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摘要:《化学工程基础》是应用化学、环境、制药和食品工程等理工科专业的核心基础课。结合《化工基础课程》的教学内容和特点,本文探索了《化学工程基础》课程中的思政元素,有针对性地开展了课程思政教育的探索,实现了化工专业知识与课程思政元素的有机结合,从而有效的将思想政治教育贯穿到专业课程教学的各个环节。
关键词:化学工程基础;教学内容和特点;课程思政;探索
高校思政教育的指导性文件《高等学校课程思政建设指导纲要》在2020年5月28日由教育部审议通过,颁布执行。“课程思政”是一种课程教学理念,它要求各类课程以“立德树人”为价值旨归,通过挖掘、提炼课程内蕴藏的家国情怀、社会责任、伦理规范、科学和人文精神等思想政治教育资源,实现知识传授与价值引领的有机统一[5]。作为高校化工及其他相关专业的一门核心专业课,《化学工程基础》旨在培养学生的工程观点、实验技能和设计能力,达到用科学的方法考察、分析、处理工程实践中出现的实际问题,并引导学生形成辩证唯物主义哲学观[6],兼顾、平衡“授业”与“传道”无疑是《化学工程基础》课程在新时期的重要使命。《化学工程基础》课程中蕴含着众多的思政元素,应结合《化学工程基础》课程的内容和特点,在教育教学的各个环节中,将思想政治教育有机的贯穿于化工原理的教学过程,从而实现立德树人的根本任务[7]。本文结合近年来《化学工程基础》课程教学的改革和实践,进一步挖掘了《化学工程基础》课程教学中的思政元素,并探讨了其教学实践活动,以期实现思政教育与专业知识传授在教学工作中的有机结合。
1《化学工程基础》课程中“课程思政”元素的挖掘,探索与教学实践
(1)在《化学工程基础》课堂教学中,结合教学内容穿插介绍科学家典型事迹,传承爱国主义,科学精神,献身精神。例如,在介绍求取流体流动摩擦系数时,以顾毓珍先生的事迹为例对学生进行爱国主义、理想信念和科学精神的教育。在介绍流体流动摩擦系数时,以顾毓珍先生的事迹为例对学生进行爱国主义、理想信念和科学精神的教育。经验公式是《化学工程基础》课程的一大特色,是解决工程问题的有效手段,顾毓珍先生早年在美国MIT期间,针对摩擦系数(范宁因子f)、直管相对粗糙度以及雷诺数之间的关系进行了研究,总结出了著名的顾毓珍公式。顾先生获博士学位后,毅然决然的回到祖国,选择报效国家。在讲解流体流动形态时,介绍科学家雷诺的事迹,传播科学家的探索精神和坚忍不拔的精神。1880~1883年间,雷诺通过改变实验中流体的类型、流体流经的管径、流体流动速度等因素进行了大量的实验研究,发现了后来以他的名字命名的准数---雷诺数,通过该数可以明确流体的流动形态,对指导实验研究做出了巨大的贡献。在介绍对流传热系数关联式时,讲解科学家努塞尔的事迹,培养学生一丝不苟、精益求精的工匠精神。量纲分析可用于研究有关无量纲数群之间的准则关系,它是对强制对流和自然对流的基本微分方程及边界条件进行研究的基本方法,在无量纲准则关系式的指导下,1909到1915年努塞尔开辟了一种用实验法求解对流传热问题的模式,使这一问题得到了极大的简化,正是他不懈的努力才促进行了对流换热研究的发展。在《化学工程基础》课程教学中,用这些科学家的探索精神以及为科研的献身精神激发学生科技报国的家国情怀,鼓励他们为祖国的未来而努力奋斗,敢于面对困难敢于迎接挑战,凝结学生的民族情愫和使命担当。
(2)在《化学工程基础》课堂教学中,结合教学内容穿插环保、健康、安全以及社会责任等德育元素,提升学生生态保护意识,强化学生的社会责任感。化工过程是一个追求经济效益最大化的过程,但在追求效益的同时不能忽视环境、资源的有效利用,化工产业的发展必须要与自然和谐共生,要坚持走可持续发展的道路。“绿水青山就是金山银山”,在教学过程中,应培养学生环保意识,传递并践行“绿水青山就是金山银山”的绿色环保理念[8]。例如在讲解精馏、吸收等单元操作时,化工过程排放的废弃物包括废气(VOCs即挥发性有机物)、固废和废水,若非达标违法排放势必造成环保事件。教学过程中应注重加强学生绿色化工理念的教育和培养,使学生充分认识到可持续发展的重要性;在精馏过程中,关于回流比的确定中,告诉学生宁愿增加设备费用等一次性投资费用,也要尽量减少操作费用以节约能源;以热泵精馏为例,在讲授“精馏”单元操作时,重点强调精馏过程中废热的循环利用,以降低精馏中的能耗。同时,以印度博帕尔农药污染事件(1984年,一家美国公司造成有史以来最严重的工业灾难,它在印度的博帕尔直接导致2.5万人死亡,间接导致55万人死亡,永久性残废20多万人,)为例,告诉学生,环境一旦被污染,治理将是一个漫长的过程,并且将会付出惨痛的代价,培养学生的环保意识,增强其社会责任感。在教学过程中,始终强调,确定一个工程能不能实施时,除了要考虑经济效益,还要考虑环保因素、法律以及安全问题,引导学生从技术可行性、经济合理性,社会责任等方面分析问题,培养学生的节能环保的理念以及创造美的能力,树立社会主义核心价值观。
摘要:化学工程技术是以化学工业为中心的过程及装置的开发、设计、操作及优化问题的工程技术学科。本文首先从化学工程技术核心理念和技术优势进行分析,接着对我国化学工程技术发展的动向和应对举措进行研究。
关键要:化学工程技术;发展动向;应对举措
现代工业技术的发展促进了化学工程技术在工业生产的应用,随着我国工业企业规模的壮大,化学工程技术的应用领域也在逐渐拓宽。化学工程技术的运用,提高了工业企业的生产效率,减少了劳动力的工作强度。研究化学工程技术的发展与应用,是促进我国工业企业发展必经途径。
一、化学工程技术核心理念和技术优势
(一)化学工程技术核心理念化学工程技术的理论基础是化学元素和化学反应,化学反应物质的性质和催化条件功能是重要影响化学反应的因素。利用大型机械设备,满足发生化学反应的环境条件,主要用于大型的工业化生产企业,实现产品的批量成产。(二)化学工程技术优势化学工程技术具有以下三个非常明显的优势。第一,具备完善的理论基础。化学工程技术是建立在完善的化学理论基础上,化学反应理论、物质结构理论、电化学理论等都是化学工程技术的核心理论,并且理论基础是经过人类历史的验证,具有客观、规律性,是化学工程技术坚固的理论支撑。第二,能够提高生产效率。化学工程技术在大型机械生产中发挥着生产优势,生产企业引入了化学工程技术,优化了生产模式,联合装置生产和车间生产相结合,不仅压缩了生产成本还提高了成本的使用率。第三,避免资源浪费和保证持续性能源供应。化学工程技术利用特定物质的进行化学反应,达到资源的重复使用,提高资源的利用效率,并反应成其他物质。同时化学工程的应用可以促进能源的生产,达到了持续性的能源供应,对解决我国一直以来的能源危机有着积极作用。
二、化学工程技术的发展动向
1材料化学工程二级学科的内涵
化学工程与材料学科相互支撑发展的这种态势导致了新兴交叉学科——“材料化学工程”的诞生。它是将传统化学工程与材料学科交叉融合,以化学工程为基础和手段,面向生物材料、高分子材料和无机材料制备及应用的一个新兴学科。它既是化学工程学科内涵的拓展和应用领域的外延,也是学科间的交叉渗透,符合当今社会的需求和学科发展的必然规律。材料化学工程学科的内涵主要表现在两个方面:一是应用化学工程的理论与方法对材料生产与加工过程进行系统的研究,其目的在于在材料高性能化的同时,最大限度地降低材料生产对于资源、能源的消耗和环境污染,实现材料制备的高质量、低成本、环境友好和可循环再生利用;二是利用新材料,如新型催化材料、分离材料等发展新型高效的化工技术与理论,形成新的流程工艺和集成技术。
2材料化学工程二级学科发展现状
近十年来,材料化学工程学科作为化学工程和材料科学与工程领域的新增长点,发展迅速。目前,国内外一些大学的化工学院或材料学院均出现了材料化工的研究领域,有的大学(如大连理工大学化工学院)甚至出现了专门的“材料化工”系等人才培养和科研机构。材料化工的交叉研究已经展示出了良好的发展前景,近年来我国在该领域取得了包括国家技术发明一等奖在内的一系列重大研究成果。2005年7月,南京工业大学经国家教育部批准,成立“省部共建材料化学工程教育部重点实验室”;2006年5月在南京召开了第一届材料化学工程大会,大会总结了国内外材料化学工程的研究进展,明确了我国材料化学工程进一步发展的方向和重点。2007年10月国家科技部正式批准建设“材料化学工程国家重点实验室”。基于化学工程和材料学科的交叉融合,国内多所重点院校开始在“化学工程与技术”及“材料科学与工程”一级学科下设置“材料化学工程”二级学科。2002年,南京工业大学首先在化学工程与技术一级学科下设立“材料化学工程”二级学科。随后,天津大学、华东理工大学等知名高校开始设立“材料化学工程”二级学科。据初步调研,已经有11所重点大学设立材料化学工程,如表1所示。该学科的设置,有力地促进了“化学工程与技术”与“材料科学与工程”一级学科的交叉和融合,有利于材料化工领域交叉型人才的培养和学科建设。
3材料化学工程二级学科的建设对策
3.1重新定位“材料化工”学术硕士培养目标的定位
1化学工程与工艺的发展特点
化工是化学工程的简称,主要研究以化学为代表的相关工业,化学工程与工艺是一门具有非常显著的工业特色的学科,化学工程与工艺的研究范围较广,应用的范围也十分宽泛。许多行业都建立在化学工程与工艺基础上,例如食品加工业、材料化工、印刷业、医药生产、冶炼业等。化工技术人员通过对化学工程与化学工艺方面理论知识的学习,为我国各个行业奉献出一份力量,所以组织构建一个能够发展化学工程与工艺学科的研究基地是必要的。构建研究基地时要注意化学工程与工艺的特点,才有利于适合国家发展的培养人才的创新型体系。
2自动化技术的应用
在现代计算机、网络、通信和现代控制技术为基础,以化工工业生产为服务对象,形成的一种新型工业自动化网络系统技术,强化了信息技术的加工处理,促进了网络传输技术的飞速发展。传统的自动化仪表具有开放的网络通信接口,成为网络化控制系统的一个支点。未来控制系统的主导技术是分布式工业控制网络。工业控制系统软件及各种应用软件开发、系统集成技术成为核心技术,取代了系统硬件,成为了高附加值的载体。实现了预测控制、模糊控制、神经团网络控制,优化管理数据叫增、诊断故障、安全管理等过程。
3化学工程与工艺的新兴技术
3.1绿色化学工程
本文作者:秦毓茜作者单位:南阳理工学院
生物化学工程发展过程中存在的问题
(一)生物化学工程的产品结构不合理
目前,我国生物化学工程的结构还不是很合理,大多数企业生产的产品都比较单一,而且档次也不高,更不能满足国内市场的需求。从发展技术看,生产高档次医药产品的技术并不完善,国家每年都要耗费大量资金从国外进口高档次的医药产品。
(二)生物化工产业范围具有一定的局限性
现如今,国内生物化工产业还具有一定的局限性,主要应用到了轻工业、医药和食品行业。因此,大多数企业对生物化工产品生产领域并不是非常了解,特别是对精细化产品的生产更是一无所知,这些都直接阻碍了生物化学工程规模的扩大。因此,就更不用说利用生物化学工业技术指导企业走向世界。除此之外,由于国内生物化学工程的发展较快,我国政府缺少有关生物化学工程领域的研究体系和规范体系,因此,企业在日常的生产过程中,不仅消耗了大量的资源,而且严重地污染了生活环境,使生物化学工程的技术一直在低水平线上发展[2]。