時間：2023-08-01 17:08:01
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關鍵詞：培養計劃；培養目標；材料科學與工程；麻省理工學院
歐美國家在20世紀60―70年代開始設立材料科學與工程系。名稱變更反映了對材料領域研究認識的變遷，即“材料研究需要依據其行為和特征，而不是依據材料類型來進行”。1998年教育部對材料類本科專業目錄進行了調整，將原來劃分過細的十多個材料類小專業合并成了現在的冶金工程、金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學等六個專業。同時，在引導性專業目錄中還設置了材料科學與工程一級專業。雖然以材料科學與工程一級大學科來設置專業是必然趨勢，但材料科學與工程人才培養模式仍在探索之中[1]。同濟大學當年就設置了材料科學與工程本科專業，期望以歐美的模式來培養材料學科人才。實際上，早在20世紀80年代，當時的同濟大學建筑材料工程系就為建筑材料專業的本科生開設了材料科學導論、斷裂力學、表面物理化學和傳熱、傳質與動量傳遞（簡稱三傳）4門基礎課程。近幾年因為參與學院材料科學與工程專業培養計劃的修訂工作，查閱了國內外許多大學這個專業的培養計劃，國內高校在材料科學與工程專業培養計劃上的認識一直存在爭議。美國麻省理工（MIT）材料科學與工程專業本科培養計劃的公開信息最多，不僅有課程列表和學分要求，還有課程的詳細簡介。尤其是麻省理工的開放課程服務（OpenCourseWare），使得我們還能夠進一步了解課程大綱和部分內容。此外，MIT材料學科是USNews全美排名第一的，他們的培養
計劃應該具有更好的借鑒意義。本文在反復仔細研究其有關本科培養的各種公開資料的基礎上，對其培養計劃進行了分析，結合自己的教學工作實踐，總結了一些心得體會，希望與國內同行共享。
一、麻省理工材料科學與工程專業的培養計劃
MIT材料科學與工程系設3個專業（Course）。其一為一般意義上的材料科學與工程專業（Course 3），學生所得學位是材料科學與工程理學學士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授學位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美國工程與技術鑒定委員會）授權的，絕大部分學生都選讀這個專業。其二為課程選擇度更大的一般專業（Course 3-A），這個專業的畢業生將獲得沒有特別指定專業領域的理學學士（Bachelor of Science without specification）學位，系里并不尋求ABET對這個學位的授權，只有很少學生選擇這個專業，常常是醫學、法學、MBA預科生選擇這個專業。第三是考古與材料專業（Course 3-C），學生所得學位是考古與材料理學學士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不尋求ABET對這個學位的授權。從系里是否尋求對所授學位授權就可以看到，MIT材料科學與工程系本科生的主要專業是一般意義上的材料科學與工程專業（Course 3）。后面的討論主要針對Course 3的培養計劃進行。
1. 課程和學分要求
該培養計劃的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17門課程，其中自然科學6門，人文社科8門，限選科技課程2門，實驗課程1門。（2）交流能力課程（Communication Requirement）4門。（3）系內課程，包括一套核心課程（Core subjects，共10門課），一個論文或2個實習以及4門限選課程，合計184～195學分。其2011―2012版本的課程和學分要求見表1，表中課程名稱前面的數字表示課程號，后面跟表示學分的數字、課程性質、前修或同修課程號。MIT每門課程的學分由三部分組成，表示學習課程所需要的時間分布，中間用短線隔開，第一個數字表示講課時間，第二數字表示實驗、設計或者野外工作時間，第三個數字表示預習的時間，是以中等學生所需要時間估計的。1個學分大約相當于一學期需要14小時的學習時間。從表 1可見，一般專業課程，預習所需時間是講課時間的2～3倍。
備注
*可以代替本先修課程的其他先修課程列在課程描述頁面。
（1）這些課程可以算作必修課程或者限選課程的一部分，但不能同時計算。
（2）可以選9-12學分。
（3）通過申請，可以被類似課程替代。
2. 限選課程的選擇
中列出了21門限選課程，每個學生只需要選擇4門課（48學分）。理論上，學生可以在21門課程中任選48學分，甚至經過批準，還可以選擇其他系的課程或者研究生課程來代替。實際上，由于材料的范圍很廣，這些選修課程是根據主要的研究領域來設置的，它們是： 生物與聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），電子材料（Electronic Materials），結構與環境材料（Structural and Environmental Materials），基礎與計算材料科學（Fundamental and Computational Materials Science）。
因此，在MIT材料學院的網頁上，曾經列出了各領域推薦的限選課程。網頁上還列出了每一個方向的咨詢教授，以方便對上述領域某一方面更感興趣的學生選課。
3. 部分課程大綱和教學情況分析
（1）材料科學與工程基礎課程
這個課程為15學分（5-0-10），總是與“材料實驗”一起選修。課程安排也是交叉進行，實驗周不上課，一共有4個實驗周。這樣，材料科學與工程課程講課時間就縮短為9周（一個學期14周，最后一周為考試）。其課程安排為周一、三、五各2小時的講課（lecture），周二和四各1小時的復習課（recitation）。所以一共27次講課，18次復習課。實際講課為24次，另外3次課為測驗和考試。最后一次考試并不是考全部課程內容，即每次測驗和考試都是分段內容。
這個課程由兩個教授分別講授，每個教授都是24次課，因此可以推論，每次每個教授將講1小時。一個講授結構和化學鍵（Structure and Bonding），一個講授熱力學和統計力學學（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。
兩部分課程分別布置6次作業，每部分每次都是2～3個題目，都有交作業的期限，沒有按期交作業的，該次作業成績為0。作業答案在交作業期限過后就會立即公布。課程總成績由作業成績占20%、三次測驗占80%構成。得分標準為：總評80分以上A，70～79分為B，55～69分為C，低于55分為不及格。
（2）實驗課程
MIT材料系內有2門必修的實驗課程，即材料實驗和材料綜合實驗。這兩門課程同時還是加強專業交流能力培養的課程，所以，教學過程特別注意專業交流方面（包括論文寫作、口頭技術報告等）的形式要求。材料實驗與材料科學與工程課程同時選修，在2年級第一學期進行。材料綜合實驗課（Materials Project Laboratory）基本上就是幾個同學合作的科研項目，在3年級下學期進行。下面以二年級的材料實驗為例，介紹其教學和考評辦法。
如前所述，材料實驗共4個實驗周，實驗周沒有其他專業課。實驗內容包括量子力學原理演示、熱力學和結構，同時囊括了幾乎全部現代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通過口頭和書面方式加強交流能力培養。從教學內容看，這門實驗課承擔了教授材料研究方法的任務。
一般將50個左右學生（2011年的2年級學生只有43人）分成6個組。每個實驗周有3個實驗主題，每個主題下面2個實驗，2個組共選一個主題，每組選做其中一個實驗。6個實驗同時進行。一周3次實驗，每次4小時。因此，每個組每周只做3個實驗（每個主題做1個實驗），共12個實驗。由于每個組只做了一半的實驗，對另一半實驗的了解，通過每周2次的1小時交流課程（recitation sections，一般隔天舉行）來實現。交流課上，大家各自在黑板上即興介紹實驗的發現，回答教師和同學的提問。
該實驗課由3個教授上，其中一個總負責。課程成績評分標準
二、分析和討論
1. 關于必修課和選修課
系內必修課程除畢業論文或企業實習外，共有10門。大學一般要求的17門課，理論上可以自由選擇，但從表1系內課程的先修課程可以看出，微積分I和II，物理I和II是需要先修的，大學一般要求的6門自然科學課程就去掉了4門，能夠自由選擇的大學自然科學課程剩下2門。從系里建議的選課表（roadmap）可以看到，另外2門自然科學是化學和生物。所以，自然科學的必修課程實際上相當于14門。
限選課程要求包括GIR類型2門和48學分的系內選修課。有3門系內課程（共39個學分）可以作為GIR課程來選，但不能同時作為系內課程要求的學分。大多數系內選修課程的學分為12分，這樣的話，系內限選課48學分需要選讀4門。所以，每個學生可以有6門專業選修課程。有意思的是，在表1中只有21門限選課程，而該系主要的研究領域（或者說相當于我們的專業方向）有4個，平均每個方向只有5.25門課。如果去掉2011―2012年新增的2門課程，過去幾年只有19門課，平均每個方向只有4.75門課程。看來，MIT材料科學與工程專業的課程設置，并不鼓勵學生選單一專業方向的課程。實際上，在以前分專業方向限制選修課時，每個專業方向僅僅提供2～3門課程，進一步的分析見下文。
反觀我們的培養計劃，我們的專業方向必修課程有5門（14學分），選修課程應選4門（8學分），合計9門課程22學分。因為我們的學分是按照每周上課學時數計算的。如果按照MIT的學分計算方法，學分約為每周上課學時數的3～4倍，考慮到我們的上課周數為17～18周，而MIT才14周，因此，我們的專業方向應選學分至少相當于MIT的88學分，比其4門課程（48學分）的要求多了5門課程（40學分）。可見，我們的培養計劃更加注重學生專業方向知識和技能的培養。
另外，MIT材料科學與工程系的研究領域非常廣泛，關于其主要研究領域的介紹出現在3個網頁上。其一是在該系的學位要求中關于限選課程的介紹網頁，4個主要的研究領域分別是生物與聚合物材料、電子材料、結構與環境材料、基礎與計算材料科學。其二是在MIT的招生網頁，4個主要的研究領域分別是：半導體材料和低維系統（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、納米結構材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介紹全體教師（Faculty）的網頁，列出了30個研究方向（discipline），共122人次（有重復計算，因為實際教師只有35人），平均每個研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向僅1人如微技術、半導體，最多的是納米技術，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技術）9人次，能源材料（包括能源與環境、儲能）9人次。人數比較多的研究方向還有結構與環境材料9人次，高分子材料7人次，電、光和磁材料7人次。
可見，盡管MIT研究的材料類型很多，但其本科生培養計劃中，涉及具體材料類別方向的課程特別少。
2. 關于考核與成績
MIT很多課程的成績評定都包括平時作業和出勤與課堂參與情況。有的課程，考試以外的項目在成績評定中所占份額可達到50%，有的實驗課程則更是高達85%這在一定程度上反映了MIT對大學生平時學習的管理是非常嚴格的，與我們頭腦中關于國外大學生“自由”學習的圖像截然不同。
3. 關于選課進度安排
MIT材料系沒有規定統一的選課進度表。但從其推薦的選課安排（roadmap）看，具有如下特點：
（1）8門大學一般要求的社科課程（GIR）分布在8個學期選修，即每學期選修1門社科課程；
（2）一年級把大學要求的6門自然科學課程（GIR）學完，包括數學、物理和化學。
（3）二年級起全面進入專業學習。第一學期學習材料科學與工程基礎、材料實驗2門課程，兩門課交叉進行，實驗周不上課。上課周每天都有材料科學與工程基礎課，實驗周每天都有實驗或交流，學習安排非常集中。
（4）每學期的課程一般為4門，其中1門為社科課程。
MIT二年級第1學期就學習專業基礎課程，這比我們的教學計劃提前很多。國內的教學計劃進度安排曾經強調，前兩年不安排專業課，以至于我們的材料科學與工程課程被安排在第5學期，材料研究方法更是被安排在第6學期，使得高年級學習特別緊張，深入接觸專業知識和方法的時間被推遲。
4. 關于培養計劃的修訂
從網頁上能夠追溯到MIT材料系1998年的培養計劃，其培養計劃在2003年做了很大的調整。兩者的比較
這兩個培養計劃的最大差別在必修課，課程名稱幾乎完全變了。但對比課程名稱和教學內容可以發現，新培養計劃中的“材料科學與工程基礎”包含結構與化學鍵、熱力學與統計力學兩大部分內容，分別由兩位教授講授，似乎代替了原來的“材料熱力學”、“材料物理化學”和“材料化學物理”3門課程，因為其教材之一仍然是物理化學（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）。“材料實驗”應該與原先的“材料結構實驗”對應，“材料綜合實驗”應該與原來的“材料加工實驗”對應。“材料的微結構演變”與原來的“材料結構”相似。取消了“材料力學”、“材料工程中的輸運現象”2門課程。增加了“材料的電光磁性能”、“材料的力學性質”、“有機和生物材料化學”、“材料加工”4門課程。取消2門，合并2門，增加4門，課程總數不變。
選修課變化較小，只是增加了若干課程，特別是生物材料和納米材料的課程。其實，兩門生物材料課程是2000年增加的，當時選修課由4方向增加為5個方向。選修課的最大變化是理論上不再分專業方向，學生可以任意選課。但實際操作時，仍然向學生推薦各專業方向的課程組合。無論如何，每個專業方向的課程不足4門，學生必然需要選修其他方向的課程。
從2003年至今，必修課沒有變化，選修課則有一些小的調整（表5）。其中2005年減少了高分子化學、化學冶金學（Chemical Metallurgy）2門課程。增加了2門數學，材料熱力學（原來的必修課），先進材料加工，衍射和結構，材料的對稱性、結構和張量性質，材料選擇，共7門課程。可見，增加的這些課程仍然是與具體材料種類無關的。2007年和2011年分別增加了1門生物材料方面的課程。可見，即使是選修課的調整，仍然在繼續加強有關材料行為特征方面的課程，減少有關具體材料種類的課程。
5. 關于培養目標與課程設置
過去，MIT材料科學與工程系培養目標分四類，研究型學位（Course 3）、預科型學位（Course 3A）、實踐型學位（Course 3B，2003年取消）和考古型學位（Course 3C）。其中，研究型學位與實踐型學位培養要求的唯一差別是不變的，即前者在四年級做畢業論文，后者在二年級暑假和三年級暑假做2個20周的企業實習，其他課程要求完全相同。現在把實踐型學位取消了，但仍然保留了學生向這個方向發展的渠道，即學生仍然可以選擇做畢業論文或者企業實習，學位合并在研究型學位（Course 3）中。
從2003年培養計劃大調整來看，MIT材料科學與工程專業（Course 3）的主要培養目標是讓本科畢業生繼續深造。也可能是社會需求的變化促使MIT對培養計劃進行調整。這從MIT選讀實踐型學位人數變遷或許可以看出一些端倪（表6）。從1998年到2002年，實踐型學位人數多于研究型學位的人數，2002年突然降低，與研究型學位相當。查看大學2年級實踐型學位學生注冊數，從2002年起突然減少，由原來每年約20人突然減少為6人。2003年培養計劃調整當年，還有5人注冊為實踐型學位，這應該是此前培養計劃延續所致。
那么，沒有了實踐型（Course 3B）學位，是否還有學生仍然會選擇實習代替論文呢。下面從2002～2008年MIT材料系本科畢業生去向分析。除了一些研究生院，網頁一共列出了38家企業和17家政府部門或咨詢機構。統計2002年以后（至2005年結束，當年僅剩下1人）各年4年級實踐型學位人數（也約等于當年畢業人數）總和恰為38人，與畢業生去向統計的企業單位數剛好相同。這難道是巧合？是否可以推論，2003培養計劃修改之后幾乎就沒有學生選擇去企業實習了？
MIT材料專業取消實踐型學位，以及此后可能幾乎沒有人選擇實習代替畢業論文事實，一方面可能與美國產業向國外轉移，本國企業對工程師的需求減少有關；另一方面，MIT培養計劃中的課程設置調整也起了一定作用。因為選擇實踐型學位人數銳減在前（2002年），培養計劃調整在后（2003年）。培養計劃中去掉的必修課“材料力學”和“材料工程中的輸運現象”，顯然屬于工程類課程。因此，其培養計劃課程中增加材料研究型基礎知識、減少工程知識的傾向十分明顯，也說明其培養計劃隨社會需求進行了及時調整。
另外，盡管2003年培養計劃中的必修課有較大調整，但選修課調整比較有限。而且調整前后，沒有改變其材料類本科生寬專業培養的模式。
但在選修課中，把專業方向的基礎課程去掉，仍然讓人有點匪夷所思。例如，高分子化學在高分子材料領域歷來就被認為是專業基礎課。MIT在2005年卻把這門課從本科生培養計劃中去掉了。查看其高分子方向研究生培養計劃核心課程，可以看到高分子物理化學、高分子合成、高分子合成化學等基礎課程。可見，MIT把專業方向的一些基礎知識培養放在了研究生階段。
以上似乎給人這樣的印象，如果不繼續讀研究生，則專業方向的基礎知識是不太夠的，無形中將人才培養的周期拉長到研究生階段了。但從我自己教學的經驗來看，學習高分子物理就可以了解高分子材料的行為和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成與制備方法。我的一些研究生以前從未學習高分子方面的課程，為了讓他們在研究中能夠理解和使用高分子材料，我就是先給他們講授高分子物理的基本知識。
另外，注意到MIT材料專業研究生數量是本科生數量的2.2倍，有很多研究生來自校外，特別是來自國外。所以，MIT材料專業培養計劃中對專業方向選修課程的調整，結合研究生階段的課程安排，既考慮到了本科寬專業基礎的培養模式，又打通了本科生培養與研究生培養之間的關聯，在研究生階段加強專業方向基礎知識的培養，也便于接受其他教育背景的學生來讀研究生，還是十分合理的。
MIT材料專業的本科培養計劃，不斷強化了按照材料大類進行培養的模式，必修課和選修課都加強了材料基本行為知識的課程，減弱了材料類別基礎知識的課程，把后者移到研究生教育階段。這說明國外關于“材料研究依據其行為和特征，而不是依據材料類型來進行”的認識形成30多年以來，不僅沒有改變，還在進一步加強。MIT在2003年對培養計劃大調整時，加強了材料研究基礎知識課程，減少了工程類課程，其本科生的主要去向是進一步深造，直接到企業就業的比例急劇減少。本科生階段加強研究基礎知識課程，把專業方向基礎知識培養放在研究生階段，加強了研究生的知識培養，可能是其材料研究能夠長期在美國名列前茅的原因之一。
【關鍵詞】高職院校 “教學做一體化” “實驗教室” 工程材料與檢測
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）32-0052-02
隨著我國不斷加大對基礎設施建設的投入，各地工程不斷開工建設，國家對工程技術人員的需求越來越大。在這樣的大環境下，高職院校的土木工程專業獲得了前所未有的發展機遇，學校的實訓基地建設也得到了大力支持。與此同時，社會對高職院校所培養的人才也有了更高的要求。從以前的會動手，到現在的還要會動腦，無疑要求高職院校在教育教學手段上做出改變。
一 高職院校工程材料與檢測課程現狀
高職院校是國家規定的具有專科層次辦學資質的院校，其教育層次低于本科，因此，在生源水平上，學生大多沒有良好的學習習慣，學習熱情也不高，加之感覺不到學習壓力，很容易被周圍諸多誘惑吸引而迷失前進的方向，忘記在校學習的目的。考慮到生源的質量，高職院校的課程在教學理念上，不能把教學對象當作“目標明確的成年人”來對待，不能認為“他們已經是成年人了，能對自己的未來負責”，而是要像中學時一樣，讓他們在課堂上知道“學了這門課，我能干什么”，而且要隨著學習的深入，讓他們看到自己學到的東西在工作中是怎樣發揮作用的。這樣才能保持他們對學習的熱情，從而完成教學任務。
工程材料與檢測是一門基于實驗的具有“理論+實踐”要求的課程，所教授的是在工程建設過程中使用的水泥、砂石、鋼筋、瀝青等一切原材料的性質，以及原材料、工程構筑物的質量檢測方法、判定依據。學生在學習過程中，要掌握多種常用材料的物理、力學性能，以及國家規范對材料性能指標的要求和這些指標的實驗室檢測方法。因此，課程中設置了若干個材料實驗項目，供學生強化理論知識，并培養動手操作能力。
在教學中，主講教師多采用在課堂內介紹材料的組成、特性及應用的理論講解，再到實驗室完成實驗操作，最終以學生提交的實驗報告作為評定學生成績的標準。但在教學實踐中發現，學生理論是否掌握，實驗的目的是否明確，操作步驟是否規范，實驗報告并不能完全體現。
二 “教學做一體化”教學法的引入
當前高職院校教育強調以服務為宗旨，以就業為導向，以培養高技能人才為目標。學生是否掌握教師傳授的知識并融會貫通，是檢驗教學質量的最終標準。在多年的教學實踐中我發現，高職院校學生對課堂理論教學的耐性較低，當課堂內容相對生動有趣時，大部分學生都能跟隨教師的思路聽下去，但當講到理論性強一些的內容時，還能保持聽課耐性的學生就少了很多。無論什么教學內容，想保持全程活潑生動的難度相當大，以講授為主的課程模式對知識的傳授是有限的。而在實踐課上，大部分學生因為能操作儀器，在教師的講解下能看到自己從一竅不通到基本能操作的過程，就對能動手操作的教學內容保持較高的積極性，經過1～2周的實訓，大部分學生都表示比平時課堂學習收獲更大。從對比中可以看出，高職院校學生的特點是：動手操作的意愿遠大于單純的動腦學習。為了順應學生的這一特點，“教學做一體化”的教學方法勢在必行。
“教學做一體化”的核心是將講授、學習、操作整合在一起，以學生動手操作為課堂主要學習形式，在學生操作的同時，教師從旁觀察、發現并解答學生出現的問題。在工程材料課程的設計上，則是以砂石基本性質、水泥檢測、混凝土、砂漿、鋼筋、瀝青等若干個實驗項目分別作為教學單元，以熟悉掌握實驗項目為目的進行項目教學。相比傳統的教學方法，課程的表現形式主要有以下兩點差別：
1.一體化教學場地
由于課程的主要目的是學生掌握實驗操作的步驟，不同的實驗項目涉及大大小小的實驗設備和儀器，普通教室無法滿足數十名學生同時進行學習和操作。因此，必須把教室搬進實驗室，在“實驗教室”中進行教學和操作。為了同時滿足教學和實驗的要求，實驗教室的內部布置也應針對不同的實驗項目，以實驗設備為核心，增加教學設備。以水泥實驗教室為例，實驗教室中教師所在的講臺由實驗臺取代，實驗臺上放置水泥實驗所需要的量筒、天平、水泥刀、維卡儀、水泥凈漿攪拌機等設備，水源、電源齊備。在實驗臺旁，電腦及多媒體設備也必須到位。講臺下，按班級人數設置若干個學生實驗臺，以每臺4～6人為宜，儀器設備等與教師實驗臺相同。教室四周設置4～6臺水泥膠砂振實臺，另外放置一排鐵架，放置水泥膠砂試模及油等輔助材料，并在角落堆砌一個水泥試塊養護池，以滿足水泥試塊的養護需要。
2.一體化課堂組織
通過對不同材料實驗內容的研究和分析，將各個大的實驗項目分解為若干個分部實驗，每次課圍繞一個分部實驗，先由教師進行理論講授，再組織學生進行實驗操作。
在“教學做一體化”教學的水泥技術性質檢測章節，水泥需要檢測五項技術指標，安排12課時，實驗項目有“水泥標準稠度用水量”、“水泥凝結時間”、“水泥體積安定性”、“水泥細度”、“水泥膠砂強度”五項（其中，進行“凝結時間”及“水泥體積安定性”檢測的前提條件是水泥凈漿達到“標準稠度”，實驗項目之間存在前后連續關系，因此安排在同一次課中進行。由于“水泥標準稠度用水量”需要多次重復試驗，嘗試使用不同的用水量，以期得到標準稠度的水泥漿，故需要安排4個課時以保證實驗順利完成）。
以“水泥標準稠度用水量”課堂組織為例，該課程安排4個課時，分配如下：理論講授1個課時，演示實驗步驟1個課時，學生動手2個課時。
第一，在理論講授環節，主要利用多媒體課件的圖片講解水泥技術指標對水泥性質的影響，以及對生產實踐的意義。通過對比合格與不合格的水泥對工程構筑物的不同影響，讓學生對水泥各技術指標的檢測的重要性有一定的直觀認識，初步建立質量檢測意識，重點強調安全意識（包括工程安全、設備安全以及人員的安全）。
第二，理論講授完成后，介紹“水泥標準稠度用水量”實驗需要的各種儀器設備的使用方法以及設備使用的注意事項，并進行演示。在演示過程中，逐一指出實驗可能存在的危險，并強調自我保護，盡量減少發生意外的概率。根據《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）對“標準稠度用水量”實驗中水泥凈漿的攪拌要求，攪拌機會按已編程序低速攪拌120s，停頓15s后高速攪拌120s。根據規范要求，在停頓的15s中，實驗者應迅速將粘在攪拌葉上的水泥凈漿刮至攪拌鍋中。但由于學生首次操作，對機器的運轉不熟悉，動作也不可能迅速地完成刮水泥漿的操作，稍有不慎就可能受到突然啟動的攪拌葉的傷害。因此，必須提醒學生在停轉的15s內不可進行任何操作，以保證安全。攪拌好的凈漿需裝入圓臺試模，在裝填的過程中，需強調“插搗”及“振搗”。“插搗”和“振搗”對于水泥產品有著極其重要的意義，能否得到內部均勻、密實的水泥產品，主要就看“插搗”及“振搗”是否充分到位。最后講解維卡儀的使用，主要講解讀數方法以及判定水泥凈漿達到標準稠度的標準。
第三，后兩個課時就交由學生自行支配，完成實驗內容，教師則巡視全場，及時發現并解決學生在實驗中發現的問題，糾正不規范的操作。由于該實驗需要不斷重復操作，通過反復攪拌水泥漿、檢測稠度的過程，讓學生對實驗室的工作性質有初步的認識，鼓勵并要求學生在多次失敗后繼續堅持實驗，直至得出最終結論。
三 “教學做一體化”教學的教學效果
在近一個學期的“教學做一體化”課程實踐中，通過對比常規教學與“一體化”教學班級的學習效果，在排除教師差異的影響后，有如下區別：
1.理論知識掌握情況對比
在兩個班級的對比中，以相同知識點在講授一個月后的整體記憶情況來判斷，普通班級有34%的學生能直接回答出來，52%的學生表示只有一些印象，需要翻看課本才能作答，另外有14%的學生則毫無反應。而使用“教學做一體化”教學授課的班級對于同一知識點，近80%的學生還有很清晰的記憶，能直接回答，剩余20%的學生則能很快在書上翻找到相應知識點并作答，掌握程度明顯好于普通班級。
2.實踐操作情況對比
由于普通教學和“一體化”教學在實驗進行之前，都會對學生進行演示及講解，因此兩個班級在初次實驗的表現基本相同。但采用“一體化”教學的班級在實驗原理掌握、操作規范及數據處理能力方面要好于普通班級。
四 結束語
通過對比，采用“教學做一體化”教學法的授課班級的知識掌握程度明顯優于普通班，動手能力略高。對高職院校的學生來說，在掌握動手操作技能的基礎上，能記住更多的理論知識，不但“能動手”，還“會思考”，使他們區別于其他專科生，接近本科的水平，這使他們在未來的職業道路上會有更廣闊的發展空間。
參考文獻
2、非織造材料與工程。主要課程：紡織材料學、有機化學、現代非織造材料測試技術、短纖維非織造材料工程學、紡熔非織造材料工程學、非織造材料后整理等。
3、安全工程。主要課程：工程力學、煤礦開采學、煤礦災害防治理論、礦井通風與安全、安全系統工程、安全人機工程、煤礦安全管理、安全法規等。
4、城市地下空間工程。主要課程：工程力學、結構力學、材料力學、工程地質學、巖石力學與工程、土力學與地基基礎、城市地下空間開發利用與規劃、地下工程通風與空調、混凝土結構基本原理等。
關鍵詞:化學工程工藝;綠色化工;分離技術;超臨界流體
1概述
隨著我國社會經濟的快速發展，各種化學制品已經充斥在我們周圍，成為我們日常生產生活中不可或缺的基本物品。然而，這些物品的原材料生產，都是來自于化學工程與工藝。化學工程與工藝是通過對化學材料的處理，從而實現了化學生產的環保資源的高效優化，生產過程也變得非常完善。尤其是當前，經濟的快速發展也隨之帶來了嚴重的環境污染問題，化學工程與工藝更是要朝著綠色環保的方向發展，尤其是與化學工程工藝相關而且環境問題息息相關的行業，例如石油化工行業、材料化工行業、生物化工行業等，這些都是利用化學工程與工藝的技術來帶動經濟發展的行業，對于我國社會的經濟發展來說，具有非常重要的現實意義。所以利用高新科技實現的化學工程與工藝，不僅有利于科學的發展和進步，而且對于經濟可持續發展來說意義重大。尤其是目前化學工程與工藝正朝著高精化、自動化、數字信息化的方向發展，加強對化學工程工藝的研究是非常有必要的。
2化學工程工藝
化學工程與工藝是涵蓋冶煉、藥物生產、食品加工、材料化工、印刷業等多行業一門科學，其實現是以化學的基本理論知識為基礎的，具有工業特色的技術。化學工程工藝涵蓋了原有化學的理論知識，結合了現代最新的環保思想和理念，對于促進社會的發展、人類的進步、經濟的可持續化來說意義重大。目前環境保護越來越被人們所看重，也是人們在物質經濟條件逐漸優越的前提下追求更高質量生活的體現。而化學工程工藝的相關研究，這實現環保節能、優化工業生產過程、提升社會經濟發展的重要途徑，它的出現，能夠使人們在減能節排的前提下使其經濟利益最大化，也是目前更多企業愿意嘗試和追求的環保生產途徑。科技的發展帶動社會的進步，經濟的提升勢必會對自然環境造成破壞，在綠色環保、減能節排的前提下，化學工程工藝勢必為社會可持續發展帶來新的契機，這對于社會發展來說，具有非常重要的現實意義。新型的化學工程工藝與傳統的化工相比，更加注重環境保護，更加看重生產效率，例如綠色化工技術、最新的分離技術以及超臨界流體萃取技術等，都是當前化學工程工藝最新興的生產技術。
3綠色化工技術
綠色環保、節能減排是當前企業工業生產一直看重和強調的生產方式，化學工程工藝中的綠色化工技術，則是對綠色環保的工業生產的最好的詮釋，綠色化學工程又被人成為環境優化化學工程，核心理念就是注重環境保護、降低環境污染、節能減排，從而實現環境污染與企業生產利益最大化之間的最佳平衡，對人類的健康和發展具有非常積極的意義。所以綠色化學工程工藝就是在化學工程過程中原材料選取、催化劑選用以及化學反應過程中都在強調綠色化工的理念，從而從化學工程生產的源頭阻止環境污染，促進廢物利用。
3．1選用綠色化學原料
綠色化工源頭做起就需要對化學工程的原材料入手，通過選擇綠色環保的、無害的化學化學物質作為企業生產的原材料，在根本上減少或消除化工生產的污染物的排放，進而將對環境污染源消滅在萌芽之中。當前，在企業生產中原材料的選取非常重要，尤其是在各種高新科技的快速發展下，各種化工原材料、催化劑、溶劑等都已經能夠加工成無毒無害或低毒少害的化學材料，所以在針對化學工程原材料選取時，盡量選擇使用高新技術生產的無毒無公害的原材料，或者采用天然的植物、農作物或其他很多自然生物作為企業生產的原材料，從而有效地促進化學工程原材料綠色化，從根本上消除自然環境污染源。
3．2選用綠色化學催化劑
在化學工業生產中，很多都需要催化劑來加速整個化學反應的過程，從而節約生產時間成本，提升經濟收益。然而，在傳統的化學工程生產過程中，很多催化劑雖然加速了化學反應的過程，但是在污染物生產和排放量等方面，都對環境造成了很嚴重的污染。目前在綠色化工技術中，大都采用天然無公害的催化劑的開發和使用，在化學工程中，盡量選擇無污染公害或少污染的催化劑替代傳統的污染重的催化劑，從而促進化學反應工程的綠色無公害。目前，部分化學工程工藝研究人員發現一種烷基化固相催化劑，其在促進化學反應的過程中基本上能夠做到無污染物排放，同時能夠加大廢棄物的使用率，這對于企業綠色化工生產來說，將是一個很大的福音。
3．3選擇綠色的化學反應
在企業化工成產過程中，會有很多化學反應，而對于這些化學反應的選擇，盡量提升化學反應的選擇性，從而將化工過程中減少污染排放和能源消耗，使生產物更加純凈化、提取更加便捷。以石油化工生產為例，對于烴類的處理常常選擇氧化處理，這個操作會對生產物造成污染和破壞，所以在石油化工生產過程中，要盡量避免此種反應，通過優化化學反應的選擇性，選擇綠色生產，從而提升整個化學反應的綠色生產過程。
4化工分離技術
在化學工程工藝中，有很多物質都是混合的，對于化工企業的生產來說，是遠遠不能符合生產所需的，那么在化學工程工藝的物質分離技術，則是將物質進行凈化、提純的重要過程，是使物質從雜亂無章、無規律的變化，通過外在作用力，如壓力、重力、溫度、電磁場等作用下能夠有序的轉變的過程，而過程中是需要消耗能量的，而這種過程這是化學工程工藝中的物質分離技術。在化工分離技術中，應用最為廣泛的是蒸餾法，這種方法的實現是通過外在的燃料燃燒對物質進行加熱，通過混合物中不同物質的氣化溫度點，來充分掌握加熱溫度的變化，使得混合物的溫度在預期溫度點進行持續加熱，從而實現對應物質氣化分離。在我國，對于蒸餾分離的技術和工程實現，都已經積累了深厚的理論知識和豐富的應用實踐經驗，為我國的化工也生產做出了不可磨滅的貢獻。但是，蒸餾法整體來說速度比較慢，效率相對較低，所以在化學工程分離技術的實現中，目前推出了各種熱門的物質分離方法和技術，無論是在時間效率上、還是在生產成本上，都能很好地應用在企業化工生產過程中。
4．1膜分離技術
膜分離技術是當前化學工程工藝領域中，實現物質分離技術中比較流行的分離方法，在環保節能、低污染、高效率等諸多方面都表現出優異的性能。膜分離技術是以各種材質的膜作為基本的分離介質，膜的介質可以采用氣體材質、固體材質、液體材質或混合材質，最終構成一個膜兩邊互不連通的界面，根據其自身的滲透特性，在不同的外在作用力(例如重力、壓力、電磁場、滲透壓差)下，實現物質分離。按照膜不同材質劃分，常見的膜有包括支撐液膜、乳化液膜的液體材質膜以及無機材料膜、聚合物膜的固體材質膜，這些膜的材質、特性不同，最終實現的分離過程也不盡相同，有滲透、電滲析、微濾、液膜分離等，這些分離技術和過程在氣體干燥、廢水處理等方面廣泛應用，正式因為膜分離技術效率高、耗能少、工作條件需求低，也逐漸化學工程工藝中分離技術的主體。
4．2吸附技術
在分離技術發展迅速的今天，新型吸附技術也逐漸進入了物質分離工程中，通過變壓吸附、層析、模擬移動長等分離方法，新型的吸附技術也成為了分離技術中的新型技術，在工業制造和化工生產中起到非常重要的作用。
4．3反應分離耦合技術
反應分離耦合技術是提高生產效率、優化化學工程生產過程、降低生產成本中發揮越來越重要的作用。反應分離耦合技術是通過利用物質分離來促進反應或通過物質反應來促進分離的一種化工分離技術，整個技術的應用效率非常高，操作費用也很低。以醋化反應為例，該反應過程就是在精餾塔中進行可逆的醋化反應，利用精餾的反應來分離醋和水，同時逆向反應也能夠加強醋化過程，從而在原料成本等多方面節約成本。
5超臨界流體萃取技術
超臨界流體又稱為SCF，是SupercriticalFluid的縮寫，一般的氣體或液體在溫度或者壓力的持續變化下，達到某個臨界點就會發生氣體到液體的變化或者液體向氣體的變化，但是，超臨界流體是某種流體物質在達到臨界壓力點或溫度點時，如果持續提升外界條件，該流體密度不斷增加，但是并沒有真正發生液化或氣化的現象，此時的物體就成為超臨界流體，該流體既具有氣體的特性，又具有也提到特質，利用超臨界流體來實現物質分離的技術，則被稱為SCFE超臨界流體萃取技術，該技術目前被廣泛應用在食品加工、化學工程和企業生產、生物制藥等諸多領域。SCFE的超臨界流體萃取技術，是對混合物進行施加溫度或壓力的條件，從而使其進入超臨界狀態，進而使萃取物從其中分離出來，實現物質的分離。流體物質在超臨界狀態下，融合了氣體和液體的綜合特性，密度上比氣體大得多，一般與液體比較接近，但是粘性度方面則與氣體接近，比液體小得多，而且超臨界流體自身的溶解度非常高、而且很容易流動和擴散，而且在壓力或溫度的臨界點，能隨著外加條件的微小變化，密度則發生顯著變化，極易實現混合物中萃取物的提取和分離。利用超臨界流體萃取技術，一般是使用流體作為萃取物的溶劑，使其進入超臨界狀態，然后與物料進行接觸，使其中的萃取物溶于流體中，進而實現萃取物與物料的分離，而后降低外在施加條件，如降低壓力或溫度，流體密度發生變化，溶解度降低，萃取物則很容易從流體溶劑中解析出來，從而實現萃取物的分離。利用SCFE的超臨界流體萃取技術來實現物料萃取物的分離，在提取速率、萃取物兼容范圍等方面都非常優異，而且外在條件是通過溫度或者壓強的調節來實現對流體密度、溶解度的控制，從而能夠有效地實現萃取物的分離，而且提取萃取物的純度非常高，對于化工生產來說非常重要。其次，流體溶劑的選擇一般選擇二氧化碳流體，這種低溫、無氧環境的操作可以有效地分離熱敏或容易氧化的物質，此外，SCFE技術的實現，可以從固體或中液體中快速提取有效地萃取物成分，整個過程無污染、耗能少，而且對于有機物的分離提取和精致都有非常顯著的功效。
6總結
化學工程工藝是目前涵蓋冶煉、藥物生產、食品加工、材料化工、印刷業等多行業的專業學科，其實現的專業技術對于企業的生產來說具有非常重要的現實意義。在化學工程工藝中，常見的技術有綠色化工技術，該技術是從原材料、催化劑以及化學反應的過程中選取綠色無毒無公害的物質和反應選擇性來提升化工的低污染率，分離技術則是通過蒸餾分離、膜分離等分流技術來實現的化工材料的分離，超臨界流體萃取技術則是采用超臨界流體對物料中萃取物的提取，通過改變外在條件來實現萃取物的提取，從而實現物質分離。這些化學工程工藝都在為企業的生產、化工過程等起到非常重要的作用，為促進我國的經濟發展奠定了良好的技術基礎。
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1．1背景
武漢科技大學是由武漢鋼鐵學院等隸屬于原冶金工業部的三所在漢高校通過合并和改名而來。1998年，根據國家高等教育管理體制改革需要，學校成為第一批實行“中央與地方共建，以湖北省人民政府管理為主”的劃轉院校。劃歸湖北省管理后，學校立足于湖北建設、面向中南地區、輻射全國。武漢科技大學化學工程與工藝專業始建于1958年，原名為“煉焦化學專業”，1985年改為“煤化工專業”。1992年，按“煤化工”、“城市燃氣”和“炭素材料”三個專業分別招生。1996年，隨著教育部大學本科專業目錄的調整，“煤化工”、“城市燃氣”和“炭素材料”三個專業歸并為“化學工程與工藝”專業［1］。總之，化學工程與工藝專業以煤化工(焦化)為特色，是武漢科技大學的傳統特色專業。武漢科技大學是我國焦化專業人才的搖籃，所培養的焦化專業人才遍布全國各地，且大多成為企業的技術骨干或領導。為了適應市場經濟形勢、進一步提高人才培養質量和擴大畢業生的就業面，需要不斷完善培養目標，加強基礎理論知識的教學和采用多學科復合型培養模式，對多學科交叉課程進行整合和調整;強化工程實踐能力、動手能力和創新能力的培養;在采用寬口徑和重基礎培養模式的同時突顯專業特色。
1．2目標
所構建的化學工程與工藝專業課程體系能適應社會發展的需要，培養出具有寬厚基礎理論、合理知識結構、較強創新能力、較全實踐技能和明顯煤化工特色的復合型化工類高級工程技術人才。畢業生能在焦化、炭素材料、燃氣、石油化工、精細化工、環境保護等行業從事生產管理、工程設計、技術開發和科學研究等方面的工作。
2課程體系建設
2．1整合與優化原有課程
2．1．1整合《工程力學》與《化工設備機械基礎》
武漢科技大學化學工程與工藝專業在課程整合之前，所開設的《工程力學》學時數為82。《工程力學》是整個課程體系中學時數很大的課程之一，且有些內容對化學工程與工藝專業并不是十分重要。為了增加學生社會的適應能力，加大學生的知識面和提高綜合素質，經過仔細研究和綜合權衡，決定壓縮一些已開設課程的學時和增加一些新的課程。《工程力學》就是這次課程體系改革的壓縮對象。考慮到《工程力學》與《化工設備機械基礎》關系最密切，就將壓縮后的《工程力學》與《化工設備機械基礎》整合成一門課程，取名為《化工設備與材料》。整合的《化工設備與材料》定位為化學工程與工藝類專業一門綜合性的機械類技術基礎課，其內容包括工程力學、化工設備材料與焊接和化工容器設計三大部分。其任務是使學生具備基本工程力學知識，了解化工設備的選材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工設備的設計計算方法和過程及典型設備的結構設計與計算，強化化工類專業本科生對化工設備的機械知識和設計能力。整合后的《化工設備與材料》總學時數為46，其中工程力學部分由原來的82學時壓縮到16學時，為其它課程騰出66學時［2］。
2．1．2整合《化工設計》與《化工技術經濟》
很多學校將《化工設計》是列為化學工程與工藝專業的一門專業必修課。課程主要介紹化工工藝設計的基本知識和方法，包括原料路線、技術路線的選擇，工藝流程設計，物料衡算、能量計算，工藝設備的設計和選型，車間布置設計，化工管路設計，非工藝設計項目的考慮和設計文件的編制等內容。學習該課程可提高綜合運用已學過的化工原理、物理化學、化工熱力學、反應工程、分離工程、化工工藝學和機械制圖等方面知識解決化工工程實踐問題的能力。武漢科技大學化學工程與工藝專業原來的課程體系中沒有設置這門課，主要是因為受總學分和總學時的限制，沒有富余學時來開設這門課，現在通過整合《工程力學》與《化工設備機械基礎》騰出66學時，學時的問題已得到解決。所騰出66學時不能全部用于開設《化工設計》，經過仔細研究后決定將《化工設計》與已開設的《化工技術經濟》進行整合，取名為《化工工程設計與技術經濟分析》，定位為專業基礎課，學時數由原來的18調整為54。
2．1．3優化《能源化學》
《能源化學》是化學工程與工藝專業的專業基礎課，其前身為《煤化學》，為了拓寬學生的就業面，重新整理了傳統課程的教學內容，在煤化學課程的基礎上，將其它一些主要能源也引進來，從而形成了能源化學課程，總學時數為54，其中實驗學時數為8。經過幾年的教學實踐后發現，由于教學內容較多，該課程的教學時數過于緊張，尤其是實驗學時嚴重不足。在本次課程體系建設中，將該課程的理論教學內容和實驗教學內容進行分離和單獨設課。實驗教學內容取名為《能源化學實驗》，學時數為18;理論教學內容仍用原來的課程名稱，學時數為46。
2．1．4優化《能源化學工學》
《能源化學工學》是化學工程與工藝專業模塊1(煤化工模塊)的主干專業課程，由《煉焦學》和《煉焦化學產品回收與加工》整合而成。以前的課程體系設置時為了強調重基礎，對該課程的學時進行了大幅壓縮，總學時數為54，其中實驗學時數為18。經過幾年的教學實踐后發現，該課程的教學時數壓縮過大，對教學效果產生較大影響，用人單位的反饋意見也證實了這一點。在本次課程體系建設中，將該課程的理論教學內容和實驗教學內容進行分離和單獨設課。實驗教學內容取名為《能源化學工學實驗》，學時數為18;理論教學內容仍用原來的課程名稱，學時數為46。
2．1．5優化《高炭化學與碳材料工程基礎》
如前所述，炭素材料曾是武漢科技大學化工類的招生專業之一。在化工專業課程體系中設置炭素材料類的課程也是一大特色，這種特色為化工類畢業生的就業提供了更多機會。每年都有化工類的畢業生在炭素材料行業中就業，在全國的主要炭素企業中都有武漢科技大學化學工程與技術學院畢業的校友。但有一段時間為了強調重基礎，弱化了炭素材料課程的教學，僅開設了《碳材料工程基礎》，而且還是任意選修課，教學時數只有28學時。根據畢業生和用人單位的反饋意見，在本次課程體系建設中，決定優化該課程的教學設置，將該課程定位為指定選修專業課，教學時數增至44，課程名稱改為《高炭化學與碳材料工程基礎》。
2．2增設《化工CAD繪圖與識圖》
工程圖紙是工程技術上用來表達設計思想和進行技術交流的主要手段，任何工程技術方案的實施，都必須以其為依據，因而被喻為“工程界的技術語言”。很多學校的化工類專業都開設計《化工制圖》這門課程，主要內容有化工工藝圖和化工設備圖兩大部分，用于培養學生閱讀和繪制化工專業圖樣的能力。同時，它也為學生完成畢業設計和適應今后工作需要提供了不可缺少的基本能力。武漢科技大學化學工程與工藝專業原課程體系中只設置了《機械制圖》，沒有開設《化工制圖》。根據畢業生和用人單位的反饋意見，在本次課程體系建設中，決定增設《化工CAD繪圖與識圖》這門課程。該課程由《化工制圖》和《Auto-CAD繪圖》整合而成，內容包括:AutoCAD繪圖軟件及其應用、工藝流程圖、設備布置圖、管道布置圖和化工設備圖，教學時數為36，其中14學時為上機實踐學時。
3教學方式改革
3．1在實踐中培養學生的動手能力和創新能力
依托湖北省煤轉化與新型炭材料重點實驗室，通過開設本科生創新性實驗與創新性研究等課外實踐活動，為培養學生的動手能力、創新能力提供保障。鼓勵和扶持本科生進行實驗技能和化工設計競賽。本科生從三年級開始下到實驗室，參與到指導教師的實際科研項目中去，熟悉科研過程，鍛煉實踐技能，培養創新能力。
3．2組建和培養教學團隊
原來大多數專業課都只有一名任課教師，待其退修或調離工作崗位后再找教師接替。現在每門課至少有兩門任課教師，一般采取以老帶新的模式，且任課教師都要有工程實踐經驗。如《能源化學》教學團隊，由2名老教師、1名中年教師和2名年輕教師組成，其中3名教師具有博士學位，4名教師有正教授職稱，2名教授為博士生指導教師。已有8名沒有工程實踐經驗的年輕教師被派到河南、云南等地焦化企業進行了3個月實踐鍛煉，回校后教學效果有了明顯提高。
3．3多種途徑組織實踐教學
近年來，化學工程與工藝專業建立了一批相對穩定的教學實習基地。考慮到專業特色和培養方向的要求，實習基地以武漢平煤武鋼聯合焦化有限公司為主體。該公司在國內具有技術力量雄厚，生產工藝先進的特點，并具有較高的管理水平。同時，該公司可以說是焦化的一部“百科全書”，建有4．3m、6m、7．63m焦爐，所采用的配套工藝也有多種，是一個相當理想的焦化特色化工專業教學實習基地［3］。但是現在化學工程與工藝專業的招生人數越來越來多，一年的招生人數達280人之多。一個焦化公司能一次接納這么學生去實習已經勉為其難，實習過程只能用走馬觀花來形容，很難深入下去。為了解決這一問題，采取了一系列措施，如下廠前先給學生分工段介紹現場工藝流程和主要設備，播放現場錄制的錄像，開發主要設備的三維數字模型供學生在電腦進行自主觀察、解剖和組裝，購置計算機仿真培訓軟件供學生在電腦上進行仿真操作。
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。
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關鍵詞：灌漿材料；高強；波特蘭水泥
1 灌漿材料的發展
灌漿材料就其所用的原材料可大致分為四個階段，分別是：原始粘土漿液階段、初期水泥漿液階段、中期化學漿液階段和現代注漿階段。
1.1原始粘土漿液階段
1802年法國土木工程師查里士·貝里尼（Charles Bering）首次成功地運用粘土漿液為港口城市戴佩（Dieppe）維修加固砌筑墻，自此之后，這種灌漿方法相繼傳入英國和埃及。這一階段的注漿技術處于原始萌芽階段，注入方法比較原始，漿液主要是黏土、火山灰、生石灰等簡單材料。
1.2初期水泥漿液注漿階段
1824年，英國建筑工人J.阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權，并大量應用于土木工程中。自此，水泥基材料開始進入灌漿材料的領域【1】。1838年英國湯姆遜隧道開始用水泥作為灌漿材料。此后黏土灌漿，水泥灌漿一直占據著主導地位【2】。1845年W.E.Worthln第一次將水泥注入水庫溢洪道的基礎中以提高基礎的承載能力；1864年德國人在勤恩礦井內用手搖泵注水泥漿加固豎井井壁。1880～1905年期間在德國北部和比利時煤礦工作的Reumax、Porticr、Saelier、Francors等人成功研制出高壓注漿泵，改進了灌漿材料的混合方式等灌漿工藝，并將之用到隧道和大壩的建設中，成為現代注漿法的基礎【3】。標志注漿技術的發展進入初期水泥漿液注漿階段。
1.3中期化學漿液注漿階段
人們在實踐中發現普通水泥的粒徑較大，當向較小的間隙中灌入時顯得無能為力，這使得人們開始研究更好地灌漿材料——溶液性灌漿材料也即化學灌漿材料。1884年英國豪斯古德在印度建橋時，首次采用化學藥品固砂；1887年，佐斯基利用一個鉆孔注濃水玻璃，鄰近孔注氯化鈣，創造了原始的硅化法而獲專利，化學灌漿材料才發展起來；1909年，比利時人勒馬爾塔蒙特在水玻璃中加入稀酸，發現了改變水玻璃pH值的凝固機理，提出了雙液單系統的一次壓注法并獲得專利【4】；1920年荷蘭采礦工程師尤斯登首次論證了化學注漿的可靠性，并提出了使用水玻璃、氯化鈣的雙液雙系統的注入方式，于1926年獲得專利。由于水玻璃價格便宜、無毒，所以得到了很快的發展【5】。
直到20世紀40年代，水玻璃類的灌漿料幾乎占據了整個灌漿領域【6】。隨著工程上的需要和化學工業的發展，化學灌漿也在不斷的發展與進步，從而補充水泥灌漿的不足，使化學灌漿逐步滿足工程需要。20世紀50年代，美國研制了黏度接近水，膠凝時間可以任意調節的丙烯酰胺漿液（AM-9）。
1956年左右，又出現了尿素-甲醛類漿液，此后國際上相繼推出了木素類（英國的TDM鉻木素漿液，中國東北大學杜嘉鴻教授領導研制的微毒性鉻木素漿液）、丙烯的鹽類、聚氨脂類、環氧類等品種繁多的化學灌漿材料【7】。但當化學灌漿料再發展到了1974年時，日本福岡發生了灌注丙烯酰胺引起中毒的事故后，日本開始禁用有毒的化學漿液。隨后一些國家也參照日本的“暫行規定”禁止使用毒性漿材。美國也于1978年停止了AM-9的生產并禁止其使用【8】。直道20世紀70年代后期世界各國相繼禁止用有毒化學注漿材料，并且其他化學注漿材料的使用也有一定限制。至此，化學灌漿劑即將走下其主導地位。
1.4現代注漿階段
由于化學灌漿材料有毒，而水玻璃類漿材在固結強度和耐久性方面又不能滿足大型工程的需要。因此，人們又開始把目標轉到硅酸鹽水泥的開發利用上，但是由于水泥顆粒的粒徑較大，導致其在一些細小縫隙上的灌入能力大打折扣。為此，Shimoda和Clarke分別于1982年和1984年用超細水泥，很好的解決水泥基灌漿料在應對細小縫隙上的困難。當時他們使用的超細水泥是日本奧羅達水泥聯合公司和吉涯德巖土化學聯合公司生產的MC-500號水泥；粒徑為1～5μm，50%（wt）的中間粒徑為4μm，該漿液可灌入到3.75×10-4cm的細砂層，固結砂膠體的滲透系數提高到1×10-6 cm/s，固結砂試樣的3 d和28 d的抗壓強度分別為25 MPa和54 MPa【9】。隨后日、美、法等國開發了超細水泥、濕磨水泥灌漿技術，并聲稱其應用范圍大體等同于化學灌漿材料。
我國于20世紀80年代中期在一些科研機構、大專院校等單位開始研制超細灌漿水泥。目前中、日、德、法、瑞士等國均能生產出比表面積800～1600m2/kg的超細水泥，最大粒徑小于20μm，平均粒徑小于5μm。20世紀90年代初，我國已開始自主研發并生產水泥基灌漿材料。水泥基灌漿材料是以高強度材料作為骨料，以水泥作為結合劑，輔以高流態、微膨脹、防離析等物質配制而成。它在施工現場加入一定量的水，攪拌均勻后即可使用。
與化學灌漿料相比，水泥灌漿料的材料來源廣、價格低、無毒、環保、運輸和儲存方便，固結體強度高，抗滲性強等一系列優點。
自此，水泥基灌漿材料再次被人們所重視，它主要被應用于混凝土結構的修補、改造和加固、設備基礎的二次灌漿、橋梁接縫連接等工程領域。
2 國內水泥基灌漿料現狀
2005年4月11日，國家發展和改革委員會了建材行業標準《水泥基灌漿材料》JC/T986-200。
2008年3月31日，中國住房和城鄉建設部與國家質量監督檢驗檢疫總局聯合了國家標準《水泥基灌漿材料應用技術規范》GB/T50448-2008，系統地對灌漿工程的設計、施工、質量控制與工程驗收提出具體要求。
目前國內從事水泥基灌漿材料的生產企業達200余家，年產量近50萬噸。由于改革開放、我國與世界接軌、各種新技術運應而生，各種公司相繼來中國建廠、建公司，這使得建筑業發展迅猛。這也使灌漿料的使用范圍，已逐漸從早期單一的冶金建設全面拓展到市政、建筑等各行業，并獲得了良好的效果。目前它主要被應用于混凝土結構的修補、改造和加固、設備基礎的二次灌漿、橋梁接縫連接等工程領域。
近些年來，隨著人們對環保、健康的重視，使得水泥基高強灌漿料更有了很好的發展。相比之化學灌漿料，生產水泥基高強灌漿料所造成的污染以及其自身的毒性被極大的降低了。這也使得它被廣泛的應用于建筑的修補、加固領域。
3 灌漿材料的定義及分類
按化學組成可分為有機灌漿材料、無機灌漿材料和有機-無機復合灌漿材料三大類。
3.1有機灌漿材料
隨著灌漿技術的發展，研究和應用低毒甚至無毒的有機灌漿材料已經成為一種趨勢。有機化學灌漿材料有許多優點，可以解決傳統水泥基灌漿料所不能解決的問題，但有它致命缺點，比如受稀酸、稀堿和其他外界因素的影響很敏感，且大多數有毒，污染周圍環境和地下水資源。雖然有機灌漿材料向低毒甚至無毒型發展，但在市場上能滿足環保要求的產品少之甚少，在加上耐久性差，而且其昂貴的價格更讓使用單位望而卻步。
3.2無機灌漿材料
由于有機灌漿材料具有毒性和耐久性差等缺點，人們就進一步深化研究無機灌漿材料，比如采用水玻璃與水泥復合、水泥的改性、堿膠凝材料的引入和超細水泥的應用等，其中以超細水泥灌漿材料發展為主導。超細水泥最早在日本得到了大批量的生產和應用，第一個超細水泥產品是MC-500，它是以波特蘭水泥和粒化高爐礦渣以4∶1的比例混合而成的超細水泥；還有一種更細的超細水泥MC-100，比表面積達到1 300 m2/kg，它是由磨細高爐礦渣通過氫氧化鈉堿激發而成，其尺寸大于7.8μm的顆粒含量小于30%。
美國的工程實踐表明：超細水泥灌漿可以灌入細砂和細裂縫的巖石與混凝土中，其可灌性能與化學漿材相當。無機及無機復合灌漿材料雖然具有材料來源廣、價格低、無毒、運輸和儲存方便，固結體強度高，抗滲性強等一系列優點，但也有諸如可灌性受到粒子尺寸的限制、注入能力有限、凝固前很容易被水稀釋、初凝與終凝時間長等缺點；超細水泥可灌性和穩定性大大提高，但流動性能變化大，灌漿阻力大，而且超細粉磨能耗高。這些缺點限制了其廣泛推廣使用。
3.3有機-無機復合灌漿材料
發展有機-無機復合灌漿材料的最終目的是要疊加有機、無機材料的優點，使兩類材料的優勢互補。與純水泥漿體相比，聚合物改性水泥漿體可灌性得到了明顯的改善。在水泥漿體黏度相同的情況下，聚合物改性水泥漿可以灌入更深的縫隙，且與老混凝土的黏結性能得到很大的改善。鐵道部科學研究院生產的ZV性混凝土修補膠，是以高分子共聚物為基本原料，摻加適量的改性劑、有機助劑配制而成，具有無毒、無味、無腐蝕、不燃、耐酸堿等特點，它與水泥配置成的聚合物水泥漿或砂漿，能封閉混凝土表面微裂縫，填充修補混凝土裂縫或缺陷。這些灌漿材料在性能上具有一定的優勢，但也不能突破儲存、使用不便和耐久性差等缺點。
4目前灌漿材料存在的問題
（1）在生產工藝方面
生產超細水泥的廠家普遍存在規模小，磨機效率低，成本較高等劣勢，從而限制了其大量使用；且品種、性能單一，沒有形成系列產品，以適應于各種灌漿工程的需要。
（2）在材料的組成方面
目前對水泥基灌漿材料的改性存在盲目性，追求個別性能的改善，而忽視灌漿材料的總體性能，很少考慮各組分之間的可匹配性。
（3）在耐久性方面
灌漿材料的耐久性問題雖已引起廣泛關注，但專門從事灌漿材料耐久性的研究幾乎還是空白，在實際應用中也常常被忽略，往往存在灌漿過的部位幾年后又出現滲漏的現象。
5高強無收縮灌漿材料研究意義
高強無收縮灌漿材料應用高強混凝土的建筑物，其構件截面小，鋼筋用量大，分布密集，施工難度大，當施工不慎時，澆搗的混凝土容易出現蜂窩、松散和孔隙，為確保建筑物的安全和耐久，需要采用一種與高強混凝土彈性模量相近、收縮微小、可灌性強的材料對蜂窩和孔隙的部位進行灌漿修補。另外，為了提高大型機械設備的安裝精度，也需要采用高強度、收縮小、可灌性強的材料灌注地腳螺栓及機器底座。
因此，目前高性能灌漿材料擁有相對較大的應用范圍。
參考文獻：
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關鍵詞：道路工程；廢舊橡膠粉；改性瀝青材料
1廢舊橡膠粉改性瀝青材料
廢舊橡膠粉改性瀝青材料屬于一種復合材料，將瀝青與廢舊橡膠進行有效結合，廢舊橡膠能夠有效吸收瀝青中的樹脂，經過相應的物理化學反應后，廢舊橡膠粉改性瀝青的穩定性會不斷提高。在這個過程中，相關工作人員可以適當加入一些外加劑，進一步提高橡膠與瀝青的穩定性。廢舊橡膠粉改性瀝青的原理是將橡膠粉進行充分攪拌，在攪拌的過程中，工作人員需要嚴格控溫度，如果溫度過高，會嚴重影響攪拌質量，降低瀝青與橡膠粉的反應速度，如果溫度過低，瀝青與橡膠粉的反應速率也會明顯下降。為了保證廢舊橡膠粉與瀝青能夠更好的融合在一起，工作人員可以添加適量的催化劑，從根本上提高廢舊橡膠粉改性瀝青材料的穩定性。
2道路工程中應用廢舊橡膠粉改性瀝青
材料的重要意義近些年來，由于社會經濟的迅猛發展，人們越來越重視環境質量。在道路工程中，應用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠有效保證工程的施工進度，減少能源的浪費。由于橡膠主要來源于廢舊輪胎，通過對其進行充分利用，能夠有效減少能源的消耗。在道路工程中應用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠減輕施工人員的工作負擔，保證其工作質量。由于我國道路工程起步較晚，施工人員的專業素養普遍不高，采用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，不僅能夠減少能源的消耗，還能夠提高施工人員的工作積極性，保證其工作質量。將廢舊橡膠粉改性瀝青材料應用到道路工程中，能夠有效提高施工人員的環保意識，讓施工人員能夠更好的認識到自身工作的重要性。橡膠生產量的不斷增長，降低了環境質量，而廢舊橡膠粉改性瀝青材料的制成，需要大量的廢舊橡膠，提高了橡膠資源的利用率，保護生態環境。將廢舊橡膠粉改性瀝青材料應用到道路工程中，能夠有效提高路面的承載力，促進我國道路工程能夠更好的發展。
3廢舊橡膠粉改性瀝青材料應用
3.1作用機理
廢舊橡膠粉改性瀝青材料主要以廢舊橡膠粉與瀝青為原料，由于廢舊橡膠粉與瀝青的化學性質不同，將其進行有效結合，并添加適量的外加劑，能夠有效提高其穩定性。相關研究表明，廢舊橡膠粉改性瀝青材料的作用機理主要分為三種，分別是物理共混作用機理、化學共混機理與網絡填充學機理[1]。其中，物理共混作用機理主要指的是廢舊橡膠粉與瀝青在反應的過程中，會發生一定的物理反應，廢舊橡膠粒子會吸收改性瀝青中的組分，并產生膨脹，廢舊橡膠粉與瀝青會形成一種混合體系。有部分學者認為，廢舊橡膠粉與瀝青在反應的過程中，是一個相互作用的過程，物理反應居多。化學共混機理主要指的是廢舊橡膠粉與瀝青的反應過程屬于化學溶混過程。在高溫的作用下，廢舊橡膠粉與瀝青進行化學反應，由于廢舊橡膠粉中的極性化合物較多，會與瀝青中的組分發生一定的化學反應，最終生成新的化學鍵。而網絡填充學原理主要根據廢舊橡膠粉與瀝青的物理性質來考慮，廢舊橡膠粉與瀝青在反應的過程中，需要添加相應的外加劑，提高瀝青的改性[2]。在這個過程中，廢舊橡膠粉與瀝青會形成一定的聚合物，聚合物會凝聚成團，最終形成網狀結構，為保證網絡結構的完整性，工作人員需嚴格控制廢舊橡膠粉與瀝青的反應時間與溫度，保證催化劑的活性。
3.2提高路面的穩定性
在道路工程中，應用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠有效提高路面的穩定性，從而保證公路工程的整體施工進度與質量。工程中的施工人員在實際施工中，可以按照以下施工流程：首先，施工人員需要嚴格控制廢舊橡膠粉改性瀝青材料的出廠溫度，盡量保證廢舊橡膠粉改性瀝青材料的出廠溫度與運輸溫度一致；其次，工程中的材料運輸車在運輸的過程中，減少移動次數，減少廢舊橡膠粉改性瀝青材料出現離析現象；最后，施工人員需要將廢舊橡膠粉與改性瀝青材料進行攪拌，并嚴格控制攪拌時間，并做好相應的驗收工作，進一步提高工程的施工質量。為保證廢舊橡膠粉改性瀝青材料在道路工程中得到更好的應用，工程中的施工人員需要嚴格控制材料的攪拌溫度，如果攪拌溫度過低，其改性效果越差，攪拌溫度過高，廢舊橡膠粉與瀝青材料中的催化劑活性會降低，影響其反應速率。另外，施工人員需要選擇合理的拌和工藝，保證廢舊橡膠粉與瀝青形成一個良好的體系，不斷提高其改性。由于廢舊橡膠粉改性瀝青材料的穩定性較高，將其應用到公路工程中，能夠提高路面的穩定性，有效延長道路的使用壽命[3]。
3.3減少施工裂縫的產生
為了保證廢舊橡膠粉改性瀝青材料得到更好的使用，道路工程中的施工人員需要結合以往的工作經驗，在廢舊橡膠粉改性瀝青材料中添加適量的外加劑，通過添加外加劑，能夠有效減少施工裂縫的產生，提高工程的施工質量。由于廢舊橡膠粉與瀝青反應過程中具有一定的可逆性，在攪拌的過程中，施工人員需要嚴格控制攪拌時間，提高廢舊橡膠粉改性瀝青材料的可靠性。除此之外，由于廢舊橡膠粉改性瀝青材料具有一定的穩定性，將其應用到道路工程中，能夠有效減少施工裂縫，保證工程中的各項施工工作能夠順利進行。在道路工程中，施工人員需要結合施工現場的實際情況，合理采用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，并控制其用量。由于冬季的施工溫度較低，路面很容易產生裂縫，影響工程的施工質量，應用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠有效減少施工裂縫的產生，保證道路工程的整體施工質量，減少施工資源的浪費。
4結束語
綜上所述，在道路工程中，應用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠有效提高路面的穩定性，減少施工裂縫的產生，保證工程的施工質量。但是，工程中的施工人員在實際應用的過程中，依然會遇到很多困難，這就需要施工人員在原有基礎上，不斷改進與創新，提高自身的專業技能，從而推動我國道路工程的可持續發展。
參考文獻：
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關鍵詞：印制電路 培養模式 卓越工程師培養計劃
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0189-02
國家教育部推出卓越工程師教育培養計劃（以下簡稱卓越計劃）[1]，旨在通過在試點高校及專業實施卓越計劃，摸索建立具有中國特色工程教育模式。卓越計劃強調要“重視國家產業結構調整和發展戰略性新興產業的人才需求，適度超前培養人才”。從當前卓越工程師人才培養目標的發展情況來看，隨著電子化學科技發展的不斷綜合化及加速化，著力提高學生的工程實踐能力和工程創新能力，提升學生的國際視野及參與國際競爭的能力，探索電子領域中化學工程教育規律，創建與電子科技大學辦學定位和特色相適應的化學與電子的復合人才的印制電路專業人才培養模式勢在必行。目前我國電子化學教育的體系還不夠完善，特別是在電子化學“材料制備-印制電路設計與制作-器件應用”系統化的印制電路教學領域，教育教學水平相對落后于歐美先進國家，而隨著電子化學品成分趨于復雜，技術密集程度越來越高，將化學知識與電子工藝結合在一起，著重培養在信息產業重要組成部分的電子工藝技術領域的高技術復合型人才，印制電路工藝是一門必不可少的課程[2]。我校應用化學專業是我國目前唯一培養電子技術與化學技術相結合的綜合性印制電路高科技人才的專業，在應用化學教育專業人才培養體系中逐漸完善“化學”與“電子”相結合的人才培養在國內是首創，是應用化學專業人才培養模式的擴展[3]。2013年我國印制電路行業總產值到達236億美元，占全球產值的43%，盡管我國是印制電路制造大國，但不是強國。高技術含量、高附加值的高端印制電路產品，國外從制造設備、材料、工藝技術等方面對我國實行技術封鎖和產品壟斷。要想改變我國高端印制電路落后于發達國家的現狀，培養具有扎實的電子-化學理論基礎，能將所學理論知識靈活應用到印制電路工藝、制造等相關工作中，創新意識和創新能力較強的具有卓越工程師潛質的畢業生是十分必要和緊迫的。
我校應用化學專業被教育部批準為卓越工程師教育培養計劃實施專業。該文從分析卓越工程師培養計劃的培養目標出發，探討本科生印制電路工程專業工程師培養存在的問題，提出針對卓越計劃修訂印制電路教學大綱、編寫實用教材、建立校外實習基地、校企聯合培養等培養實用創新型印制電路工程人才的思路。
1 印制電路教學現狀及存在問題
1.1 教學現狀
近年來，我國印制電路（PCB）產業每年以25%以上的高速度發展，已跨入世界PCB大國之列，伴隨著印制電路產品發展，要求有新的材料、新的工藝技術和新的設備。我國印制電器材料工業在擴大產量的同時，更要注重于提高性能和質量。我校應用化學專業是我國目前唯一培養電子技術與化學技術相結合的綜合性高科技人才的基地，但目前對印制電路教學的重視度同市場需求相比存在一定差距，單從學時分配上就可見一斑。從我校情況看，應用化學系本科生印制電路教學分成《印制電路原理與工藝》（專業必修課，32學時）、《雙面印制電路板制作》（專業實驗選修課，8學時）二個教學環節進行，在第三學年第2學期內完成。《印制電路原理和工藝》課程組在教學中，按照PCB技術發展歷史與基礎、基本材料、線路設計、線路制作、三廢處理、質量管理和發展趨勢的順序組織安排教學，內容包括印制電路基板材料、印制板設計與布線、照相制版和圖形轉移、刻蝕和焊接技術、化學鍍與電鍍技術、孔金屬化技術、多層及HDI板的制作技術、特種印制板制作技術、印制板工業三廢的控制、印制板質量與標準化、印制電路技術現狀與發展趨勢等部分內容。《雙面印制電路板制作》實驗訓練項目包括：PCB布線貼圖的設計與制作相關軟件的學習、PCB照相底版的設計與制作、孔金屬化工藝及技術、印制電路板圖形轉移技術與工藝、印制電路板線路制作及線路保護技術與工藝等幾部份實驗內容。
1.2 存在問題
印制電路課程知識點多，涉及知識面廣，工藝制造問題及節點設計學習難度大，加之很多學生材料化學與工藝、應用電化學與電子化學品基礎不扎實，雖然采用多媒體教學手段，嘗試將互動討論式教學、PCB工業制造案例教學、學生調研式教學、學生小組作報告等多種教學方法引入到教學中，因課時所限及學生工程實踐能力要求高，授課時往往還是無奈停留在學生對PCB制造的基本原理的掌握及工藝能夠正確了解的層次，很難引導幫助學生提升到對印制電路線、孔構件、電氣信號穩定性及任意層Cu互連技術進行優化設計和合理構造處理，從而培養學生創新意識及工程創能能力。同時對國內外印制電路電氣結構設計規范的比較介紹也難以進行，對印制電路結構新理論、新材料、新技術介紹也不足。所以依據“卓越計劃”人才培養的要求，從印制電路原理與工藝的授課內容及授課效果分析，印制電路課程教學主要存在的問題有：
（1）印制電路課程的課程大綱面向卓越工程師計劃的針對性不強；（2）教學內容對國內外最新印制電路制造的新理論、新材料、新結構、新技術吸收不及時；（3）印制電路課程設計和畢業設計的工程實際針對性不強；（4）學生學習興趣及熱情較低，整合高校、企業、科研資源配置的工程實踐能力培養基地較少；（5）課時偏少，未做到因材施教；（6）很多學生側重與理論知識的學習，動手能力較差，從而對印制電路板制作工藝產生畏難心理。
2 印制電路課程改革思路
應用創新人才培養應是以知識學習為載體，著力培養學生工程實踐能力和工程創新能力。印制電路技術橫跨信息電子與新材料兩大國家戰略性新興產業，而長期以來傳統的培養方式對于化學與電子融合領域復合人才能力培養的重要性認識不足，基于我國印制電路領域的高技術人才匱乏現狀，通過分析印制電路教學存在的問題，從以下幾個方面進行教改嘗試。
2.1 課題教學及實驗科目中注重創新能力培養
通過實施“卓越計劃”，探索應用化學系印制電路特色專業教育部卓越工程師計劃實施與實踐教學的人才培養的新途徑，結合現代印制電路材料、結構、體系及設計方面的最新發展，制定相應的教學計劃和課程大綱，開發出基于“材料制備-印制電路設計與制作―器件應用”系統化的印制電路教學的課件。并科學劃分及銜接本科與研究生的印制電路課程內容。針對印制電路學時少而內容多的矛盾，采取凝練授課內容、主講精講基本概念及基本原理、課后結合作業自學理解掌握相關知識的方式精煉教學內容；同時將實驗模式從講授式逐步轉化為開放式，在優化理論點教學內容的基礎上制定印制電路課程開放實驗教學大綱，啟動印制電路實驗教學改革，引入實際工程設計討論，啟發學生深入思考及掌握印制電路理論知識及設計方法，構筑開放實驗體系培養學生的創新思維能力。
2.2 加強實際工程訓練
積極拓展校外資源，形成了一條走出去、請進來的辦學模式，努力建立校企聯合培養人才的新機制，為多樣化拔尖人才培養創造“研發訓練、工程實踐、創業體驗”的多樣化拔尖人才培養環境，將先進工業化技術引進實驗教學環節。畢業設計環節及假期讓部分學生到校外實習基地、校企聯合培養基地參與印制電路的設計及制造工藝，印制電路課程設計和畢業設計題目逐步改進為實際工程設計題目。通過校外實習基地、校企聯合培養使印制電路實驗學科更具有自己獨特氣質，實現從實驗向設計研究階段的轉變，改變傳統實驗與設計研究脫節的現象，學習體驗大生產線的工藝流程和管理方式，使我校應化系學生的綜合實驗能力和設計能力得到提高，為今后成長為技術或管理人員打下堅實的工程基礎。
2.3 激發學習興趣，力求因材施教
現代印制電路技術是許多學科與技術相互滲透、交叉的產物，是一個從事電子儀器與設備設計與開發技術領域合格的專業人員應具備的知識、技能等。以資深教師進行印制電路課程學習動員，緒論課主要介紹印制電路發展的最新特點、國內外應用及研究現狀、印制電路面臨的瓶頸技術課題、印制電路未來的光電路發展前景、印制電路行業狀況及國內外重大印制電路技術革新等。通過印制電路學習動員開闊學生視野也有益于激發學生學習印制電路的興趣。鼓勵對設計感興趣的學生利用課余時間學習LPKF ProtoMat H100數控鉆機Board Master5.0、CR5000等印制電路工藝設計軟件，為做畢業設計及適應畢業后從事印制電路設計工作做準備；鼓勵對科研感興趣的學生參與任課老師的科研課題，構建“基礎性實驗 專業實驗?工程實訓?創新實驗”的遞進式、工程化、創新型的實驗體系，建立體現個性化教育和研究性學習的實驗教學新模式；建立化學虛擬工程模擬與工程實訓相結合的先進工程教學手段，培養學生自主學習興趣、開拓學生個性潛力、以期達到開闊學生知識視野、陶冶學生情操、發展學生健全身心、培養學生學習熱情的目的。
2.4 電子―化學相關知識的拓展
在電子科學技術日新月異的當今時代，各種新型材料、新型元器件以及各種新型整機的研制、生產與應用，都與化學及其工藝過程密切相關，印制電路課程是以化學與電子技術有機結合的電子化學學科方向為主線，整合電子科學與技術、有機合成與光電技術、能源化學科學與技術、應用化學等資源。這就要求學生在化學課學習階段對印制電路所需的化學知識點扎實掌握，鼓勵并指導學有余力的學生閱讀印制電路課外書籍及科研文獻、撰寫讀書報告等，從而改善學生因化學基礎差而對印制電路學習產生畏難心理的狀況，保證學生印制電路知識的系統性。
3 結語
我國要從印制電路制造大國轉變為印制電路強國及至創新強國，培養出一大批高素質應用創新型印制電路專門人才是當務之急。以實施卓越計劃為契機，修訂印制電路系列課程教學大綱，編寫側重工程應用型現代印制電路制作實驗教材，精煉實驗教學內容，采用現代化教學手段及多種教學方法想方設法調動學生學習印制電路熱情和創新意識，提高學生自主學習獨立思考的能力，把化學知識與電子產品結合起來，利用校企聯合培養方式即印制電路實習基地培養學生印制電路制造的工程實踐能力，培養出卓越計劃要求的未來卓越工程師的后備軍。
參考文獻
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