時間：2024-02-20 15:51:46
導語：在化學工程的研究內容的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
生物化學工程基礎課程結合現代分子生物學及傳統生物技術，不僅有扎實的理論基礎，而且結合典型產品的開發過程進行闡述，反映了現代生物技術的發展方向，體現了生物技術發展和應用的最新前沿。生物化學工程基礎是隨著生物科學的發展而不斷更新的課程，需及時調研最新的發展方向及研究熱點。該課程全面闡述了基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和生化工程等課程的基礎內容，其主要囊括以下幾個方面。工業微生物工程：介紹微生物的特點、分類、生理、育種及培養等方面的技術和方法；代謝工程：介紹微生物次生代謝產物的代謝調控機制和方法；基因工程：介紹生物遺傳的基本知識及應用現代基因工程技術改變微生物遺傳特性的方法，并且介紹蛋白類藥物的研發和生產過程；細胞工程：介紹應用植物組織培養和動物細胞培養生產高附加產值的花卉、藥物等；酶工程：介紹工業用酶和藥用酶的性質、結構、固定化及開發等方面的技術；生物反應器：介紹生物反應器的工作原理、設計方法以及應用；全面介紹生物技術的最新進展、應用以及生物技術應用過程中需要化工知識的范例。生物化學工程基礎課程是在無機化學、有機化學、分析化學、生物化學基礎上進行學習的。本課程對于非生物類專業學生進行了系統的生物學技術及最新研究進展的介紹，讓學生了解生物學的基本思想及技術，同時將現代生物技術的應用與化學工程技術進行交叉講授，重點說明了化學工程技術在生物工程領域可能的應用范圍，使學生掌握現代生物技術的基本工藝流程及發展前沿。目前，化學工程與技術專業的學生普遍存在生物學基礎知識薄弱的問題，如何在較短的學時內，將生物工程的關鍵基礎問題講解清楚，并且將生物工程技術和化學工程有機的結合起來，讓學生充分感受到交叉學科帶來的機遇和挑戰，這無疑對授課教師提出了更高的要求，需要教師不斷總結現有的教學模式，不斷地改進教學過程和教學方法。
二、化工專業生物化學工程基礎教學中存在的問題
鑒于該課程屬于學科交叉，在教材選擇、實驗配套、講解內容難易程度把握等方面，均需要不斷地探討和摸索。目前，該課程教學過程中存在的重點和難點問題主要有：如何在現有教材的基礎上豐富教學內容，利用多媒體等手段，及時地更新課程內容并介紹最新的發展動態；如何把握教學過程中深度與廣度的平衡；如何在現有基礎上提高學生的學習熱情，使他們能夠主動深入地探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰；如何能夠將課程講解內容與生產實際結合起來，讓同學們切實體會到化學工程在生物產品生產過程中的應用；如何鼓勵學生在假期或平時尋找一切機會去生物制品生產企業進行實踐，從中體會化學工程技術在生物產品生產中的具體應用。
1.教材很難在深度和廣度間平衡
目前，本課程所選教材為化工出版社的《生物化學工程基礎》（工科專業適用，李再資主編，2006年版本），該教材在國內高?；瘜W工程專業有較為廣泛的應用，具有簡單明了、講解清楚的特點，適合于生物工程專業以外的其他專業使用。但是該教材也存在諸多不足之處，如教材內容仍然沒有擺脫理科教學的模式和框架，生物工程原理的講解深度不足，同時，教材對于化學工程與生物工程如何結合方面的內容也講解得太少。為了做好生物化工導論的教學工作，必需結合化學工程專業學生的特點和研究應用實例，選擇相關學科的教材作為補充，以便在授課過程中增加相應的內容，進而提高學生的理解和吸收程度。
2.實驗環節缺乏
現在的課堂教學仍然以教師講授為主，學生處于被動接受的狀態。由于生物化工導論是理論與實踐緊密結合的課程，而教學實驗環節缺乏，學生往往很難理解生化反應及其應用過程。所以，需要進一步改變傳統的課堂教學模式，可以采用講授與討論相結合、課堂內外相結合、理論與實際相聯系等多種教學形式，利用先進的多媒體技術和網絡技術，豐富和活躍教學過程，激發學生的學習熱情，提高整體教學質量。同時，也可以通過講解學生身邊的研究實例，調動學生的積極性，并且配備一些實驗講解及生產實習來提升學生的興趣和理解程度。
三、生物化學工程基礎課程教學的幾點體會
筆者從2001年開始一直從事生物化學工程基礎的教學工作，課程面向對象主要為化學工程與工藝專業、過程控制專業及分子工程專業的學生，每年選修人數在200人以上。在授課過程中，注重以產品為例，說明化學工程技術在生物產品開發過程中的重要性，從而加強了學生對于化學工程知識應用于生物工程領域的信心。另外，注重將理論內容與本?；W院及兄弟院系的科研內容進行融會貫通地講授，大大提高了同學們對于該課程的理解和熱愛，也促進了學生對于生物工程與化學工程有機結合的全新認識。在教學實踐中，結合介紹天津市著名生物工程企業大量需要化學工程的實例，力求讓同學們明白，生物工程的下游產業化的實質就是化學工程的應用。教學實踐也使筆者體會到，要完成好該課程的教學任務，需要授課教師熟悉生物化學、生物工程、化工原理等教學內容，更需要授課教師不斷總結教學經驗，以便逐步提高教學質量。
1.建設教學團隊，認真調研學習
授課教師需要組織強有力的課程建設小組，對國內外工科類生物化工導論課程進行調研，包括其他院校的教改情況、已有的化工類的生物化工導論教材、學生本人對課程內容及授課方式的期望、相關專業對該課程的反饋信息等諸多方面。授課教師還需要吸收先進的教學思想、技術與內容，借鑒國內外其他院校教學情況，結合專業設置的特點和實際，總結教學經驗與效果。針對面向21世紀的教學和培養要求，要認真總結化工類本科生生物化學工程基礎課程的教學內容、教學計劃及教學方式及教學中的注意事項，要通過對其他優秀或重點課程的學習觀摩或邀請教學經驗豐富的老教授親臨課堂指導等多種途徑，進行教育素質訓練，以提高教師的授課水平。
2.提供并選好主講教材和高水平的輔助教材
針對現有的試用教材，及時引入前沿科學和技術的最新成果，篩選、引進配套的輔助教材（包括國外教材），編寫與之相配的教學大綱。李再資老師主編的生物化學工程基礎教材知識點全面，重點內容詳盡。除此之外，我們還注重推薦國內知名的生物化學、生物工程、工業微生物學等相關教程以及國外英文原版教材作為課外輔助教材，建議學生每人手里都有一本英文原版教材。另外，在每次授課結束時，都提前告之下次課程內容的基本點和重點，要求學生提前做好預習或難點標注，注重發揮學生自身學習的主動性和積極性，使他們永葆學習的熱情和動力。實踐表明，學生通過使用英文教材獨立預習課程，他們的專業英語水平也會得到快速提高，為今后使用英語完成相關工作任務打下良好的基礎。
3.探索新的授課模式和教學手段
多媒體教學可以讓學生通過圖和動畫直觀地理解生物過程和反應機理，也可以直觀地學習生物工程科學研究和生產的各個環節。為此，要完善多媒體系統，適時增加課堂教學信息量。同時，可以采用啟發式、討論式、研究式等教學方法，將課堂講授與課外輔導相結合，培養學生的創新與自學能力。如果能夠將課程講解內容與生產實際結合，將課堂講授內容與具體的實驗相結合，加強與學生交流，深入探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰，必將會進一步激發學生學習的積極性，提高教學質量。
4.課堂講授內容與前沿性專業知識緊密結合
在大學課堂里，讓學生隨時了解相關學科的前沿進展是一個重要的授課內容。因此，在每節課學習重點知識的過程中，需要用最新發表的相關研究進展信息豐富課堂內容，使學生了解學科前沿和發展方向。比如，在介紹酶的開發過程時，可介紹量子力學、分子動力學和計算機工具在研究酶的反應過程和機理中的應用，并且把研究中的困難展示給大家，激發學生探究和追尋科學發展的欲望，吸引他們投入到生命科學的研究和生物技術的開發中去。同時，也可以介紹酶的生產過程中所面臨的問題和挑戰，鼓勵學生用化工知識嘗試解決生產中的問題。
5.鼓勵課堂教學和生產實踐結合
生物化學工程基礎偏向實際應用，課堂講授內容需要與具體的生產實踐相結合，因此，要讓同學們切實體會到化學工程的知識在生物制品生產過程中的應用。另外，要積極聯系生物工程方面的生產企業，組織同學們進行參觀，結合課堂教學內容，讓同學們充分體會到化學工程技術與生物工程技術學科交叉的意義和重要性，鼓勵感興趣的同學去相關的生物工程企業進行短期實習，了解生物工程產品的生產原理、生產流程和注意事項，體會化學工程技術在生物產品開發和生產過程中的重要地位。
6.培養學生良好的學習方法
關鍵詞：化學工程基礎；課程改革；人才培養
中圖分類號：G642.0?搖 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）05-0027-02
“化學工程基礎”是理科院校化學專業的專業基礎課程，主要內容為化學工程的基本原理和化工生產的各種單元操作，包括化工過程的動力學原理、熱力學原理、能量守恒與轉換原理、質量傳遞原理以及相應過程的控制機理、操作方法、影響因素、設備結構和工藝過程等，具有與生產實踐緊密聯系的特點，應用性很強，是理科化學類專業唯一的一門工程技術課程。
一、人才培養的要求
當代化學工業對化學化工類人才的培養提出了更高的要求。如何培養基礎理論知識扎實、工作適應性強、具有創新能力的人才，是綜合性大學化學化工教學改革面臨的重要課題。目前，綜合性大學化學與應用化學專業每年都有相當一部分畢業生進入化學、化工和制藥等企事業單位業從事研究開發或工程技術工作，這種趨勢還會隨著創新性國家的建設而逐年增長。化學工程基礎是綜合性大學化學專業的專業基礎課，也是唯一的一門工程技術類課程，該課程的教學改革與實踐對于理工學科交叉與學生綜合素質的培養是綜合性大學化學與應用化學專業其他課程所不能替代的。在充分發揮綜合性大學基礎理論研究優勢的同時，通過對理科專業化學工程基礎課程教學內容的更新、充實和調整，為化工類企事業單位培養和造就具有開拓創新精神、勝任科學研究與工程技術工作、適應性強的化學化工專業人才。
二、教學內容與教學方法的優化
以創新教育思想為指導，研究改革化學工程基礎課程教學內容和教學方法，建立培養學生創新能力的化學工程基礎課程內容新體系。動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程（“三傳一反”）仍將是化學工程基礎教學的核心內容，應不斷充實更新才能反映學科發展現狀和適應社會經濟需求。化學和化學工程學是支撐物質轉化相關工業的學科，前者研究分子之間發生反應的可能性、必要的條件和產物的結構，后者研究物質的流動、質能傳遞及其對反應過程與產物的影響。
1.優化更新教學內容，反映體現學科發展與技術進步?；瘜W工程基礎作為理科化學專業的工程技術課程，其教學內容除了動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程以外，還應當及時反映和體現學科的發展與技術進步。根據授課學時，突出教學重點，優化教學計劃，精選教學內容。以化學工程學的基本觀點、基本原理和基本方法為核心，結合典型化工過程，理論聯系實際，使學生在有限的教學學時內，掌握本門課程的基本知識，熟悉研究與應用對象，為今后從事化學化工專業技術工作打下堅實基礎。在其他科學技術的帶動和社會需求的推動下，化工分離技術近年來取得了很大進步。新技術不斷涌現，膜分離和超臨界流體萃取等新型分離技術就是其中的代表。我們在教材的編寫和課堂教學中，有意識地加入這些內容，便于學生從課堂上了解新的科學知識，拓寬學術視野。
2.引導學生建立工程技術與技術經濟觀點，提高學生綜合素質?？茖W與技術的交叉和滲透，要求我們培養的學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識，還要學會運用所學的理論解決工程實際問題。綜合性大學理科化學專業的學生基礎理論知識比較扎實，在課堂教學中，我們根據教學內容，結合工程實際，啟發學生從工程實際問題出發，強調工程實際的特點，突出工程實踐的技術經濟問題，灌輸學生節能減排與綠色環保的理念，訓練學生綜合運用數學、物理與化學等多學科知識，綜合分析化工單元操作與工業裝置中涉及的復雜問題，培養學生的工程技術思維方法與工程設計等綜合素質。
3.改進教學方法，提高教學效率?；瘜W工程基礎課程的課堂教學內容涉及化工單元操作與工藝過程。綜合性大學化學專業的學生一般沒有見過真實的化工設備，對化工廠與化工設備和裝置缺乏感性認識，通過多媒體教學技術和傳統課堂教學方法，可以促進學生感知與思維、理論與實踐的結合，提高學生對化學工程基礎的學習興趣，激發他們的學習熱情，使他們由不熟悉、不了解化工企業與裝置轉變為喜歡應用學科、樂于進入與應用密切相關的教師實驗室開展業余科研。為此，我們一方面利用多媒體的優點，在課堂教學中放映一些設備的實物圖像。另一方面，在有關課程中增加了實習參觀環節，組織學生到石油化工廠、有機化工廠和精細化工廠等企業參觀實習，增強學生對加熱爐、精餾塔、泵、換熱器等主要化工設備的感性認識。
三、教學團隊與課程體系的建設
以先進的教學理念為先導，以高水平的教學團隊為根本，以科學的課程新體系為核心，以優良的規劃教材為保障，強化教學團隊的建設，使所有主講教師成為教學改革的高水平運動員和創新教育的優秀教練員。
1.建設高水平教學團隊。從事課堂和實驗教學的主講教師也要承擔高水平的科研項目，提高教師的科研水平。我們承擔“化學工程基礎”的主講教師都具有教授職稱并擔任博士生導師，承擔了一些科學研究項目。同時，也積極思考和實踐課程的教學改革，奠定了學生創新能力培養的堅實基礎。沒有高水平的教學團隊，不可能進行教學改革的實踐，更不可能培養出具有創新精神的學生。
2.構建工程教育、創新教育的課程體系。夯實基礎，將理科化學知識和工程知識有機結合。理科化學基礎課程、化工過程開發、化學工程基礎及多門專業課程的開設，可將學生所學知識形成知識鏈。重視對學生業余科研和畢業論文的指導，吸引對化學工程有興趣的同學來實驗室和博士研究生、碩士研究生一起進行科學研究，培養學生的創新意識和對科學研究的興趣。通過畢業論文階段的培養，加強了學生對知識的掌握和運用，特別是對“應用”和“工程”概念的強化。近年來，來我們化工實驗室進行業余科研和畢業論文的學生每屆都在十人以上，占理科化學專業學生的5%作用。
3.將科研成果向教學實踐轉化，形成教學促進科研、科研反哺教學的良性循環。構建應用學科人才培養、現代科技發展相適應的“基礎性、綜合性、工程性、創新性”體系。我們承擔了國家和企業的一些化工類科研項目，特別是在水與廢水處理、化工分離和國防化學等方面取得了一些科研成果，我們注意將教師的科研成果和科研實踐融入課堂教學。從事課堂教學的主講教師與實驗課指導老師一起合作，將“滲透汽化膜分離”編入了實驗教材和開展了教學實驗，受到學生的歡迎。
化學是實驗性很強的學科，化學工程作為一個共性的工程學科，我們應充分利用科學技術發展和教學改革帶來的機遇，加強化學與化學工程的結合，為國家培養更多復合型創新人才。
參考文獻：
[1]嚴世強.化學工程基礎課程教學改革的認識與實踐[J].大學化學，2003，18，（1）：29-31.
化學工程與工藝專業的定位
1.化學工程與工藝專業的性質及培養模式
化學工程與工藝專業屬于工科專業,授予工學學士學位。由于化學工業的相關領域極為廣泛,化學工程與工藝專業涉及的專業方向也就非常多樣化,各高校的化學工程與工藝專業特點亦不盡相同。我校近年來根據社會經濟、工業發展的需求趨勢,兄弟院?；瘜W工程與工藝專業方向的設置,以及我校原有的相近專業優勢,設置了能夠體現我校特色的化學工程與工藝專業方向,逐步建立了適合我校化學工程與工藝專業的教育培養模式。2008年,我?；瘜W工程與工藝專業已有7屆本科畢業生,其學生就業形勢良好,社會反饋積極.在制定教學計劃的工作中加強教學內容和課程體系的改革,加強實踐教學環節,目的在于進一步提高教學質量,培養適應能力更強的化學工程與工藝人才。
2.化學工程與工藝專業的任務
根據化學工程與工藝專業的性質,化學工程與工藝專業的任務是培養學習化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識,受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法的基本訓練.具有對現有企業的生產過程進行模擬優化、革新改造,對新過程進行開發設計和對新產品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學科和領域很多,化學工程與工藝專業除了讓學生學習一般應用化工的基本知識和基本技能外,還應該結合本地區、本行業及本校的實際情況,重點學習化工在某個或某幾個領域中的具體應用,以便形成不同高校應用化工專業的特色專業方向.
3.化學工程與工藝專業的業務培養目標
本專業培養具備化學工程與化學工藝方面的知識,能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人才。
4.化學工程與工藝專業的課程設置
為了使不同高校既有統一的規范,又有不同的專業特色,根據應化學工程與工藝專業的任務和業務培養目標,化學工程與工藝專業的畢業生應該具有較扎實的化工理論基礎,較寬的化工應用知識以及一定的工程技術基礎,從而該專業的課程設置(公共課、基礎課除外)應由基礎化學課、工程基礎課和專業方向課3部分組成。基礎化學課包括:無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等。工程基礎課主要包括:化工儀表與自動化、化學工程基礎、電工電子學等。專業方向課:可根據具體方向選擇專業化學課,如電化學工程方向可選理論電化學、化學電源工藝學、電解工程和電鍍工程等。精細化工方向可選擇化工工藝學、化工分離工程、化學反應工程等。另外實踐性環節包括基礎實驗、綜合實驗、提高實驗、生產實習、畢業實習和畢業論文等。
我?；瘜W工程與工藝專業方向
就專業方向而言,化學工程與工藝專業的性質是工科?；瘜W工程與工藝專業應該是培養具有較扎實及寬廣的化學工程理論基礎知識,特別注意培養學生的動手能力及解決實際問題的能力。教學計劃的總體設計中要體現應用型人才所具備的工程技術基礎知識,重視實驗、實踐、實習、畢業論文等環節。設置專業發展方向,結合廣西經濟發展的需要,建立在合理利用廣西及學校的資源及適應科技發展、注重社會需求基礎上。據此,我?；瘜W工程與工藝專業專業方向設定為:電化學工程與精細化工。
【關鍵詞】:化學工程;系統;和諧;辯證法
自然界中的和諧系統比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生態系統是和諧的,動植物群落是和諧的,人類社會體系是和諧的,健康的人體更是一個絕妙的和諧體。所有這些和諧系統遵循著同樣的辯證綜合的規律,具體可以歸納出三條:1.統一律;2.層次律;3.進化律;所有和諧系統具有同樣的性質:1.開放性;2.自組織性;3.非線性;4.無限發展性[1]。當愛因斯坦把大半生致力于統一場論時,其哲學上的需要相對物理學上而言或許要來得大,面對物理學的系統和諧,理論規則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學工程的發展是不是因循同樣的哲學歷程呢?
在化學工程作為學科開始被重視之前,化學工業已具有了相當的規模,各種具體的工程與工藝都被獨立開來,在認識上是被分為各門特殊的知識,因此,當國外高等院校在十九世紀末開始設置"化學工程學"時,開設的課程大多是學習當時化學工業的各種工藝學,"化學工程"的概念在當時還是相當模糊的,在理論上充其量是化學與機械的一種混合(amalgam)。然而這種理論混合的模式在德國人看來卻是很正統的,即使在今天,他們也避免專論"化學工程",而是稱之為"過程工程"(ProcessEngineering),這一名稱實際上要比"化學工程"的范疇更廣,甚至更為準確,凡是涉及一定流程與工藝的領域都是適用的。但我們習慣上還是沿用"化學工程"的名稱。
二十世紀開始,化學工業迅猛發展,在社會經濟中占的比重越來越大,客觀上需要化學工程學科的發展和支持。隨著生產力的發展,人們對事物運動規律性的認識也愈來愈深化,愈來愈有概括性。伴隨著其他領域科學技術的快速進步,人們逐漸認識到化學工業中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化學工程手冊》的發表,初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始,以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現,如1913年,德哈勃-博施法高壓合成氨技術的產業化,星火燎原的,化學工業呈現出巨大的發展前景。到了二十年代,美MIT的一些學者提出:不管化工生產的工藝如何千差萬別,它們在眾多的典型設備中進行著原理相同的物理過程。1920年,美MIT成立了第一個嚴格意義上的化工系,時W.K.Lewis任系主任。1922年美國化工學會認同了新的見解,引出了"單元操作"(UnitOperation)的概念,這一概念在蘇聯時期和我國則廣泛稱為"化工原理"。
1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動、傳熱、干燥、吸收、蒸發、萃取、結晶和過濾等,以這些單元操作作為研究和學習的主要內容,是化學工程學科在二十世紀前半期發展的核心,其理論迅速成為發展化學工業的重要基石。這種把千變萬化、千差萬別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產力發展到一定水平的反映,是化學工程學從"個性"到"共性"的第一個哲學性概括,是在一個系統整體性把握的高度上建立了一門技術科學,體現了系統科學發展的和諧統一規律。
隨著"單元操作"概念的確定,另一方面,化學工程學科中重要支柱之一的"反應工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德Winkler流化床煤氣化爐的應用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工藝的開發,又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產,化學工業上發展的高峰持續不絕,1940年美國FCC煉油開發成功,成為石油化工的起點。直到1957年,歐洲第一屆反應工程會議,明確提出"反應工程"的概念,成為化學工程學科的重要組成部分,是化學工程學的進一步和諧統一。"反應工程"的建立,乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應"問題,及從"逐級放大"到"數模放大"的研究都帶動了"化工過程系統工程"的發展,并共同體現了系統科學發展的和諧層次律。
就在"反應工程"發展的同時,"單元操作"得到了更加深刻的認識,人們發現各單元操作之間存在著更為普遍的原理,"過濾只是流體傳動的一個特例;蒸發不過是傳熱的一種形式;吸收和萃取都包含著質量的傳遞;干燥與蒸餾則是傳熱加傳質的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質及流體動量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認識的深化過程并沒有停止,人們進一步又發現了動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀50年代開始,人們綜合了以往的成果,開始用統一的觀點來研究三種傳遞過程。1960年,美威斯康辛大學(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一書,系統地采用統一的方法來處理三種傳遞現象,從此化學工程學科的核心過渡到了"三傳一反"的系統性概念。"三傳"的研究是系統科學和諧進化律的又一體現,使化學工程學達到了一個新的整體性高度,這種高度的和諧統一是對客觀世界本質性的認識,并在學科上反映出了系統科學的基本原理和性質,其影響力是普遍性的,是跨學科的,不僅使"傳遞原理"成為化學工程學的重要基礎,同時在生物工程、機械、航天和土木建筑等工程學科上也具有重要意義,并日益成為工程專業共有的一門技術基礎課,只是側重點有所差異而已。
至此化學工程學科自身經歷了一系列的演化和發展,并在短短的一個世紀中達到了一個前所未有的高度,涵括了眾多的生產和應用領域,如醫藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學品等,每年為社會提供數以億噸計的千百萬種產品,是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質基礎,為社會繁榮作出了巨大貢獻。然而事物總是一分為二的,從人類發展最為激動人心的口號"征服自然"到今天龐大的工業化進程,地球自然生態系統遭遇了前所未有的嚴峻局面,這之中,化學工業是造成大規模環境污染及惡性重復污染的主要過程之一,化學工程學科需要肩負起新的使命。1990年,"生態化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出來了,相應在化工生產和過程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念,因時應勢,化學工程學開始了系統科學的自組織過程,這也是和諧系統對立統一發展的需要。在系統科學看來,自組織是和諧系統的基本性質之一,只有自組織系統能通過外部和自身內部的不斷協調、整合,在適應環境的同時保持自己的特性并產生新的功能。從自發到自覺地,化學工程學吸收了自組織的理論,不斷在廣度和深度上充實、完善和發展。隨著新世紀的到來,世界正發生著全球性的變化,經濟、社會、環境和技術等領域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]?；瘜W工程學科需要因應時展而改變傳統的限制,不斷有新的概念提出來,如化學工程應是伺機而待的專業(aprofessioninwaiting);化學工程師必須"besteepedintechnology",能夠創新、開發、變換、調控和適應取代;化學工程學科要從"ProcessEngineering"達到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。進一步的綜合認為,化學工程學關注著同時發生在非常廣泛的時空跨度內的現象,必須具備多尺度、多目標的方法來達到過程的總體優化。涵括了五個方面[4,5]:
①Nanoscale(納觀尺度):研究量子化學、分子過程與分子模擬等。
②Microscale(微觀尺度):研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學規律等。
③Mesoscale(介觀尺度):研究換熱設備、反應設備、塔器以及傳統的"單元操作"和"三傳一反"等。
④Macroscale(宏觀尺度):研究生產裝置和生產過程等。
⑤Megascale(兆觀尺度):研究環境過程和大氣生態過程等。
于是化學工程學的核心轉變到了"多尺度、多目標擇優"的概念,化學工程學科又到達一個新的和諧統一的高度,進入了更高層次的系統工程領域。
新的發展的深度促使化學工程學科作出了一定尺度的"分化",然而這還遠未結束,人們對世界的認識還在不斷探索不斷深入,一個更深刻更普遍也更一般的問題已經觸到了化學工程學科的神經,觸到了化學工程學的認識本質,并促使化學工程學需要有新的"融合"。這一問題就是"非線性及其包涵的混沌原理",相對于"線性"是人類認識客觀世界的基本工具,"非線性"則是客觀世界的本質特征,是"線性"反映的目的,是從科學角度看待世界的一種和諧統一;而在對"混沌發展"的研究表明,"混沌運動的普遍存在,揭示了自然界中實際系統發展演化的新行為,混沌態的自相似性使這種時間演化表現為一種空間結構,而且以其不同空間尺度上的相似性,揭示了系統復雜運動的統一性。這種統一性是一個觀察"整體"的問題,只有在長時間范圍(因為混沌運動是一種長時間行為)和更高層次復雜性中才能顯現出來。"[6,7]這一問題涵蓋了自然科學和人文社會科學的眾多領域,具有重大的科學價值和深刻的哲學方法論意義。馬克思曾經預言:"自然科學往后將會把關于人類的科學總括在自己下面,正如關于人類的科學把自然科學總括在自己下面一樣:它們將成為一個科學。"從這一角度上,"非線性"問題是這種過程一體化的契合點以及整體認識論上的共性[8]。當站在這種整體性的高度上,化學工程學科獲得了全新的視野和更強大的分析解決問題的能力,并最終具有了學科融合的基礎。
在整個化學工程學科的孕育、誕生和發展過程中,始終交織著學科的"分化"與"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細化工、高分子化工等專業上的分化;另一方面,作為近代工程技術,它又是自然科學(化學、物理等)和技術科學(機械、材料等)的融合。正如物理學家普朗克(Planck)所指出的:"科學是內在的整體,它被分解為單獨的部分不是取決于事物的本身,而是取決于人類認識能力的局限性,實際上存在著從物理到化學,通過生物學和人類學到社會學的連續的鏈條,這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實上,當化學工程學科的核心發展到"非線性混沌系統"時,實現科學的融合已是其客觀系統性的需要,它需要強有力的非線性解算能力和綜合分析能力?；谌斯ぶ悄芎蜕窠浬飳W的人工神經網絡(ArtificialNeuralNetworks)技術為這種系統性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經網絡特有的信息處理能力在愈來愈多的領域中展現出廣闊的應用前景,它具有如下特點[9,10]:
①學習:神經網絡可以根據外界環境修改自身行為,這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。
②概括:經過學習訓練后,神經網絡的響應在某種程度上能夠對外界信息的少量丟失或自身組織的局部缺損不再很敏感,反映了神經網絡的健壯性(魯棒性),即工程上說的"容錯"能力。
③抽取:神經網絡具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能,在某種意義上可以說它能"創造"出未見的事物。
④模擬:神經網絡由眾多的神經元組成,以并行的方式處理信息,大大加快了運行速度,可以逼近任意復雜的非線性系統。
當然,神經網絡并非十全十美,其自身的發展就曾經歷過相當曲折的過程,但是,人工神經網絡(ANNs)特性的融合將是化學工程學科發展到非線性核心系統的自組織適應和需要。例如采用神經網絡設計的控制系統,適應性、穩定性和智能性均較好,能處理復雜工藝過程的控制問題,也使得化學工程師不但也是機械工程師,還首先是系統工程師,并能從最一般的非線性原理出發,解決實際過程的創新、應用、開發、生產等問題。
生產力的不斷發展,科學技術的持續進步,人類認識自然和改造自然的不斷深化,化學工程學科必將不斷"分化"和"融合",體現出和諧系統的無限發展性質。
參考文獻
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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］?？傊?，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?！豆こ塘W》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?！豆こ塘W》就是這次課程體系改革的壓縮對象?？紤]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?，F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?？紤]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：化工單元仿真；生產實習；化學工程與工藝
基金項目：石家莊學院教學改革研究項目（JGXM-201107B）
中圖分類號：G64
文獻標識碼：A
原標題：化工單元仿真技術在化學工程與工藝專業實習中的應用研究
收錄日期：2013年1月31日
化學工程與工藝專業是培養從事化工工程設計、化工技術開發、化工生產技術管理和化工科學研究等方面工作的工程技術人才。本專業培養具備化學工程與化學工藝方面的知識，能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人才。石家莊學院化工學院化學工程與工藝專業是河北省級重點發展學科。石家莊學院化工學院從2007年開始與石家莊煉油廠、以嶺藥業等企業共建生產實習基地，積極開展化學工程與工藝專業的生產實習的教學活動。為了更好地開展生產實習的實踐教學活動，在石家莊學院教務處教改項目（JGXM-201107B）的支持下，從2012年開始，我院化學工程與工藝教研室積極開展了化工單元仿真技術在本專業生產實習中的應用研究，取得了良好的效果。
一、生產實習的意義
生產實習主要是指高校工科學生（主要指高年級大三或大四的學生），在工廠生產現場主要以技術員或管理人員的身份，直接參與企業相關的生產過程，它的重要意義主要體現在以下幾個方面：
（一）理論聯系實際。高校學生以實際工作者的身份，直接參與工廠的生產過程，既可以運用已有的知識技能完成一定的生產任務，又可以學習和本專業相關的實際生產技術知識及管理知識。
（二）思想教育。生產實習是對工科學生進行思想政治和道德品質教育的有效途徑。在生產實習中，可以生動具體地對學生進行勞動觀點教育，培養學生熱愛勞動、認真負責及愛崗敬業的勞動精神。
（三）檢查教學質量。通過生產實習，不但可以檢查工科學生對于專業知識的理解及實際技能的水平，更重要的是通過生產實習的檢驗，對課堂教學質量做出一些基本的分析和估計，作為全面評價教學質量、改進學校教育工作的重要依據。
二、傳統生產實習存在的問題
傳統的生產實習主要包括實習動員、廠級安全教育、實習報告與考核等內容，它的弊端主要體現在以下幾個方面：
（一）教學方式呆板。傳統的生產實習，通常是工廠派個技術員給學生講一講工藝流程，然后帶學生看看生產過程，而不允許學生動手操作，學生只能走馬觀花地表面了解工廠的工藝流程。學生通常只是抄一抄圖紙，看一看設備，而對于實際的工廠生產情況卻了解不多。
（二）生產實習質量不高。由于學生在實習現場基本上只能“看”、“聽”、“寫”。剛進廠實習的時候，還能認真地學習，時間一長，就失去了剛進廠的新鮮性，就會覺得無事可做，因而生產實習后期，學生通常是紀律渙散，管理困難，影響了整個生產實習的質量。
（三）生產實習成本過高?；瘜W工程與工藝專業的生產實習一般要5～7天，除了要支付實習單位數額不菲的實習經費，期間的交通及食宿費用也較高，這對于實習經費短缺的高校壓力很大。如何利用有限的實習經費，更好地開展實習教學活動，是每個高校面對的問題。
三、化工單元仿真系統
（一）化工單元仿真系統介紹?；卧抡嫦到y是以計算機為手段，通過建立化工過程的動態數學模型再現真實化工裝置系統特性。它是建立在化工工藝、自動化儀表、化工設備等學科基礎上的綜合性技術，可以模擬化工生產裝置運行中的開車、停車、故障處理等工段操作過程，可以提高操作人員的理論水平和實踐能力。
（二）化工單元仿真在生產實習中的應用。石家莊學院化工學院于2010年9月從北京東方仿真公司引進1套大型化工生產工藝-乙醛氧化制乙酸工藝。乙醛氧化制醋酸裝置是乙醛裝置的配套工程，起始原料為乙烯，乙烯氧化生成乙醛，再由乙醛為原料氧化生成醋酸。本軟件是參照大慶三十萬噸乙烯一期工程-大慶醋酸裝置設計，年生產能力為成品醋酸10萬噸/年。該生產工藝，工藝復雜、設備齊全、自動化程度高，很適合于化學工程與工藝專業學生的生產實習。根據課程需要，我們選擇乙醛氧化制乙酸工藝作為本專業學生生產實習的項目。
四、化工單元仿真系統引進到生產實習中的優勢
（一）有利于提高學生的實際操作技能。化工生產過程的特點是整套裝置的工藝流程長，設備數量大，所以工程技術人員的綜合素質和能力對于化工產品的產量、質量、經濟效益的程度影響越來越大。而學生在生產實習中很難有直接動手的機會，這是化工類專業實踐教學中所面臨的特有困難。而化工單元仿真實驗和實際化工生產工藝相結合，提供化工單元操作、過程控制仿真、全工藝過程操作等實訓，滿足培養化學工程與工藝專業的工藝技術、計算機應用、自動控制、過程裝備等崗位的綜合能力。
（二）培養學生的化工職業思想。在學習化工單元仿真軟件的同時，要對學生進行化工職業教育，使學生清楚地認識到本行業在國民現代化建設中的地位和作用，從而熱愛本專業，樹立為我國化學工業現代化建設做貢獻的雄心壯志，引導學生傳承化工行業職員守紀律、愛崗敬業的好作風。通過化工單元仿真軟件的學習，使學生具有按計劃有序工作的良好習慣和嚴謹的科學態度，并具有刻苦鉆研技術、勇于克服困難和積極向上的精神。
（三）化工單元仿真運行成本低。建設化工仿真實驗室的總成本只有中試車間費用的五分之一。將化工單元仿真軟件引入到化工原理實驗教學中，使用周期長，可大大減少學校在培訓工作中的人力及物力消耗，且易于維護。我們教研室在化工仿真實驗室還安裝了AutoCAD、Chem-CAD、ChemOffice等應用軟件，可以滿足化工學院其他專業學生的使用，充分利用現有設備，進一步降低其整體運行成本。
五、結論
化工單元仿真教學是運用先進的教學思想和現代化的教學手段，培養學生的實際動手能力，為化學工程與工藝專業人才高質量的培養提高提供了保障。
主要參考文獻：
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［關鍵詞］無機及分析化學；能源化學工程；模塊化；教學改革
當前，大多數工科專業將無機化學和分析化學的課程內容進行重新組合，形成無機及分析化學。通過系統地學習和掌握化學的基本概念、基本理論以及化學基礎知識，培養學生對化學的興趣和解決化學問題的能力。無機及分析化學中的化學熱力學、化學動力學、物質結構、四大平衡理論是要求必須掌握的。這些基本理論和知識在能源化學中的應用是很基礎的東西，能為后續專業課程的學習奠定良好的化學基礎。[1]我們所開設的新專業能源化學工程，主要研究方向為：能源清潔轉化、煤化工、環境催化、綠色合成、環境化工。它以化工的理論與技術為應用基礎，圍繞新能源利用與化學轉化，實現能源利用和可持續發展。重視與提高課堂教學質量和推動無機及分析化學實驗在培養學生動手能力與實驗創新能力方面起著重要作用，是無機及分析化學課程改革必須直面的棘手問題。因此，進行模塊化優化無機及分析化學教學內容、多方面激發學生學習無機化學的興趣、充分利用現代多媒體技術革新教學方法、培養學生的知識運用能力、有效提高無機及分析化學課程教學質量，可以滿足社會及區域經濟的發展對人才的需求和素質教育的要求。
一、模塊化優化無機及分析化學教學內容
所謂課程模塊，描述的是圍繞特定主題或內容的教學活動的組合，或是一個內容上及時間上自成一體、帶學分、可檢測、具有限定內容的教學單元，它可以由不同的教學活動組合而成。模塊化教學強調理論教學、實踐、練習、研討的同步式一體化的教與學，強調在專業教學過程中，把理論、實踐等環節緊密結合?；谝陨险n程模塊化的考慮，將無機化學和分析化學兩門課程的教學內容進行模塊化教學（見表1）。由于將無機化學和分析化學的課程內容打亂后進行重新組合，導致概念和知識點多，各章節之間存在較強的獨立性。[2]因此，要合理安排大一第一學期的教學內容，這樣有助于學生轉變思維方式和學習方法。
二、多方面激發學生學習無機及分析化學的興趣
興趣是最好的老師，良好的學習興趣是主動學習的原動力。要學好無機及分析化學，激發學生的興趣至關重要。[3]在緒論教學過程中，要做好本課程的介紹及發展前景和學生學習心理方面的工作，在無機化學教學中建立好教師、學生和教材三者之間的相互關系。第一，在緒論課上介紹無機和分析化學發展過程及發展前景，讓學生認識到學習本課程的重要性，以達到激發學生學習興趣的目的；接著主要介紹無機及分析化學的作用及學習方法和相關考核辦法。第二，闡明化學與人類生活密切相關的環境、能源、材料以及人類社會生活中的熱點問題，以此為載體深入淺出地介紹化學與人類生活、社會發展的關系。第三，在專業導論課上強調無機及分析化學是能源化工類相關專業的基礎課，能為以后的專業課學習和將來從事工作奠定基礎。第四，通過新生認知見習，讓學生在參觀相關無機化工企業中獲得感性認識；在平時的課堂教學中，利用一些貼近生活的例子解答知識疑惑，激發學生的學習興趣。第五，建立合作學習小組，布置課后課題作業，利用網絡資源學習無機及分析化學，查找相關資料完成課程論文作業。
三、充分利用現代多媒體技術革新教學方法
在無機及分析化學教學中，利用現代多媒體技術革新教學方法能提高教學效果。要面對的教學問題有：課前制作精美的多媒體課件，發揮多媒體課件的優勢；主講教師課堂講授“動”與“靜”結合，活躍課堂氣氛；不可徹底忽略傳統的板書；進行多媒體技術與傳統教學技術相結合，有效提高課堂教學效果。[4]第一，使用多媒體技術教學可以模擬化學反應歷程，讓學生清晰地看到原子或分子的拆分及重新組合的過程，化抽象概念變為具體事物，這樣可以加深學生對化學概念的理解。如，Flas制作了各種類型分子雜化軌道（sp，sp2，sp3，dsp2等）的形成過程。第二，采用多媒體教學手段展示教學重點、難點，實現人機對話，有助于學生理解和記憶課本內容。第三，進行多媒體教學時，應以學生為主體，但教師依然是教學活動的組織者和引導者。
四、培養學生知識的運用能力
通過學校組織學生參加各類化工學科競賽活動是調動能源化學工程專業學生對無機及分析化學基礎課程興趣的重要舉措。[5]第一，積極組織學生參加廣西各類化學實驗技能競賽，堅持開展國家級、省部級大學生創新創業實驗項目。第二，為了鼓勵和培養大學生創新能力，學院組織學生參加化工年會化工論文競賽。第三，開放實驗室，鼓勵學生積極參與到開放實驗室的研究課題；設立創新實驗基金，由學生自由申請，對實驗取得階段性成果的學生給予創新基金資助。此外，改革無機化學教學方法，必須將傳統的驗證性實驗轉變為新型的探究性實驗，通過探究性實驗培養學生的創新能力。在導師的指導下，學生在設計實驗方案中能夠開發智力、培養良好的實驗素養，鍛煉自學能力。
五、適應能源化工專業要求方面的改革
能源化學工程專業是一個綜合性、實踐性很強的專業，在理論教學上要求學生掌握能源化學工程基礎理論和相關技能。在實踐教學上，應明確教學過程中的內容重點和難點，尤其是熱力學方面的內容應該重點詳細講解，使學生更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規律，為低碳環保使用能源奠定基礎。我們針對實踐性很強的能源化學工程專業，依據其專業的特點實施校內實訓和校外實習相結合，使課程實驗、課程設計、畢業設計、社會實踐活動等環節能為培養具備高素質的能源化學工程專業人才服務。此外，我們還完善校內實驗實訓和校外實習基地的建設，向企業提供人才培養方案，共同建設與加強人才培養方案中的實踐性教學環節。在實踐評價體系的建設中，收集專家評價、教師評價、實習接收單位評價、系（分院）自評、學生評價等信息，做到以評促建。
六、結論
本文針對我校能源化學工程專業開設的無機及分析化學課程，在優化教學內容、激發學生興趣、利用各種教學方法、培養學生能力以及適應專業要求方面對教學環節進行了總結和探究。加強基礎理論知識教學使學生具備扎實的實踐技能，進一步培養學生的創新能力，提高教學質量，能為培養能源化學工程專業創新型人才奠定基礎。
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關鍵詞：工程教育專業認證；化學工程與工藝專業；教學改革
作者簡介：畢穎（1978-），女，遼寧營口人，沈陽化工大學督導中心，講師。（遼寧 沈陽 110142）
基金項目：本文系2012年遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0057-02
專業認證是由專業性認證機構組織該專業領域的教育工作者對專業性教育學院及專業性教育計劃實施的專門性認證，其目的是保證與提高專業教育質量。《華盛頓協議》是最早的工程教育本科專業認證的國際互認協議，1989年由美國、英國、加拿大、愛爾蘭、澳大利亞、新西蘭6個國家的工程專業團體發起成立，旨在通過校準、系統的工程教育本科專業認證保證工程教育質量，為工程師資格國際互認奠定基礎，是國際工程師互認體系的六個協議中最具權威性、國際化程度較高、體系較為完整的“協議”，也是加入其他相關協議的門檻和基礎。目前共有15個正式成員、5個預備成員。
一、我國工程教育專業認證概況
我國的工程教育認證始于2006年5月，由教育部、人事部、中國工程院、中國科協相關行業管理部門和行業協會（學會）代表組成了教育部授權的全國工程教育專業認證專家委員會，2013年1月中國正式提交加入《華盛頓協議》申請，同年6月中國科協代表我國順利加入《華盛頓協議》，被接納為預備成員。
開展工程教育專業認證旨在構建工程教育的質量監控體系，推進工程教育改革，進一步提高工程教育質量；建立與注冊工程師制度相銜接的工程教育專業認證體系，構建工程教育與企業界的聯系機制，增強工程教育人才培養對產業發展的適應性，促進我國工程教育的國際互認，提升國際競爭力。教育部自啟動工程教育專業認證試點以來，專業認證工作的認同度不斷提高，越來越受到各高校的歡迎，促進了被認證專業的建設與交流，取得了良好的效果。目前我國已經有96所高校129個專業點通過了“專業認證”。
二、我國化學工程與工藝專業認證發展情況
中國的化學工業誕生于1927年，經過70多年的發展已經成為國民經濟的支柱產業之一。1998年教育部按照厚基礎、寬專業、高素質、強適應性的專業調整精神，將原有的化工類大部分專業整合為化學工程與工藝專業。化學工程與工藝專業覆蓋了以前的化學工程、化學工藝、高分子化工、精細化工、生物化工（部分）、工業分析、電化學工程、工業催化、高分子材料等專業，培養出的專業人才可直接到化工、煉油、制藥、能源、冶金、輕工、材料、環境等工業部門從事科學研究、技術開發、工程設計、技術管理和教學等工作。
化學工程與工藝專業認證試點工作組成立于2006年，截止到2012年已對天津大學、清華大學、北京化工大學等17所高校的化學工程與工藝專業進行了認證試點工作，其中延長有效期的高校有8所。2013年將對我校、中國石油大學、內蒙古工業大學、四川理工學院等高校的化學工程與工藝專業進行認證。如表1所示。
表1 截至2012年我國通過化學工程與工藝專業認證的高校
年度 學校 年度 學校
2012 浙江大學 2010 中國石油大學（華東）
四川大學 武漢工程大學
中國石油大學（北京） 華南理工大學
吉林化工學院 2009 浙江大學
南京工業大學 南京工業大學
2011 合肥工業大學 吉林化工學院
鄭州大學 2008 大連理工大學
大連理工大學 華東理工大學
化工理工大學 2007 中國石油大學（華東）
浙江工業大學 北京化工大學
2010 天津大學 2006 天津大學
清華大學 清華大學
北京化工大學
三、開展化學工程與工藝專業認證的必要性
化學工業是國民經濟的支柱行業，隨著我國經濟的持續增長，化工行業飛速發展，化工專業范圍的擴大和跨學科發展愈來愈明顯，而且成為高新科技不可缺少的工程專業?；瘜W工程與工藝專業是化學工程、化學工藝的綜合學科，隨著經濟的發展，日趨體現出知識更新速度快、影響范圍廣、多學科滲透、新興學科涌現等特點。高校作為孕育優秀工程人才的搖籃，是化工行業的主要人力資源，在開展工程教育中應緊密聯系行業發展現狀，及時把握行業發展趨勢，在加強理論知識的基礎上加強工程實踐能力的培養，更好地服務社會。所以，把工程教育認證引入到高校專業設置和發展的過程中，根據國家經濟發展對人才的實際需要，及時調整人才培養方案，密切與社會用人單位聯系，培養滿足國家經濟社會需要的專業人才。工程認證既是對辦學情況的檢驗，也是國家政策導向的風向標。
四、化工專業教學改革措施
以行業發展需求為動力，以工程專業認證標準為依據，以構建“化工特色”為導向，圍繞培養綜合型化工類人才，建立具有比較優勢的化工專業的有機整體。
1.更新教育理念，適時調整培養計劃
長期以來，各高校培養人才的落腳點就是“寬口徑、厚基礎”的專門人才，人才培養形式單一，結果人才培養重視理論教學，輕視工程實踐訓練，注重專業知識的傳授，輕視綜合素質與能力的培養，不重視社會人文、經濟、環保等方面知識的作用。隨著經濟的轉型、社會的轉型，需要高校培養出以應用為核心的創新型人才、復合型人才，這是對教育觀念、對教育本質和教育使命新的認識。高效需要以“高素質、創新型”工程人才培養為根本，打通人才培養的多個環節，探索化學工程與工業專業多元化人才培養模式。
2.優化課程體系
聘請相關工程企業專家和專業教師一起對專業進行職業崗位工作分析，按照企業的工作流程、崗位技能和綜合素質的要求確定課程結構、選擇課程內容、開發專業教材，將企業最需要的知識、最關鍵的技能、最重要的素質提煉出來融入課程之中，形成“基于工作過程系統化、資格標準融入化、專業技能遞進化”的課程體系。加強專業交叉融合，優化課程體系，加大與生物、制藥、資源、能源、材料、環境、信息等學科專業的融合，培養高素質復合型人才。
3.建立一支高水平的師資隊伍
高質量的教學效果取決于高質量的任課教師。加強師資培訓，使教師從傳統的“知識傳播者”向“技能培訓者、人才開發者、職業教練和心靈導師”的角色轉變，建設一支具有專業結構、年齡梯隊的教師隊伍，并形成梯隊式師資儲備。教師要加強自身學習，關注掌握學科前沿知識，及時更新授課內容，融入前沿知識，做好學生的學科領路人。定期或不定期安排技術骨干為青年教師召開講座和交流座談會，組織青年教師去企業參觀生產過程，增加教師實踐經驗和工程實踐能力。鼓勵在校教師走向社會，參與社會實踐，可以通過到企業攻讀博士后、掛職鍛煉及科研合作等形式培養青年教師的工程實踐素質。將企業經驗豐富的工程師聘請為卓越工程師的現場指導教師，從而實現校企合作，共同打造一支雙師主體、專兼結合、結構合理、素質優良的教學團隊，形成校企合作共建課堂、共同培養高素質技能型工程人才機制。
4.加強實踐教學，培養學生的工程實踐能力
CDIO教育理念是近年來國際工程教育改革的最新成果，是工程人才培養模式的一次重大探索。CDIO教育模式代表了Conceiving（構思）—Designing（設計）—Implementing（實現）—Operating（運作），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生在實踐中主動地將應用與課程之間緊密聯系的方式學習。借鑒CDIO成功的教育經驗，在化工專業建設過程中，一是注重加強校企合作，構建實踐基地；二是通過設立實驗示范中心、重點實驗室以及科研成果轉化平臺等，搭建校內的實踐平臺；三是開放實驗室，共享實驗設備和資源。
科學設計實踐教育教學體系，注重研究與加強教學體系和教學手段的改革。突出知識體系的完整性、人才培養的漸進性、知識能力素質培養的融合性、校內外教學的統一性、教學內容和方式的開放性、學生學習的主體積極性、與企業學習實踐的貫通性等。實踐性教學環節貫穿教學過程的始終，將校內實踐和校外實踐有機結合。
5.制訂完善實踐教學評價體系
工程實踐教學的評價一直是實踐教學環節的瓶頸，因為實踐教學的模式與課堂理論教學差距較大，主要原因是教學環境具有不確定性、考核形式多樣、學生個體工作量化標準難建立等，使得實踐教學的考核不夠客觀，從某些方面也影響了學生實踐學習的積極性與主動性。為了避免實踐教學流于形式，使實踐教學真正落到實處，還必須建立一套完整的、可操作性強的實踐教學評價體系，其中非常重要的一個環節是將職業資格培養引入到實踐教學評價體系中。為了加強本科生的工程實踐經驗，美國、法國、德國都將職業教育作為本科教育非常重要的內容。機制專業也相應增設AutoCAD認證、SolidWorks認證、Pro/ENGINEER專業認證、UG認證等軟件工程師職業培訓內容。企業需要的是獨立工作的專門人才，經各種軟件工程師的培訓及從“通才”到“專才”的后續教育，是工程師培養的有力保證，經過職業資格培養的高校畢業生能夠更快地入獨立工作狀態，很受企業歡迎。
6.完善畢業生的調查與跟蹤機制
要實現建立動態調整的人才培養方案，需要學校、用人單位和行業部門共同合作，完善畢業生的調查與跟蹤機制和渠道暢通的反饋體系，及時、準確、全面地了解人才培養過程的薄弱環節并有效加以改進，不斷提高人才培養質量。
高校應該抓住工程教育認證契機，立足本專業的特點，結合企業及社會對專業人才的需求，以實際工程為背景，以工程技術為主線，以培養學生務實的工作態度和啟發學生的創新思維為最終目的。加強校企合作，解決目前工程實踐教學環節存在的問題和不足，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，培養在化工相關行業領域中具有創新精神的高素質應用型人才。
參考文獻：
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【關鍵詞】“華峰班” 化工 工程教育
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2012）14－0005－01
石油和化學工業是我國國民經濟的重要組成部分，我國化學工業的發展和技術的進步、化工園區及延伸產業鏈的發展，以及石化產業的可持續發展都需要大量化工技術人才，這就要求我們培養的化工人才要更多地貼近石化行業。而目前的化工教學乃至專業實驗過于通識化、程序化、模型化，學生通過化工專業的學習，無法掌握解決實際問題的能力。本文總結了溫州大學化工專業教師近幾年來的科研方向，并對“華峰班”的3＋1教學改革試點和對溫州大學化工專業的教學和實驗進行了一些創新，提出了一些比較實用的教學和實驗思路。
一 構建以知識群落為基礎的專業課程體系，切實推進課堂教學和實踐教學模式的變革
化工專業課程體系主要由化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程、化學工藝學、化工設計六門課程組成，構成了化學工程與工藝核心專業課的主體?；I實驗是化工專業課程體系的重要組成部分，也是化學工程與工藝專業必修的實踐性課程。它是從工程與工藝兩個角度出發，既以化工工藝生產為背景，又以解決工藝或過程開發中所遇到的共性工程問題為目的。現行的化工專業實驗過于簡單模型化，學生很難通過實驗鍛煉其分析和解決實際問題的能力。引進計算機仿真技術與現行化工專業實驗結合，雖然拓寬與發展了工程實驗的內容和可操作性，但工科學生真正的實踐動手能力卻得不到鍛煉，更無從談起培養學生的創造性思維方法。
本次改革的嘗試從整合教師科研室、化工專業實驗室和校外實踐基地的硬件與軟件教學資源開始，逐步建立理論教學與課內外實踐教學融于一體的教學體系和平臺。具體的做法如下：
第一，把部分課堂教學移入科研室進行，面對正在運行的科研裝置進行現場教學。這樣的教學模式將科研中涉及的化學工程基本原理，通過設備運行、教師講解、學生操作這一過程，實現教師、設備與學生對話，使學生獲得感性認識的同時，加深對化學工程原理的理性認識，并且對化學工業的科學研究前沿有一定的了解。例如，將工業催化中“固體催化劑顆粒內的質量傳遞”的教學內容與反應工程中“固定床反應器”一節的部分內容進行融合，以“固定床反應器及催化劑顆粒的內、外擴散消除”為教學內容，帶學生參觀并操作正在運行的固定床反應器，現場對學生進行講解高壓固定床反應器的內擴散、外擴散的消除方法，并讓學生利用高壓固定床進行石油化工的加氫脫硫實驗研究。學生在這個過程中真正認識到一些基本的化學工程原理?；氐秸n堂上，再結合文獻，系統地講解教材中沒有涉及的消除內、外擴散的幾種方法。這一教學和實驗過程的統一不但提高了學生的學習興趣和動手能力，又使學生接觸到了科學研究的前沿內容。
第二，利用參觀見習、生產實習的良好機會，在車間裝置上進行現場教學。
在不到三年的時間里，學生積極參與教師的科研實踐。化工專業教師的部分科研設備用于專業實驗教學、課題研究內容部分納入專業實驗課教學內容，實現了科研與教學的高度融合。提高了學生學習的自主性、研究性、實踐性和創造性。
二 溫州大學特色的“華峰班”化工專業教學改革
作為地方院校，溫州大學的辦學宗旨是以培養創新應用型人才為主，服務地方經濟和社會的發展。為提高學生在工作方面的能力，溫州大學從學生的實際出發，基于企業和學校的實際情況，探討并實現了“華峰班”學生教學與上崗實踐的運行機制，深入推進了校企合作辦學，基本實現了“雙贏”和共同發展。其主要措施如下：
第一，在培養方案中，設置“華峰班”模塊課程。在工程專家的指導下，根據企業的需要對培養方案進行部分修改，增設華峰提出的部分課程，使得學生在校期間所學的基本知識和專業理論更貼近于華峰實際的應用。在這種戰略方針下，學生在企業的環境中真正做到知識和能力之間的無縫連接，縮短了崗位過渡時間，增加了學生的工程實踐能力。
第二，豐富“華峰班”的內涵建設。明確學生進入企業進行生產實踐過程中各個環節的具體內容和時間安排。細化學生在每個環節、每個時間段的具體任務，明確入駐教師和企業工程師的具體任務和職責。企業專門派一位工程師作為學生的導師，兩者相互合作交流，并定期將學生的進展情況作階段性總結，明確下一階段的任務和職責，并對學生暴露出的一些問題進行批評指正。
參考文獻
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