学院的专业、学科建设获得了长足的发展。
1.3凝练后的学科方向
随着国家科技体制改革的深化,企业已成为技术创新的主体,因而在确定学科研究方向时,学院特别重视与地方经济建设相结合。在为企业服务的过程中,学院从企业获得了大量的科技信息,也获取了众多的科研项目和科研经费。目前,学院的材料研究所已成为豫北地区功能材料行业的研发中心、技术推广中心。2007年4月,经河南省发展和改革委员会批准,学院与河南省伯马股份有限公司、郑州大学联合组建“河南省高温功能材料工程研究中心”,使学院学科建设的特色更加突出。学院通过与企业合作对接,在化学工程与技术一级学科下更加突出应用化学(功能材料方向:主要为剂和膜技术)和生物化工(医药中间体方向)两个二级学科方向作为学院学科建设的突破点。
2构建一流学术队伍,引领学科前沿
学科建设的实施主体是教师,高水平的师资对于学科建设的意义十分重大[2]。培养、造就一支结构合理,团结合作的学术梯队,是学科建设的基础;造就一批学术思想活跃、学术造诣较深、在国内甚至国际上有一定影响的学科带头人和学术骨干是学科建设的关键。结合学院在学科建设中的实践,我们认为师资队伍的建设应从以下三个方面着手:
2.1引进人才
人才引进是对学科带头人和青年骨干教师的引进,主要是为了提高教师的教学科研水平,注入新的活力。近两年学院共引进博士6人。引进人才的目的是对原有较薄弱学科力量进行补充,使原学科有所突破和创新;引进的“专家级人才”可培养一批接班人,带领和召集一批中青年骨干,增强本学科教师的自信心和凝聚力,使大家明确努力方向,使教师队伍的整体水平得到提升。
2.2培养人才
除了重视引进人才的后续培养与开发,使人才自身优势得以充分发挥外,更要立足于校内培养,重视在研究生特别是博士生中选拔、培养学科带头人。在改善工作条件,加大培养力度的同时,要引入竞争机制,为拔尖人才的脱颖而出创造一个良好的政策环境。例如,以学院的“材料研究所”、“河南省高温功能材料研究工程中心”为依托,在项目的研发过程中培养了一大批青年教师和部分优秀学生。
2.3共享人才
实施人才共享,充分开发各类人才资源是高校学术梯队建设的重要环节。
(1)加强校际合作,学院已与国内十余所知名高校建立了开放的教师资源共享平台。如请郑州大学化工和能源学院的教授给学院做了“制药工程在国内的近况”学术报告。
(2)互聘、返聘专家、学者,积极拓宽兼职教师来源渠道,实行专兼职结合的开放式教师选用模式。如学院聘请了国内十余所知名高校的12名教授为学院的兼职教授。
(3)与企业、科研院所联合与协作,选聘更多具有丰富实践经验的专业技术人员担任兼职教师。如聘请多名企业的高级工程师担任学院专业建设指导委员会的委员。
3建立高水平的教学科研平台,突出应用学科基础研究
学科专业建设投入具体包括实验室、实习基地等基础设施的建设,以及课程建设、教材建设等方面的硬件投入,这是学科建设顺利开展的物质保证。理工类学科的建设重点要放在实验室建设上,特别是要集中力量搞好重点实验室建设。化学与化工学院以“材料研究所”和“河南省高温功能材料研究工程中心”为依托,成立了“功能材料及其制品研究中心”。研究中心突出功能材料应用基础研究,积极发挥孵化器的作用,大力推进企业与高等院校和科研院所之间的知识流动和技术转移,积极推进科研成果工程化和产业化。不仅为地方经济的发展做出了贡献,而且也为学院功能材料的研究奠定了良好的学科平台。
4坚持开放办学,促进学术环境建设
学科环境建设是为树立良好的学术风气和职业道德,形成融洽的人际关系和良好的学术环境,以充分调动和发挥教科研人员的积极性、创造性[3]。
4.1校校合作
学院已与国内众多知名大学建立了良好的合作关系,开展全方位、多层次的合作,如互派教师讲学、定期开展学术交流等。
4.2校企合作
学院已与河南心连心化肥有限公司等50余家企业建立了产学研共同体,在人才培养、师资共享、教师实训、科学研究等方面开展全方位的合作。通过多种合作方式,学院形成了优良的学科环境,使学院较好地把握了学科前沿,从而推动学科建设。
5建立新型人才培养体系,加强本科生创新基地建设
培养高层次的人才是学科建设的主要任务之一。学院通过多种途径提高人才培养的质量和层次。
5.1与企业联合制订人才培养方案
学院结合化学工程与技术学科的培养目标,成立了由企业专家参加的专业建设指导委员会。经广泛调研,反复论证,构建了切实可行的分类人才培养方案,有所侧重地实施以就业为目的的“应用型、技术型”和以考研为目标的“研究型”人才培养方案,以培养不同层次、不同规格、不同类型的人才。
5.2成立“化学工程与技术创新基地班”
“化学工程与技术创新基地班”采取导师指导小组制,强化研究性教学课程,鼓励学生在大三、大四阶段主动参与科研活动,培养学生前沿科学意识和独立创新能力。创新基地班覆盖功能材料、生物医药等领域,突出剂、膜技术、医药中间体等研究方向的培养。
5.3与知名高校联合培养硕士研究生