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引言
我國“十三五”能源規劃進一步突出了深化能源體制改革、增強能源科技創新能力、大力拓展能源國際合作、清潔高效開發利用煤炭、增強國內油氣供應能力、建立能源可持續發展的政策標準體系等重點。隨著社會經濟的快速發展,能源消耗和環境污染的矛盾日益突出,解決這對矛盾已成為了關乎國家發展和安全的戰略性問題。根據我國現階段經濟發展還主要依靠資源消耗的特殊性,2011年教育部新增了能源化學工程專業,各高校也陸續從2011年開始開設能源化學工程專業。該專業是國家戰略性新興產業相關本科專業,以開展化石資源優化利用為基礎研究,面向可再生能源技術、低碳經濟、清潔煤技術等領域的人才需求,重點解決高效催化劑研制及其產業化等重大問題;其主要關注怎么利用能源且對大自然造成最少的傷害[1-4]。我國專門解決能源與環境矛盾問題的相關專業開設較晚,能源化學工程專業的建設還處于起步階段[4-6],因此,如何建設該專業課程體系,使其有助于達到人才培養效果,是能源化學工程專業教學過程中必須思考的問題[6,7]。西南科技大學于2012年開始籌建能源化學工程本科專業,通過充分的前期調研、在強大的硬件設施和師資力量的支持下于2013年獲批,目標為培養厚基礎、高素質、強能力,具有創新潛能和協作精神的高級應用型專門人才,培養學生扎實的化學化工基礎知識和能源化學工程專業知識,使學生能夠適應涉及化學、化工和新能源化學工程等領域的廣泛需求。畢業生可在鋰離子電池、堿性電池、燃料電池、太陽能電池等領域從事工藝設計、生產控制、科技管理以及新技術、新材料、新產品的開發與研究工作。文章通過總結西南科技大學3年來在能源化學工程專業核心課程建設方面的經驗和積累,對該專業課程的建設進行探討。
一、西南科技大學能源化學工程專業現有核心課程設置與建設情況
今年,我校能源化學工程專業在校本科生已達120余人,為達該專業培養目標,學生畢業總共需修滿170學分,其中專業課程需修滿86學分,占50.6%。根據專業建設培養目標和專業教師的知識背景,設置的現有專業課程可分為四個板塊,即化學基礎課程、電化學課程、分析測試課程和實踐課程(見圖1)。這樣設置的依據在于能源化學工程專業涉及多學科交叉的課程,僅靠某一個學科知識很難培養出適合新形勢發展需求的專門型人才。其中化學基礎課程涵蓋了有機化學、物理化學、無機化學、分析化學、化工原理、化學反應工程、工程制圖(化學工程)、化工熱力學、工業催化基礎、化工安全工程化學等基礎課程;電化學課程涵蓋了電化學原理、能源材料基礎、化學電源設計、應用電化學、太陽能電池概論、動力電池原理及應用、燃料電池技術等課程;分析測試課程包括材料分析與測試方法、儀器分析、電化學測試技術、材料分析與測試方法;實踐課程涵蓋了電化學基礎實驗(電化學原理實驗、電化學測試技術實驗)、化學電源設計與應用實驗(化學電源設計實驗)和能源化學工程實踐(能源化學工程綜合設計實驗A、能源化學工程專業認識實習、能源化學工程專業畢業實習)等實踐課程。我校課程的設置有如下優點:
(1)通過化學基礎課程的學習,尤其是通過化學、物理、化工原理、化工催化等基礎課程的系統學習,能夠夯實學科基礎,具備多學科知識交叉的背景
(2)完成化學基礎課程群的學習之后,學生緊接著進入與電化學及電化學測試技術有關課程的學習,這樣設置有利于學生較好地理解和掌握所學習的知識。此外,學生可在此基礎上根據自己的興趣選擇相應的側重新能源材料某一個方向的選修課,鞏固所修的專業知識,成為某一個方向上的專門人才。
(3)對一些重要的基礎課,如無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、儀器分析、材料分析與測試方法等,都分別單獨或者在課程學習中開設有實驗課,有利于學生學以致用,加強了學生實踐能力的培養。
(4)學生的實踐課程合理而豐富。電化學原理實驗、電化學測試技術實驗、化學電源設計實驗、能源化學工程綜合設計實驗的內容讓學生掌握和學習從電化學基礎實驗到鋰離子電池、超級電容器等器件從材料至成品的制作工程應用知識。此外,我校學生可在四川長虹新能源科技有限公司、四川長虹電源有限責任公司、四川久遠環通電源有限責任公司等公司完成工程實踐,體現了我校對學生第二課堂建設的重視。
二、存在的主要問題和建議
經過近三年的建設,我們發現在專業課程設置上仍存在不足之處,在21世紀及目前新形勢下其課程建設還應注意以下問題。
(1)當前的體系過于偏重化學基礎課程,輕材料科學基礎學科課程,如固體物理、半導體物理或材料科學基礎等以材料結構與性能之間關系的基礎課程沒有開設,不利于學生掌握相關器件材料的合成及其使用性能。
(2)在煤化工、石油化工及其綠色合成、污染控制與防治等可選修的基礎課程上應完善。能源化學工程專業開設的最初目的是以化石資源優化利用為基礎研究,解決能源與環境污染的重大問題。煤化工、石油化工在當今我國國民經濟中還有重要地位,因此,課程設置在煤化工、石油化工及其綠色合成等選修課程上還應加強。這些課程可供學生學習專業基礎課程后選修,拓寬培養人才的知識面和技能。
(3)創新意識和科學素養培養不足。創新意識和科學素養來源于對基礎知識的扎實掌握及對行業的全面和前瞻性了解,當前課程還存在容量不夠大、涵蓋面不足、供學生選擇的課程還不夠豐富,需要在今后的建設中繼續完善。其次,學生工程實踐機會和場地還有待進一步挖掘和拓展,加強與更多的國內乃至國外知名公司合作更佳。因此建議能源化學工程專業在今后在發展中要不斷完善專業課程的設置,進一步擴大課程體系容量。
三、結束語
能源化學工程專業課程的建設直接關系到培養出的專業人才質量以及人才專業素質能否滿足社會需求,在當前國家和地方急需能源化學工程專業技術人才的大背景下,完善該專業課程的建設尤為重要。西南科技大學經過3年的建設,取得了一定的成果,但也應該看到專業課程的建設還需要進一步完善。希望文章對能源化學工程專業課程建設的闡述能為國內開設該專業的相關兄弟院校有借鑒和啟迪作用,也希望有更多的研究工作能集中在能源化學工程專業課程的建設上,加快其完善的步伐。
參考文獻
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關鍵詞:化學工程與工藝 環保 發展趨勢
化學工程與工藝就是對材料進行加工處理,然后進行再次利用實現能量的傳遞,這樣高效環保完成資源的優化配置,優化產品加工生產的過程。化學工程與工藝的發展由來已久,它以化學工程相關理論還有實際的一些運用為指導,利用這一學科知識對各種產品進行研究、開發跟生產。化工工程領域的相關行業非常多,比如石油化工、生物化工、材料化工、冶煉化工等相關行業。化學工程領域相關的行業都是關乎我國經濟發展的重要領域,化工工程還與一些高新科技領域相互影響作用,共同推動著科技的發展,促進社會的進步。目前化學工程領域正向著自動集約化、高效精細化方向發展。總而言之,化工工程涵蓋的專業領域范圍非常廣,因此,加強對化工工程與工藝發展研究時非常有必要的。
一、化學工程學科的發展特點趨勢
1.化學工程與工藝特點
化學工程簡稱化工,是研究以化學為代表的相關工業的,化學工程與工藝這門學科是一門工業特色十分顯著學科,化學工程與工藝的研究范圍廣,是一門應用十分寬泛的專業。如一些食品加工業、印刷業、冶煉業、醫藥生產、材料化工等都是建立在化學工程與化學工藝的基礎之上。化學工程與工藝這門課就是培養學習化學工程與化學工藝方面的理論知識,想要在這一門學科能夠為我國各個行業都做出貢獻,就必須要組織構建一個能夠發展化學工程與工藝學科的研究基地。構建適合專業特點的,有利于人才培養的創新型體系。
2.化學工程與工藝研究對環境保護的意義
化學工程與工藝這門學科是一門工業特色明顯的專業,它覆蓋了原有的各種化學相關的專業。現階段,環保已經是人們普遍追求的一種生活方式跟生活態度。化學工程與化學工藝的相關研究是實現環保節能這一理念的重要實現途徑。對于化學工程跟化學工藝的研究發現,人類在降低污染節約能源的時候可以實現利益的最大化,這樣的前提條件下,人們都愿意進行節能環保方面的嘗試。很多跨國大型企業都針對這種情況成立專門的科研小組,進行相關綠色環保方面的研究。社會的發展離不開科技的發展,科技發展不能以犧牲環境為代價。這就要求綠色環保的概念。科技的發展過程中化學工程與化學工藝的發展一定會占據重要位置。針對這樣的情況,應該積極改變策略加大對化學工程與化學工藝方面的研究。
二、相關新興化學工程與工藝的技術研究
1.綠色化學工程
綠色化學也就是現今的人們所說的環境友好化學,這種化學方面的術語是現如今最為流行的術語。綠色化學就是環保,降低污染,用一些化學方面的技術還有方法來減少對生態環境的影響,降低環境污染對人類健康的影響。運用化學工程與化學工藝減少一些有害的原料還有催化劑等的生產還有使用。從根本上杜絕環境污染的產生,綠色化學的技術就是從源頭來阻止污染的產生,用無毒無害的原料,并且對一些廢棄物進行回收再利用。
2.化學工程與化學工藝的分離工程
分離工程就是使物質從無序向有序轉變的一種非自發的過程,在一些重力、壓力還有一些溫度、電的影響下由外力的作用,這是一個消耗能量的過程,并且這也是化學工程與化學工藝分離工程研究的重要內容之一。現今使用比較多的分離工程方法就是蒸餾法,我國在蒸餾分離方法方面的研究已經有了非常深厚的理論依據跟實踐經驗,但是蒸餾分離方法在速度方面還是要進一步的改善。并且在一些蒸餾設備上也值得改進,蒸餾分離法如果在設備上采用現今新型的材料會取得較好的經濟效益。并且對于提高蒸餾吸收的效率,降低蒸餾分離時間上,可以采用新型的吸收劑,吸收劑對蒸餾時間的長短也有很大的影響,因此,吸收劑的研究開發也是值得關注的。
膜分離技術也是現今比較流行的分離技術,膜分離具有節能、高效、易于清理等一些特點,被許多國家的科學家認為是當下最有發展潛力的分離技術。膜分離就是吸附分離,這種吸附分離的辦法被廣泛運用一些氣體的干燥、廢水等污染物的處理等等。膜分離的研究重點在于新型吸附劑的開發,膜分離的主要問題就是膜的污染還有防治。膜分離的研究必須要實現膜使用的長壽還有高效。
3.Supercritical Fluid,SCF(超臨界流體)
Supercritical Fluid,SCF(超臨界流體)是一種溫度還有壓力都在臨界點之上的無氣體液體的相界面,同時具有液體跟氣體性質的一種流體。這一技術在化工、食品加工還有生物醫藥工程中都有非常廣泛的應用。SCF質量高、工藝要求高。開發附加值高使其有著廣闊的發展前景十分誘人的發展利潤。近幾年來,SCWO(超臨界水氧化法)用于環境治療保護方面的研究比較多,在化學工程與化學工藝方面的研究較少,還處于研究試驗期。
三、結束語
當今世界面臨著資源還有能源的短缺,全球國家都指出社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價,并且提出資源的節約還有保護環境的要求,這就需要化學工程與化學工藝的配合共同發展,我國在此基礎上提出了轉變可持續發展經濟的概念,所以,相關的化學工程與化學工藝的行業領域應該要積極配合,對于化學工程與化學工藝的相關技術研究必須要重視其發展的環保性,推動傳統的化學工程與化學工藝成為綠色的工藝。最大限度的減少環境污染,節約資源,積極研究開發新能源,走科技發展與環境友好的道路。
參考文獻:
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1.1應用型本科人才要求
根據現代化學工業的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應用型高校化學工程與工藝專業的目標是培養化學化工理論基礎扎實,實踐動手能力、自主學習能力、創新能力及外語與計算機應用能力較強,適應化工、冶金、能源、輕工、醫藥、環保等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理等方面工作的應用型高級工程技術人才[2]。為了實現上述目標,化學工程與工藝專業應用型本科人才應具備的基本素質與專業能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學素養,能處理好人與環境、人與社會的關系;②掌握化學工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;④具有對新工藝、新產品、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;⑤了解化學工程的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;⑥掌握文獻檢索的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力;⑦具有創新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據現代科技和生產的發展需要,以服務地方經濟社會發展為目標,把握高等教育規律和化學工程與工藝專業特征,制定化學工程與工藝專業應用型人才培養方案,具體如圖1所示。在人才培養方案制定的過程中,合肥學院借鑒德國應用科學大學培養應用型人才成功經驗,非常重視企業的作用,將企業要求與學生的培養相結合,構建理論教學與實踐教學相學體系,確定了以“面向企業、立足崗位、注重素質、強化應用、突出能力”為指導思想的“應用型”人才培養模式。理論教學體系體現“三個服務”原則:基礎理論教學要為專業技術課教學服務,理論教學為提高學生綜合素質服務,把素質教育貫穿于教學全程,為培養學生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務,注重培養學生對技術成果的吸納和綜合應用能力。建立與培養目標相適應的實踐教學體系,形成基礎實訓、專業實訓及校內、外實訓教學相結合的綜合實訓教學一體化,完成實訓教學。促進學生掌握專業技能,實施“四年九學期制”,提高學生就業競爭能力。
1.2化學工程與工藝專業人才要求
化學工程與工藝專業是為了適應新世紀化學工業的發展而設置的,是由原來的化學工程、有機化工、無機化工、高分子化工、精細化工、煤化工、工業催化等專業合并而成的寬口徑專業,覆蓋面寬、涉及領域廣[3]。該專業具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領域涉及無機化工、有機化工、精細化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫藥化工、微電子化工等諸多領域;二是工程特色顯著。該專業以化學工程與化學工藝為兩大支撐點,化學工程主要研究化工過程及設備的開發、設計、優化和管理。化學工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學反應和分離加工技術制取各種化工產品。化學工程與工藝專業涉及的工程放大技術、系統優化技術和產品開發技術,不僅在化工領域,而且在醫藥、材料、食品、生工等眾多相關領域均大有用武之地。因此,化學工程與工藝專業培養的學生應有較強的工程能力和工作適應性,需掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法,具有從事化工生產控制、化工產品和過程的研究開發、化工裝置設計與放大的初步能力[4]。
1.3應用型化工人才實踐教學體系構建
高等工程教育強調綜合素質的基礎作用和工程素質的定型作用。培養應用型化工特色人才,核心就是培養實踐能力強的應用型人才。以培養應用型人才為目標,以科學發展觀為指導,遵循教育教學基本規律,堅持育人為本,教學為綱,根據學生需要,圍繞學生能力拓展和知識結構構建實踐教學體系。該體系由基本技能、專業能力、綜合能力三層次訓練組成,將課外創新活動和社會實踐有機融合。借鑒德國成功的經驗,培養學生工程設計能力、項目實現能力及創新能力,構建工程化的實踐教學體系如圖2所示。實踐教學根據能力要求可分為3個層次:基礎實踐層、專業實踐層、綜合和創新實踐層。基礎實踐層以強化“三基”,培養基礎能力為目的,將基礎化學實驗分為3個層次和5個模塊,構成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學專題研究訓練,強化了知識和技能的綜合性;認知實習在實踐教學體系中處于承上啟下階段。學生在與自己相近或相關的崗位上經過認知實習,了解專業所需要的專業知識、能力、素質,有利于他們結合自己的興趣,規劃未來發展,在專業方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習和1周電工電子實習,實現基礎能力培養目標;專業實踐層是在理論教學和基礎能力培養的基礎上,通過專業基礎實驗、課程設計、工程實訓等實踐教學的環節實現專業能力培養;綜合和創新能力是對技術基礎知識、運用專業知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現,反映學生整體素質。通過畢業實習、畢業設計(論文)等實踐教學環節,配合第二課堂科技活動,達到培養專業技術應用能力的目的。總之,各層實踐教學活動層層遞進、相互滲透,達到培養目標規定的專業技術應用能力的要求。
2圍繞工程能力培養,實施實踐教學改革
2.1突出強化實踐鍛煉,提高教師實踐教學水平
教師是實踐教學體系的主導者,也是實踐教學體系的實踐者。要培養高質量應用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學位的專職實驗教師,采取走出去、請進來的辦法培養教師的實踐能力,派合肥學院高學位高職稱的教師到企業去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據學院要求成立了實驗技術教研室,這不僅是名稱和內涵的改變,更重要的是教育理念的轉變,建立實驗技術教研室,由教授、博士擔任主任,具有研究生學歷的教師為成員,研究實踐教學內容、方法和手段,進行實驗教學、實驗課程內容和方法改革等工作。目前,和化學工程與工藝專業實驗實踐教學有關的合肥學院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學成果獎合肥學院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業和設計院等單位人員擔任教師,讓學生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。
2.2加強實踐教學條件建設,提供實踐教學載體
實驗室和實習基地是完成實踐教學內容所必需的保障平臺。在實驗室建設方面,加強以無機化學、有機化學、物理化學、分析化學課程為支撐的基礎化學實驗室建設,和以化工原理為支撐的化工基礎實驗室。專業實驗作為一門最能反映專業特色,與專業科學技術發展關系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構建一個能夠全面反映化學工程學科發展方向、適合按專業大類組織實驗教學、有利于培養學生工程實踐能力和創新能力的新框架。根據化學工程與工藝核心課程化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程和技術化工工藝學作為構架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發的方法論;充分考慮工程學與工藝學實驗的適當平衡;具有典型性、力求先進性、增加綜合性;實驗內容既符合化學工程與工藝學科發展規律,又具有鮮明的先進性和特色,建立了化工熱力學實驗室等專業實驗室。根據專業和學生發展需要,在專業方向上設立分離工程和精細化工2個化工專業方向,并建立精細化工和分離技術2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習是強化專業知識、增加學生的感性認識和創新能力的重要綜合性教學環節,校外實習基地是培養學生實踐能力和創新精神的重要場所,是學生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機制,開展產學合作,和中鹽四方集團等14家企業建立良好的合作關系,與企業合作共建實驗室2個。每年由校內和企業教師共同指導學生進行實習,并在畢業論文(設計)環節,由企業提出課題,真題真做,學生將所學知識和生產實際相結合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團、東華集團工程技術人員指導學生設計多次獲合肥學院優秀畢業設計(論文)獎。
2.3第一課堂與第二課堂相結合,著力培養學生創新能力
為了達到實驗課培養學生應用所學知識解決問題的更高目標,以培養學生實踐創新能力為出發點,以學生個性化能力培養為重點,學院制定了《合肥學院學生第二課堂活動學分管理暫行辦法》,將第一課堂與第二課堂結合起來,收到明顯的效果。化學工程與工藝專業,以化學工程師之家和學生參與教師科研為主要內容開展第二課堂科技活動。化工工程師之家于2007年11月建成運行。以培養“未來的工程師”為目標、以工程設計為核心、以模型制作為基礎,通過形式多樣的活動培養學生的工程意識;通過加強合作促進團隊精神;通過模型制作提高工程應用能力;通過工程設計提高工程素養;通過企業化運作模式培養學生效率意識、責任意識和管理能力。作為第二課堂的重要平臺,重點培養學生的工程設計能力、管理能力、協調組織的領導能力和團隊精神。通過借鑒企業化管理模式,營造企業氛圍,培養學生效率意識、責任意識和管理能力,增強學生對社會的適應能力,提高學生的綜合素質。目前,累計培訓學生500人以上。化學工程與工藝學生在各種全國性競賽中取得了一系列好成績。2010年,在科技部等單位舉辦的青年科技創新競賽獲得二等獎,“三井化學”杯第四屆大學生化工設計競賽二等獎和華南地區第四屆大學生化工設計創業大賽二等獎。近3年來,學生34篇,其中被SCI、EI收錄的9篇。
【關鍵詞】化學工程技術;化學生產;應用
前言:
伴隨科學技術的發展,專業人員對化學工程研究已經從單一走向研究領域與多學科相結合的多元化方向發展,隨著時代的需要,科學技術的發展,新的發展熱點的出現,化學工程的發展方向也是多元化的。化學工程技術多元的發展給社會帶來的也將是全新的面貌,推動整個社會向前的步伐。
1化學工程技術的概述
化學工程技術主要研究化學生產過程中產品的研究開發,同時也需要設計和管理反應裝置,因此它是一門集合理論和實際操作的綜合性技術。在化學生產中運用化學工程生產技術,可以顯著提高生產效率,縮短生產時間,同時還可以大幅提高產品的質量,減少成本和原材料的消耗,對于產品的開發以及技術的改進都具有非常重要的作用。
近幾年我國的科學水平不斷進步,化學工程技術越來越來越廣泛地被應用在化學生產中。化學生產關系著全社會對化工產品呢的需求,也影響著我國其他產業的生產發展。化學工程技術在化學生產中的應用十分必要,對于維持人們的正常生活和社會的穩定都有重要作用,因此,其應用也越來越受到人們的重視。
2化學工程中的新型反應技術
2.1綠色化學反應技術
環境問題在當今社會的發展中尤為重要,而綠色化學就是指不會污染環境的,可以保護環境的化學技術。這種技術主要采用化學方法和技術來減少甚至消除潛在污染源,比如那些妨礙社會安全、對人類健康有害、影響生態環境的原材料都可以通過這種技術加以治理,從而減少環境污染,達到保護環境的目的。而且綠色化學技術可以將污染從源頭就加以消除和治理,因此,對環境治理非常徹底。
2.2超臨界化學反應技術
所謂的超臨界液體就是指具有液體和氣體雙重性質的物質。當壓力和溫度都位于臨界點之上時,其狀態也位于氣體和液體間。這種超臨界流體的應用十分廣泛,在生物化工、化學工業、醫藥工業以及食品工業等表現出巨大的研究價值,具有十分光明的發展前景。我國目前的超臨界化學技術雖然已經取得巨大的進步,但是有些方面還不夠成熟,仍然具有非常廣闊的提升空間,需要繼續努力開發。
2.3新分離技術
傳統的分離技術是利用沸點不同,使不同的組分從分離塔中先后分離出來。首先是對設備的強化,隨著科學水平的進步,分離技術也在不斷地更新和改進,但是任然存在很多不足的地方。而信息技術的發展,給分離技術帶來一個嶄新的局面,人們將信息技術引進到分離技術的開發研究中,取得了非常明顯的進步。比如在熱力學的傳遞性質和多相流的研究過程中,就是引入信息技術,并使之發揮功效,進而達到分離的目的,此方法已經成為成熟的分離技術。再如分子模擬可以提高預測平衡性質的水平,進而加速分離分子,可以用于開發新型的高效分離劑。因此,信息技術的引入對于深入和促進分離技術的深入具有重要作用,并且還能顯著提高工作效率。
3化學工程技術在化學生產中的應用新方向研究
3.1傳熱過程的強化
此研究主要是改進換熱器的設備,通過這種方法來提高傳熱效率,并且使設備可以持續放熱。要達到這個目的,就必須改進原來的設計工藝,開發新型傳熱材料,這樣才能不斷優化傳熱技術。
3.2微細尺度傳熱學
微細尺度是傳熱學中一個熱點的分支學科,具有非常廣闊的發展前景。當物體尺寸大于連續介質時,由于尺度微細,原來的影響因子也會發生變化,這樣就導致了傳入和流動規律的變化。目前的納米和微米科學都取得了明顯進步,也衍生了很多以微細尺度傳熱學為基礎的研究領域,并取得了豐碩的成果,比如微型熱管、多空介質流動傳熱、高集成度電子設備等多項研究成果。
3.3傳熱理論
一直以來,人們都在研究液體核態沸騰的原因。但是由于沸騰復雜多變,研究過程中無法進行準確的計算。目前的研究方法存在的嚴重缺陷是計算的準確率過低,而且必須以大量實驗做為基礎保障。因此我們必須從新角度來和研究問題,根據基本理論,找出新的計算方法和模型,不斷深入研究傳熱理論。
3.4傳熱學中細微尺度的研究進展
細微尺度是指從時間尺度和空間尺度進行更細微的研究的熱學范疇,如今它在熱學中已經形成了一個分支,具有廣闊的發展前景。當一個物體的尺寸遠大于其載體時,這樣的情況會存在,但是由于尺寸的更加細微,原來的假設影響因素也會發生相應變化。目前納米技術已經取得顯著的成績,很多領域都是圍繞傳熱學中的細微尺度技術進行研究的,近年來取得了高集成電路、多空介質流等新成果,產生了巨大的經濟效益。
3.5傳熱設備的研究進展
近些年來,利用翹片來強化傳熱,管外的翹片強化傳熱原理包括有前緣效應和非穩定性擾動以及減薄邊界層等幾種。常用的片是沖縫片和百葉窗。將來對此的研究應該將分布參數和場地模擬相結合,來優化傳熱裝置結構的參數,實現管翹式的傳熱針設計。
3.6與計算機技術的相結合
計算機技術的不斷進步是化學中大量的技術問題能夠得到有效的解決。同時節約了大量的人力物力財力,也增加了數據和相關機械的精密度。計算機的主要貢獻表現在計算流體力學、數值傳熱力學、采用計算機技術進行統計、計算有利于將數據更直觀的表現出來,表現形式更加多樣,能夠有效分析大量實驗數據。
3.7與材料科學和信息工程相結合
科學的進步和新技術的研究涌現就為化學工程的研究提出了新的機遇。如何形成優質的服務體系和完整地理論作為研發支撐成為化學工程面臨的問題。
所以它必將進入一個新的發展階段,在發展中應注重與多學科的交叉,更多的研究應該包括信息和化學應用、生物與化學以及能源環境與化學相結合的學科,這都為化學工程的發展提供了新的研究方向。由于信息技術不斷深入各個行業,為此通過信息技術可以將大量的信息收集、整理進行數據統計分析,得出結論可以為化學工程發展研究提供新的方向。
3.8做好人才工程的建設
21世紀國際社會的競爭實質上就是以科技實力為基礎的綜合國力的競爭,誰在科技上遙遙領先誰就掌握了國民經濟發展制高點。科學技術的競爭說到底是人才的競爭,人才是科學技術發展的動力。而化學工程技術也同樣需要優秀的人才,因此,我們要加強化學工程的教育,培養出更多的優秀化學人才。另外,還要提高化學工程待遇,加強國內外的學術交流。目前化學工程技術正處在飛越發展期,隨著化學技術的不斷加大,化學工程技術必將以全新的面貌展現在我們面前。
4結束語
綜上所述,化學工程技術在化學生產中具有非常重要的作用,其應用大大提高了生產效率,節約了能源和原材料,而且還提高了產品的質量,為滿足人們的日常需求和社會穩定作出重大貢獻。
本文主要概述了化學工程技術,并對其中的一些核心技術和研究進展進行了闡述,比如綠色化學反應技術、超臨界液體技術和新分離技術等,希望可以更好地促進化學工程技術的發展,不斷改進理論和技術,進一步擴大其應用范圍,使它發揮更大的作用,為人類提供更好的生活,同時促進社會的不斷進步和發展。
參考文獻:
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[3]張燕.化學工程在化工生產的應用探析[J].技術與化學工程.2013(09).
20世紀前葉,一批重大化學工藝出現使得化學工程這個學科在學術界嶄露頭角,而煤和石油迅速發展也要求有透徹的理論指導與專業知識,因此作為化學工程的一級學科應運而生。經過幾十年的發展,化工學科逐漸走向成熟,目前國內各大地方院校中,絕大部分開設了化工工程專業及其類似專業,為我國化學工業培養了大批人才。但是隨著時代的發展,高校化工教育也面臨著一些問題和挑戰,這也成為我們亟待改革教學模式的原因。
(一)化學工程與高新技術學科交叉發展
化學工程涉及面廣,且涉及品種多、數量大,不僅關系到人們生活的方方面面,也是提高人們生活質量的“載體”和“橋梁”。而化工在學科上與材料、能源、化學等學科聯系越來越緊密和深入,因此在人才的培養上也應該遵循學科發展規律,培養專業化、多樣性復合人才。目前,我國高校專業教育仍然停留在過去傳統教學方式,與高新技術發展的現實有所脫節,學科交叉引起專業界限的淡化,因此在教學過程中不應在僅僅強調本專業知識的把握,更應著眼于未來,打造化工與生物技術、計算機技術等交叉發展的新型教學模式,培養多層次、復合型人才。
(二)人才就業觀念和培養模式改革
這就要求高校化工教育人員轉變教學模式,從化學教育深層理念創新入手,擴大學科內涵,改變教學設置和教學方法,開展以理論教學作為基礎,以實踐訓練為載體的教學模式,努力提高化工學科教學質量。就目前情況來看,“平臺加方向”實為不錯的選擇。近年來,我們以主動適應經濟社會發展需求的人才培養模式,以深化改革教學模式與實踐等教學項目為依托,進行了人才培養模式改革的探索和實踐。根據社會需求,調整學科專業,壓縮冷門內容,采取專業互補的形式,拓寬專業發展方向,盡可能增加知識含量。此外,化學工程專業應緊密與生產實踐相結合,通過建立不同種類的培訓基地,在打好基礎理論知識前提之外,盡可能增加實際操作的經驗,以便畢業后很快適應工作環境。
(三)教育模式落后,學生創新能力不足
人才的競爭是一切競爭的核心。教學模式的落后直接導致學生創新能力不足,難以承擔新領域開發和高新技術研發的重任。高校教學仍然遵循過去傳統的教學模式,單一的授課模式容易導致學生缺乏學習化學工業的熱情,進而導致學生缺乏創新意識。這也是目前高校教學中存在的主要問題之一。針對上述情況,未來高校必須在人才培養以及課程教學方面有所改變,適應當今社會對化工人才的要求和化工產業未來的發展方向。具體說來,可從基礎專業知識和課程改革入手,打造高素質專業人才。
二、高校化工類人才培養模式及課程改革探討
(一)適應社會發展,拓展專業外延和內涵
1.重視新興專業,與社會接軌。
近年來,高新科技發展突飛猛進,與人們生活有關的各種新科技層出不窮,特別是生物化工與新能源等發展十分迅速,在日常生活與生產方面發揮越來越大的作用。我們高等教育院校應該抓住當前發展契機,重視新興產業的出現和發展,努力調整專業課程,與社會發展接軌。特別是生物制藥、節能減排、環境保護等作為人類的重要課題,近年來引起了人們的極大重視,這些都是當前化學工程未來的發展方向和重要領域。高校教育應及時了解行業最深動態,調整教學方案,以適應當前化工行業發展的現狀。
2.把握發展趨勢,發掘專業內涵。
化學工程最早包括“化學工程”、“化工自動化”等幾個板塊,但就目前的形式看,僅僅圍繞這幾個傳統板塊展開教學已不能滿足現在的產業發展現狀,應在原有基礎上發掘專業內涵,確保傳統人才培養緊跟學科發展趨勢,不斷充實基礎知識和專業知識。另外,根據信息技術在化工領域應用的愈加廣泛的特點,一方面將其納入傳統課程體系,另一方面,與信息學院、生物學院等展開合作,探索和實踐復合型人才培養模式,使化學工程煥發新的生機。
(二)深化教學改革,提升人才培養質量
美、英、德等西方發達主義國家早就將“通識教育”作為高等教育的核心內容,澳大利亞也明確指出到2020年高等教育的使命是輸送符合國家和全球勞動力市場需求的、有知識、技能和適應能力的優秀人才。我國緊跟世界發展步伐,也將提高教學質量作為未來一段時間教育領域發展的重要領域來把握。尤其當前我國“世界工廠”的地位,導致對于人才需求的變化速度非常快,畢業生也面臨日益嚴峻的就業壓力,因此,深化教學改革,提升人才培養質量成為當前教育領域的重點。
1.變革課程體系,注重課程質量。
本著務實專業基礎,注重能力培養的原則,高等院校,特別是石油高校應認真梳理與優化傳統化工課程,同時根據現代化工發展方向和發展重點,打造適應化工人才培養的專業課程體系,這不僅要求高校對傳統課程進行整合,更要抓住重點,利用化工學科與其他學科的交叉點,拓展化工專業課程,與其他課程相互支撐,形成一個有機整理,以滿足新形式下的化學工程技術發展要求。努力提高課程質量也是當下高校發展需著重考慮的重要方面,如何將枯燥的原理課程講得精彩、生動,培養學生對于化工產業的熱愛并激發學生投身化工實業的熱情,這是衡量課程質量的一個重要標準。根據一項研究調查顯示,在化工專業畢業生對高校教學效果等評價中,與世界總平均值相比,中國化工教育只有教師優秀與敬業精神一項略高于平均值,而包括教師激勵作用、就業所需課程深度、授業滿意度以及課程組織優劣等其他四項評選,中國的得分全部低于世界平均值。這其中尤其需要警惕的是,中國學生學習化工專業愉悅程度僅僅為67%,這一成績遠遠低于美國、澳大利亞以及英國等同類學生,這一調查結果也給我們化工教育從業人員敲響了警鐘。
2.加強創新實踐教學環節。
“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”。實踐教學環節對于學生創新能力的培養非常重要,高校可利用自身資源和外部條件,從實驗教學和實習教學兩方面加強學生實踐能力。高校可利用現有實驗室,開設大量綜合性、設計性、研究性等實驗項目,將創新能力培養融入實驗教學過程中,啟發學生主動探索創新,增強學生的創新意識。實習教學作為化工專業極為重要的一個環節,在培養學生實踐能力的過程中也起到極為重要的作用。過于單一、落后的教學模式很難適應當前瞬息萬變的就業環境,必須積極的組織實習教學,建立高效與高新技術企業之間的合作關系,通過人才輸送等渠道加強學生與企業之間的聯系,有效調動學生學習的積極性、主動性,并在實習教學過程中及時發現問題、解決問題。
3.構建優良育人環境。
在我國高校教育領域,過去往往過分強調“教書”,而忽略了“育人”;過分強調“教學”,而忽略了“教育”。這種情況導致的結果就是,高校畢業生很多時候不能適應社會發展的需求,所學專業僅僅局限于課本知識,缺乏應有的動手操作能力,或者所學知識與社會脫節,最終不得不背棄自己所學專業。西方教育在之前的發展過程中也曾出現過類似情況,而中國目前這種情況則相當突出。我們如何吸取發達國家的經驗教訓,將可遷移性技能培養作為基礎知識領域外的重要環節,努力培養學生可遷移性技能是高校教育的必由之路。除了這些基礎知識的培養外,更應該注重大學生心理健康與道德品質方面的培養,學生可通過良好的素質進行自覺地學習與提升,很快適應未來的就業崗位與就業環境,這是高校未來人才的培養方向。在高校課程設置過程中,以專業知識為主線,以可遷移性技能培養為輔線,增加學生團隊合作的機會,進一步提高學生合作精神和交流理解水平,不斷提高大學生解決實際問題的能力,使其成為社會與企業放心人才。
三、結語