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引言
我国“十三五”能源规划进一步突出了深化能源体制改革、增强能源科技创新能力、大力拓展能源国际合作、清洁高效开发利用煤炭、增强国内油气供应能力、建立能源可持续发展的政策标准体系等重点。随着社会经济的快速发展,能源消耗和环境污染的矛盾日益突出,解决这对矛盾已成为了关乎国家发展和安全的战略性问题。根据我国现阶段经济发展还主要依靠资源消耗的特殊性,2011年教育部新增了能源化学工程专业,各高校也陆续从2011年开始开设能源化学工程专业。该专业是国家战略性新兴产业相关本科专业,以开展化石资源优化利用为基础研究,面向可再生能源技术、低碳经济、清洁煤技术等领域的人才需求,重点解决高效催化剂研制及其产业化等重大问题;其主要关注怎么利用能源且对大自然造成最少的伤害[1-4]。我国专门解决能源与环境矛盾问题的相关专业开设较晚,能源化学工程专业的建设还处于起步阶段[4-6],因此,如何建设该专业课程体系,使其有助于达到人才培养效果,是能源化学工程专业教学过程中必须思考的问题[6,7]。西南科技大学于2012年开始筹建能源化学工程本科专业,通过充分的前期调研、在强大的硬件设施和师资力量的支持下于2013年获批,目标为培养厚基础、高素质、强能力,具有创新潜能和协作精神的高级应用型专门人才,培养学生扎实的化学化工基础知识和能源化学工程专业知识,使学生能够适应涉及化学、化工和新能源化学工程等领域的广泛需求。毕业生可在锂离子电池、碱性电池、燃料电池、太阳能电池等领域从事工艺设计、生产控制、科技管理以及新技术、新材料、新产品的开发与研究工作。文章通过总结西南科技大学3年来在能源化学工程专业核心课程建设方面的经验和积累,对该专业课程的建设进行探讨。
一、西南科技大学能源化学工程专业现有核心课程设置与建设情况
今年,我校能源化学工程专业在校本科生已达120余人,为达该专业培养目标,学生毕业总共需修满170学分,其中专业课程需修满86学分,占50.6%。根据专业建设培养目标和专业教师的知识背景,设置的现有专业课程可分为四个板块,即化学基础课程、电化学课程、分析测试课程和实践课程(见图1)。这样设置的依据在于能源化学工程专业涉及多学科交叉的课程,仅靠某一个学科知识很难培养出适合新形势发展需求的专门型人才。其中化学基础课程涵盖了有机化学、物理化学、无机化学、分析化学、化工原理、化学反应工程、工程制图(化学工程)、化工热力学、工业催化基础、化工安全工程化学等基础课程;电化学课程涵盖了电化学原理、能源材料基础、化学电源设计、应用电化学、太阳能电池概论、动力电池原理及应用、燃料电池技术等课程;分析测试课程包括材料分析与测试方法、仪器分析、电化学测试技术、材料分析与测试方法;实践课程涵盖了电化学基础实验(电化学原理实验、电化学测试技术实验)、化学电源设计与应用实验(化学电源设计实验)和能源化学工程实践(能源化学工程综合设计实验A、能源化学工程专业认识实习、能源化学工程专业毕业实习)等实践课程。我校课程的设置有如下优点:
(1)通过化学基础课程的学习,尤其是通过化学、物理、化工原理、化工催化等基础课程的系统学习,能够夯实学科基础,具备多学科知识交叉的背景
(2)完成化学基础课程群的学习之后,学生紧接着进入与电化学及电化学测试技术有关课程的学习,这样设置有利于学生较好地理解和掌握所学习的知识。此外,学生可在此基础上根据自己的兴趣选择相应的侧重新能源材料某一个方向的选修课,巩固所修的专业知识,成为某一个方向上的专门人才。
(3)对一些重要的基础课,如无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、仪器分析、材料分析与测试方法等,都分别单独或者在课程学习中开设有实验课,有利于学生学以致用,加强了学生实践能力的培养。
(4)学生的实践课程合理而丰富。电化学原理实验、电化学测试技术实验、化学电源设计实验、能源化学工程综合设计实验的内容让学生掌握和学习从电化学基础实验到锂离子电池、超级电容器等器件从材料至成品的制作工程应用知识。此外,我校学生可在四川长虹新能源科技有限公司、四川长虹电源有限责任公司、四川久远环通电源有限责任公司等公司完成工程实践,体现了我校对学生第二课堂建设的重视。
二、存在的主要问题和建议
经过近三年的建设,我们发现在专业课程设置上仍存在不足之处,在21世纪及目前新形势下其课程建设还应注意以下问题。
(1)当前的体系过于偏重化学基础课程,轻材料科学基础学科课程,如固体物理、半导体物理或材料科学基础等以材料结构与性能之间关系的基础课程没有开设,不利于学生掌握相关器件材料的合成及其使用性能。
(2)在煤化工、石油化工及其绿色合成、污染控制与防治等可选修的基础课程上应完善。能源化学工程专业开设的最初目的是以化石资源优化利用为基础研究,解决能源与环境污染的重大问题。煤化工、石油化工在当今我国国民经济中还有重要地位,因此,课程设置在煤化工、石油化工及其绿色合成等选修课程上还应加强。这些课程可供学生学习专业基础课程后选修,拓宽培养人才的知识面和技能。
(3)创新意识和科学素养培养不足。创新意识和科学素养来源于对基础知识的扎实掌握及对行业的全面和前瞻性了解,当前课程还存在容量不够大、涵盖面不足、供学生选择的课程还不够丰富,需要在今后的建设中继续完善。其次,学生工程实践机会和场地还有待进一步挖掘和拓展,加强与更多的国内乃至国外知名公司合作更佳。因此建议能源化学工程专业在今后在发展中要不断完善专业课程的设置,进一步扩大课程体系容量。
三、结束语
能源化学工程专业课程的建设直接关系到培养出的专业人才质量以及人才专业素质能否满足社会需求,在当前国家和地方急需能源化学工程专业技术人才的大背景下,完善该专业课程的建设尤为重要。西南科技大学经过3年的建设,取得了一定的成果,但也应该看到专业课程的建设还需要进一步完善。希望文章对能源化学工程专业课程建设的阐述能为国内开设该专业的相关兄弟院校有借鉴和启迪作用,也希望有更多的研究工作能集中在能源化学工程专业课程的建设上,加快其完善的步伐。
参考文献
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关键词:化学工程与工艺 环保 发展趋势
化学工程与工艺就是对材料进行加工处理,然后进行再次利用实现能量的传递,这样高效环保完成资源的优化配置,优化产品加工生产的过程。化学工程与工艺的发展由来已久,它以化学工程相关理论还有实际的一些运用为指导,利用这一学科知识对各种产品进行研究、开发跟生产。化工工程领域的相关行业非常多,比如石油化工、生物化工、材料化工、冶炼化工等相关行业。化学工程领域相关的行业都是关乎我国经济发展的重要领域,化工工程还与一些高新科技领域相互影响作用,共同推动着科技的发展,促进社会的进步。目前化学工程领域正向着自动集约化、高效精细化方向发展。总而言之,化工工程涵盖的专业领域范围非常广,因此,加强对化工工程与工艺发展研究时非常有必要的。
一、化学工程学科的发展特点趋势
1.化学工程与工艺特点
化学工程简称化工,是研究以化学为代表的相关工业的,化学工程与工艺这门学科是一门工业特色十分显著学科,化学工程与工艺的研究范围广,是一门应用十分宽泛的专业。如一些食品加工业、印刷业、冶炼业、医药生产、材料化工等都是建立在化学工程与化学工艺的基础之上。化学工程与工艺这门课就是培养学习化学工程与化学工艺方面的理论知识,想要在这一门学科能够为我国各个行业都做出贡献,就必须要组织构建一个能够发展化学工程与工艺学科的研究基地。构建适合专业特点的,有利于人才培养的创新型体系。
2.化学工程与工艺研究对环境保护的意义
化学工程与工艺这门学科是一门工业特色明显的专业,它覆盖了原有的各种化学相关的专业。现阶段,环保已经是人们普遍追求的一种生活方式跟生活态度。化学工程与化学工艺的相关研究是实现环保节能这一理念的重要实现途径。对于化学工程跟化学工艺的研究发现,人类在降低污染节约能源的时候可以实现利益的最大化,这样的前提条件下,人们都愿意进行节能环保方面的尝试。很多跨国大型企业都针对这种情况成立专门的科研小组,进行相关绿色环保方面的研究。社会的发展离不开科技的发展,科技发展不能以牺牲环境为代价。这就要求绿色环保的概念。科技的发展过程中化学工程与化学工艺的发展一定会占据重要位置。针对这样的情况,应该积极改变策略加大对化学工程与化学工艺方面的研究。
二、相关新兴化学工程与工艺的技术研究
1.绿色化学工程
绿色化学也就是现今的人们所说的环境友好化学,这种化学方面的术语是现如今最为流行的术语。绿色化学就是环保,降低污染,用一些化学方面的技术还有方法来减少对生态环境的影响,降低环境污染对人类健康的影响。运用化学工程与化学工艺减少一些有害的原料还有催化剂等的生产还有使用。从根本上杜绝环境污染的产生,绿色化学的技术就是从源头来阻止污染的产生,用无毒无害的原料,并且对一些废弃物进行回收再利用。
2.化学工程与化学工艺的分离工程
分离工程就是使物质从无序向有序转变的一种非自发的过程,在一些重力、压力还有一些温度、电的影响下由外力的作用,这是一个消耗能量的过程,并且这也是化学工程与化学工艺分离工程研究的重要内容之一。现今使用比较多的分离工程方法就是蒸馏法,我国在蒸馏分离方法方面的研究已经有了非常深厚的理论依据跟实践经验,但是蒸馏分离方法在速度方面还是要进一步的改善。并且在一些蒸馏设备上也值得改进,蒸馏分离法如果在设备上采用现今新型的材料会取得较好的经济效益。并且对于提高蒸馏吸收的效率,降低蒸馏分离时间上,可以采用新型的吸收剂,吸收剂对蒸馏时间的长短也有很大的影响,因此,吸收剂的研究开发也是值得关注的。
膜分离技术也是现今比较流行的分离技术,膜分离具有节能、高效、易于清理等一些特点,被许多国家的科学家认为是当下最有发展潜力的分离技术。膜分离就是吸附分离,这种吸附分离的办法被广泛运用一些气体的干燥、废水等污染物的处理等等。膜分离的研究重点在于新型吸附剂的开发,膜分离的主要问题就是膜的污染还有防治。膜分离的研究必须要实现膜使用的长寿还有高效。
3.Supercritical Fluid,SCF(超临界流体)
Supercritical Fluid,SCF(超临界流体)是一种温度还有压力都在临界点之上的无气体液体的相界面,同时具有液体跟气体性质的一种流体。这一技术在化工、食品加工还有生物医药工程中都有非常广泛的应用。SCF质量高、工艺要求高。开发附加值高使其有着广阔的发展前景十分诱人的发展利润。近几年来,SCWO(超临界水氧化法)用于环境治疗保护方面的研究比较多,在化学工程与化学工艺方面的研究较少,还处于研究试验期。
三、结束语
当今世界面临着资源还有能源的短缺,全球国家都指出社会经济的发展不能以牺牲环境为代价,并且提出资源的节约还有保护环境的要求,这就需要化学工程与化学工艺的配合共同发展,我国在此基础上提出了转变可持续发展经济的概念,所以,相关的化学工程与化学工艺的行业领域应该要积极配合,对于化学工程与化学工艺的相关技术研究必须要重视其发展的环保性,推动传统的化学工程与化学工艺成为绿色的工艺。最大限度的减少环境污染,节约资源,积极研究开发新能源,走科技发展与环境友好的道路。
参考文献:
[1]艾宁,计伟荣,项斌等.化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践[J].化工高等教育,2009,26(6):28-31,35.
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,具体如图1所示。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,构建工程化的实践教学体系如图2所示。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。
【关键词】化学工程技术;化学生产;应用
前言:
伴随科学技术的发展,专业人员对化学工程研究已经从单一走向研究领域与多学科相结合的多元化方向发展,随着时代的需要,科学技术的发展,新的发展热点的出现,化学工程的发展方向也是多元化的。化学工程技术多元的发展给社会带来的也将是全新的面貌,推动整个社会向前的步伐。
1化学工程技术的概述
化学工程技术主要研究化学生产过程中产品的研究开发,同时也需要设计和管理反应装置,因此它是一门集合理论和实际操作的综合性技术。在化学生产中运用化学工程生产技术,可以显著提高生产效率,缩短生产时间,同时还可以大幅提高产品的质量,减少成本和原材料的消耗,对于产品的开发以及技术的改进都具有非常重要的作用。
近几年我国的科学水平不断进步,化学工程技术越来越来越广泛地被应用在化学生产中。化学生产关系着全社会对化工产品呢的需求,也影响着我国其他产业的生产发展。化学工程技术在化学生产中的应用十分必要,对于维持人们的正常生活和社会的稳定都有重要作用,因此,其应用也越来越受到人们的重视。
2化学工程中的新型反应技术
2.1绿色化学反应技术
环境问题在当今社会的发展中尤为重要,而绿色化学就是指不会污染环境的,可以保护环境的化学技术。这种技术主要采用化学方法和技术来减少甚至消除潜在污染源,比如那些妨碍社会安全、对人类健康有害、影响生态环境的原材料都可以通过这种技术加以治理,从而减少环境污染,达到保护环境的目的。而且绿色化学技术可以将污染从源头就加以消除和治理,因此,对环境治理非常彻底。
2.2超临界化学反应技术
所谓的超临界液体就是指具有液体和气体双重性质的物质。当压力和温度都位于临界点之上时,其状态也位于气体和液体间。这种超临界流体的应用十分广泛,在生物化工、化学工业、医药工业以及食品工业等表现出巨大的研究价值,具有十分光明的发展前景。我国目前的超临界化学技术虽然已经取得巨大的进步,但是有些方面还不够成熟,仍然具有非常广阔的提升空间,需要继续努力开发。
2.3新分离技术
传统的分离技术是利用沸点不同,使不同的组分从分离塔中先后分离出来。首先是对设备的强化,随着科学水平的进步,分离技术也在不断地更新和改进,但是任然存在很多不足的地方。而信息技术的发展,给分离技术带来一个崭新的局面,人们将信息技术引进到分离技术的开发研究中,取得了非常明显的进步。比如在热力学的传递性质和多相流的研究过程中,就是引入信息技术,并使之发挥功效,进而达到分离的目的,此方法已经成为成熟的分离技术。再如分子模拟可以提高预测平衡性质的水平,进而加速分离分子,可以用于开发新型的高效分离剂。因此,信息技术的引入对于深入和促进分离技术的深入具有重要作用,并且还能显著提高工作效率。
3化学工程技术在化学生产中的应用新方向研究
3.1传热过程的强化
此研究主要是改进换热器的设备,通过这种方法来提高传热效率,并且使设备可以持续放热。要达到这个目的,就必须改进原来的设计工艺,开发新型传热材料,这样才能不断优化传热技术。
3.2微细尺度传热学
微细尺度是传热学中一个热点的分支学科,具有非常广阔的发展前景。当物体尺寸大于连续介质时,由于尺度微细,原来的影响因子也会发生变化,这样就导致了传入和流动规律的变化。目前的纳米和微米科学都取得了明显进步,也衍生了很多以微细尺度传热学为基础的研究领域,并取得了丰硕的成果,比如微型热管、多空介质流动传热、高集成度电子设备等多项研究成果。
3.3传热理论
一直以来,人们都在研究液体核态沸腾的原因。但是由于沸腾复杂多变,研究过程中无法进行准确的计算。目前的研究方法存在的严重缺陷是计算的准确率过低,而且必须以大量实验做为基础保障。因此我们必须从新角度来和研究问题,根据基本理论,找出新的计算方法和模型,不断深入研究传热理论。
3.4传热学中细微尺度的研究进展
细微尺度是指从时间尺度和空间尺度进行更细微的研究的热学范畴,如今它在热学中已经形成了一个分支,具有广阔的发展前景。当一个物体的尺寸远大于其载体时,这样的情况会存在,但是由于尺寸的更加细微,原来的假设影响因素也会发生相应变化。目前纳米技术已经取得显著的成绩,很多领域都是围绕传热学中的细微尺度技术进行研究的,近年来取得了高集成电路、多空介质流等新成果,产生了巨大的经济效益。
3.5传热设备的研究进展
近些年来,利用翘片来强化传热,管外的翘片强化传热原理包括有前缘效应和非稳定性扰动以及减薄边界层等几种。常用的片是冲缝片和百叶窗。将来对此的研究应该将分布参数和场地模拟相结合,来优化传热装置结构的参数,实现管翘式的传热针设计。
3.6与计算机技术的相结合
计算机技术的不断进步是化学中大量的技术问题能够得到有效的解决。同时节约了大量的人力物力财力,也增加了数据和相关机械的精密度。计算机的主要贡献表现在计算流体力学、数值传热力学、采用计算机技术进行统计、计算有利于将数据更直观的表现出来,表现形式更加多样,能够有效分析大量实验数据。
3.7与材料科学和信息工程相结合
科学的进步和新技术的研究涌现就为化学工程的研究提出了新的机遇。如何形成优质的服务体系和完整地理论作为研发支撑成为化学工程面临的问题。
所以它必将进入一个新的发展阶段,在发展中应注重与多学科的交叉,更多的研究应该包括信息和化学应用、生物与化学以及能源环境与化学相结合的学科,这都为化学工程的发展提供了新的研究方向。由于信息技术不断深入各个行业,为此通过信息技术可以将大量的信息收集、整理进行数据统计分析,得出结论可以为化学工程发展研究提供新的方向。
3.8做好人才工程的建设
21世纪国际社会的竞争实质上就是以科技实力为基础的综合国力的竞争,谁在科技上遥遥领先谁就掌握了国民经济发展制高点。科学技术的竞争说到底是人才的竞争,人才是科学技术发展的动力。而化学工程技术也同样需要优秀的人才,因此,我们要加强化学工程的教育,培养出更多的优秀化学人才。另外,还要提高化学工程待遇,加强国内外的学术交流。目前化学工程技术正处在飞越发展期,随着化学技术的不断加大,化学工程技术必将以全新的面貌展现在我们面前。
4结束语
综上所述,化学工程技术在化学生产中具有非常重要的作用,其应用大大提高了生产效率,节约了能源和原材料,而且还提高了产品的质量,为满足人们的日常需求和社会稳定作出重大贡献。
本文主要概述了化学工程技术,并对其中的一些核心技术和研究进展进行了阐述,比如绿色化学反应技术、超临界液体技术和新分离技术等,希望可以更好地促进化学工程技术的发展,不断改进理论和技术,进一步扩大其应用范围,使它发挥更大的作用,为人类提供更好的生活,同时促进社会的不断进步和发展。
参考文献:
[1]张杨.浅谈化学工程技术在化学生产中的应用[J].科技创新与应用.2014(08).
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[3]张燕.化学工程在化工生产的应用探析[J].技术与化学工程.2013(09).
20世纪前叶,一批重大化学工艺出现使得化学工程这个学科在学术界崭露头角,而煤和石油迅速发展也要求有透彻的理论指导与专业知识,因此作为化学工程的一级学科应运而生。经过几十年的发展,化工学科逐渐走向成熟,目前国内各大地方院校中,绝大部分开设了化工工程专业及其类似专业,为我国化学工业培养了大批人才。但是随着时代的发展,高校化工教育也面临着一些问题和挑战,这也成为我们亟待改革教学模式的原因。
(一)化学工程与高新技术学科交叉发展
化学工程涉及面广,且涉及品种多、数量大,不仅关系到人们生活的方方面面,也是提高人们生活质量的“载体”和“桥梁”。而化工在学科上与材料、能源、化学等学科联系越来越紧密和深入,因此在人才的培养上也应该遵循学科发展规律,培养专业化、多样性复合人才。目前,我国高校专业教育仍然停留在过去传统教学方式,与高新技术发展的现实有所脱节,学科交叉引起专业界限的淡化,因此在教学过程中不应在仅仅强调本专业知识的把握,更应着眼于未来,打造化工与生物技术、计算机技术等交叉发展的新型教学模式,培养多层次、复合型人才。
(二)人才就业观念和培养模式改革
这就要求高校化工教育人员转变教学模式,从化学教育深层理念创新入手,扩大学科内涵,改变教学设置和教学方法,开展以理论教学作为基础,以实践训练为载体的教学模式,努力提高化工学科教学质量。就目前情况来看,“平台加方向”实为不错的选择。近年来,我们以主动适应经济社会发展需求的人才培养模式,以深化改革教学模式与实践等教学项目为依托,进行了人才培养模式改革的探索和实践。根据社会需求,调整学科专业,压缩冷门内容,采取专业互补的形式,拓宽专业发展方向,尽可能增加知识含量。此外,化学工程专业应紧密与生产实践相结合,通过建立不同种类的培训基地,在打好基础理论知识前提之外,尽可能增加实际操作的经验,以便毕业后很快适应工作环境。
(三)教育模式落后,学生创新能力不足
人才的竞争是一切竞争的核心。教学模式的落后直接导致学生创新能力不足,难以承担新领域开发和高新技术研发的重任。高校教学仍然遵循过去传统的教学模式,单一的授课模式容易导致学生缺乏学习化学工业的热情,进而导致学生缺乏创新意识。这也是目前高校教学中存在的主要问题之一。针对上述情况,未来高校必须在人才培养以及课程教学方面有所改变,适应当今社会对化工人才的要求和化工产业未来的发展方向。具体说来,可从基础专业知识和课程改革入手,打造高素质专业人才。
二、高校化工类人才培养模式及课程改革探讨
(一)适应社会发展,拓展专业外延和内涵
1.重视新兴专业,与社会接轨。
近年来,高新科技发展突飞猛进,与人们生活有关的各种新科技层出不穷,特别是生物化工与新能源等发展十分迅速,在日常生活与生产方面发挥越来越大的作用。我们高等教育院校应该抓住当前发展契机,重视新兴产业的出现和发展,努力调整专业课程,与社会发展接轨。特别是生物制药、节能减排、环境保护等作为人类的重要课题,近年来引起了人们的极大重视,这些都是当前化学工程未来的发展方向和重要领域。高校教育应及时了解行业最深动态,调整教学方案,以适应当前化工行业发展的现状。
2.把握发展趋势,发掘专业内涵。
化学工程最早包括“化学工程”、“化工自动化”等几个板块,但就目前的形式看,仅仅围绕这几个传统板块展开教学已不能满足现在的产业发展现状,应在原有基础上发掘专业内涵,确保传统人才培养紧跟学科发展趋势,不断充实基础知识和专业知识。另外,根据信息技术在化工领域应用的愈加广泛的特点,一方面将其纳入传统课程体系,另一方面,与信息学院、生物学院等展开合作,探索和实践复合型人才培养模式,使化学工程焕发新的生机。
(二)深化教学改革,提升人才培养质量
美、英、德等西方发达主义国家早就将“通识教育”作为高等教育的核心内容,澳大利亚也明确指出到2020年高等教育的使命是输送符合国家和全球劳动力市场需求的、有知识、技能和适应能力的优秀人才。我国紧跟世界发展步伐,也将提高教学质量作为未来一段时间教育领域发展的重要领域来把握。尤其当前我国“世界工厂”的地位,导致对于人才需求的变化速度非常快,毕业生也面临日益严峻的就业压力,因此,深化教学改革,提升人才培养质量成为当前教育领域的重点。
1.变革课程体系,注重课程质量。
本着务实专业基础,注重能力培养的原则,高等院校,特别是石油高校应认真梳理与优化传统化工课程,同时根据现代化工发展方向和发展重点,打造适应化工人才培养的专业课程体系,这不仅要求高校对传统课程进行整合,更要抓住重点,利用化工学科与其他学科的交叉点,拓展化工专业课程,与其他课程相互支撑,形成一个有机整理,以满足新形式下的化学工程技术发展要求。努力提高课程质量也是当下高校发展需着重考虑的重要方面,如何将枯燥的原理课程讲得精彩、生动,培养学生对于化工产业的热爱并激发学生投身化工实业的热情,这是衡量课程质量的一个重要标准。根据一项研究调查显示,在化工专业毕业生对高校教学效果等评价中,与世界总平均值相比,中国化工教育只有教师优秀与敬业精神一项略高于平均值,而包括教师激励作用、就业所需课程深度、授业满意度以及课程组织优劣等其他四项评选,中国的得分全部低于世界平均值。这其中尤其需要警惕的是,中国学生学习化工专业愉悦程度仅仅为67%,这一成绩远远低于美国、澳大利亚以及英国等同类学生,这一调查结果也给我们化工教育从业人员敲响了警钟。
2.加强创新实践教学环节。
“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”。实践教学环节对于学生创新能力的培养非常重要,高校可利用自身资源和外部条件,从实验教学和实习教学两方面加强学生实践能力。高校可利用现有实验室,开设大量综合性、设计性、研究性等实验项目,将创新能力培养融入实验教学过程中,启发学生主动探索创新,增强学生的创新意识。实习教学作为化工专业极为重要的一个环节,在培养学生实践能力的过程中也起到极为重要的作用。过于单一、落后的教学模式很难适应当前瞬息万变的就业环境,必须积极的组织实习教学,建立高效与高新技术企业之间的合作关系,通过人才输送等渠道加强学生与企业之间的联系,有效调动学生学习的积极性、主动性,并在实习教学过程中及时发现问题、解决问题。
3.构建优良育人环境。
在我国高校教育领域,过去往往过分强调“教书”,而忽略了“育人”;过分强调“教学”,而忽略了“教育”。这种情况导致的结果就是,高校毕业生很多时候不能适应社会发展的需求,所学专业仅仅局限于课本知识,缺乏应有的动手操作能力,或者所学知识与社会脱节,最终不得不背弃自己所学专业。西方教育在之前的发展过程中也曾出现过类似情况,而中国目前这种情况则相当突出。我们如何吸取发达国家的经验教训,将可迁移性技能培养作为基础知识领域外的重要环节,努力培养学生可迁移性技能是高校教育的必由之路。除了这些基础知识的培养外,更应该注重大学生心理健康与道德品质方面的培养,学生可通过良好的素质进行自觉地学习与提升,很快适应未来的就业岗位与就业环境,这是高校未来人才的培养方向。在高校课程设置过程中,以专业知识为主线,以可迁移性技能培养为辅线,增加学生团队合作的机会,进一步提高学生合作精神和交流理解水平,不断提高大学生解决实际问题的能力,使其成为社会与企业放心人才。
三、结语