化学工程与材料

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化学工程与材料范文第1篇

专业：高分子材料科学与工程 姓名：魏钊华 学号：200336001086 实习编号：G4 070

金工实习是一门实践性的学科基础课，是高等院校工科专业学生进行工程训练、培养工程意识、学习工艺知识、提高综合素质的重要必修课。

作为一名材料学院高分子专业的学生，金工和本专业有着直接的联系，但是通过金工实习能够使我们接触到生产实际，获得机械制造一般过程的感性认识，了解到一些先进的生产技术设备；进行有关实践技能训练，培养一定动手能力和严谨的工作作风；同时，在劳动观点、质量和经济观念、理论联系实际和科学作风等工程技术人员应具有的基本素质方面受到培养和锻炼。记得一个老师就说过，我们来这里有两个目的，一是了解而非真正学习手艺，即获得机械制造一般过程的感性认识，二是体验生活锻炼动手能力，即接触真正的生产实际。我认为这是非常正确的！机械制造生产过程实质上是一个资源向产品或零件的转变过程，是一个将大量设备、材料、人力和加工过程等有序结合的一个大的生产系统。两个星期的时间不可能使我们完全的掌握这门技术。但是重要的是我们在金工实习过程中锻炼得到能力和经验！对于一名大学生，特别是一名华南理工大学理工科的大学生，实践和理论相结合显得尤其重要，而实习就直接提供了这个桥梁，它让我们把从书本上学到的东西加以运用，同时也让我们学习到了从书本上学不到的东西。

身为大学生的我们经历了十几年的理论学习，不止一次的被告知理论知识与实践是有差距的，但我们一直没有把这句话当真，也没有机会来验证这句话的实际差距到底有多少。金工实习给了我们一次实际掌握知识的机会，离开了课堂严谨的环境，我们感受到了车间中的气氛。同学们眼中好学的目光，与指导教师认真、耐心的操作，构成了车间中常见的风景。就在课堂中的我们感受到了动手能力重要性，只凭着脑子的思考、捉摸是不能完成实际的工作的，只有在拥有科学知识体系的同时，熟练掌握实际能力，包括机械的操作和经验的不断积累，才能把知识灵活、有效的运用到实际工作中。我国现行的教育体制，使得通过高考而进入大学的大学生的动手实践能力比较薄弱。因此，处于学校和社会过渡阶段的大学就承担了培养学生实践能力的任务。金工实习就是培养学生实践能力的有效途径。

金工实习过程中，安全第一！这句话谁都知道，但不一定放在心上，所以金工实习的第一天，我们便被安排去看一个实习安全方面的录像，录像里详尽的播放了许多工种的实习要求，像电焊气焊，热处理等。看着许多因不按要求操作机器而发生的事故，再加上老师告诉我们的以前发生的类似事件，我真的有点害怕，许多人也和我有同样的感受。老师看出了这一点，就告诉我们，只要按照正确的方法，掌握要领，是不会发生事故的，于是我明白了，规范的操作，是安全的重要保证！

因此两周的金工实习我都一直把安全放在首位，严格按规操作，绝对不在车间打闹嬉戏，认真谨慎不敢有半点马虎。

在第二天的钳工实习中，我们知道了钳工的主要内容为刮研、钻孔，攻套丝、锯割、锉削、装配、划线；当我们用锯条将铁棒上的11mm长的铁块锯下来时，我们是多么的欣慰啊。然而这还是第一步，我们接下来还要对其表面进行处理并找出其中心，然后还是用手一步一步将它由圆柱状磨成六面体状。一切都是多么的艰辛！但甚感高兴的是：我们还得到了劳动成果——自己亲手做的六角螺冒。看着这最后的小咚咚，大家都笑了，都把它收藏起来了作为以后的美好的回忆！

于是，我学到了：做工业设计时，一定要耐心，不厌其烦的对进行精加工！

在借下来的车工实习中，我们了解了车刀的种类，常用的刀具材料，刀具材料的基本性能；知道了车刀的组成和主要几何角度。在操作中，同学之间配合得委完美.从一开始的笨手笨脚，到后来熟悉后的速度加快，大家越车越来劲，越来兴趣。很快，一个相当光滑而有高精度的圆柱转轴工件就这样诞生了！

其实在这么多的工种当中，我最感兴趣的是数控技术——微机数控车削加工、微机数控线切割加工、微机数控铣削加工.以前的我根本不知道那么多的精致零件、图案等是如何生产出来的，看了数控技术所生产出来的产品，真是打开眼界！原来人类利用机器生产的水平是如此之高，太令人兴奋！这也让我打心眼里想，这么先进的设备，这么优越的学习条件，我一定要更充分地利用好这一切，为自己储备下一定的能量！

......

还有很多其他的工种，虽然印象不是很深刻，但也在无形中培养了我对金公实习的了解和热爱！

经过两个星期的金工实习,我初步掌握了金属加工的基本知识、基本操作方法。在这两星期的学习中，主要学习了以下几方面的知识：金属加工基本工种包括铣工、车工、电火花加工等的操作。我想任何人对新东西都有一种天生的好奇。同样，面对那么复杂的机器，看着那些粗糙的原料在那里变成精美的工具。谁又不心动？希望自己能够掌握它，至少能够了解它。

人生本身就是一个不断学习的过程，更何况我们这些还没有步入社会、独立生活的大学生呢？抱着一种极强的学习欲望开始了我的金工实习。

作为一名大学生，第一次接触到机床，工件之类的新东西，第一感觉就是非常好奇，之前在书本上学的东西终于在现实中见到了。不要小看这笨重的机器，正是这笨重的机器奠定了我们的工业基础；更不要小看这简单的操作，正是这简单的操作，构成了实践和理论的结合。这些机器加工成的工件简单也不错，但试想支撑现代化建设的哪一台机器不是由这种简单的工件来的。看到指导教师神奇般的用手中的工具做出漂亮的工件，是又敬佩又心急。等到自己做的时候，才知道这东西不是简简单单就能做出来的，有时还累得腰酸背痛。不过累归累，心中仍然感慨颇多。实习车间里，一台台机床运转着，工件被一步步加工成形，虽然工件很简单，操作过程也不难，但是工件上的每一点都融汇着我的汗水，每一刀都刻着我心情。而当我把自己亲手加工的工件交到老师手里时，那种自豪感是必须亲身体验才能感受到的。生平第一次有机会“学以致用”，很有成就感，也真切的体会到真理必须要用实践去检验，不亲自去动手试验一下，你学的再好也白搭。有很多东西是书上没写的，只有在实践中才能体会得到。纸上谈兵只会让人走进误区，实践才是永远的老师。

老师们教得非常认真，时间虽短，但是他们却是尽其最大的努力，在如此有限的时间里多教给我们一点东西，希望我们能真的有所收获，而不是空手而归。一开始我们的心理多少有一点借此机会好好放松一下的想法，并不是百分之百的投入。但是老师的认真让我们摆正自己的心态，把更多的心思用在实习上，以真正学到有用的知识。我们认真听取老师的讲解，同时在老师的指导下完成任务。例如车工时，我们用传统的车床车一个球，难度比较大，而且存在一定的危险性，但我还是全身心地投入到了工作中。当看着自己亲手做出的工件时，我心中无比喜悦。但是，也有极少数同学对此表现出了烦躁心理，不想参加练习或应付了事。这些同学应该认真思考一下学校安排这门课的用意，不应该浪费这一次难得的实践活动。实习满足了我们好奇的心情，使我们的兴奋感渐渐消退，但是它留在我们心中的却是那种工作时的艰辛，更重要的，它让我们有了一种责任感，对社会发展的责任，对国家的责任。这种责任感促使我更加认真的学习，努力充实自己，用科技知识武装自己，以求尽快的投入到现代化建设中。

我们学校实习中心的设备还是比较先进的，这是现代化工业制造技术的发展要求，也是我们学校实习条件得到改善的反映。仪器设备的价格都比较昂贵，动辄几万乃至十几万。但先进的仪器设备代表着现代化工业的方向。两周的金工实习，工种基本上是微机数控加工,电火花加工,CAD设计,Mill9设计,数铣加工等非传统实习内容在内的多工种的工程训练。这些科技含量相当高的工种中，我们能够真正体验到高科技带来的乐趣。同时也知道了现在这方面工业技术的国内水平如何以及是否与世界先进水平的存在差距，让我们产生了一种责任感，推动我国科技进步的责任感。

化学工程与材料范文第2篇

关键词：培养计划；培养目标；材料科学与工程；麻省理工学院

欧美国家在20世纪60―70年代开始设立材料科学与工程系。名称变更反映了对材料领域研究认识的变迁，即“材料研究需要依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”。1998年教育部对材料类本科专业目录进行了调整，将原来划分过细的十多个材料类小专业合并成了现在的冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、材料物理、材料化学等六个专业。同时，在引导性专业目录中还设置了材料科学与工程一级专业。虽然以材料科学与工程一级大学科来设置专业是必然趋势，但材料科学与工程人才培养模式仍在探索之中[1]。同济大学当年就设置了材料科学与工程本科专业，期望以欧美的模式来培养材料学科人才。实际上，早在20世纪80年代，当时的同济大学建筑材料工程系就为建筑材料专业的本科生开设了材料科学导论、断裂力学、表面物理化学和传热、传质与动量传递（简称三传）4门基础课程。近几年因为参与学院材料科学与工程专业培养计划的修订工作，查阅了国内外许多大学这个专业的培养计划，国内高校在材料科学与工程专业培养计划上的认识一直存在争议。美国麻省理工（MIT）材料科学与工程专业本科培养计划的公开信息最多，不仅有课程列表和学分要求，还有课程的详细简介。尤其是麻省理工的开放课程服务（OpenCourseWare），使得我们还能够进一步了解课程大纲和部分内容。此外，MIT材料学科是USNews全美排名第一的，他们的培养

计划应该具有更好的借鉴意义。本文在反复仔细研究其有关本科培养的各种公开资料的基础上，对其培养计划进行了分析，结合自己的教学工作实践，总结了一些心得体会，希望与国内同行共享。

一、麻省理工材料科学与工程专业的培养计划

MIT材料科学与工程系设3个专业（Course）。其一为一般意义上的材料科学与工程专业（Course 3），学生所得学位是材料科学与工程理学学士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授学位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美国工程与技术鉴定委员会）授权的，绝大部分学生都选读这个专业。其二为课程选择度更大的一般专业（Course 3-A），这个专业的毕业生将获得没有特别指定专业领域的理学学士（Bachelor of Science without specification）学位，系里并不寻求ABET对这个学位的授权，只有很少学生选择这个专业，常常是医学、法学、MBA预科生选择这个专业。第三是考古与材料专业（Course 3-C），学生所得学位是考古与材料理学学士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不寻求ABET对这个学位的授权。从系里是否寻求对所授学位授权就可以看到，MIT材料科学与工程系本科生的主要专业是一般意义上的材料科学与工程专业（Course 3）。后面的讨论主要针对Course 3的培养计划进行。

1. 课程和学分要求

该培养计划的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17门课程，其中自然科学6门，人文社科8门，限选科技课程2门，实验课程1门。（2）交流能力课程（Communication Requirement）4门。（3）系内课程，包括一套核心课程（Core subjects，共10门课），一个论文或2个实习以及4门限选课程，合计184～195学分。其2011―2012版本的课程和学分要求见表1，表中课程名称前面的数字表示课程号，后面跟表示学分的数字、课程性质、前修或同修课程号。MIT每门课程的学分由三部分组成，表示学习课程所需要的时间分布，中间用短线隔开，第一个数字表示讲课时间，第二数字表示实验、设计或者野外工作时间，第三个数字表示预习的时间，是以中等学生所需要时间估计的。1个学分大约相当于一学期需要14小时的学习时间。从表 1可见，一般专业课程，预习所需时间是讲课时间的2～3倍。

备注

*可以代替本先修课程的其他先修课程列在课程描述页面。

（1）这些课程可以算作必修课程或者限选课程的一部分，但不能同时计算。

（2）可以选9-12学分。

（3）通过申请，可以被类似课程替代。

2. 限选课程的选择

中列出了21门限选课程，每个学生只需要选择4门课（48学分）。理论上，学生可以在21门课程中任选48学分，甚至经过批准，还可以选择其他系的课程或者研究生课程来代替。实际上，由于材料的范围很广，这些选修课程是根据主要的研究领域来设置的，它们是： 生物与聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），电子材料（Electronic Materials），结构与环境材料（Structural and Environmental Materials），基础与计算材料科学（Fundamental and Computational Materials Science）。

因此，在MIT材料学院的网页上，曾经列出了各领域推荐的限选课程。网页上还列出了每一个方向的咨询教授，以方便对上述领域某一方面更感兴趣的学生选课。

3. 部分课程大纲和教学情况分析

（1）材料科学与工程基础课程

这个课程为15学分（5-0-10），总是与“材料实验”一起选修。课程安排也是交叉进行，实验周不上课，一共有4个实验周。这样，材料科学与工程课程讲课时间就缩短为9周（一个学期14周，最后一周为考试）。其课程安排为周一、三、五各2小时的讲课（lecture），周二和四各1小时的复习课（recitation）。所以一共27次讲课，18次复习课。实际讲课为24次，另外3次课为测验和考试。最后一次考试并不是考全部课程内容，即每次测验和考试都是分段内容。

这个课程由两个教授分别讲授，每个教授都是24次课，因此可以推论，每次每个教授将讲1小时。一个讲授结构和化学键（Structure and Bonding），一个讲授热力学和统计力学学（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。

两部分课程分别布置6次作业，每部分每次都是2～3个题目，都有交作业的期限，没有按期交作业的，该次作业成绩为0。作业答案在交作业期限过后就会立即公布。课程总成绩由作业成绩占20%、三次测验占80%构成。得分标准为：总评80分以上A，70～79分为B，55～69分为C，低于55分为不及格。

（2）实验课程

MIT材料系内有2门必修的实验课程，即材料实验和材料综合实验。这两门课程同时还是加强专业交流能力培养的课程，所以，教学过程特别注意专业交流方面（包括论文写作、口头技术报告等）的形式要求。材料实验与材料科学与工程课程同时选修，在2年级第一学期进行。材料综合实验课（Materials Project Laboratory）基本上就是几个同学合作的科研项目，在3年级下学期进行。下面以二年级的材料实验为例，介绍其教学和考评办法。

如前所述，材料实验共4个实验周，实验周没有其他专业课。实验内容包括量子力学原理演示、热力学和结构，同时囊括了几乎全部现代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通过口头和书面方式加强交流能力培养。从教学内容看，这门实验课承担了教授材料研究方法的任务。

一般将50个左右学生（2011年的2年级学生只有43人）分成6个组。每个实验周有3个实验主题，每个主题下面2个实验，2个组共选一个主题，每组选做其中一个实验。6个实验同时进行。一周3次实验，每次4小时。因此，每个组每周只做3个实验（每个主题做1个实验），共12个实验。由于每个组只做了一半的实验，对另一半实验的了解，通过每周2次的1小时交流课程（recitation sections，一般隔天举行）来实现。交流课上，大家各自在黑板上即兴介绍实验的发现，回答教师和同学的提问。

该实验课由3个教授上，其中一个总负责。课程成绩评分标准

二、分析和讨论

1. 关于必修课和选修课

系内必修课程除毕业论文或企业实习外，共有10门。大学一般要求的17门课，理论上可以自由选择，但从表1系内课程的先修课程可以看出，微积分I和II，物理I和II是需要先修的，大学一般要求的6门自然科学课程就去掉了4门，能够自由选择的大学自然科学课程剩下2门。从系里建议的选课表（roadmap）可以看到，另外2门自然科学是化学和生物。所以，自然科学的必修课程实际上相当于14门。

限选课程要求包括GIR类型2门和48学分的系内选修课。有3门系内课程（共39个学分）可以作为GIR课程来选，但不能同时作为系内课程要求的学分。大多数系内选修课程的学分为12分，这样的话，系内限选课48学分需要选读4门。所以，每个学生可以有6门专业选修课程。有意思的是，在表1中只有21门限选课程，而该系主要的研究领域（或者说相当于我们的专业方向）有4个，平均每个方向只有5.25门课。如果去掉2011―2012年新增的2门课程，过去几年只有19门课，平均每个方向只有4.75门课程。看来，MIT材料科学与工程专业的课程设置，并不鼓励学生选单一专业方向的课程。实际上，在以前分专业方向限制选修课时，每个专业方向仅仅提供2～3门课程，进一步的分析见下文。

反观我们的培养计划，我们的专业方向必修课程有5门（14学分），选修课程应选4门（8学分），合计9门课程22学分。因为我们的学分是按照每周上课学时数计算的。如果按照MIT的学分计算方法，学分约为每周上课学时数的3～4倍，考虑到我们的上课周数为17～18周，而MIT才14周，因此，我们的专业方向应选学分至少相当于MIT的88学分，比其4门课程（48学分）的要求多了5门课程（40学分）。可见，我们的培养计划更加注重学生专业方向知识和技能的培养。

另外，MIT材料科学与工程系的研究领域非常广泛，关于其主要研究领域的介绍出现在3个网页上。其一是在该系的学位要求中关于限选课程的介绍网页，4个主要的研究领域分别是生物与聚合物材料、电子材料、结构与环境材料、基础与计算材料科学。其二是在MIT的招生网页，4个主要的研究领域分别是：半导体材料和低维系统（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、纳米结构材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介绍全体教师（Faculty）的网页，列出了30个研究方向（discipline），共122人次（有重复计算，因为实际教师只有35人），平均每个研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向仅1人如微技术、半导体，最多的是纳米技术，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技术）9人次，能源材料（包括能源与环境、储能）9人次。人数比较多的研究方向还有结构与环境材料9人次，高分子材料7人次，电、光和磁材料7人次。

可见，尽管MIT研究的材料类型很多，但其本科生培养计划中，涉及具体材料类别方向的课程特别少。

2. 关于考核与成绩

MIT很多课程的成绩评定都包括平时作业和出勤与课堂参与情况。有的课程，考试以外的项目在成绩评定中所占份额可达到50%，有的实验课程则更是高达85%这在一定程度上反映了MIT对大学生平时学习的管理是非常严格的，与我们头脑中关于国外大学生“自由”学习的图像截然不同。

3. 关于选课进度安排

MIT材料系没有规定统一的选课进度表。但从其推荐的选课安排（roadmap）看，具有如下特点：

（1）8门大学一般要求的社科课程（GIR）分布在8个学期选修，即每学期选修1门社科课程；

（2）一年级把大学要求的6门自然科学课程（GIR）学完，包括数学、物理和化学。

（3）二年级起全面进入专业学习。第一学期学习材料科学与工程基础、材料实验2门课程，两门课交叉进行，实验周不上课。上课周每天都有材料科学与工程基础课，实验周每天都有实验或交流，学习安排非常集中。

（4）每学期的课程一般为4门，其中1门为社科课程。

MIT二年级第1学期就学习专业基础课程，这比我们的教学计划提前很多。国内的教学计划进度安排曾经强调，前两年不安排专业课，以至于我们的材料科学与工程课程被安排在第5学期，材料研究方法更是被安排在第6学期，使得高年级学习特别紧张，深入接触专业知识和方法的时间被推迟。

4. 关于培养计划的修订

从网页上能够追溯到MIT材料系1998年的培养计划，其培养计划在2003年做了很大的调整。两者的比较

这两个培养计划的最大差别在必修课，课程名称几乎完全变了。但对比课程名称和教学内容可以发现，新培养计划中的“材料科学与工程基础”包含结构与化学键、热力学与统计力学两大部分内容，分别由两位教授讲授，似乎代替了原来的“材料热力学”、“材料物理化学”和“材料化学物理”3门课程，因为其教材之一仍然是物理化学（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）。“材料实验”应该与原先的“材料结构实验”对应，“材料综合实验”应该与原来的“材料加工实验”对应。“材料的微结构演变”与原来的“材料结构”相似。取消了“材料力学”、“材料工程中的输运现象”2门课程。增加了“材料的电光磁性能”、“材料的力学性质”、“有机和生物材料化学”、“材料加工”4门课程。取消2门，合并2门，增加4门，课程总数不变。

选修课变化较小，只是增加了若干课程，特别是生物材料和纳米材料的课程。其实，两门生物材料课程是2000年增加的，当时选修课由4方向增加为5个方向。选修课的最大变化是理论上不再分专业方向，学生可以任意选课。但实际操作时，仍然向学生推荐各专业方向的课程组合。无论如何，每个专业方向的课程不足4门，学生必然需要选修其他方向的课程。

从2003年至今，必修课没有变化，选修课则有一些小的调整（表5）。其中2005年减少了高分子化学、化学冶金学（Chemical Metallurgy）2门课程。增加了2门数学，材料热力学（原来的必修课），先进材料加工，衍射和结构，材料的对称性、结构和张量性质，材料选择，共7门课程。可见，增加的这些课程仍然是与具体材料种类无关的。2007年和2011年分别增加了1门生物材料方面的课程。可见，即使是选修课的调整，仍然在继续加强有关材料行为特征方面的课程，减少有关具体材料种类的课程。

5. 关于培养目标与课程设置

过去，MIT材料科学与工程系培养目标分四类，研究型学位（Course 3）、预科型学位（Course 3A）、实践型学位（Course 3B，2003年取消）和考古型学位（Course 3C）。其中，研究型学位与实践型学位培养要求的唯一差别是不变的，即前者在四年级做毕业论文，后者在二年级暑假和三年级暑假做2个20周的企业实习，其他课程要求完全相同。现在把实践型学位取消了，但仍然保留了学生向这个方向发展的渠道，即学生仍然可以选择做毕业论文或者企业实习，学位合并在研究型学位（Course 3）中。

从2003年培养计划大调整来看，MIT材料科学与工程专业（Course 3）的主要培养目标是让本科毕业生继续深造。也可能是社会需求的变化促使MIT对培养计划进行调整。这从MIT选读实践型学位人数变迁或许可以看出一些端倪（表6）。从1998年到2002年，实践型学位人数多于研究型学位的人数，2002年突然降低，与研究型学位相当。查看大学2年级实践型学位学生注册数，从2002年起突然减少，由原来每年约20人突然减少为6人。2003年培养计划调整当年，还有5人注册为实践型学位，这应该是此前培养计划延续所致。

那么，没有了实践型（Course 3B）学位，是否还有学生仍然会选择实习代替论文呢。下面从2002～2008年MIT材料系本科毕业生去向分析。除了一些研究生院，网页一共列出了38家企业和17家政府部门或咨询机构。统计2002年以后（至2005年结束，当年仅剩下1人）各年4年级实践型学位人数（也约等于当年毕业人数）总和恰为38人，与毕业生去向统计的企业单位数刚好相同。这难道是巧合？是否可以推论，2003培养计划修改之后几乎就没有学生选择去企业实习了？

MIT材料专业取消实践型学位，以及此后可能几乎没有人选择实习代替毕业论文事实，一方面可能与美国产业向国外转移，本国企业对工程师的需求减少有关；另一方面，MIT培养计划中的课程设置调整也起了一定作用。因为选择实践型学位人数锐减在前（2002年），培养计划调整在后（2003年）。培养计划中去掉的必修课“材料力学”和“材料工程中的输运现象”，显然属于工程类课程。因此，其培养计划课程中增加材料研究型基础知识、减少工程知识的倾向十分明显，也说明其培养计划随社会需求进行了及时调整。

另外，尽管2003年培养计划中的必修课有较大调整，但选修课调整比较有限。而且调整前后，没有改变其材料类本科生宽专业培养的模式。

但在选修课中，把专业方向的基础课程去掉，仍然让人有点匪夷所思。例如，高分子化学在高分子材料领域历来就被认为是专业基础课。MIT在2005年却把这门课从本科生培养计划中去掉了。查看其高分子方向研究生培养计划核心课程，可以看到高分子物理化学、高分子合成、高分子合成化学等基础课程。可见，MIT把专业方向的一些基础知识培养放在了研究生阶段。

以上似乎给人这样的印象，如果不继续读研究生，则专业方向的基础知识是不太够的，无形中将人才培养的周期拉长到研究生阶段了。但从我自己教学的经验来看，学习高分子物理就可以了解高分子材料的行为和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成与制备方法。我的一些研究生以前从未学习高分子方面的课程，为了让他们在研究中能够理解和使用高分子材料，我就是先给他们讲授高分子物理的基本知识。

另外，注意到MIT材料专业研究生数量是本科生数量的2.2倍，有很多研究生来自校外，特别是来自国外。所以，MIT材料专业培养计划中对专业方向选修课程的调整，结合研究生阶段的课程安排，既考虑到了本科宽专业基础的培养模式，又打通了本科生培养与研究生培养之间的关联，在研究生阶段加强专业方向基础知识的培养，也便于接受其他教育背景的学生来读研究生，还是十分合理的。

MIT材料专业的本科培养计划，不断强化了按照材料大类进行培养的模式，必修课和选修课都加强了材料基本行为知识的课程，减弱了材料类别基础知识的课程，把后者移到研究生教育阶段。这说明国外关于“材料研究依据其行为和特征，而不是依据材料类型来进行”的认识形成30多年以来，不仅没有改变，还在进一步加强。MIT在2003年对培养计划大调整时，加强了材料研究基础知识课程，减少了工程类课程，其本科生的主要去向是进一步深造，直接到企业就业的比例急剧减少。本科生阶段加强研究基础知识课程，把专业方向基础知识培养放在研究生阶段，加强了研究生的知识培养，可能是其材料研究能够长期在美国名列前茅的原因之一。

化学工程与材料范文第3篇

关键词：教学―科研一体化；实践能力；创新精神

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）15-0008-02

一、引言

高校本科实验教学是巩固理论知识、培养创新意识和高素质工程技术人员的重要环节，然而传统实验项目多以基础教学为主，即使是和专业知识最为紧密相关的专业综合实验等实践内容也仅涉及到基础的实验操作、简单合成方法和成形工艺实验，学生完全不能触及本专业发展的各个领域，更无法拓展对本专业深层次、系统地了解。实验教学缺乏引导性，无法激发学生自主探索和创新意识。为了改变实验教学现状，各个高校开展了对实验室教学模式的改革和探索，并取得了一定的成效[1-4]。

本校高分子材料与工程专业经过几十年地发展，已形成了相对稳定的科研团队，如生物医用高分子材料、光电高分子材料、3D打印材料、凝胶高分子材料等，引领着本专业的不同发展领域。如何在公共实验室资源有限的条件下，按照学校发展和人才培养的总体需求，将科研项目和科研室纳入本科实验教学环节中，建立教学―科研一体化的综合实验室教学管理体系，以科研带动教学，使大学生都能涉及本专业发展的各个领域，了解本专业最新发展动态，从而激发潜能和创新精神的培养，是解决实验教学最积极有效的途径。

二、存在的问题分析

1.教学内容设置缺乏引导性、自主性和创新性。由于实验室建设的滞后性，高校本科教学中设置的实验多以基础性和验证性为主。传统实验项目的设置总是选取固定的几个实践操作项目让学生进行实际操作，实验内容局限且简单[5-7]。传统实验教学内容缺乏引导性、自主性和创新性的培养，因此将本专业各科研实验室研究项目纳入到本科实验教学，是目前迫在眉睫的事情。

2.实验室设置缺乏系统规划。由于缺乏统一规划，目前大部分高校的公共实验室和专业教师的科研室相对分散，科研室相对独立，大部分本科生很少接触到教师的科研项目和科研实验室，无法触及专业精密仪器和设备及专业发展的前沿领域。将科研实验室纳入到本科教学中，依据科研项目设计综合性、设计性、探索性等可行的教学实验项目，提高科研实验室专业精密仪器和设备利用率，提高学生对本专业研究领域的认识，从而引导学生的创新意识。因此，系统规划基础教学实验室和科研室的布局，起到了优势互补和综合利用的最佳效果[8]。

3.实验教学缺乏有效的管理和考查机制。目前，实验实践教学以学分制作为对学生的考查机制，学生按照规定时间参加安排的实验教学环节，并完成实验指定的内容即可获得学分。实验教师往往在实验前安排好所有的实验细节，学生被动的按要求做完实验，既没有对实验内容做相关了解，也没有进行前期的查阅资料等准备工作，更无法谈及探索和创新精神。无需思考和挑战的实验考查机制无法达到自主性和创新性的培养。

三、解决措施

1.建立教学―科研一体化的综合实验室。本着以科研带动教学、教学和科研相互促进的理念，并结合本专业的研究领域采用统筹的思想规划教学和科研实验室的安排，形成教学和科研室的有利结合。学校正在筹划整体搬迁事宜，新的实验大楼已准备就绪，借搬迁的好时机系统筹建和规划的教学―科研一体化的综合实验室如图1所示。公共实验室和科研室设置在同一区域，既方便教师科研实验时高效利用公共实验室资源，又利于学生对专业研究领域的认识和了解，也解决了科研室科研项目转化为实验教学项目提供的容纳空间。

2.建立教学―科研一体化实践项目计划。科研项目纳入本科实践环节，应制订完善的科研教学实践项目计划：（1）对科研项目纳入教学环节的实践教学内容要进行科学的论证和认定，重点考察实验目的的明确性、实验装备的利用性、实验效果的显著性、能力培养的递进性和激发创新意识的能动性，尤其要考察是否代表本领域最精简、核心和是否具有完整系统性的引导项目。（2）科研教学实践项目申请，鼓励专业教师及其研究生对研究领域的科研项目进行提炼，制订适合本科教学的实验项目，对实验目的、方案、可行性和创新性等进行充分论证，由院学术委员会审核通过后进行实施。（3）根据科研项目的变化积极更新实验项目。国家级、省级等纵向和校企联合的横向科研项目代表当前该学科发展的最新方向和社会的最新需求，应根据在研的科研项目及时更新科研教学实验项目。

3.完善实验室实践教学监督、管理和考核评价体系。一方面，对纳入到教学实践中的高校科研室进行考核和绩效评估，促进实验室管理体制及运行机制改革；另一方面，强化对学生能力的培养，必须整改对学生实验环节的考查机制。完善教学―科研综合实验室实践教学监督、管理和考核评价体系，应从以下三方面入手。（1）实验室实践教学监督、管理和考核体系的设计。①学校应建立合理、高效的激励机制，鼓励科研实力强的专业教师将科研项目成果浓缩为实验项目，应用于本科教学；②教务管理人员制订教学监督、管理措施，切实落实科研项目在实验教学中的实施和运行；③制订出合理的考核体系和奖励措施，实施平时常规检查与年终考核相结合的绩效评估机制。（2）科研教师的考核与绩效评估。①为了激励科研教师向本科教学的倾斜力度，把实验室建设与教师的科研方向结合起来，与实验室绩效评估结果结合起来，绩效高的研究室加大投入力度；②为了鼓励专业教师科研成果为本科实践教学服务，学校除了在工作量上考虑专业教师本科实践教学方面付出的诙外，把此项工作作为职称评审的重要方面。（3）学生实验环节的考查机制。科研实验项目对学生的综合素质要求较高，需制订合理的考查机制才能够充分调动学生的积极性。学生实验环节的考查包括前期准备、实验进展和实验完成情况三个部分。前期准备方面的考核包括对实验目的的认知、实验方案设计、实验准备等；实验进展情况方面的考核包括分析问题和解决问题的能力；实验完成方面的考查包括对实验结果的分析和处理、实验报告的撰写等。分别从实验前期准备报告、实验进展报告、实验结果报告和实验室制定的成绩考核办法四个方面进行成绩考核。

四、结语

高校科研项目和科研实验室纳入本科实践教学环节，在提升大学生实践创新能力素质培养的同时，也给实验室科学规划和实验室教学管理带来了新的问题。专业教师、教务管理人员和实验管理部门必须对教学―科研一体化综合实验室教学管理体系进行积极探索，充分整合教学、科研资源，加强科研成果向日常教学的渗透，实现实践教学质量的提高。

参考文献：

[1]贺建武，麻朋友，陈斌，等.地方高校教学型实验室开放管理存在问题及对策[J].实验室研究与探索，2014，33（4）：240-242.

[2]皮之军，李建海，于敏，等.开放式实验教学模式的研究与探索[J].实验技术与管理，2010，5（27）.

[3]宋国利，盖功琪，苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践[J].实验室研究与探索，2010，2（29）：240-242.

[4]邓小青.普通高校实验室全面开放而要解决的三大问题[J].实验技术与管理，2015，32（9）：226-229.

[5]武晓峰，高晓杰.高校实验室建设发展报告[M].北京：清华大学出版社，2014.

[6]何晋渐，徐静波.高校实验室资源共享机制的探索与研究[J].实验室科学，2010，13（6）：132-135.

化学工程与材料范文第4篇

关键词：化学工程；可持续发展；科技创新；挑战

化学工程是研究化学工业及其相关产业生产过程中所进行的化学过程、物理过程及其所用设备的设计与操作和优化的共同规律的一门工程学科。化学工程领域涉及工艺开发、产品研制、过程设计、装备强化、系统模拟、环境保护、生产管理、操作控制等内容。该领域包含无机与有机化工、精细化工、石油化工与煤炭化工、冶金化工、生物化工、环境化工、材料化工等行业。在社会发展与国民经济建设中，化学工程领域具有重要作用，且化学工程与信息、材料、生物、能源、资源、航天、海洋等高新技术领域相互渗透，共同推动高新科技的发展。

1我国化学工程的发展历程

化学工程在发展的过程中经历了三个阶段。第一个发展阶段称为“单元操作”[1]，该阶段的化学工程是一门共性化学工程学科，以各工业种类所需的单元设备或操作的共性规律为基础；第二个发展阶段称为“传递原理和反应工程”[2]，该阶段总结出了不同的单元设备和操作中的共性现象———流动、传热、传递和反应，即“三传一反”，第二阶段是在第一阶段基础上进一步的知识深化；第二阶段中，化学工程吸收了当时相关科学技术发展的新成果，强化了解决工业问题的能力，形成了模型化的方法论，进一步推动了化学工程在其他工业领域中的应用，第二阶段“三传一反”的相关研究引领了化学工程近半个世纪的发展。伴随社会经济的持续发展和工业技术的高速发展，化学工程的需求也在快速增长，特别是资源、能源利用与环境破坏问题的挑战，使得化学工程的重要性进一步凸显。然而，一方面化学工程的现有理论与方法已经愈发无法满足当前工业工程应用与发展的需求；另一方面，一些高新技术的发展如纳米科学、生命科学技术等也为化学工程未来深层次的发展创造了新的机遇。在此状况下，化工界关于化学工程新的发展阶段的讨论越来越多。我国化工学者郭慕孙提出“三传一反+X”[3]，认为传递过程与反应工程的研究必须扩展到介观尺度、微观尺度范畴，并在探索多尺度转变规律过程中不断发展与更新(汪家鼎)[4]。复杂性科学的进步将有力推动化学工程的发展。为了满足社会经济发展对化学工程的需要，我们首先应当关注化学工程当前面临的挑战是什么?然后面对这些挑战怎样将其转变为机遇。

2化工发展中面临的挑战

目前，在我国化学工程的发展中，第二阶段的“三传一反”依然是化学工程研究的主要内容，但化学工程的研究内容只有产生适应学科交叉融合和经济需求的变革，才能继续在社会发展中发挥重要作用。而在此变革过程中，我们面临着多方位的挑战。

2.1化学工程与环境的可持续发展

近二三百年来，随着工业的飞速发展，资源的急剧消耗，环境也日趋恶化，在人口、资源、环境与社会经济的发展上，出现了一系列矛盾。人类面临着资源短缺、生存环境质量下降等现象，迫使人们在改造自然的同时要进行深刻的反思。人们不得不面对现实，努力建立与自然新型合作关系，走可持续发展道路，建立和谐的社会经济发展的大环境。我国政府也制定了可持续发展战略，采取了积极的措施来促进经济的全面发展和生态环境的平衡。而化学工程是对环境中的各种资源进行化学处理和加工的生产过程，该生产过程产生的废弃物部分有害、有毒，进入环境会造成污染。并且有的化工产品在使用过程中也会造成对环境的污染。因此化学工业对环境影响巨大，所以实施可持续发展对化工生产尤为重要。化学工程领域要积极探索新的方法减少化工生产过程中或产品对环境的危害。这是化学工程今年来面临的一大挑战。目前我国环境保护问题面临着严峻挑战，同时资源、能源的高效清洁利用问题也面临着突出挑战，因此，化学工程的研究对象将由以煤、石油、天然气为代表的传统不可再生能源向生物质能等新兴可再生能源进行实质性的扩展。新兴可再生能源应当具有环保性、成本低和宜于大规模利用等优点。随着环境保护、气候变化、能源清洁利用等问题越来越受到重视，各种资源的循环利用也将成为化学工程面临的重要难题，化学工程必须重视并解决这一难题。今后，化工必须以重大需求作为牵引力，以解决能源、资源利用与环境保护的重大问题为目标(李成岳)[5]。

2.2化学工程与科技创新

传统的化学工程对于“三传一反”的研究难以突破常规化工过程的量化放大和调控这一瓶颈问题，更需面对高新技术，尤其是生物技术、纳米技术和材料科学发展过程中遇到的新问题，因此其时空内涵和范围必须深化和扩展。化学工程需要解决的大多数难题都具有多尺度结构特征，空间上跨越从原子、分子到设备、系统，甚至自然生态的尺度，时间上跨越秒、月到年甚至更大的尺度，之前的计算方法并不能在这样的时空尺度中运算，更无法建立不同尺度之间的关系，因此认识不同层次结构与宏观性能的关系十分困难，这是解决很多化学工程问题的瓶颈。我国目前的可持续发展战略要求对化工产品进行全生命周期的设计，从产品研发开始就必须提前考虑以后整个周期中可能产生的生态环境效应和如何回收资源，这就需要大大扩展化学工程研究的时空范围。化学工程必须树立复杂性的观念，进入复杂性科学[6]。由于当今很多新兴领域在持续高速发展，而目前的化学工程理论与技术并不能满足这些领域发展对于化工技术的需求，因此很多化工行业的企业在市场需求和经济利益的推动下，采用了高能耗、高污染、高排放的生产模式。但如果长期忽视了化学工程相关知识的扩展和应用，忽视了化学工程学科自身的发展，长此以往，化学工程会失去发展的机遇，甚至可能在学科交叉与融合的进程中落伍。

3结论

化学工程与材料范文第5篇

关键词：绿色化学；工程工艺；化学工业节能

近年来，随着我国社会的不断发展以及经济水平的逐渐提高，在我国的化学工艺得到了新的发展机遇的同时，人们对于化学工业生产中化学原料的环保性和节能性也提出了更高的要求。本文所提到的绿色化学工程与工艺是能够对我国化学工业生产节能产生促进作用的主要工艺手段，而绿色化学工程在实施的过程中也会涉及到多个环节，其中会对化学工业生产过程中需要运用到的原料以环保的方式进行处理，继而从根本上使我国化学工业领域在生成过程中因化学材料而导致的环境污染问题得到解决。

1绿色化学工程与工艺

1.1绿色化学工程与工艺的概述

绿色化学工程与工艺指的就是在进行化学生产的过程中所应用到的工艺不涉及到能够对环境产生污染的化学物质，并且在将其投入到使用当中的时候，其的工艺环节可以对普通的化学生产反应进行调节和治理[1]。由此可以看出，绿色化学工程与工艺在投入到化学生产的过程中具有两种特性，其一是化学领域污染的加重推动了我国绿色化学工程的发展，绿色化学的发展拉近了人与自然的和谐发展；另一点便是绿色化学工程和工艺可以有效降低化工业在进行生产过程中的废弃物处理以及对环境污染物的规制。

1.2绿色化学工程与工艺的应用

通过调查可以发现，我国传统的化工业在生产过程中所产生的废弃物以及生产工艺都会对我国的环境以及能源造成大量的污染和消耗，而且想要对其进行处理和加工有是十分不容易的一件事。而从整体上来看，化工生产之所以会对环境造成影响，其中的主要因素在于其在生产过程中对于化学原材料的选择。绿色化学工程及工艺在投入到实际应用过程中所遵循的原理便是以及绿色生产、清洁生产为基本原则来进行，而该种生产方式对防治化学生产所带来的环境污染和能源消耗问题都有着十分明显的成效[2]。绿色化学工程和工艺在投入到化学工业生产的过程中基本采用的都是不具有危害性的化学原料作为其产品的生产主要原料，也就是说，绿色化学工程和工艺是在化学工业的生产之初便对环境污染问题进行了相应的预防。

2绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用

当前，绿色化学工程和工艺在我国各类化学工业的生产过程中应用的都十分广泛，并且对我国化学工业生产的节能减排起到了良好的促进作用，这些作用主要体现在以下两个方面。首先，绿色化学工程及工艺中涉及到的生物技术对我国化学工业生产中所涉及到的废弃物排放起到了一定的净化作用。这里所提到的生物化工技术指的是在生物的体内存在一种具有高效催化功能的生物酶，这种生物酶又可以称之为催化酶。这种从生物体内提取出的催化酶具有非常好的催化功能，将其应用于生物的催化过程中，其不但可以利用自身具有的超强的专一性来促进生物酶反应的总体效率，与此通知其还可以提升总体的反应质量[3]。与此同时，绿色化学工程及工艺还将这种生物技术引入到了化学工程的生产过程中，其通过将自然界中的可再生资源用生物技术转化成化学原料的方式来进行最终的化学生产，这样的做法不但使自然能源的消耗得到了减少，同时还使化学工业生产中的能源反应效率得到了相应的提高，继而从根本上减少了化学工业生产中废弃物以及污染物的排放数量。其次，绿色化学工程及工艺中还会涉及到清洁生产技术的应用，该项技术可以说是一个绝对的绿色生产技术，其可以对化学工业生产中所需要用到的化学原料进行绿色处理（无毒、无害、无废弃），故其在能够增加化学院材料使用效率的同时，还从根本上提高了化学工业生产的总体质量。与此同时，其还可以将化学生产中所排放出的污染物和废弃物进行处理，使其变成有机物质或能够供人们生活的沼气资源，继而使化学工业生产的绿色生产得以实现。

3结语

综上所述，本文通过研究可以发现，当前我国所提出并实施的绿色化学工程与工艺在投入到化学工业生产的过程中主要采用的是无毒无害的经过加工以后的化学物品。而且其中所涉及到的节能减排绿色生产工艺在投入到生产的过程中，使用的也都是以清洁生产为最终目的科学生产技术。故其不但能够使化学工业生产在实际的生产过程中排出的污染物对于环境的破坏性得到大幅度减少，还可以使其生产出的产品与自然环境的生长形成互补，继而保证了我国社会环境的可持续发展。

参考文献：

[1]王艳丽，乔昱.阐述绿色化学工程与工艺对化学工业节能发展的作用[J].山东工业技术，2014，16（02）:147-154.

[2]孟祥芳，唐家龙，夏来保.我国化学工业节能减排与清洁生产技术发展战略研究[J].科技进步与对策，2011，17（21）:67-71.