工程化学课程范文

第一篇

一、构建具有工程能力内涵的培养方案

培养方案是落实专业定位、培养目标，确定培养模式的章程，旨在落实国家通识教育的教育方针基础上，彰显专业特色的教学指导文件。而工程能力作为人才素质的体现，是内涵于培养方案的灵魂。

（一）优化课程结构，形成课程组课堂教学是大学教育中的首要手段，培养方案课程的构建要形成课程组，一般一个方向有2~3门课作为一组，有的课是先导课，属于各个方向的专业基础课，有的课程是专业方向的核心课。在开设的时间上遵循循序渐进，学生学习过程中就会逐步地构建起一类工程如何开展工作的逻辑思维模式，而这种模式即是工程能力的萌芽。例如环境工程专业的水污染控制是一个专业方向，该课程自然也就是该方向的核心课，讲授污水处理各工艺的内涵特点及应用范围、池体构筑物特点、设计方法以及设备选型等。但是如果不辅以其他课程补充，学生很难清楚这些内容在整个污水处理工程项目建设中的地位、作用以及施工建设过程。如果有讲授整个工程项目建设程序和实施过程的课程，学生就会发现污水处理的工艺设计是整个项目的指导，土建、给排水、建环、电气以及仪表自动化等专业围绕这个工艺进行工作，环境专业需要提供给这些专业人员配备工艺所需要的池体构筑物、厂房、消防设施、马达供电等参数。此外，学生还会意识到，在可研阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、工程建设阶段以及运行投产阶段工作的范围和深度。还会知道在项目建设过程中，自己设计的工艺如何在建设过程中实施。为此，我们新增了环境工程设计基础和环境土建工程，与水污染控制工程形成一个课程组。当学生无论进入设计院还是走入企业，都会有项目建设运行全局观，能够尽快进入角色，逻辑缜密地开展设计、施工和运行管理工作。

（二）优化实践环节、理论联系实际实践环节是专业知识的综合运用，并在实践中巩固和加深，进一步强化培养学生工程能力[4]。笔者所在学校的环境专业实践环节包括课程实验、生产实习、实习实训、社会实践和毕业设计“五元结合”的实践教学体系，并增加学时，相应减少课堂教学，让学生在实践中学，在应用中锻炼，理论联系实际，进一步强化和锻炼课程教学建立的工程能力，进一步强化和夯实专业素质，让工程能力在实践中提升。实践环节实现从模拟型向实战型转变，由限制型向自主型转变，由验证型向综合型、设计型转变，由理论型向应用型转变[5]。课程实验中，改革掉了与工程背景不强的实验，增加与工程结合紧密的综合性和设计性实验。通过各种方法来联系和加强实习基地建设，以有代表性的企业作为实习基地，提供学生切实可行、快速高效的实习场所。实习过程中建立深度合理的实习内容，做到人人必去，人人必会的目标。在实习过程中，将课堂教学内容有机融入实践过程，实习实训以代表性的项目作为背景，发挥学生自己的主观能动性进行实战演练。实践环节卓有成效的设置，实现了学校和企业的对接，为学生走向企业架起了桥梁。

二、构建工程化内容的教学大纲

教学大纲是教学的纲领性文件，分为课程教学大纲和实践教学大纲。在培养计划设计完成后，必须着重修改教学大纲。课程组间的教学内容必须有效衔接，走工程化路线，一般以一类或者几类代表性工程为背景而组织教学内容，删掉重复内容，舍弃与工程背景不强的内容，增加课程组间课程相互关联的内容，形成以工程实施为主线的一条龙似的有机整体。彻底改革以教材章节作为教学大纲的做法，要根据课程组的讲授目的形成大纲，然后再去有选择地使用教材，避免了有些教材内容重叠所造成的大纲重叠，浪费了时间和精力，达不到培养工程能力的目的。实践教学大纲要紧密结合课程教学大纲进行编制。课程教学大纲扣准了主题，实践教学大纲自然也不能走错方向，但是还需要突出工程背景，训练工程实施能力。废除与工程背景不强的实验内容，或者增加一些内容形成一个小型工程。例如环境地学实验中土壤有机质的测定实验，经过改革，内容变更为锦州铁合金周边土壤重金属检测，增强了实际应用性，拓展了学生对工矿企业废渣造成土壤污染的认识，同时也为环境化学课程中重金属的迁移转化内容做了铺垫，也为学生以后从事环境质量监测工作奠定了基础。

三、构建工程能力训练平台

早在1996年，美国政府就组织有关行业协会、学术团体、产业界和教育科研部门专家讲座可再生资源开发利用问题，并于1998年后提出题为《2020植物/农作物为基础的可再生资源——通过可再生植物/农作物资源利用加强美国经济安全性的设想》（以下简称“设想”）。该设想公开发表后，美国农业部和能源部支持全国玉米种植者协会组织跨产业部门研究讲座设想的实施问题。经过长时间讲座产业界、深信界和政府部门对设想目标的实现、存在问题和实施步骤取得共识，并提出了题为《实施植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想的技术指南》（以下简称“技术指南”）。这两份报告内容详实、焦点明确、逻辑性强、实施步骤清晰，许多观点和技术课题及措施具有启迪性。从该两份报告中，不仅可以弄清可再生资源和内涵、开发利用的必要性和可能性，而且对如何开展和促进可再生资源的开发利用提供了实施途径。对目前可再生资源开发利用的经济技术状况、存在的障碍和误区也都作了明确的阐述。虽然两份报告都是针对美国情况提出的，但是其科学性和前瞻性以及许多技术内涵对我们仍不乏借鉴参考价值。

随着适用性研究和开发的进展，人们可以发现许多经济上可行的方案来满足整个地球的需求。该"设想"确定了方向和相应的规划，采取措施建立利用植物系统中能源和碳源的可再生资源基础。面临的挑战是严重的，但机遇也是难以衡量的。人类可以适应变化，但必须接受所面临的挑战。序言中从两方面进一步阐明“设想”提出的背景：

1、界定植物/农作物基资源

植物/农作物基(有时用生物基bio-based)资源是指来自于一定范围的植物系统，主要是农作物、林产品和食品、饲料和纤维工业加工过程中的副产物。它们可以通过一年生的作物和树种，多年生植物和短期轮作树种等途径在一个较短的时间内再生。石油化学品原本也是以植物为基础，其基本分子为烃类。植物/农作物基可再生资源当前所用的大量基本分子是碳水化合物、木质素和植物油。也有一些量少高值的分子是来自二级植物新陈代谢。另一个主要区别是烃类及其提取系统已经开发并加工处理其所需要的原料型产品，而植物基可再生资源在某些程度上虽然也被认定，但某种植物会含有某种资源，加工后会留下什么，尚未完全搞清。

最近生物技术进展可以改变植物成分和酶提取系统，这就为现在需要的化学产品和新型中间人体及产品制造提供了新的经济机遇。据统计，美国的森林、耕地、牧场等面积约22.46亿英亩(1英亩=0.405公顷，下同)，其中主要农作物的种植面积有4.24亿英亩，可以生产大量植物/农作物基资源。过去50年，这类资源的重点主要是面向食物、饲料和纤维生产。

2、烃类经济

20世纪后期，世界经济发展很快，生产增长率有很大提高，尤其是各发达国家，一些发展中国家也不断增长。成功的增长和发展过程中起主要作用的是烃类经济。自20年代以来，矿物化石燃料的采取和利用提供了人们当前所享受的经济效益和生活水准。许多国家都依靠这种资源来满足能源和原材料的需要。

在过去50年中，大量的研究开发在能源生产和基础产品制造方面创造了许多可以大量增值的工艺过程。市场经济明显地受人们提高生活水准的意愿所驱动，以创造各种产品。生物基资源的(主要是用植物基)用量很小。据统计，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美国1996年玉米、黄豆和小米等生产用作食品和饲料量约为6900亿磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此从经济角度看还不能赶上工业原料，而以烃类为基础的经济却繁荣昌盛。

1、界定植物/农作物基资源

植物/农作物基(有时用生物基bio-based)资源是指来自于一定范围的植物系统，主要是农作物、林产品和食品、饲料和纤维工业加工过程中的副产物。它们可以通过一年生的作物和树种，多年生植物和短期轮作树种等途径在一个较短的时间内再生。石油化学品原本也是以植物为基础，其基本分子为烃类。植物/农作物基可再生资源当前所用的大量基本分子是碳水化合物、木质素和植物油。也有一些量少高值的分子是来自二级植物新陈代谢。另一个主要区别是烃类及其提取系统已经开发并加工处理其所需要的原料型产品，而植物基可再生资源在某些程度上虽然也被认定，但某种植物会含有某种资源，加工后会留下什么，尚未完全搞清。

最近生物技术进展可以改变植物成分和酶提取系统，这就为现在需要的化学产品和新型中间人体及产品制造提供了新的经济机遇。据统计，美国的森林、耕地、牧场等面积约22.46亿英亩(1英亩=0.405公顷，下同)，其中主要农作物的种植面积有4.24亿英亩，可以生产大量植物/农作物基资源。过去50年，这类资源的重点主要是面向食物、饲料和纤维生产。

2、烃类经济

20世纪后期，世界经济发展很快，生产增长率有很大提高，尤其是各发达国家，一些发展中国家也不断增长。成功的增长和发展过程中起主要作用的是烃类经济。自20年代以来，矿物化石燃料的采取和利用提供了人们当前所享受的经济效益和生活水准。许多国家都依靠这种资源来满足能源和原材料的需要。

在过去50年中，大量的研究开发在能源生产和基础产品制造方面创造了许多可以大量增值的工艺过程。市场经济明显地受人们提高生活水准的意愿所驱动，以创造各种产品。生物基资源的(主要是用植物基)用量很小。据统计，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美国1996年玉米、黄豆和小米等生产用作食品和饲料量约为6900亿磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此从经济角度看还不能赶上工业原料，而以烃类为基础的经济却繁荣昌盛。

烃类虽然将继续起到非常有效的经济发展平台作用，但是在其未来应用中却有若干问题有待解决。首先是对石油化学产品的应用环境问题日益受到关注，随着又产生了许多相关的问题。化石燃料是一类正在减少的原料资源。应用植物/农作物基资源作为一种补充，由于它们是可再生的，所以为经济有序地向可持续发展转变创造了机会。

通过对能源状态的审视就可看到可再生资源作为一种补充的必要性。烃类资源有限，许多专家提出世界可采和探明储量，如按现在消费水平计算只能提供50-100年，此处的一个重要假设是“现在消费水平”是保持不变，但是从全世界人口增长和生活水准变化来考虑，此假设是不合理的。当前世界上按人口平均的能源消费水平差距很大，详见表1，许多发展中国家都将增加能源消费。未来的能源供应问题是多方面的，因为发展中国家人口众多。例如，中国按人口平均能源消费相当于美国水平的1/3，其需要增加的能量数量约相当于美国现在全年能源使用总量。