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化学工程与工艺专业的定位
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。
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
就专业方向而言,化学工程与工艺专业的性质是工科。化学工程与工艺专业应该是培养具有较扎实及宽广的化学工程理论基础知识,特别注意培养学生的动手能力及解决实际问题的能力。教学计划的总体设计中要体现应用型人才所具备的工程技术基础知识,重视实验、实践、实习、毕业论文等环节。设置专业发展方向,结合广西经济发展的需要,建立在合理利用广西及学校的资源及适应科技发展、注重社会需求基础上。据此,我校化学工程与工艺专业专业方向设定为:电化学工程与精细化工。
化学工程与工艺专业的定位
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
就专业方向而言,化学工程与工艺专业的性质是工科。化学工程与工艺专业应该是培养具有较扎实及宽广的化学工程理论基础知识,特别注意培养学生的动手能力及解决实际问题的能力。教学计划的总体设计中要体现应用型人才所具备的工程技术基础知识,重视实验、实践、实习、毕业论文等环节。设置专业发展方向,结合广西经济发展的需要,建立在合理利用广西及学校的资源及适应科技发展、注重社会需求基础上。据此,我校化学工程与工艺专业专业方向设定为:电化学工程与精细化工。
化学工程与工艺专业的定位
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
就专业方向而言,化学工程与工艺专业的性质是工科。化学工程与工艺专业应该是培养具有较扎实及宽广的化学工程理论基础知识,特别注意培养学生的动手能力及解决实际问题的能力。教学计划的总体设计中要体现应用型人才所具备的工程技术基础知识,重视实验、实践、实习、毕业论文等环节。设置专业发展方向,结合广西经济发展的需要,建立在合理利用广西及学校的资源及适应科技发展、注重社会需求基础上。据此,我校化学工程与工艺专业专业方向设定为:电化学工程与精细化工。
1.1应用型本科人才要求
根据现代化学工业的特征及社会对化工人才需求的趋势,应用型高校化学工程与工艺专业的目标是培养化学化工理论基础扎实,实践动手能力、自主学习能力、创新能力及外语与计算机应用能力较强,适应化工、冶金、能源、轻工、医药、环保等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理等方面工作的应用型高级工程技术人才[2]。为了实现上述目标,化学工程与工艺专业应用型本科人才应具备的基本素质与专业能力包括7个方面:①树立正确的世界观,具有良好的人文精神、科学素养,能处理好人与环境、人与社会的关系;②掌握化学工程与工艺的基本理论和基本知识;③掌握化学装置工艺与设备设计方法,掌握化工过程模拟优化方法;④具有对新工艺、新产品、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力;⑤了解化学工程的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的发展动态;⑥掌握文献检索的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力;⑦具有创新意识和独立获取新知识的能力[2]。因此,根据现代科技和生产的发展需要,以服务地方经济社会发展为目标,把握高等教育规律和化学工程与工艺专业特征,制定化学工程与工艺专业应用型人才培养方案。在人才培养方案制定的过程中,合肥学院借鉴德国应用科学大学培养应用型人才成功经验,非常重视企业的作用,将企业要求与学生的培养相结合,构建理论教学与实践教学相学体系,确定了以“面向企业、立足岗位、注重素质、强化应用、突出能力”为指导思想的“应用型”人才培养模式。理论教学体系体现“三个服务”原则:基础理论教学要为专业技术课教学服务,理论教学为提高学生综合素质服务,把素质教育贯穿于教学全程,为培养学生具有独立分析和解决实际问题的能力服务,注重培养学生对技术成果的吸纳和综合应用能力。建立与培养目标相适应的实践教学体系,形成基础实训、专业实训及校内、外实训教学相结合的综合实训教学一体化,完成实训教学。促进学生掌握专业技能,实施“四年九学期制”,提高学生就业竞争能力。
1.2化学工程与工艺专业人才要求
化学工程与工艺专业是为了适应新世纪化学工业的发展而设置的,是由原来的化学工程、有机化工、无机化工、高分子化工、精细化工、煤化工、工业催化等专业合并而成的宽口径专业,覆盖面宽、涉及领域广[3]。该专业具有两大特色:一是覆盖面广。研究领域涉及无机化工、有机化工、精细化工、材料化工、能源化工、生物化工、医药化工、微电子化工等诸多领域;二是工程特色显着。该专业以化学工程与化学工艺为两大支撑点,化学工程主要研究化工过程及设备的开发、设计、优化和管理。化学工艺则研究以石油、煤、天然气、矿物、动植物等自然资源为原料,通过化学反应和分离加工技术制取各种化工产品。化学工程与工艺专业涉及的工程放大技术、系统优化技术和产品开发技术,不仅在化工领域,而且在医药、材料、食品、生工等众多相关领域均大有用武之地。因此,化学工程与工艺专业培养的学生应有较强的工程能力和工作适应性,需掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法,具有从事化工生产控制、化工产品和过程的研究开发、化工装置设计与放大的初步能力[4]。
1.3应用型化工人才实践教学体系构建
高等工程教育强调综合素质的基础作用和工程素质的定型作用。培养应用型化工特色人才,核心就是培养实践能力强的应用型人才。以培养应用型人才为目标,以科学发展观为指导,遵循教育教学基本规律,坚持育人为本,教学为纲,根据学生需要,围绕学生能力拓展和知识结构构建实践教学体系。该体系由基本技能、专业能力、综合能力三层次训练组成,将课外创新活动和社会实践有机融合。借鉴德国成功的经验,培养学生工程设计能力、项目实现能力及创新能力。实践教学根据能力要求可分为3个层次:基础实践层、专业实践层、综合和创新实践层。基础实践层以强化“三基”,培养基础能力为目的,将基础化学实验分为3个层次和5个模块,构成一个彼此相连,逐层提高的体系[5]。通过化学专题研究训练,强化了知识和技能的综合性;认知实习在实践教学体系中处于承上启下阶段。学生在与自己相近或相关的岗位上经过认知实习,了解专业所需要的专业知识、能力、素质,有利于他们结合自己的兴趣,规划未来发展,在专业方向的选择、课程模块的选择上会更加理性。2周金工实习和1周电工电子实习,实现基础能力培养目标;专业实践层是在理论教学和基础能力培养的基础上,通过专业基础实验、课程设计、工程实训等实践教学的环节实现专业能力培养;综合和创新能力是对技术基础知识、运用专业知识解决实际问题能力和知识迁移能力的综合体现,反映学生整体素质。通过毕业实习、毕业设计(论文)等实践教学环节,配合第二课堂科技活动,达到培养专业技术应用能力的目的。总之,各层实践教学活动层层递进、相互渗透,达到培养目标规定的专业技术应用能力的要求。
2围绕工程能力培养,实施实践教学改革
2.1突出强化实践锻炼,提高教师实践教学水平
教师是实践教学体系的主导者,也是实践教学体系的实践者。要培养高质量应用型人才,必须要有高水平的教师队伍。按照这一思路,为所有的实验室配备了具有硕士学位的专职实验教师,采取走出去、请进来的办法培养教师的实践能力,派合肥学院高学位高职称的教师到企业去锻炼6~12个月,增加教师的工程意识和实践能力。根据学院要求成立了实验技术教研室,这不仅是名称和内涵的改变,更重要的是教育理念的转变,建立实验技术教研室,由教授、博士担任主任,具有研究生学历的教师为成员,研究实践教学内容、方法和手段,进行实验教学、实验课程内容和方法改革等工作。目前,和化学工程与工艺专业实验实践教学有关的合肥学院院级教研立项6项,安徽省教育厅立项3项,获得教学成果奖合肥学院二等奖一项、三等奖一项;安徽省三等奖一项。聘请企业和设计院等单位人员担任教师,让学生参与解决实际工作问题,提高实践能力。
2.2加强实践教学条件建设,提供实践教学载体
实验室和实习基地是完成实践教学内容所必需的保障平台。在实验室建设方面,加强以无机化学、有机化学、物理化学、分析化学课程为支撑的基础化学实验室建设,和以化工原理为支撑的化工基础实验室。专业实验作为一门最能反映专业特色,与专业科学技术发展关系最为密切的实践性课程,必须跳出原有的框架,重新构建一个能够全面反映化学工程学科发展方向、适合按专业大类组织实验教学、有利于培养学生工程实践能力和创新能力的新框架。根据化学工程与工艺核心课程化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程和技术化工工艺学作为构架,遵循以下原则:紧扣化工过程研究与开发的方法论;充分考虑工程学与工艺学实验的适当平衡;具有典型性、力求先进性、增加综合性;实验内容既符合化学工程与工艺学科发展规律,又具有鲜明的先进性和特色,建立了化工热力学实验室等专业实验室。根据专业和学生发展需要,在专业方向上设立分离工程和精细化工2个化工专业方向,并建立精细化工和分离技术2个实验室,建立膜材料和膜过程院级重点实验室1个。校外实习是强化专业知识、增加学生的感性认识和创新能力的重要综合性教学环节,校外实习基地是培养学生实践能力和创新精神的重要场所,是学生接触社会、了解社会的纽带[6]。以校企互利双赢为机制,开展产学合作,和中盐四方集团等14家企业建立良好的合作关系,与企业合作共建实验室2个。每年由校内和企业教师共同指导学生进行实习,并在毕业论文(设计)环节,由企业提出课题,真题真做,学生将所学知识和生产实际相结合,取得在书本上得不到的收获。中盐四方集团、东华集团工程技术人员指导学生设计多次获合肥学院优秀毕业设计(论文)奖。
2.3第一课堂与第二课堂相结合,着力培养学生创新能力
为了达到实验课培养学生应用所学知识解决问题的更高目标,以培养学生实践创新能力为出发点,以学生个性化能力培养为重点,学院制定了《合肥学院学生第二课堂活动学分管理暂行办法》,将第一课堂与第二课堂结合起来,收到明显的效果。化学工程与工艺专业,以化学工程师之家和学生参与教师科研为主要内容开展第二课堂科技活动。化工工程师之家于2007年11月建成运行。以培养“未来的工程师”为目标、以工程设计为核心、以模型制作为基础,通过形式多样的活动培养学生的工程意识;通过加强合作促进团队精神;通过模型制作提高工程应用能力;通过工程设计提高工程素养;通过企业化运作模式培养学生效率意识、责任意识和管理能力。作为第二课堂的重要平台,重点培养学生的工程设计能力、管理能力、协调组织的领导能力和团队精神。通过借鉴企业化管理模式,营造企业氛围,培养学生效率意识、责任意识和管理能力,增强学生对社会的适应能力,提高学生的综合素质。目前,累计培训学生500人以上。化学工程与工艺学生在各种全国性竞赛中取得了一系列好成绩。2010年,在科技部等单位举办的青年科技创新竞赛获得二等奖,“三井化学”杯第四届大学生化工设计竞赛二等奖和华南地区第四届大学生化工设计创业大赛二等奖。近3年来,学生34篇,其中被SCI、EI收录的9篇。
经过调查统计,我国共有100多所高校招有化学工程与技术专业硕士研究生,该专业研究方向过多,一个专业出现87个研究方向。研究方向的划分有的甚至是跨学科的。如化学工程与技术专业是属于工学的,应用化学专业是属于理学,可应用化学居然是化学工程与技术专业的一个研究方向。同属于一个研究方向,研究方向的名称也是多样化的,缺乏统一标准,如安徽大学、南昌大学的绿色化学工程,上海大学就称为绿色化学与工艺。为了解决上述问题,我们请教了化工领域的专家,给这87个研究方向做一个归类,分为9个大的方向(表1)。由表1可以发现我国化学工程与技术专业是存在学科集群现象的,表现在:专业的学科建设,已经不单是化学工程的问题,而涉及到了化学化工研究的所有领域,包括应用化学、环境化工、工业催化、资源与材料工程、新能源技术、生物工程与技术、过程系统工程、油气加工及石油化工等。我国化学工程与技术专业学科集群的力度较大,表现在:各个高校的研究方向基本上都比较多,如清华大学、中国矿业大学、北京工业大学、北京理工大学、华南理工大学、华东理工大学、上海大学等高校,其研究方向都是传统与现代并存,传统化学化工的研究方向所占比例较大,如化学工程,包含的研究方向较多。部分代表21世纪化学化工发展方向的研究方向,在很多学校都受到重视,如资源与材料工程,研究方向也比较多。
二、化学工程与技术专业学科集群的创新及竞争优势
本文选择山西省高校做研究,分析其师资力量情况,以分析化学工程与技术专业集群的创新及竞争优势。山西省作为我国化工3大生产基地,化学化工产业是山西省的支柱产业,化学化工专业是山西省高校、特别是工科院校的学科优势之一。选择山西大学、中北大学、太原理工大学的化学化工学院为样本(见表2),按照前文对学科集群的认识,这些学院都有9个以上相关专业和研究方向,已经形成了一定的学科集群规模。其中论文指该学院教师被SCI、EI、ISTP3大检索刊物收录的论文数。中北大学的数据包含了CA论文。山西大学的数据不包括ISTP论文。专著指该学院教师出版的学术专著数,不包括教材。项目及奖项指该学院教师申请的省部级以上项目、经费及省部级以上奖项。发明专利指:该学院教师申请并且授权的发明专利。3所高校的化学化工学院拥有一定数量的教授和博士生导师,博士学位的教师也占到了较大比例。3所学院教师的科研成果也较为可观,被3大检索刊物收录的论文数量较多,出版了一定数量的专著,申请了一定数量的国家自然科学基金项目。山西大学化学化工学院承担了国家自然科学基金的重大攻关项目,以及“863”项目,甚至获得了国家科技进步奖和国家技术发明奖二等奖各1项。中北大学化学与环境学院承担过“973”项目,获得过国家技术发明二等奖1项,三等奖2项,国防科学技术一等奖2项。中北大学和山西大学还拥有发明专利十几项。从师资力量来看,应该说学科集群让山西省高校化学化工领域的创新取得了一定的成就,使得山西省高校化学化工专业在全国具有了一定的竞争优势和影响力。
三、化学工程与技术专业学科集群的协同创新模式
山西大学至今已与国内20余所高校、科研院所建立了学术交流与合作关系;与日本岩手大学、香港浸会大学等国家和地区的高校及科研单位签订协议,开展交流。在校企合作方面,与山西三维集团股份有限公司、太原钢铁(集团)公司、天脊集团等大型企业,在产品研发、岗位培训等多方面进行了良好的合作。太原理工大学与山西化工研究所建立了山西省化学工程技术中心,还与山西焦化集团公司等6个企业建立了长期稳定的产学研合作关系。中北大学安全工程系与航天一院、航天三院、北京理工大学、南京理工大学、第二炮兵工程学院、西安近代化学研究所等科研机构和相关生产企业进行了卓有成效的科研项目合作。从产学研合作角度来看,三所高校都与国内外相关院校、科研院所和企业建立了良好的产学研合作关系。从企业合作的视角来看,在研发方面,与山西省的产业集群密切相关,合作领域主要为新能源技术、环境化工、生物工程与技术。3所高校的化学工程与技术学科集群与山西省的产业集群具有一定的协同关系,构建了学科集群与产业集群协同创新的模式,围绕着山西省的产业特色,为山西省地方经济服务。
四、我国化学工程与技术专业集群的路径
从以上3所高校的情况来看,基本上已经完成了单个高校某个学科的集群,在3所高校内部相关专业之间建立了学科集群,集群的方式是建立化学化工学院,统筹化学化工各个专业,从多学科、多专业、多研究方向的角度,进行学科集群。关于区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地高校、研究所和企业之间的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的实效。集群的方式是产学研合作,与山西省高校、科研院所和企业建立合作关系,从而服务地方经济。关于跨区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地之外高校、研究所和企业之间的集群,中北大学有一定的建树,却没有进一步深入。中北大学之所以能够有一定建树的原因是该校原来是部属院校,与其他部属院校具有一定的合作关系。因此,中北大学的跨区域学科集群,仅仅局限于与兄弟院校的合作,还没有进一步深入到与其他省份企业的合作上。
与基础英语相比,专业英语的教学内容大都不固定,但目前专业英语的教材有限[5]。目前我校采用的是由化学工业出版社出版的大学英语专业阅读教材编委会组织编写的《化学工程与工艺专业英语》[6],比较欠缺清洁能源生产方向的高质量有针对性的教材,因此化工专业英语的教材的改编和建设成为此课程教学改革中的关键。教与学的方法在一定程度上取决于教材内容[7]。然而目前没有关于清洁能源生产方向的专业英语教材,也没有与煤化工或者石油加工方向的教材,只有中国石化出版社出版的与石油化工类相关的教材—《石油加工专业英语》,教材涉及的加工工艺都比较旧,教材的前沿性不够强。因此,目前迫切需要一本涵盖最新加工工艺和学科前沿的清洁能源生产方向的专业英语教材。对于化工专业主要的基础课程,比如《化工原理》,《化工热力学》,《化工设备设计基础》,《化学反应工程》与化工专业英语的结合,对化工专业课程《石油炼制工程》,《洁净煤技术》,《天然气加工工程》,《化工工艺学》,《化工分离工程》,《化工流程模拟机优化》等课程中涉及到到典型生产和加工工艺以及化工流程模拟软件的介绍,与专业英语课程进行整合并进行内容上的优化,以编写适应实际化工清洁能源生产的专业英语教材,为即将走出学校步入社会的化学工程与工艺专业的毕业生奠定一定的基础。在此基础上加入一些原版英文的科技报告及科技简报,对提高学生的专业阅读和写作水平有很大的帮助,也可以加入一些科技英语写作初步入门的材料,专业英语不同于大学基础英语,内容更多地侧重于阐述化工专业的理论知识、学科发展,典型工艺和新工艺、前言工艺技术水平的发展等。化工专业英语涉及大量的化工领域的专业性词汇,在新教材中此归结为化工工程项目、工艺流程、化学物质及特性、化工设备和管道工程等五部分。这样,分成具体的模块来展开词汇的讲解,专业性更强,有利于学生的对于专业词汇的掌握。从教材的主体内容来说,教材主体内容分成以下四个重要的模块:化工专业基础模块,化工专业模块,流程模拟软件简介和化工科技英语写作。其中,化工专业基础模块主要结合物理化学,化工热力学,化学反应工程和化工原理,介绍化工生产中的典型单元操作的基本原理和主要设备;化工专业模块,主要结合现修的专业课程,介绍煤化工(煤制甲醇、煤制烯烃、煤制天然气等)、煤层气综合利用、清洁油品生产、生物质能转化、稀土洁净化生产以及其它加工业等领域的基础知识和典型的工艺流程,迫在内容上更加丰富,能够体现出现代化工行业在各个方面的发展特色和基本概况,能够带领学生更细致体会化工专业发展前沿,有助于培养学生的工程实践意识和专业素质。
2化工专业英语教学实践改革的方案——专题报告教学模式
在教材中完善的同时,及时更新化工专业英语的教学大纲和课程教授内容的PPT制作。在此主要强调PPT的模块式教学,将课程的教授分成八个系列专题报告,每一个专题可以论述一个具体领域的概况,便于学生更全面地认识化学工程与工艺专业究竟是一个怎么样的行业。结合学生已修过的《化工热力学》、《化工原理》、《分离工程》、《洁净煤技术》、《化工设计》、《石油炼制工程》专业课,尤其是煤化工(煤制油、煤制天然气、煤制甲醇、煤制烯烃)、煤层气综合利用、清洁油品生产、生物质能转化、稀土洁净化生产等领域发展,列举出各个领域中典型的工艺进行介绍,可以更加深刻理解各个工艺过程。比如,专题报告五主要介绍聚丙烯聚丙烯产品的特点和用途,生产工艺的具体流程和特点,以及催化剂的特性。专题报告教学模式(图2)的教学更能提高学生对于前言工艺和典型的认识和熟悉,为学生步入社会和工作岗位奠定一定的基础。
3科技论文写作的初步入门
通常情况下,科技英语论文文章结构严谨,文体形式多样化,如论文、论述、实验报告、教材、专利、说明书等,文章尊重客观事实,多以叙述原理,描述自然现象为主,用词严谨、理论推导多、表达明确、逻辑性强。为此,从化工领域的期刊中(比如,Industrial&EngineeringChemistryResearch.,AIchE,Energy&Fuel等)中选取几篇文章,每篇论文的大体框架基本为题目、作者及地址、摘要、前言、实验部分、结果与讨论、结论、致谢、参考文献等九个部分,然后进行阅读讲解,着重介绍阅读过程中如何迅速把握论文的重点,哪些需要精读,哪些需要略读,在此基础上才能有效提高阅读论文的效率。在熟练阅读的基础上,针对以上的论文框架,展开具体每个部分应该怎样去写,并进行举例说明。每讲完一部分,需要给出一个题目,要求同学们一起来讨论并给出一个具体的写作方案,这些全部都要求学生在课堂上完成,这样便于及时消化内容,达到趁热打铁的效果。在学期末组织学生模拟参加一次国际学术会议,将课上的同学分成几个大组,各组的学生可以在课下利用课余时间搜集一些针对化工领域的相关材料,亲自动手组织和编写材料,制作PPT,并与其它组的学生进行交流和讲解,这样既能使学生及时了解当今世界最新科技动态,又能将本人在专业领域研究的新成果和新思路直接与同行进行交流。这样也可以打破传统的以教师为主的劣势,充分发挥学生的主观能动性和团队协作能力,从读、写、讲上突破自我,更加适应专业英语对于化工专业人才的培养。
4结语
教学资源建设是有中国特色卓越工程师教育培养计划实现的关键问题,也是长期以来中国卓越工程师教育培养计划实施的重点和难点问题。我国教学资源建设仍然存在总量不足、分布不均、共享困难、不能有效服务专业设置、课程建设、顶岗实习和学生就业等诸方面的不足。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确要求把加快教育信息化进程作为推动教育改革发展的保障措施。卓越计划结合自身规律开发数字化资源,加强以优质视频、教学素材、特色专题为主要内容的专业教学资源库建设,有利于推动卓越计划相关专业建设、课程改革和教学方法手段的不断创新,并直接关系到卓越计划培养出来的人才质量。同时,《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见(教高(2012)4号)》提出“通过多种方式整合校园资源,优化办学空间,提高办学效益,确保高校办学条件不低于国家基本标准。因此,建立开放灵活的教育资源共享平台、提高资源建设的规范性和利用效率、降低建设成本和促进优质教育资源的普及和共享已成为亟待解决的重要问题。
2卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设的思路
卓越工程师背景下的化学工程与工艺专业需要根据行业对化工工程师知识、素质和能力的要求,确定相关课程和实践教学环节,将涉及工程意识、工程素质、工程实践能力、工程综合能力培养、企业以及工程项目管理知识的课程纳入培养方案中,增加工程教育相关课程,因此,必须按照新的人才培养方案,以教材建设和精品课程建设为手段,改革教学内容,加强教材建设,自主编写和完善系列专业教材,使教学内容充分反映新世纪化工实际生产和化工行业可持续发展的新要求。总体建设思路如下:
2.1构建“新体系”
构建以培养工程意识、工程素质、工程实践能力、工程综合能力为目标的实践教学新体系。按照基本技能层、知识应用能力与工程实践能力层、创新能力与工程综合能力层等“三层次”,循序渐进地培养学生的工程综合能力和创新能力。在基本技能层,主要通过课程实验、上机操作等实践环节加深对理论课程基本概念、基础知识和基本理论的理解和基本技能的培养;在知识应用能力与工程实践能力层,主要通过课程设计、专业实习、社会实践等环节实现对学生知识应用能力的培养;在创新能力与工程综合能力层,主要通过化工企业轮岗实习、化工企业项目设计与研究、毕业设计(论文)、大学生“挑战杯”竞赛、大学生科技创新活动、产学研合作开发等方式实现对学生的工程综合能力与创新能力的培养。
2.2突出“厚基础”
本专业卓越工程师教育专业培养方案课程设置分为通识教育,专业基础课和专业课三大模块。通识教育包括数学与自然科学、人文与社会科学、体育、素质教育公共选修课等,其课程学时占总学时的47.7%,课程学分占总学分的47.5%;专业基础课包括相关学科基础课和专业基础课,其课程学时占总学时的34.9%,课程学分占总学分的34.3%;专业课包括基本专业课和专业方向课,其课程学时占总学时的17.4%,课程学分占总学分的18.2%。突出了卓越工程师培养的厚基础,为卓越工程师的培养奠定坚实的基础。
2.3强化“宽口径”
本专业卓越工程师教育专业培养方案设置了精细化工、能源化工和生物化工三个专业方向课程模块。其中,精细化工方向课程模块开设了精细化学品化学、精细化工工艺学、精细化工过程与设备、精细化工及分离实验等课程;能源化工方向课程模块中开设了煤化学、煤化工工艺学、洁净煤技术、煤化工实验等课程;生物化工方向课程模块中开设了工业微生物学、生物化工工艺学、生化分离技术、生物化工实验等课程。强化了卓越工程师培养的宽口径,以满足大化工行业对工程技术人才的要求。
2.4体现“重创新”
教材建设也是教学资源建设不可缺少的内容。在化学工程与工艺专业的专业基础课和专业课教材的选用上,以“加强基础、精选内容、有所创新、有利教学”为原则,尽量选用国家规划教材或者比较权威的高水平教材。同时,组织教师立项编写或参编高质量教材,如普通高等教育国家规划教材或精品教材;自编配套辅导教材和讲义,制作和充实各类声像教学资料,积极开发具有专业特色的CAI课件,录制网络教学视频。重点开展精品课程建设,争取获得1门国家级精品课程、2~3门省级精品课程、4~5门校级精品课程,通过改革与建设,不断提高教育质量和人才培养质量,努力培养学生的创新精神和实践能力,打造出有扎实理论功底、掌握化工专门技能、有很强事业心和吃苦耐劳精神的应用型专业人才,以满足现代化工业发展对化工专业高素质人才的需求。我们将不断完善卓越背景下化学工程与工艺专业的教学资源建设,确保学校教学质量不断提高,确保专业建设项目绩效。
3卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设存在的困难
卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设的内容相当丰富,在实际操作过程中需要突破重重难关,其中最为突出的有校企合作、人才需求的个性化和多样化以及师资队伍建设三个方面。
3.1校企合作是首先要解决的问题
近年来,我院不断探索和完善校企合作的长效运行机制,努力通过各种渠道与企业沟通,先后在多家大中型企业设立了教学实习基地并成立了一个工程实训中心,为学生营造了在企业进行实践学习的良好机会。但有些企业为了兼顾安全生产、产品质量和生产效益,不能为学生提供在相应的技术岗位上动手操作的机会,这样一来学生的动手能力就得不到真正的锻炼。
3.2人才需求的个性化和多样化
不同的公司对技术应用型人才的需求均存在差异,如同样是培养化学工程与工艺卓越工程师,有些公司需要学生具有精细化工或生物化工方面的知识,而有些公司则需要学生具有能源化工方面的知识。因此,我们必须有的放矢地进行化学工程与工艺专业卓越工程师教学资源的建设,以满足不同公司对技术应用型人才的多样化需求。
3.3师资队伍的建设
化学工程与工艺专业卓越工程师培养必须摆脱传统的大学生培养模式,为了实现卓越工程师的培养目标和落实卓越工程师的培养标准,形成具有良好的学缘结构、知识结构和以中青年为主体的双师结构教学团队是顺利、高效进行教学资源建设的必要条件。而要改变目前师资水平不足,知识结构单一和学缘结构不合理的现状将是一个长期而艰巨的过程。
4结论
教学资源建设是有中国特色卓越工程师教育培养计划实现的关键问题,也是长期以来中国卓越工程师教育培养计划实施的重点和难点问题。我国教学资源建设仍然存在总量不足、分布不均、共享困难、不能有效服务专业设置、课程建设、顶岗实习和学生就业等诸方面的不足。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确要求把加快教育信息化进程作为推动教育改革发展的保障措施。卓越计划结合自身规律开发数字化资源,加强以优质视频、教学素材、特色专题为主要内容的专业教学资源库建设,有利于推动卓越计划相关专业建设、课程改革和教学方法手段的不断创新,并直接关系到卓越计划培养出来的人才质量。同时,《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见(教高(2012)4号)》提出“通过多种方式整合校园资源,优化办学空间,提高办学效益,确保高校办学条件不低于国家基本标准。因此,建立开放灵活的教育资源共享平台、提高资源建设的规范性和利用效率、降低建设成本和促进优质教育资源的普及和共享已成为亟待解决的重要问题。
2卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设的思路
卓越工程师背景下的化学工程与工艺专业需要根据行业对化工工程师知识、素质和能力的要求,确定相关课程和实践教学环节,将涉及工程意识、工程素质、工程实践能力、工程综合能力培养、企业以及工程项目管理知识的课程纳入培养方案中,增加工程教育相关课程,因此,必须按照新的人才培养方案,以教材建设和精品课程建设为手段,改革教学内容,加强教材建设,自主编写和完善系列专业教材,使教学内容充分反映新世纪化工实际生产和化工行业可持续发展的新要求。总体建设思路如下:
2.1构建“新体系”
构建以培养工程意识、工程素质、工程实践能力、工程综合能力为目标的实践教学新体系。按照基本技能层、知识应用能力与工程实践能力层、创新能力与工程综合能力层等“三层次”,循序渐进地培养学生的工程综合能力和创新能力。在基本技能层,主要通过课程实验、上机操作等实践环节加深对理论课程基本概念、基础知识和基本理论的理解和基本技能的培养;在知识应用能力与工程实践能力层,主要通过课程设计、专业实习、社会实践等环节实现对学生知识应用能力的培养;在创新能力与工程综合能力层,主要通过化工企业轮岗实习、化工企业项目设计与研究、毕业设计(论文)、大学生“挑战杯”竞赛、大学生科技创新活动、产学研合作开发等方式实现对学生的工程综合能力与创新能力的培养。
2.2突出“厚基础”
本专业卓越工程师教育专业培养方案课程设置分为通识教育,专业基础课和专业课三大模块。通识教育包括数学与自然科学、人文与社会科学、体育、素质教育公共选修课等,其课程学时占总学时的47.7%,课程学分占总学分的47.5%;专业基础课包括相关学科基础课和专业基础课,其课程学时占总学时的34.9%,课程学分占总学分的34.3%;专业课包括基本专业课和专业方向课,其课程学时占总学时的17.4%,课程学分占总学分的18.2%。突出了卓越工程师培养的厚基础,为卓越工程师的培养奠定坚实的基础。
2.3强化“宽口径”
本专业卓越工程师教育专业培养方案设置了精细化工、能源化工和生物化工三个专业方向课程模块。其中,精细化工方向课程模块开设了精细化学品化学、精细化工工艺学、精细化工过程与设备、精细化工及分离实验等课程;能源化工方向课程模块中开设了煤化学、煤化工工艺学、洁净煤技术、煤化工实验等课程;生物化工方向课程模块中开设了工业微生物学、生物化工工艺学、生化分离技术、生物化工实验等课程。强化了卓越工程师培养的宽口径,以满足大化工行业对工程技术人才的要求。
2.4体现“重创新”
教材建设也是教学资源建设不可缺少的内容。在化学工程与工艺专业的专业基础课和专业课教材的选用上,以“加强基础、精选内容、有所创新、有利教学”为原则,尽量选用国家规划教材或者比较权威的高水平教材。同时,组织教师立项编写或参编高质量教材,如普通高等教育国家规划教材或精品教材;自编配套辅导教材和讲义,制作和充实各类声像教学资料,积极开发具有专业特色的CAI课件,录制网络教学视频。重点开展精品课程建设,争取获得1门国家级精品课程、2~3门省级精品课程、4~5门校级精品课程,通过改革与建设,不断提高教育质量和人才培养质量,努力培养学生的创新精神和实践能力,打造出有扎实理论功底、掌握化工专门技能、有很强事业心和吃苦耐劳精神的应用型专业人才,以满足现代化工业发展对化工专业高素质人才的需求。我们将不断完善卓越背景下化学工程与工艺专业的教学资源建设,确保学校教学质量不断提高,确保专业建设项目绩效。
3卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建
设存在的困难卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设的内容相当丰富,在实际操作过程中需要突破重重难关,其中最为突出的有校企合作、人才需求的个性化和多样化以及师资队伍建设三个方面。
3.1校企合作是首先要解决的问题
近年来,我院不断探索和完善校企合作的长效运行机制,努力通过各种渠道与企业沟通,先后在多家大中型企业设立了教学实习基地并成立了一个工程实训中心,为学生营造了在企业进行实践学习的良好机会。但有些企业为了兼顾安全生产、产品质量和生产效益,不能为学生提供在相应的技术岗位上动手操作的机会,这样一来学生的动手能力就得不到真正的锻炼。
3.2人才需求的个性化和多样化
不同的公司对技术应用型人才的需求均存在差异,如同样是培养化学工程与工艺卓越工程师,有些公司需要学生具有精细化工或生物化工方面的知识,而有些公司则需要学生具有能源化工方面的知识。因此,我们必须有的放矢地进行化学工程与工艺专业卓越工程师教学资源的建设,以满足不同公司对技术应用型人才的多样化需求。
3.3师资队伍的建设
化学工程与工艺专业卓越工程师培养必须摆脱传统的大学生培养模式,为了实现卓越工程师的培养目标和落实卓越工程师的培养标准,形成具有良好的学缘结构、知识结构和以中青年为主体的双师结构教学团队是顺利、高效进行教学资源建设的必要条件。而要改变目前师资水平不足,知识结构单一和学缘结构不合理的现状将是一个长期而艰巨的过程。
4结论
关键词:研究生课程;化工分离过程;教学方式改革与实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)20-0151-02
一、引言
《化工分离过程》是武汉大学能源动力学科化学工程与工艺专业开设的研究生专业课程。该课程特点是综合性强、内容广泛,包括化工实际生产中多组分物系分离过程的原理、流程、计算、应用以及相关领域的前沿研究。要求学生掌握各主要分离过程的基本原理、特性分析、操作特点、简捷和严格计算法、应用以及研究进展等。虽然学生在本科阶段已经学习了《物理化学》、《化工原理》等基础课程,但由于分离过程所涉及到的化学工程基础知识点较多,经验性知识内容较多,而新的分离技术与分离装置又不断出现[1],学生学习有一定难度,因此,如何组织好这门课的教学至关重要[2,3]。本文根据研究生课程《化工分离过程》教学的特点,对该课程教学存在的问题进行了总结,结合研究生课程教学实践,深入研究教学方法,并提出了课程教学的改革方案。
二、课程现状及存在的问题
1.课程概况。本课程第一章为单级平衡过程,主要讲述相平衡,多组分物系的泡点和露点计算,闪蒸过程的计算。第二章为多组分多级分离过程分析与简捷计算,涉及设计变量,多组分精馏过程,萃取精馏和共沸精馏,吸收和蒸出过程流程,萃取过程。第三章为多组分多级分离的严格计算,包括平衡级的理论模型、逐级计算法、三对角线矩阵法。第四章为分离设备的处理能力和效率,主要为气液传质设备的处理能力和效率、萃取设备的处理能力和效率、传质设备的选择。第五章为分离过程的节能,分离的最小功和热力学效率,精馏的节能技术,分离顺序的选择。第六章为其他分离技术和分离过程的选择,主要为膜分离技术、吸附分离、反应精馏、分离过程的选择。教材选择为陈洪钫、刘家祺编《化工分离过程》(化学工业出版社,2006年),参考教材选择勒海波等编著《化工分离过程》(中国石化出版社,2008年),贾绍义、柴诚敬主编《化工传质与分离过程》(化学工业出版社,2001年),以及蒋维钧编著《新型传质分离技术》(化学工业出版社,2006年)。
2.教学面临的主要问题。(1)内容多,学时少。“化工分离过程”具有知识点多、复杂例题多、图表公式多等特点,传统的教学以板书为主,重要内容、公式推导以及例题讲解都不便,教学效果不理想。同时随着化工分离过程新技术的出现,要求研究生更加重视新知识、新理论,这些要求与较少的课程学时形成冲突[4]。(2)教学内容落后。随着学科和新技术的发展,化工分离过程理论也应不断完善。当前课程教学内容很多都已落后,而且对于本学科的前沿思想、理念、方法未得到重视。早期的教学大纲和教材不能满足学生目前所学所用[3]。(3)教学评价机制不完善。考核评价单一且不完善,传统的考核方式通常以单一的期末闭卷考试为主,教学效果和学生对课程的掌握程度主要通过期末理论考试成绩来评价。这种单一评价学生成绩的考核方式不适应《国家中长期教育改革和发展规划纲要》的要求,也不利于学生的全面综合发展。(4)教学方法单一。化工分离过程的原理和结构复杂,依靠传统教学方式获得的信息很抽象,学生难以理解,而且教学方式过于单一,学生较难理解工作原理。当前已经跨入网络时代,但专业课的教学远远没有利用先进网络技术,仍然停留在教师讲授、学生习题的状态。学生的创造性和积极性难以被激发出来,导致教学效果欠缺。
三、教学方法改革与实践
1.优化并整合教学内容。合理安排教学内容,在有限的学时数下,尽量保持教学内容的系统性和完整性。化工分离过程仅有36个学时,如何选择教学重点以及教学方法,对提高本课程的教学效果十分重要。目前现有课程内容设置与化工原理、物理化学、化工热力学等课程具有一定的重复性。通过认真比较,教师对教材内容进行了优化与整合。
我们采用的主教材为陈洪钫、刘家祺编《化工分离过程》,由于本专业研究生本科期间未修《化工热力学》,故将第二章作为讲述重点。此外,增加新型化工分离技术,将超离子液体、膜分离、双水相技术等典型工程案例引入教学中,使课堂教学更具有现实性和新意。减少与化工原理内容的重复,对化工原理教材中已涉及到的内容如双组分精馏、吸附和结晶等安排自学,重点讲解多组分体系的工程计算,将有关基础及计算机应用在藕合与集成过程设计中体现出来,培养学生利用化工单元操作的基本原理解决实际复杂体系分离问题的能力。由于每章授课时间只有3~4学时,我们将课程重点放在分离技术合理选择、分离过程优化设计上;且根据具体产品的生产方法,结合化工原理、反应工程、化工热力学,从工程、经济、环保等角度出发,讲授专业知识。
2.多元化教学方式相结合。化工分离过程涉及大量单元过程及分离设备,需要较多的图表表述,传统的教学方法中,图形的表述形式和内容受到局限。因此通过多媒体课件、板书及视频相结合改进教学效果。
一方面,采用多媒体教学可充分利用电子课件、动画、视频等将其知识直观表述,为学生提供真实的情景教学环境,把化工分离过程中复杂内容简单化,抽象内容具体化,枯燥内容形象化,不仅激发了学生的学习兴趣,同时也丰富了课堂教学内容,提高了教学效率和效果[2]。充分利用网络资源如动画和录像,改善了教学媒体的表现力和交互性,促进了课堂教学内容、教学方法、教学过程的全面优化,从而提高了教学效果[1]。例如讲解甲醇生产装置工艺设计等。另一方面,传统板书在教学中也起着至关重要的作用。公式推导、逻辑计算与微观原理的分析,需要板书与PPT结合,引导学生的思维。此外,在教学过程中还采用了对比式教学方法,例如,双组分精馏和多组分精馏,简捷计算法和严格计算法,共沸精馏和萃取精馏,操作型计算和设计型计算等。
3.课堂讨论教学。研究生课程的教学应更加深入地采用师生互动的方式而非传统的本科生课程教学方式。讨论课的一种方式是当讲授到课程的重难点时,加入讨论环节,把重要问题提出来,先让学生分组讨论,然后教师再针对重点和难点进行细致讲解。这样可充分调动学生的积极性,加深了学生对知识的理解,也加强了学生知识体系的完整性。例如在讲多组分精馏时,教师在介绍完两个极限条件及进料位置的选取后,让学生讨论简捷计算方法的步骤和应用,并与二组分精馏进行对比分析。另一种方式是教师根据每章主要内容,列出讨论选题提前发给学生。本课程的讨论课设置了不同专题,例如超临界流体萃取、反胶团萃取及双水相萃取,液膜分离技术,特殊精馏过程分析,新型吸附技术、新型膜分离等。每人自选一题,要求学生查阅国内外最新文献并制作PPT。每人陈述20分钟,其他同学和教师对其论题进行提问,由该同学负责回答。讨论结束后,教师评价该同学的陈述情况,并提出建议。教师从学生的讲述中可基本了解其掌握知识的程度,查阅资料的多少,其他学生通过该生的陈述,也扩展了知识面。通过开展讨论式课堂教学,极大调动了学生的主观能动性,取得了很好的效果。
4.课堂教学与课题研究相结合。如何提高研究生的学术研究能力是研究生培养的关键。武汉大学能源动力学科化学工程与技术专业是由电厂化学专业发展而来的,主要培养面向电力能源行业尤其在电力生产用水处理方面的从业人员,因此在教学过程中如何提高研究生解决问题的能力显得尤为重要。在加强学习理论知识的基础上,教学中要求研究生对学科前沿加以关注,根据导师的研究方向,了解化工分离过程在该研究方向上的发展及应用近况,撰写文献综述,同时通过查阅大量文献资料,获取化工分离过程最前沿的知识,不断提高理论水平。
5.改革考核评价方法。建立多元化、规范化的研究生专业课程评价体系。本课程有针对性地改革了考核方式,重点考察研究生掌握知识的能力,如:采用开卷考试、专题研讨和课程论文相结合等方式,注重考核研究生将所学知识融会贯通,应用于解决实际问题的能力;指导研究生撰写课程论文,促使其查阅大量文献资料,了解学科发展前沿,拓宽知识面。通过考核力求提高研究生分析问题和解决问题的能力,激励学生重视和积极参与学习的全过程,把能力培养、知识传授和素质教育融为一体。本课程将考核进行细化,分成以下四部分:期末开卷笔试成绩占40%,专题汇报占25%,课程论文占25%,平时表现10%。
四、结语
工科研究生专业课程的教学目的在于学以致用,需要通过有效的教学环节保证学生掌握必要的课程知识要点,并学会将之运用于分析解决实际问题。本文作者经过近几年对研究生课程《化工分离过程》教学方式的探索与实践,通过优化整合课程内容,采取多元化教学方式,能够有效改善传统教学方法上存在的诸多问题,调动学生的学习兴趣和主动性,从而提高课程的教学效果,并且能使学生在其他方面得到提高,全面提升专业素养。
参考文献:
[1]曾涛.《化工分离过程》教学中提高学生工程能力的探索研究[J].广州化工,2014,13(42):216-217.
[2]孙晨.化工分离过程教学方法探讨[J].广东化工,2014,41(16):192-193.
[关键词]化学工程与技术;研究生;创新能力
[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)05-0181-02
党的十以来,同志把创新摆在国家发展全局的核心位置,高度重视科技创新,实施创新驱动发展战略,加快推进以科技创新为核心的全面创新,提出一系列新思想、新论断、新要求,而且多次强调创新是引领发展的第一动力。
化学工业在我国国民经济中占有重要地位,是我国的基础产业和支柱产业。化学工业包括炼油、冶金、能源、石化、医药、塑料、化纤、橡胶、涂料等众多工业,其发展速度和规模对社会经济的各个方面有着举足轻重的影响。化学工业的发展离不开人才,特别是具有很强科研创新能力的高层次人才,因此培养大量化工类科技创新人才成为我国研究生教育中的重要任务。
一、化工类研究生的培养目标
化学工程与技术学科是研究化学工业及其他工业生产过程中的物质转化、物质组成和物质性状变化的一般规律,以及相关工艺与装备设计、操作及其优化等关键技术的一门工程技术学科。它以化学、物理、数学、传递过程原理、化学反应工程等基础理论为基本知识体系,以实验研究、理论研究和计算机模拟等为研究方法,通过工程应用服务于经济与社会的各领域,尤其是资源加工、原材料制造、专用化学品生产等。化学工程与技术研究生的培养目标是培养适应我国社会主义现代化建设需要,德智体全面发展,掌握现代化学工程与技术的基础理论和实践技能,具有较强科研创新能力的高层次专门人才。
二、提高化工类研究生创新能力的方法与途径
(一)加强化工类研究生创新意识的培养
创新意识是人类进行创新活动的出发点和内在动力,是产生创新思维和创造力的前提。要想提高化工类研究生的创新能力,首先要做的就是增强其创新意识。指出:教育是知识创新、传播和应用的主要基地,也是培育创新精神和创新人才的摇篮。研究生教育一定要加强研究生创新意识的培养,以尊重科W、大胆创新的思想影响学生,并鼓励学生发挥想象力,大胆地异想天开。爱因斯坦说过:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步。”
(二)改革化工类研究生课程教学方式
化学工业是属于知识密集型的行业,涉及化学、物理、数学、机械、电子等多门学科。化工类研究生要掌握如此庞大的知识体系并非一件容易的事情,这就对研究生教师提出了很高的要求,需要教师不断更新教学方法。比如过去一般采用的是教师讲、学生听的单向教学模式,学生学习被动。改革后的研究生教学,教师可以安排学生先对书本知识进行自主学习,再由学生讲述、教师听讲并提问,这样能充分调动学生学习的主动性。教师也可以采用研究性的教学方法,将书本里的主要理论观点、疑难问题、有争议的学术问题、学术前沿提出来,让学生在学习书本知识的基础上查阅其他文献资料,独立钻研或和同学进行合作交流,激发学生的想象力与创新欲望。
教师在实践课程的教学过程中,可组织研究生到生产现场,利用工厂的机器设备进行实践教学,以研究生的独立操作和学习为主,教师的指导为辅,结合工厂生产中的实际案例,提高学生解决问题的能力。化工产品品种繁多,原料来源多种多样,工艺流程也各不相同,而且每种产品的生产都有可能涉及不同的技术。为了克服现场生产条件的局限性,教师还可将现场教学与计算机模拟仿真有机结合起来,通过将模拟结果与生产实际进行比较,培养学生的想象力和创造力。
(三)注重化工类研究生实践能力的培养
化工学科是一门实践性很强的学科,创新思想也只有通过实践才会具有实际意义,因此必须注重研究生实践能力的培养。在研究生实践能力培养的过程中,教师要利用实验室设备进行现场指导,运用科学的方法引导研究生主动观察,通过提问引导研究生积极思考,开展互动式的教学实践。[1]教师要让研究生在实践活动中灵活运用所掌握的理论知识和专业技能去发现、分析和解决问题,有意识地培养研究生的观察能力和解决问题能力,为研究生提升创新能力打好基础。
在实践能力培养过程中,导师应让研究生积极参与到科研项目中来,开展科研实践。为了激发研究生的研究热情,导师可以让研究生独立负责部分课题研究内容的设计与实验,并且注意关注学生的研究进展与及时加以点拨。在科研实践中,导师要充分挖掘研究生的想象力,鼓励研究生提出新的理论观点,肯定研究生的创新思维,从而提升研究生的科研能力和创新能力。
(四)营造良好的创新环境
要为研究生营造良好的创新环境,首先应建立和谐的师生关系。创新意味着标新立异,需要个性的充分发展与张扬。导师要充分尊重研究生的创新思维和创新思想,让学生大胆地设想、实践, 并在实际科研工作中不断总结经验和教训,通过实验和实践来提高自己的研究能力。导师要给学生多一些肯定,鼓励他们敢于挑战,敢于标新立异,敢于创新。导师只有充分尊重研究生的创新精神,才能最大限度地激发其创新能力。
其次要为研究生创造合适的交流平台。给研究生创造学术交流的条件,鼓励他们多参加各种学术会议,多听学术讲座,使他们了解本学科的前沿动态,提高其专业水平和表达能力。通过与不同领域的研究人员进行交流,研究生可以接触到更多更新的科研领域,这不仅能开阔研究生的视野,活跃其思维,激发其求知和创新欲望,还能培养其竞争意识和团队合作精神,从而对其创新能力的提高起到重要的促进作用。[2]
再次要尽早让研究生参与导师的科研课题,调动研究生从事科研工作的主动性,使其不被动学习,不过分依赖老师,并通过对实验设备的自由操作、同学之间的相互交流,及时地发现并解决问题,培养自己的科研创新能力。在研究生学位论文的选题上,导师应给予学生充分的自由度。导师要以论文是否有创新作为评价选题价值的基本出发点,结合社会实际的需要,让研究生选择自己感兴趣的论文题目,并给他们充足的时间进行创造性思考,从而让学生通过自由、创新的选题,将创新思维贯穿于课题研究的始终。[3]
(五)提高化工类研究生导师的业务素质和创新能力
导师的业务素质和创新能力,对研究生培养质量起着至关重要的作用。要提升研究生的创新能力,需要导师具有渊博的知识、精湛的专业技术和强烈的创新意R。为了适应新形势的发展,导师要加大知识的储备量,加快知识的更新,了解学科发展的最新动态,掌握学科最新的技术、方法和工艺,不断提高自己的专业能力和学术水平。[4]名师出高徒,导师只有不断提高自身业务素质,才有可能培养出高质量的学生。当然,导师在授之以鱼的同时更要注重授之以渔,让学生学会获取知识的方法。
在培养研究生的过程中,导师自身要敢于创新。一方面,导师强烈的创新意识与创新精神可以对学生产生潜移默化的影响;另一方面,导师应对学生研究方案的创新性提出较高的要求。这就要求导师掌握本课题最新的研究动态,也要求导师自身有很强的创新能力。有很强创新意识和创新能力的导师,肯定会鼓励学生敢于提问、敢于创新,对于学生提出的问题也会认真对待或给予解答或引导学生去寻找答案,对于学生提出的新观点也会尊重,还有可能引导学生设计实验进行验证,这样就可以激发学生的创新激情,挖掘学生的创新潜能。
三、结束语
化学工业将随着分子设计、催化、激光和化学仿生等方面的重大技术突破而进入一个崭新的时代,这既是化工类研究生的重要机遇,也使他们面临严峻的挑战。高校作为研究生教育的主要基地,任重而道远。化工类院校只有增强研究生的创新意识,改革研究生课程教学方式,提高研究生的实践能力,为研究生营造良好的创新环境,并不断提高研究生导师的业务素质和创新能力,才有可能有效提高化工类研究生的创新能力,培养出满足社会需要的高层次化工人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张晓桂,高波.硕士研究生创新能力培养路径与策略[J]. 中国印刷与包装研究,2010(4):70-73.
[2] 刘同娟,马向国.面向创新实践能力培养的研究生教学改革初探[J].中国现代教育装备,2010(1):150-151.
1.中国化学论文与国家自然科学基金化学项目地域分布的比较研究
2.化学论文中表格设计存在的问题及解决方法
3.合成类化学论文前言的审改原则及实例分析
4.合成类化学论文摘要的基本标准及其审改实例
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6.科技文献检索与化学论文撰写
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12.2002~2012年我国化学类高被引论文分析
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14.医用化学论文写作的实践教学
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21.PTA量表在物理化学课程论文评价中的应用
22.缩短科技期刊周期的思考及实践——以《化学学报》为例
23.指导教师在化学本科毕业论文中的指导作用
24.物理学、化学论文的特点及写作要求
25.促进化学类本科毕业论文质量提高的几点思考
26.美国化学镀镍年会论文综述
27.高被引论文的参考文献特征研究——以化学领域为例的实证分析
28.物理学、化学论文的写作特点和要求
29.广东省举行分析化学论文报告会
30.基于创新型人才培养的毕业论文化学实验的绿色化
31.1983年分析化学论文报告会概况
32.分析化学论文报告会在陕西临潼召开
33.化学化工本科毕业论文存在问题和改革措施
34.电子期刊库对于高校化学学科科研的文献保障状况研究——以上海师范大学化学学科用户近五年SCI收录论文为例
35.应用化学专业本科毕业设计(论文)质量控制的探讨
36.试析化学类论文英文摘要特点
37.化学类论文图形摘要的主要类型及设计技巧
38.诺贝尔奖与科学家论文数量、被引频次的相关性——基于2000-2010年诺贝尔化学、物理学获奖者的实证研究
39.化学基础研究论文的引文统计与评价
40.我国化学论文产出的科学计量分析
41.农科院校提高化学类专业毕业论文质量的探索与实践
42.2000~2004年SCI-E收录《生物化学与生物物理进展》论文分析
43.中美科技期刊论文英文标题词汇特征对比分析——以化学类为例
44.国外新发表的皮革化学论文
45.综述论文在化学期刊中的作用及编辑组稿策略——以《高等学校化学学报》的办刊实践为例
46.应用化学毕业论文教学中指导教师和实验员角色的探讨
47.小论文在分析化学教学改革中的应用
48.自然科学基金资助项目(有机化学)论文统计分析
49.地方本科院校化学化工类毕业论文教学改革
50.转型目标下如何提高化学类专业毕业论文质量
51.课程论文在食品化学理论教学中的实践与探索
52.论文式实验报告在生物化学实验教学中的应用
53.中美高影响因子化学类科技期刊研究性论文标题用词对比分析
54.如何提高化学、化工类毕业论文质量
55.化学专业科研论文的撰写技巧探究
56.论化学类本科毕业论文的撰写
57.高师院校化学专业本科毕业论文中的问题及其撰写要求
58.论文写作在专科临床医学专业生物化学教学中的应用
59.一九八年中国化学会分析化学论文报告会论文目录
60.生物化学实验教学改革探讨——论文式实验报告
61.地方高校应用化学本科毕业论文改革探索
62.化学专业毕业论文教学改革与应用型科研人才培养的实践
63.中国化学研究论文总数已名列世界第三
64.普通本科院校化学化工类毕业论文(设计)质量改进探索与实践
65.第四次中日煤化学、碳——化学论文报告会介绍(Ⅱ)
66.指导化学工艺专业硕士研究生论文开题报告的一些体会
67.化学文摘(CA)对我国化学期刊论文的处理
68.提高独立院校化学专业本科毕业论文质量的探讨
69.应用化学专业毕业论文(设计)实施方案的探索及实践
70.保障应用化学本科毕业论文质量的探索
71.Elsevier收录我国分析化学类期刊论文的特点及对题名和关键词的修改
72.硕士学位论文质量过程控制及管理探索——以广西大学化学化工类硕士学位论文为例
73.应用化学专业毕业论文教学中存在的问题与指导策略
74.提高化学专业本科毕业论文质量的实践与思考
75.中国化学研究论文总数名列世界第三
76.化学论文关键词的选定与排序
77.理工科本科毕业论文改革创新模式研究与实践——以化学类专业为例
78.化学化工常用软件在相关科技论文中的应用
79.化学专业本科毕业论文中创新性问题的思考
80.提高化学专业本科毕业论文质量的探讨
81.浅谈《科技论文写作》在化学化工专业本科教学中的作用—以“合肥学院能源化学工程”专业为例
82.提高化学本科毕业论文质量的建议
83.科技创新导向的化学化工类本科毕业论文模式思考与实践
84.化学化工类毕业论文(设计)质量的影响因素与对策研究
85.“《化学学报》2014年度最具影响力论文奖”揭晓
86.提高应用化学专业毕业论文(设计)质量的探索与实践——以安徽工程大学应用化学专业为例
87.“《化学学报》2014年度最有影响力论文奖”揭晓
88.“《化学学报》2013年度最有影响力论文奖”揭晓
89.理工科本科毕业论文现状及分析—以化学类专业为例
90.应用为导向的《化学文献检索及论文写作》教改探索
91.《结构化学》教学中设置课程论文的思考与尝试
92.有机化学专业本科生毕业论文改革的探索
93.我国成为化学论文大国
94.28届地质大会有关矿物岩石地球化学论文摘要选
95.强化化学本科毕业论文实验教学环节的几点探讨
96.化学十年:世界与中国——基于2001-2010年WoS论文的文献计量分析
97.校企合作指导应用化学专业毕业论文(设计)的新模式的探讨
98.国内期刊近期发表的油田化学论文题录
关键词 化工专业 培养目标 课程设置 就业
中图分类号:G642 文献标识码:A
Chemical Engineering of China Three Gorges University
Materials and Chemical Engineering College
ZHANG Zhengguang, LI Deying
(College of Chemistry and Life Sciences, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002)
Abstract This paper discussed from three aspects of training target, material and Chemical Engineering College of China Three Gorges University chemical professional courses and introduction and the graduates employment, clear learning objective to play a certain role for Chemical Engineering Freshmen to adapt to the new school environment.
Key words chemical engineering; training objectives; curriculum; employment
化工专业的其它课程及其简介如下:
“化工安全生产” 课程学习化工生产中的安全知识。安全是人类最重要和最基本的需求。安全生产既是人们生命健康的保证,也是企业生存与发展的基础,更是社会稳定和经济发展的前提和条件。
“工厂设计”是一项技术与经济相结合的综合性设计工作。广义的工厂设计还包括对建设项目的投资决策、设计程序。 工厂设计通常包括设计前期工作、初步设计和施工图设计三个阶段。学生们只做初步设计。
“机械原理”着重讲述分析和设计现代机械的基本技能和思维方法。它是机械类专业的主干课程,对化工专业的学生,要求没有那么严格。
“机械制图”是用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的学科。图样由图形、符号、文字和数字等组成,是表达设计意图和制造要求以及交流经验的技术文件,常被称为工程界的语言。学生们通过学习,能够识图和作图。
“机械设计”是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。对化工专业的学生,要求没有机械类的严格。
“电工电子学”是电工基础、电路基本分析、数字电子、模拟电子等电类基础学科的共称。是所有理工类专业学习的基础课程。内容包括电路和电路元器件、电路分析基础、基本放大电路、集成运算放大电路、数字集成电路、波形的产生和变换、功率电子电路、变压器和交流电动机。
“文献检索和科技写作”主要介绍文献检索的基本知识、工具书类型及功用、网络信息资源、国内外的全文数据库检索、著名外文文摘检索、专利文献检索、特种文献检索及科技论文写作等相关内容。
“现代企业管理与产品营销”讲述怎样对企业的生产经营活动进行组织、计划、指挥、监督和调节等。
“毕业设计”是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节。通过毕业设计,能使学生综合应用所学的各种理论知识和技能,进行全面、系统、严格的基本能力的练习。
“物理实验”、“无机及分析化学实验”、“有机化学实验”、“物理化学实验”“化工原理实验”及“高分子化学实验”是学生们将理论知识应用于实际,培养学生们的动手能力而设置的。化学工程与工艺专业建设以来,学校已投入专业建设经费300余万元。现有面积260平方米;800元以上的仪器、设备300多台(套),仪器设备总值近450万元。除普通仪器设备外,拥有变压吸附实验装置、薄壁容器应力测定实验装置、安全阀泄放性能测定实验装置、三元液液平衡数据的测定、乙苯脱氢实验、传热过程综合实训、反应精馏、纳滤反渗透分离实验、尿素仿真与实训、管式反应器流动特性测定实验、间歇反应实训等装置。
“认识实习”、“化工实习”、“工程基础训练”、“化工综合实训”是能让学生们面向企业、面向化工生产实际而设置的。我们学院实训实习基地有湖北宜化化工股份有限公司,湖北兴发集团有限公司,湖北当阳华强化工集团有限公司,湖北华阳化工有限公司。
从化工专业的课程设置可以看出,为了把学生们打造成为过硬的高级化工工程师,开设了基础理论课程,如高等数学、大学物理、无机化学。有机化学、物理化学等;开设了专业基础及专业课程,如分析化学、高分子物理与化学、化学工程制图、化工原理、化工传递过程、化工热力学、现代化工概论、化工过程模拟、化工系统工程、能源化工、化工分离工程、化学反应工程、化工工艺学、化学工程设备、化工安全生产等。作为高级化工工程师,还应该懂得一些机电仪表方面的知识,从而开设了机械制图、机械原理、机械设计、电工电子学、过程装备控制技术及应用等。为了提高学生们的综合素质和多方面的能力,相应开设了一些通识课程和实习实训课程(前已述及)。
学生们毕业后有两个走向,一个是考研究生,进一步深造。二是参加工作。二者均可视为就业方式。
下面谈谈第二种就业方式。
首先,从化工产品谈这个问题。化工产品种类繁多,从某个角度可以分为以下几类:
(1)化学矿:硫矿、磷矿、硼矿、钾矿、其它化学矿。
(2)无机化工原料:酸类、碱类、无机盐其它金属盐类、氧化物、单质、工业气体及其它无机化工原料。
(3)有机化工原料:基本有机化工原料、一般有机原料及有机中间体。
(4)化学肥料:氮肥、磷肥、钾肥、复合肥料、微量元素肥料、细菌肥料、 农药肥料及其它肥料。
(5)农药:杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂、杀鼠剂、混合剂型及生物农药。
(6)高分子聚合物:合成树脂及塑料、合成橡胶、合成纤维单(聚)体、塑料制品及其它高分子聚合物。
(7)涂料及无机颜料:油漆、特种印刷油墨、无机颜料及其它涂料。
(8)染料及有机颜料:纤维用染料、皮革染料、涂料印花浆、电影胶片用染料、有机颜料及其它染料。
(9)信息用化学品:片基、电影胶片、X光片、特种胶片、照相用化学品、磁记录材料。
(10)化学试剂:通用试剂、高纯试剂及高纯物质。
(11)食品和饲料添加剂:食品添加剂和饲料添加剂。
(12)合成药品:抗感染类、解热镇痛药、维生素类药物、抗寄生虫病药物、内分泌系统用药、抗肿瘤药、心血管系统用药、呼吸系统用药、平喘药、神经系统用药、消化系统用药、沁尿系统用药、血液系统用药、调节酸碱平衡药、手术麻醉用药、解毒药、生化药、创伤外科用药、五官科用药、皮肤科用药、诊断用药、滋补营养药、放射同位素原料药、制剂用料和附加剂及其它化学原料药。
(13)日用化学品:肥皂、洗涤剂、香料、化妆品及其它日用化学品。
(14)胶粘剂:聚醋酸乙烯胶粘剂、对脂胶粘剂、丙烯酸酯胶粘剂、聚氯酯胶粘剂、三聚氰胺胶粘剂、橡胶型胶粘剂、无机胶粘剂、热熔胶及其它胶粘剂。
(15)橡胶制品:轮胎外胎、轮胎内胎、力车胎外胎、力车胎内胎、航空轮胎系统、橡胶运输带、橡胶类传动带、橡胶三角带、橡胶风扇带、橡胶胶管、再生胶、油法再生胶、水油法再生胶及其它再生胶、橡胶导风筒、橡胶杂品、乳胶制品、胶布制品、O形橡胶密封圈、密封圈、特种橡胶制品及其它橡胶制品。
(16)催化剂及化学助剂:催化剂、印染助剂、塑料助剂、橡胶助剂、水处理剂、合成纤维抽丝用油、有机抽提剂、高分子聚合物添加剂、表面活性剂、皮革用助剂、农药乳化剂、钻井用化学品、建工及建材用化学品、机械用化学助剂、炭黑、吸附剂、冶炼助剂、电子工业用化学助剂、油品添加剂及其它化学助剂。
(17)火工产品:烈性炸药、起爆药及导火索。
(18)其它化学品:煤炭化学产品、林产化学品、酶及其它化工产品。
由此可见,化工产品如此之多,化工专业的就业之路是非常广阔的。
下面,我们给出一部分数据,进一步说明这一点。
与2012年相比,2013年,我国化工行业企业3.32万家,实现总产值11.28万亿元,同比增长31.5%;利润总额为8234.34亿元,同比增长19.0%。完成固定资产投资7348.71亿元,同比增长15.3%;进出口总额2600.2亿美元,同比增长35.7%,其中进口和出口总额分别为1517亿美元和1083.2亿美元,分别增长34.4%和37.5%。
我国化肥产量总计6619.8万吨/年,同比上升2.5%。其中:尿素产量2516.3万吨/年,磷肥产量1701.4万吨/年,钾肥产量396.8万吨/年。化学农药原药产量(折纯)234.2万吨,同比增长20.4%。我国乙烯产量1419万吨,增长31.7%;纯苯产量553.1万吨,增长18.7%;甲醇产量1574.3万吨,增长26.2%;硫酸产量7060.1万吨,增长18.7%;烧碱产量2086.7万吨,增长12.8%;合成树脂产量4361万吨,增长18.3%;合成纤维单体产量1373.8万吨,增长17.3%;轮胎产量7.76亿条,增长19.8%。
还有,据全国化工人才交流中心负责人介绍,目前排名世界500强的化工企业绝大多数都在中国设立了公司,国内民营化工企业也迅速崛起,由此迅速拉动了对化工类人才的需求。企业需求最大的前三个专业是化学工程与工艺、高分子材料与工程和精细化工,分别占到需求总数的19%、14%和14%。化学工程与工艺是人才市场最走俏的专业。
据可靠消息,宜昌市某保险企业,点名要化工专业方面的人才。至于其它看似与化工专业无关的企业和事业单位,都可能需要化工专业方面的人才。可见,化工专业的就业门路极其广阔。
环境工程专业是多学科的交叉学科,需要如化学、化学工程、材料化学等学科的理论、实验方法和技术来支撑、扩展和延伸自己的内涵和外延[2]。实验教学的基本任务是通过实验活动,对学生进行科学方法和实验技能训练和培养,使学生能够完整地、系统地掌握实验的基本原理、方法和技能以及实验技巧等。同时,学生通过实验的实际操作,实现理论和实际的联系,掌握技能,并能在此过程中提出问题,促进思考,从而使解决问题的能力得到提升,达到自主创新能力培养的目的[3]。在实验教学环节中,将原实验课程教学安排和内容进行改革,改变原来实验内容与理论课程学习同时进行,以验证型实验为主的实验教学。对环境工程专业实验教学进行调整,在完成基础化学实验、环境微生物实验、环境监测实验教学的基础上,将水、气、固、声的专业实验整合为一门环境工程专业实验,共48学时,集中在第七学期末的两周内进行,其中水方面专业实验25学时。实验技能的培养使学生不仅巩固了理论知识,训练分析、判断、综合逻辑思维能力和独立解决问题的能力,还初步培养开发学生的创新能力。
1.强化演示验证的实验内容
专业实验中演示验证实验内容是不可缺少的,相关的实验内容能加深学生对理论知识的认识和理解,加强动手能力和思维能力。演示验证实验中设置了水中常见阴离子的测定、颗粒自由沉降实验、离子交换实验等内容,同时注意专业实验内容与环境监测实验内容不重复设置。
2.突出以学生为主的原则,开设综合设计型实验
综合设计型实验以学生为主,教师为辅的形式进行实验。设置了混凝+过滤(吸附)实验、含重金属酸性废水处理实验。学生根据实验的基本原理,自主设计实验方案、准备实验所需药品、进行实验研究、分析实验现象和讨论实验结果。在整个实验过程中,教师对关键设备进行讲解和回答学生提出的问题。通过训练,学生对文献查阅、实验方法、分析仪器使用等方面知识的运用,提高了他们的知识综合运用能力、观察能力和动手能力。
3.培养学生的科学研究能力,开设研究探索型实验
在研究探索型实验中开设了生物转盘处理生活污水的动态实验和结合大学生科技创新项目、教师科研的研究型实验。在生物转盘处理生活污水的动态实验中要求学生自主设计实验内容和实验路线,设计诸多影响因素对生物转盘生化处理生活污水的各指标的去除效率,自行选择1~2个影响因素和1~2个指标的去除效率完成实验。掌握实验原理,完成实验数据处理,得出结论。在实验中学生巩固了理论知识和水质指标的测定方法,进行了文献阅读训练,迫使学生进行深层次的思考,如比较和分析实验结果合理性,分析生物转盘后续四个生化池溶解氧,回流比等对去除效率的影响。在大学生科技创新项目、教师科研的研究实验中是鼓励学生积极申请每年的大学生科技创新项目,鼓励教师结合自己的课题研究,引导学生参与部分研究工作。通过科研经历养成学生严谨的科研态度,学会搜集资料、查阅文献、设计实验思路,培养学生的科学素养和创新能力。
二、强化“两个能力培养”的工程实践教学环节
根据专业培养的目标,为更好推动工程实践能力的培养,学院多渠道积极加强对外联系,建立多家典型水处理运行单位作为校外实习实训基地,为学生提供了认识实习、生产实习、毕业实习和毕业论文(设计)等实践环节的场所,有力地保障了本科生实践能力的培养效果。由于用人单位往往更青睐有一定环境工程设计经验和实践操作能力的学生,因此在教学过程中必须加强课程设计、实习和毕业论文(设计)等教学环节训练。实践教学环节中,把所学的理论知识应用到实践中,培养学生的工程设计能力;通过认识实习、生产实习和毕业实习的实践教学,培养学生实践操作能力,增强学生运用专业知识和系统解决实际问题的能力,使学生在工程设计和创新能力方面都得到较系统的训练和全方位的提高。水污染控制工程的课程设计,时间为一周,每2~3人一组,在理论教学内容完成后进行。要求学生完成一个设定进、出水水质工艺方案的设计,在教师的指导下进行工艺计算,绘制图纸、完成设计说明书的编写,完成一个典型水污染治理工程的方案设计,使学生进行工程设计能力的训练。认识实习培养学生的专业思想,包括对企业生产和典型工艺的感知、对职业的成就感,主要以查阅资料结合实地参观为主。生产实习环节与理论教学相衔接,结合实习基地的具体情况,熟悉典型水污染控制工程处理工艺、单元处理技术与设备、处理效率,加深和巩固对专业知识的理解。生产实习选择企业运行稳定的生活污水处理厂,进行各工段跟班生产,掌握企业概况,工艺技术和运行参数,主要构筑物和设备的原理、结构和运行指标,自动控制和能源状况。提高学生水污染治理工程设计能力、实践能力和施工能力。毕业实习和毕业论文(设计)在第七学期末根据学生自主选择进行毕业设计和毕业论文,严格做到一人一题,指导老师下达任务书。第八学期开学提交开题报告进行答辩。进行毕业设计的同学到相关企业再次进行实习,依据任务书内容资料收集;选择毕业论文的同学按照任务内容要求进行大型仪器的操作学习、主要实验手段和方法的学习、完成实验材料设备的准备工作,初步培养学生的科研能力,提升学生的创新思维和创新能力。通过工程实践的系统训练,使学生增强工程实践能力与应用能力,突出综合性、整体性和系统性思维的训练。
三、结语
关键词:化学反应工程 教学改革 工程概念 创新能力
化学反应工程是关于工业化学反应过程的科学,是化学工程学科的一个主要分支,属于工程科学,其研究内容主要是反应动力学和反应器的设计与分析。化学反应工程课程与数学、物理和化学等基础课密切相关,也与热力学、动力学和传递过程等存在着交叉关系,加之独立学院学生的基础本身较弱,使得该课程的教学难度更大,普通的授课方式很难达到预期的教学效果,必须采用科学、适当的教学方法,因材施教,以提高教学质量。本文围绕独立学院对化工类人才培养的要求,提出了化学反应工程课程教学方法的选择与应用原则,探讨了“互动式、启发式”教学方式,并与实践相结合的教学模式,以促进化学反应工程课程改革和教学方法创新。
一、坚持“方法论”的教育理念与工程意识相结合的教学思想
化学反应工程是一门综合性非常强的课程,并且与工程实践紧密相联。根据化学反应工程课程教学大纲,要求学生在掌握基本原理的基础上,重点和难点则应放在分析与解决实际问题的方法论上。在理论教学中,应向学生介绍化学反应工程中的基本原理和化学反应器的设计与分析的基本方法,同时也注重让学生了解这些知识如何指导工程实际。在教学过程中强调“方法论”教学[1],提倡采用“工程分析方法”,融入化学反应工程的基本观点和工程思维方法,培养学生分析工程问题的实际能力,运用以“物质的传递与转化”、“能量的传递与转化”和 “信息的传递与转化”所组成的“三传三转”[2]的新模式进行反应器的优化和放大,解决工程实践问题。在教学过后中坚持“方法论”的教育理念与工程意识相结合的教学思想。
二、教学方法的改革
教学是一门艺术,属于双向行为。教学的主体对象是学生,学生应积极参与、发挥主体能动性并将知识内化为自身能力。作为引导者的教师应以科学的方法论为指导,贯彻“少而精、重基础”和“适用、够用和会用”的教学原则,通过“预习一听课一提问一讨论”的教学模式[3],采用启发式、提问式、互动式、讨论式等教学方法,最大限度地激发学生自主学习兴趣和学习的积极性。同时,课堂上随时观察学生表情,注重彰显学生的主体地位和个性发展。课后主动了解学生听课效果和学习难点,及时调整教学进度。对于学生普遍反映“课堂能听懂,听后难做题”等现象,适当安排习题课。对学生作业中存在问题进行重点讲解,归纳解题思路和方法,巩固学生所学理论知识。师生通过教学过程的双向互动,达到“教”与“学”的最佳结合。
三、教学手段的改革
由于化学反应工程学的研究对象内在规律较复杂,一般使用数学模型方法或简化反应过程,若采用传统的板书教学手段,学生很难想象,不好学。从而形成了“灌输式”教学方式,让学生感觉这门课程枯燥无味,产生厌学情绪。为了适应现代教育技术发展的需要,满足教学手段改革的需求,通过多年的教学实践总结,在化学反应工程的教学过程中,既要积极开发和应用现代化教学媒体,又要继承传统教学媒体中的合理成分。在教学过程中,采用集文字、实物照片、动画于一体的多媒体课件,利用动画效果把抽象概念形象化,动态地展示设备结构、操作原理、物料流动情况,使教学内容更直观、生动,提高学生兴趣,降低教学难度。与传统的板书教学手段相比,多媒体教学手段的优势在于能够实现“动态的问题形象化”,“微观的问题宏观化”,“抽象的问题具体化”,“表达方式的多样化”,提高教学效果[4]。
四、考试制度的改革
考试不仅具有检测教师教学水平和学生学习效果的作用,更具有引导学生积极学习的“无形指挥棒”作用[5]。考试制度的改革应促进教学内容、方法和手段的改革。通过几年的教学实践,针对传统考试中所出现的种种问题,采用课内考试和课外设计相结合等多种考核方式相结合的考试方案,不仅有效引导学生掌握课程的基本内容,而且在课程教学中加强了实践能力和创新能力的培养。本课程主要采用撰写课程小论文、 开展小型反应器的设计型或操作型问题的训练与考核,充分发挥学生的想象力、提高学生的创新意识。
五、课堂教学与实践相结合
化学反应工程是实践性非常强的课程,首先,课堂教学与专业实验相结合。注重从理论到实践,再到理论的过程,锻炼学生的实践能力与创新能力[6]。在教学过程中我们充分认识到化学反应工程与化工专业实验的统一性,掌握好理论知识能指导实践,而科学实践能帮助我们更好地认识、理解、掌握理论知识,将感性认识上升为理性认识后,再运用到实践中去。其次,在教学过程中与化工实习、生产实践相结合。该课程主要以工业反应过程及反应器设备为研究对象,以达到反应器的开发、设计和放大以及优化操作的目的。因此,安排学生到相应企业实习是非常有必要的。近几年,我们已建立了多家化工生产实习基地,安排学生进厂实习,了解化工生产中所用到的各类反应器及辅助设备等,了解主要装置的工艺流程及操作,使学生对各类反应过程及所涉及的设备有了感性认识,更容易接受理论教学,有利于教学质量的提高。
六、课堂教学与仿真教学相结合
仿真教学是理论和实践间的桥梁,实现了理论知识与创造能力的有机结合,既是实践教学手段,也是实践教学内容[7]。仿真技术在工程实践教学中的广泛应用,改变了传统课堂教学与实验教学的内容和手段,对于学生实现理论与实践的结合起到了重要作用。我们通过化工生产中具有代表性的大型合成氨装置的过程模拟,将化工单元操作、化学反应、过程控制、能源综合利用等现代化工过程进行整合模拟训练,为拓展学生的思维空间,培养创新能力,提供了良好的教学环境。
七、结语
化学反应工程是化学工程与工艺专业的核心课程,理论抽象,数学模型复杂,实践性和应用性很强。采用多种教学方法相结合,传统教学手段和多媒体教学手段相结合的方式,充分提高学生学习的主观能动性与学习效率。将理论教学与仿真教学、专业实验和生产实习等实践环节相结合,加深了学生对理论知识的理解,提高了分析、解决工程问题的能力。结合时展需求,积极更新教育观念,培养满足化学工业发展所需的应用型人才。
参考文献
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[2]王矗,金涌, 程易等.化学反应工程教学新理念和实践探索[J].化工高等教育,2009,(2):1—4.
[3] 王平,程丽华,谢颖.化学反应工程的教学经验总结[J].广州化工,2012,(11):191—192.
[4] 赵启文,张兴儒,董新艳等.化学反应工程教学改革与实践[J].内蒙古石油化工,2008,(13):76—77.
[5] 聂伟安,龙立平,熊文高等.“实践一认识一再实践"教学方法在 化学反应工程教学中的应用[J].化工高等教育,2007,(5):86—88.
关键词:工业催化;项目与案例式教学;课程改革;工程教育
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)22-0128-02
2016年6月19日,我国高票通过《华盛顿协议》工程教育质量第21个成员国,意味着中国工程教育质量得到了国际认可,这是我国工程教育界多年努力的结果[1-3]。针对化学工程与工艺专业工程教育认证标准、卓越工程师教育培养计划的目标,结合《工业催化》这门课程本身具有理论与实践不能很好地结合等特点,改革《工业催化》传统的教学方法,将“项目、案例式教学法”应用于《工业催化》课程教学中。通过实际反应引入知识点,科研案例将起到抛砖引玉的作用,加深学生对知识点的印象及理解。
一、课程的定位和目标
高校开展专业建设和工程教育改革的根本目的是推动专业教育质量和人才培养质量的持续改进与提高。认证标准规定了专业应该满足的培养目标和毕业要求,学生在毕业时应该具备的基本的沟通能力、合作能力、专业知识技能、终生学习的能力及健全的世界观和责任感等能力素质要求。近年来,通过在教学内容、教学方法和教学手段的改革以及教材建设等方面的探索与实践,结合行业实际,培养能够解决复杂工程问题的化工工程师已经成为课程教学的风向标。
《工业催化》课程是为化工相关专业学生开设的选修课,为学生毕业后从事催化化学相关领域的化工设计、催化剂设计与制备、运行管理等工作提供工业催化方面的专业知识。通过掌握有关催化剂设计、化剂制备和工艺、表征与测试等基本理论知识,了解相关研究方法,培养学生分析和解决催化剂制备技术中各种复杂工程问题的能力。通过掌握催化作用的基本规律和基本原理,掌握各类催化剂及其催化作用,具有对现有工业催化过程的改善和新的催化剂研究能力;通过掌握运用催化反应的基础理论和基本知识,具有对工业催化领域内复杂工程问题进行进行识别、分析、表达,以获得有效结论的能力。
目前学生对专业课的主动学习能力不足,专业课程较难理解,需要大量课外学习时间,而学生很少倾注课外时间钻研专业知识[4-6]。课本知识不能满足学生对新技术、新工业等知识的渴求,工科专业课的性质又使得学生容易出现遗忘的情况,教学效果难以保证。在成绩考核方面,学生普遍认为临时突击能够通过考试甚至有等待教师讲解重点等现象,课外自学时间很少,学习后效果不好,应用本课程的知识解决复杂工程问题则更难。
通过《工业催化》课程教学改革围绕工业生产实际需要,结合国内院校多年来在本课程教学方面积累的经验,从教学定位、教学内容、教学手段等多方面着手,将项目与案例式教学融入课堂,辅以科技论文阅读及写作,培养学生将催化知识与工业生产相结合,使学生能够在自主学习时接触到国际前沿知识,培养学生的科学思想,注重理论与实际紧密结合的求实态度,建立并完善学生专业知识学习体系,促进学生接受新技术、新知识的能力,培养和提高学生利用专业知识对复杂工程问题进行分析、表达以获得有效结论的能力。
二、案例式教学法
工业催化过程经石油、化工以及精细化工近百年的发展,已形成了巨大的生产力,在世界各国的国民经济中起着不可估量的作用。无论是石油工业、化学工业还是精细化学品工业,其发展进程中起着十分重要作用的是催化过程。―个新的催化剂、新的催化过程的出现往往从根本上改变了某一化学加工过程的状况,降低了成本,创造出大量的财富,有力地推动着工业生产的发展。《工业催化》课程作为化工、材料相关专业的选修课程,主要研究各类工业催化剂的设计、制备、分析、测试与使用方法;介绍环境保护催化技术、未来能源催化技术。在实践的基础上,总结催化作用的基本规律,熟悉不同类型催化剂的基本要求和作用特点,催化剂制备技术,催化剂表征方法以及工业上催化剂的评价与应用。早在1834年Berzelius就引入了“catalysis”术语,此后催化反应层出不穷,课堂教学中引入案例,加深学生对知识的理解。案例:在讲授“金属催化剂及其催化作用、分子筛催化剂及其催化作用”等内容时,引入与生活密切相关的高辛烷值汽油制备案例。合成气(CO+H2)经费托合成反应可定向制备高辛烷值汽油。费托合成的主要产物为直链烷烃,符合Anderson-Schulz-Flory(ASF)分布,合成产物主要是C1-C50+的直链烷烃组成的复杂混合物,重质烃产物需要二次加工。研究者一般通过二段工艺将长链烷烃经进一步裂解改质和加氢异构获得具有优异燃烧性能的中间馏分油(如高辛烷值汽油)。此反应通常需要二种催化剂,一是常规费托合成用金属催化剂,二是分子筛催化剂。借此引入常规催化剂的主要成分、了解工业催化剂制备工艺路线,催化剂的制备方法;理解溶胶凝胶法、微乳液技术等催化剂制备新技术;掌握沉淀法、浸渍法等制备工业催化剂步骤和影响因素,掌握工业催化剂的运输、贮存与装填,升温与还原,失活与再生、开、停车及钝化等知识点。分子筛是一种结晶硅铝酸盐,具有规则的分子量级上的孔道结构,是石油炼制工业上常见的重油催化裂解和异构化催化剂。通过讲解分子筛催化剂,从分子筛作用着手,分成两方面内容。(1)分子筛的吸附作用,了解固体催化剂表面的内扩散和外扩散,理解多相催化反应步骤,掌握多相催化反应步骤,掌握吸附作用和吸附等温线;掌握Langmuir等温方程的几点假设,以及Langmuir等温方程。(2)分子筛作为固体酸催化剂用于裂解、异构化和择型催化反应中。使学生了解分子筛在石油化工中的重要作用,掌握分子筛吸附作用与多相催化的关系。
三、项目式教学法
成果导向教育是由美国与1994年首先提出来的,经过20余年的发展,使其成美国、加拿大、英国等发达国家教育改革的主流理念[7]。因此,通过科研项目与教学改革融合为成果导向教育提供了良好的前提基础,使课堂上的理论知识应用于在科研、生产实践中。在“工业催化剂的设计”的教学内容中,利用产学合作企业的生产线,在课程适当教学环节结合教师的科研题目以及产学合作企业生产的产品进行项目式教学。如:浙江省自然科学基金项教改项目、浙江省公益技术应用研究计划项目“新型双提升管沼气自热重整制生物质基合成气工艺关键技术研究”等融入课堂教学。在“各类催化剂及其催化作用、工业催化剂的评价与宏观物性的测试”等章节,以省自然科学基金项目中的Fe/SBA-15/H-ZSM-5单晶胶囊催化剂设计为出发点,介绍金属和分子筛在催化剂中的作用,介绍调控费托产物分布的催化剂种类、制备方法和研究进展以及分子筛催化剂在合成生物柴油中的应用。在“工业催化剂设计、工业催化剂的制备和使用”等章节,以浙江省公益技术应用研究计划项目中的沼气自热重整催化剂设计和制备为出发点,介绍催化剂载体和助剂对催化剂性能的影响,介绍制备方法和条件对催化剂性能的影响;在“未来能源及燃料工业用催化技术”章节,介绍生物质基清洁能源的开发等。学生分小组研讨,在查阅文献和总结的基础上,得出沼气重整制备合成气,合成气直接制备柴油的具体催化剂选择和工艺,应用CAD化工软件画出工艺路线图,并在课堂上小组代表进行项目方案的讲解,采用以学生“参与式”的课堂教学,以学生为中心,让学生成为课堂的主体,使学生具有一定的探索知识能力。
四、结语
对《工业催化》课程进行教学改革,使本课程能较好地适应当代本科生工程教育的特点和学科发展趋势,将项目与案例运用到教学中,课程的改革主要围绕以下3个目标来进行:
1.强化工业催化的基础知识,培养学生扎实的专业知识和科研项目案例阅读、查询能力,注重学科交叉渗透和应用发展。
2.使学生掌握先进研究方法与技能、拥有对工业催化领域内复杂工程问题进行进行识别、分析、表达,以获得有效结论的能力。
3.达到培育具有国际化视野、能力全面、良好创新素养的应用型高级工程技术人才的目的,为提高高等工程教育的质量奠定良好的基础。
参考文献:
[1]中国工程教育认证协会(筹)秘书处.工程教育认证工作指南(2013)版)[Z].
[2]姚韬,王红,佘元冠.我国高等工程教育专业认证问题的探究――基于《华盛顿协议》的视角[J].大学教育科学,2014,(04):28-32.
[3]肖云川,吴莎.以工程教育专业认证为标准提升大学生就业能力的研究[J].现代教育,2015,(10):12-13.
[4]黄仲涛.工业催化[M].北京:化学工业出版社,2006.
[5]高正中.实用催化[M].北京:化学工业出版社,2005.