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高校教育一直備受關注,在高等院校中,化學工程與工藝是理科類中十分重要的組成部分,在教學過程中需要學生掌握與之相關的基礎理論知識,并逐漸掌握實驗技能、計算機技術以及工程實踐能力等,學生今后的就業(yè)方向主要是化工、能源、冶金以及醫(yī)藥等領域。開展該專業(yè)的特色教學不僅可以充分滿足現(xiàn)代化專業(yè)人才發(fā)展的需求,也能夠在一定程度上解決我國大學生就業(yè)難的問題。
1煤化工特色建設背景
化學工程與工藝專業(yè)最早出現(xiàn)在我國時被稱作煉焦化學專業(yè),經(jīng)過一段時間的發(fā)展后,其又被稱作煤化工專業(yè)。時代的持續(xù)發(fā)展,教育理念的不斷更新,教育改革的穩(wěn)步實施,使得該專業(yè)漸漸被納入到化學工程與工藝專業(yè)中,雖然發(fā)生了該轉變,但煤化工專業(yè)的自身特色、人才培養(yǎng)方向依然沒有變化,而導致發(fā)生此種情況的原因主要有:該專業(yè)的教學目標中始終有冶金領域;在教學中教學實踐環(huán)節(jié)一直備受關注,而這得到了冶金領域企業(yè)、科研院的高度支持,使得該方面發(fā)展有了穩(wěn)固的后盾[1]。
2化學工程與工藝專業(yè)煤化工的優(yōu)勢
此方面建設中有很明顯的兩個優(yōu)勢,具體可以在以下內(nèi)容中表現(xiàn)出來:地域優(yōu)勢。我國地大物博地區(qū)眾多,且各個地區(qū)之間有著很明顯的差異,尤其是經(jīng)濟發(fā)展、教育發(fā)展以及地形地貌等方面,以河南城建學院為例,該學院具有很好的地域優(yōu)勢,為教學實踐、科研等方面提供了良好的環(huán)境,且該地區(qū)相關行業(yè)的發(fā)展情況較為優(yōu)異,避免了與省內(nèi)其他高校之間的正面競爭;辦學優(yōu)勢[2]。
3開展化學工程與工藝專業(yè)煤化工特色建設的相關措施
3.1更新教育理念
在教育改革視角下,雖然我國很多院校已經(jīng)進行了教育理念的更新,但在特色專業(yè)建設方面顯然還有很多不足,特色專業(yè)建設具有專業(yè)性、綜合性以及創(chuàng)新性,在進行教學時需要能夠緊跟時展步伐,對現(xiàn)有教育理念、教學規(guī)劃以及教學手段進行優(yōu)化和創(chuàng)新,使其能夠滿足社會發(fā)展要求。
3.2創(chuàng)新課程體系
創(chuàng)新是社會發(fā)展的主旋律,教育事業(yè)的重要性不言而喻,與社會各界的聯(lián)系也十分密切,鑒于此,今后應在教育領域持續(xù)創(chuàng)新,使教育能夠真正成為推動社會發(fā)展的中堅力量[3]。
3.3改革實踐教學環(huán)節(jié)
該專業(yè)的專業(yè)性、實踐性均相對較強,且當代教育也十分提倡實現(xiàn)實踐教學,根據(jù)高校教育的特點可以積極開展校內(nèi)外實習活動,在校內(nèi)為學生建立相應的實訓基地,使學生能夠緊跟教學步伐做好實踐能力的培養(yǎng)工作;校外應積極與相關企業(yè)加強合作,將校企合作的作用充分發(fā)揮出來。
3.4優(yōu)化教師隊伍建設
教學中,教師的作用是不可替代的,雖然如今越來越多的先進技術被應用到教學中,但若缺少教師的講解、指導和監(jiān)督,專業(yè)學習依然無法取得很好的進步。我國師資力量薄弱問題一直未得到很好的解決,今后應加強對師范類學校的支持,吸引更多學生投入到教育事業(yè)中,同時也要對現(xiàn)有教師進行更深層次的培訓,使其能夠掌握全新的教育手段,也能夠重視到特色專業(yè)建設的重要性,能夠自動自發(fā)地豐富自我,將教學作為首要任務。
4總結
綜上所述,研究關于化學工程與工藝專業(yè)煤化工特色建設方面的內(nèi)容具有十分重要的意義,其不僅關系到該專業(yè)的教學,也關系到學生學習、就業(yè)以及各方面能力的提升。在教育改革后,化學工程與工藝專業(yè)的各方面建設均有了完善,專業(yè)特色也越來越突出,然而在實際教學中依然會暴露出些許問題,因此相關機構和人員應加強此方面的研究。
參考文獻
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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(jīng)濟的快速發(fā)展,各種化學制品已經(jīng)充斥在我們周圍,成為我們?nèi)粘Ia(chǎn)生活中不可或缺的基本物品。然而,這些物品的原材料生產(chǎn),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(xiàn)了化學生產(chǎn)的環(huán)保資源的高效優(yōu)化,生產(chǎn)過程也變得非常完善。尤其是當前,經(jīng)濟的快速發(fā)展也隨之帶來了嚴重的環(huán)境污染問題,化學工程與工藝更是要朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展,尤其是與化學工程工藝相關而且環(huán)境問題息息相關的行業(yè),例如石油化工行業(yè)、材料化工行業(yè)、生物化工行業(yè)等,這些都是利用化學工程與工藝的技術來帶動經(jīng)濟發(fā)展的行業(yè),對于我國社會的經(jīng)濟發(fā)展來說,具有非常重要的現(xiàn)實意義。所以利用高新科技實現(xiàn)的化學工程與工藝,不僅有利于科學的發(fā)展和進步,而且對于經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)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(shù)字信息化的方向發(fā)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(chǎn)、食品加工、材料化工、印刷業(yè)等多行業(yè)一門科學,其實現(xiàn)是以化學的基本理論知識為基礎的,具有工業(yè)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(xiàn)代最新的環(huán)保思想和理念,對于促進社會的發(fā)展、人類的進步、經(jīng)濟的可持續(xù)化來說意義重大。目前環(huán)境保護越來越被人們所看重,也是人們在物質(zhì)經(jīng)濟條件逐漸優(yōu)越的前提下追求更高質(zhì)量生活的體現(xiàn)。而化學工程工藝的相關研究,這實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能、優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)過程、提升社會經(jīng)濟發(fā)展的重要途徑,它的出現(xiàn),能夠使人們在減能節(jié)排的前提下使其經(jīng)濟利益最大化,也是目前更多企業(yè)愿意嘗試和追求的環(huán)保生產(chǎn)途徑。科技的發(fā)展帶動社會的進步,經(jīng)濟的提升勢必會對自然環(huán)境造成破壞,在綠色環(huán)保、減能節(jié)排的前提下,化學工程工藝勢必為社會可持續(xù)發(fā)展帶來新的契機,這對于社會發(fā)展來說,具有非常重要的現(xiàn)實意義。新型的化學工程工藝與傳統(tǒng)的化工相比,更加注重環(huán)境保護,更加看重生產(chǎn)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(chǎn)技術。
3綠色化工技術
綠色環(huán)保、節(jié)能減排是當前企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)一直看重和強調(diào)的生產(chǎn)方式,化學工程工藝中的綠色化工技術,則是對綠色環(huán)保的工業(yè)生產(chǎn)的最好的詮釋,綠色化學工程又被人成為環(huán)境優(yōu)化化學工程,核心理念就是注重環(huán)境保護、降低環(huán)境污染、節(jié)能減排,從而實現(xiàn)環(huán)境污染與企業(yè)生產(chǎn)利益最大化之間的最佳平衡,對人類的健康和發(fā)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(diào)綠色化工的理念,從而從化學工程生產(chǎn)的源頭阻止環(huán)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(huán)保的、無害的化學化學物質(zhì)作為企業(yè)生產(chǎn)的原材料,在根本上減少或消除化工生產(chǎn)的污染物的排放,進而將對環(huán)境污染源消滅在萌芽之中。當前,在企業(yè)生產(chǎn)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(fā)展下,各種化工原材料、催化劑、溶劑等都已經(jīng)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(chǎn)的無毒無公害的原材料,或者采用天然的植物、農(nóng)作物或其他很多自然生物作為企業(yè)生產(chǎn)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(huán)境污染源。
3.2選用綠色化學催化劑
在化學工業(yè)生產(chǎn)中,很多都需要催化劑來加速整個化學反應的過程,從而節(jié)約生產(chǎn)時間成本,提升經(jīng)濟收益。然而,在傳統(tǒng)的化學工程生產(chǎn)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(chǎn)和排放量等方面,都對環(huán)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(fā)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(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(yè)綠色化工生產(chǎn)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(yè)化工成產(chǎn)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(chǎn)物更加純凈化、提取更加便捷。以石油化工生產(chǎn)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(chǎn)物造成污染和破壞,所以在石油化工生產(chǎn)過程中,要盡量避免此種反應,通過優(yōu)化化學反應的選擇性,選擇綠色生產(chǎn),從而提升整個化學反應的綠色生產(chǎn)過程。
4化工分離技術
在化學工程工藝中,有很多物質(zhì)都是混合的,對于化工企業(yè)的生產(chǎn)來說,是遠遠不能符合生產(chǎn)所需的,那么在化學工程工藝的物質(zhì)分離技術,則是將物質(zhì)進行凈化、提純的重要過程,是使物質(zhì)從雜亂無章、無規(guī)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(zhì)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(xiàn)是通過外在的燃料燃燒對物質(zhì)進行加熱,通過混合物中不同物質(zhì)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(xù)加熱,從而實現(xiàn)對應物質(zhì)氣化分離。在我國,對于蒸餾分離的技術和工程實現(xiàn),都已經(jīng)積累了深厚的理論知識和豐富的應用實踐經(jīng)驗,為我國的化工也生產(chǎn)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(xiàn)中,目前推出了各種熱門的物質(zhì)分離方法和技術,無論是在時間效率上、還是在生產(chǎn)成本上,都能很好地應用在企業(yè)化工生產(chǎn)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(xiàn)物質(zhì)分離技術中比較流行的分離方法,在環(huán)保節(jié)能、低污染、高效率等諸多方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。膜分離技術是以各種材質(zhì)的膜作為基本的分離介質(zhì),膜的介質(zhì)可以采用氣體材質(zhì)、固體材質(zhì)、液體材質(zhì)或混合材質(zhì),最終構成一個膜兩邊互不連通的界面,根據(jù)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(xiàn)物質(zhì)分離。按照膜不同材質(zhì)劃分,常見的膜有包括支撐液膜、乳化液膜的液體材質(zhì)膜以及無機材料膜、聚合物膜的固體材質(zhì)膜,這些膜的材質(zhì)、特性不同,最終實現(xiàn)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(fā)展迅速的今天,新型吸附技術也逐漸進入了物質(zhì)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(yè)制造和化工生產(chǎn)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(chǎn)效率、優(yōu)化化學工程生產(chǎn)過程、降低生產(chǎn)成本中發(fā)揮越來越重要的作用。反應分離耦合技術是通過利用物質(zhì)分離來促進反應或通過物質(zhì)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(jié)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(xù)變化下,達到某個臨界點就會發(fā)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(zhì)在達到臨界壓力點或溫度點時,如果持續(xù)提升外界條件,該流體密度不斷增加,但是并沒有真正發(fā)生液化或氣化的現(xiàn)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(zhì),利用超臨界流體來實現(xiàn)物質(zhì)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(yè)生產(chǎn)、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(tài),進而使萃取物從其中分離出來,實現(xiàn)物質(zhì)的分離。流體物質(zhì)在超臨界狀態(tài)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(fā)生顯著變化,極易實現(xiàn)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(tài),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(xiàn)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(fā)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(xiàn)萃取物的分離。利用SCFE的超臨界流體萃取技術來實現(xiàn)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(yōu)異,而且外在條件是通過溫度或者壓強的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對流體密度、溶解度的控制,從而能夠有效地實現(xiàn)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(chǎn)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(huán)境的操作可以有效地分離熱敏或容易氧化的物質(zhì),此外,SCFE技術的實現(xiàn),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(chǎn)、食品加工、材料化工、印刷業(yè)等多行業(yè)的專業(yè)學科,其實現(xiàn)的專業(yè)技術對于企業(yè)的生產(chǎn)來說具有非常重要的現(xiàn)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(zhì)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(xiàn)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(xiàn)萃取物的提取,從而實現(xiàn)物質(zhì)分離。這些化學工程工藝都在為企業(yè)的生產(chǎn)、化工過程等起到非常重要的作用,為促進我國的經(jīng)濟發(fā)展奠定了良好的技術基礎。
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化學工程,簡稱化工,是研究以化學工業(yè)為代表的,以及其他過程工業(yè)生產(chǎn)過程中有關化學過程與物理過程的一般原理和規(guī)律,如石油煉制工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、印染工業(yè)等,并應用這些規(guī)律來解決過程及裝置開發(fā)、設計、操作等問題,它是以數(shù)學及少量的物理觀念為基礎應用于化學工業(yè)上,主要研究大規(guī)模改變物料中的化學組成及其機械和物理性質(zhì),來替生產(chǎn)化學品或是物料工廠提供一個反應流程設計方式。實驗研究、理論分析和科學計算已經(jīng)成為當代化工研究中不可或缺的三種主要手段。
化學工程的研究領域最初只是化工單元操作,如:輸送現(xiàn)象(為化工學科當中“單元操作”的理論基礎)、化工熱力學輸送現(xiàn)象。隨著發(fā)展,后來又發(fā)展出一些新的分支,化學工程領域的分支龐大,可應用在各類化學相關領域的研究及實務上的操作,因應現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要,以化工的知識背景為基礎,例如半導體工業(yè)。隨計算機的快速發(fā)展,數(shù)值模擬(cfd)在化工的發(fā)展占據(jù)重要的地位。
2 化學工程與工藝專業(yè)簡介
2.1 化學工程與工藝任務。根據(jù)化學工程與工藝專業(yè)的性質(zhì),化學工程與工藝專業(yè)的任務是培養(yǎng)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(xiàn)有企業(yè)的生產(chǎn)過程進行模擬優(yōu)化、革新改造,對新過程進行開發(fā)設計和對新產(chǎn)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(yè)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(qū)、本行業(yè)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(yè)的特色專業(yè)方向。
2.2 化學工程以及化學工業(yè)的一些特點。以物理學、化學和數(shù)學為基礎,并結合工業(yè)經(jīng)濟基本法則,研究化工單元操作以及有關的流體力學、傳熱和傳質(zhì)原理、熱力學和化學動力學等在化學工業(yè)上的應用,以指導各種過程及其設備的開發(fā)、改進和發(fā)展屬于化學工程學的內(nèi)容。化學工程是隨著化學工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展而形成的。化學工程包括過程動態(tài)學及控制、化工系統(tǒng)工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學、化學反應工程等方面。化學反應是化工生產(chǎn)的核心部分,提供過程分析和設計所需的有關基礎數(shù)據(jù),研究傳遞過程的方向和極限,化工熱力學是單元操作和反應工程的理論基礎,它決定著產(chǎn)品的收率,對生產(chǎn)成本產(chǎn)生重要影響。對單元操作的研究,可用來指導各類產(chǎn)品的生產(chǎn)和化工設備的設計;傳遞過程是單元操作和反應工程的共同基礎,化學工業(yè)在新的形勢下要求處于化學核心地位的催化技術和化學工程都必須用跨學科的戰(zhàn)略進行多學科的研究。動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞,這三種傳遞,實質(zhì)上就是各種單元操作設備和反應裝置中進行的物理過程。
合成化學是化學學科的核心,化學家不僅發(fā)現(xiàn)和合成了眾多天然存在的化合物,同時也創(chuàng)造了大量非天然的化合物,使人類社會所有的化合物達到2230萬個(美國化學文摘1999年12月10日收錄的化合物數(shù)),并且以幾個月就有100萬個的速度發(fā)展,大量新化合物的產(chǎn)生是化學工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的基礎。信息技術及工程技術的進步為設備和工藝創(chuàng)新創(chuàng)造了條件,推動了化工行業(yè)的技術進步。 化學工業(yè)的生產(chǎn)技術和許多深度加工的產(chǎn)品更新?lián)Q代快,要求化學工業(yè)必須不斷發(fā)展和采用先進科學技術,從而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。不斷尋求技術上最先進和經(jīng)濟上最合理的方法、原理、流程和設備是化學工業(yè)工藝創(chuàng)新追求的目標。化工新技術開發(fā)程序是一套科學的程序,它是以市場為導向、以創(chuàng)新為宗旨,以工業(yè)化和商業(yè)化為目的的創(chuàng)新過程。世界上經(jīng)濟發(fā)達國家化學工業(yè)的研究開發(fā)費用、科研人員以及專利和文獻的數(shù)量都居各工業(yè)部門的前列。
3 化學工程與工藝實驗數(shù)據(jù)處理分析
傳統(tǒng)的化工實驗的數(shù)據(jù)處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數(shù)據(jù)處理過程的重復性也非常大。借助MATLAB軟件的應用,可以使人們從大量的數(shù)據(jù)處理當中解脫出來。
化學工程與工藝專業(yè)實驗是初步了解、學習和掌握化學工程與工藝科學實驗研究方法的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。化工實驗的特點流程較長,規(guī)模較大,數(shù)據(jù)處理也較為復雜。因此依靠計算機處理數(shù)據(jù)會使繁瑣的數(shù)據(jù)處理過程變得簡單快捷,大大提高工作效率。數(shù)據(jù)處理是每一個化學工程實驗必不可少的步驟,也是至關重要的一個步驟。通過實驗可以建立過程模型、分析工藝技術的可行條件。但是化工實驗數(shù)據(jù)的處理往往并不是那么簡單,它需要通過復雜的數(shù)學計算,若僅僅依靠手工計算則需要花費大量的時間,而且化工實驗數(shù)據(jù)的處理量很大、重現(xiàn)性很高,因此應用計算機來處理實驗數(shù)據(jù)可以大大提高工作效率。化學工程與工藝專業(yè)是一個以實驗為基礎的專業(yè)學科。實驗的目的是通過有限的實驗點去尋找某一對象或某一過程中各參數(shù)之間的定量關系,從而揭示某化工過程所遵循的客觀規(guī)律。
MATLAB在化學工程與工藝實驗中的應用進行初步的嘗試。傳統(tǒng)的化工實驗的數(shù)據(jù)處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數(shù)據(jù)處理過程的重復性也非常大。而MATLAB是一個強大的數(shù)學軟件,能夠方便地繪出各種函數(shù)圖形,一方面可以解決符號演算問題,另一方面可以解決數(shù)學中的數(shù)值計算問題。MATLAB的應用范圍非常廣,包括信號和圖像的處理、通訊、控制系統(tǒng)設計、測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。它已成為國際控制界的標準計算軟件。借助MATLAB軟件的應用,可以使人們從大量的數(shù)據(jù)處理當中解脫出來,利用MATLAB軟件編寫一個數(shù)據(jù)處理程序:只需輸入任意一組原始數(shù)據(jù),就可以把實驗結果,數(shù)據(jù)模型以及作圖一起顯示出來。
關鍵詞:化學工程設計;計算機軟件;數(shù)據(jù)處理
化學工程設計的目的是利用化學方法和物理方法尋找工業(yè)生產(chǎn)的最佳過程,研究工業(yè)生產(chǎn)中的共同規(guī)律,從而使工業(yè)生產(chǎn)的效益最大化。計算機軟件在工業(yè)工程設計中的應用已非常普遍,化學工程數(shù)學模型計算、實驗設計、工藝流程繪制等,都會用到計算機軟件,化學工程設計中最常見的應用軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN等,研究這些計算機軟件的應用,能有效提高化學工程設計的效率,降低化學工程設計成本,使其設計結果更科學、更可靠。
1化學工程研究的內(nèi)容及手段
化學工程設計就是對產(chǎn)品生產(chǎn)的化學過程、物理過程進行研究、設計,使其能夠完成大規(guī)模的生產(chǎn)任務,使化學科學能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務。如石油精煉、食品加工、藥品生產(chǎn)、建筑材料生產(chǎn)等,這些都屬于化學工程研究的領域,化學工程設計要對工程的相關因素進行充分的、全面的考慮,并結合裝置效應,解決生產(chǎn)過程中的各類問題,確保化學工程生產(chǎn)過程可靠、安全、有效。這一過程涉及物理、化學、數(shù)學等多個學科,結合生產(chǎn)過程開發(fā)和操作理論等研究工業(yè)生產(chǎn)的最佳形式,包括單元操作研究、化學反應工程研究、傳遞過程研究等,是一項非常龐大且復雜的工程。一方面,化學工程本身比較復雜,它屬于多學科交互的研究范疇,有時物理現(xiàn)象和化學現(xiàn)象同時發(fā)生相互影響,研究起來比較復雜。此外,化學工程研究的物質(zhì)有氣體、液體與固體,多種形態(tài)共存,研究起來比較復雜。另一方面,化學工程研究的物系流動時邊界比較復雜,這就導致其設備沒有固定的形態(tài)、構造等,要結合不同的生產(chǎn)需要,靈活設計化學工程,致使其設計比較復雜、多變。化學工程的研究方法較多,早期,人們主要通過實驗來研究化學工程的設計,將實驗的過程逐級擴大,以探索工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)律、工藝等,人們將其稱為經(jīng)驗放大法。隨著化學科學在工業(yè)生產(chǎn)中的應用日益廣泛,進入20世紀后,人們逐漸意識到化學工程研究的重要性,開始尋找新的方法對其進行研究,這一時期就出現(xiàn)了因次分析、相似論,研究的具體做法就是將影響過程的眾多因素進行分析歸納,尋找相似的變量,盡可使研究變得簡便,然后再通過實驗求得這些數(shù)據(jù)的關系,再設計化學過程。這一時期,將數(shù)學模型方法應用于化學工程設計中的研究模式已初步形成,利用數(shù)學模型法,結合實驗方法,取得重要的數(shù)據(jù),再通過實踐鑒別、驗證這些數(shù)據(jù),進而完善化學工程的設計。這一時期,化學工程設計面臨的最大問題就是巨大的數(shù)據(jù)量與人繁重的工作之間的矛盾,而且人工計算、設計中易出錯。計算機誕生后給各行各業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的契機,化學工程研究也迎來了新的局面,計算機在化學工程設計中的應用將人從繁重的運算、數(shù)據(jù)整理分析等工作中解放出來,提高了人力資源的利用效率,同時節(jié)省了時間、研究成本。直到現(xiàn)在,計算機仍是化學工程設計的重要輔助工具,計算機軟件被廣泛應用于化學工程設計當中,成為化學工程發(fā)展的重要支柱。
2計算機軟件在化學工程設計中的應用
2.1計算機軟件在化學工程設計中應用的優(yōu)勢
首先,計算機的數(shù)據(jù)存儲和處理功能為化學工程研究帶來了方便,化學工程設計者不用再反復、重復收集、整理各類數(shù)據(jù),計算機網(wǎng)絡的資源共享性、計算機的數(shù)據(jù)處理功能,使化學工程研究人員通過計算機應用可以獲得更多的研究資源和設計資源,應用軟件對掌握的資源進行加工、分析,可以得到更準確的結果,這種方法顯然比人工準確、可靠、高效得多。例如,利用MATLAB軟件,可以迅速、準確分析大量數(shù)據(jù),快速得到結果。例如,對某企業(yè)廢水中的一些有毒物質(zhì)進行檢測,檢測數(shù)據(jù)眾多,人工處理起來復雜、麻煩、易出錯,應用MATLAB處理就簡單得多了,輸入相關數(shù)據(jù),很快便能得到結果。其次,應用計算機軟件可以使化學工程設計的過程更為直觀、簡便。例如,應用MATLAB軟件可以對數(shù)據(jù)進行圖像處理,將數(shù)據(jù)轉化為圖形,還可以在圖中添加文本,這樣能使化學工程研究更方便。又如,使用CAD軟件,可以繪制化學工藝流程,使化學工程設計的內(nèi)容更精確、美觀、具體,有利于設計者及時發(fā)現(xiàn)問題,改變設計思路,使化學工程的設計更完美。再次,計算機軟件可以模擬化學工程實驗和化學工程過程,使研究者和設計者更易得到準確的數(shù)據(jù),也使化學工程的內(nèi)容和方法得到了豐富和完善。
2.2計算機軟件在化學工程設計中的應用實例
化學工程設計中最常用的計算機軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等,這些軟件應用的主要目的是數(shù)學建模、化學實驗設計、化學工藝流程繪制、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)分析與化學工程分析、設計、核算等。例如,配備一定濃度的溶液,應用計算機軟件依次輸入相關的數(shù)據(jù),就能夠得出固體的配置量,這樣大大地提高了化學工程設計的效率,使工程設計得到了優(yōu)化。又如,利用計算機軟件進行化學制圖,應用MATLAB、CAD都能完成。特別是CAD的三維圖,直觀、立體感強,是現(xiàn)在化學工程研究必不可少的軟件,能夠?qū)⒒瘜W工藝流程真實、客觀地表現(xiàn)出來,人們通過看圖就能掌握化學工程的概況,方便、快捷,即便不是化工的專業(yè)人士通過看圖也能夠了解化學工程的概況和生產(chǎn)流程。
2.3計算機軟件在化學工程設計中的應用問題
計算機軟件、硬件的發(fā)展都非常快,軟硬件相互配合才能發(fā)揮出計算機應用的最大價值。當前,化學工程設計中計算機軟件的應用存在的一大問題就是大多數(shù)化學工程研究者、設計者,過于重視對計算機相關軟件的學習、應用和研究,而忽視了對計算機相關硬件的學習和了解,在計算機應用過程中,計算機硬件的一些小問題就會阻礙工作的繼續(xù)進行,甚至造成難以挽回的損失。例如,化學工程設計圖存儲不當,造成設計圖丟失、損毀、被盜等情況發(fā)生,影響了化學工程設計的進度和效益。其次,一些化學工程設計者、研究者過于依賴計算機軟件,進而忽視了自身對專業(yè)知識的掌握、應用和研究,一旦離開計算機感覺什么事都做不好,這種依賴使其在化學工程設計中缺少創(chuàng)新和鉆研精神,不利于化學工程科學的持續(xù)發(fā)展。再次,化學工程研究中設計和操作優(yōu)化問題一直都很突出,在研究過程中,大部分研究者也比較重視實踐研究,計算機軟件也能模擬部分的實驗過程,且其處理分析數(shù)據(jù)的能力很強,即便如此,將化學工程設計應用到大型生產(chǎn)中還是存在諸多問題,這就啟發(fā)我們需要進一步研究化學工程設計的相關軟件,進一步提高其模擬實驗和處理數(shù)據(jù)的功能,更好解決化學工程研究中的各類問題,最好能綜合不同軟件的應用效果,使軟件的應用更為方便、簡潔、高效。
3結語
化學工程設計中應用計算機軟件,首先應重視計算機軟、硬件的協(xié)調(diào)發(fā)展,這樣才能使軟件更好發(fā)揮其作用。其次,化學工程研究的對象相當復雜,計算機軟件作為化學工程設計的輔助工具,對于促進化學工程研究、設計是很有幫助的,但歸根結底它只是化學工程研究和設計的輔助工具,因此,在化學工程研究設計中,更應重視人的主動行為,大膽開發(fā)和創(chuàng)新化學工程設計,不斷完善化學工程,使其能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務。
參考文獻
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在19世紀初,化學工業(yè)就已經(jīng)形成了隸屬于資金和知識密集型的行業(yè)。隨著信息和技術的飛速發(fā)展,化學工業(yè)由最初只能生產(chǎn)少數(shù)無機產(chǎn)品和有機產(chǎn)品的行業(yè),漸漸地發(fā)展成一個能有效利用天然資源、規(guī)模龐大、多行業(yè)、高產(chǎn)量的一大工業(yè)門類。化學工業(yè)的發(fā)展與人類生活息息相關,化工生產(chǎn)過程同時也給人們的生活環(huán)境帶來了巨大的影響,當下解決化工生產(chǎn)過程所帶來的環(huán)境問題和能源消耗問題迫在眉睫,綠色化學化工也應運而生。近年來,提出的綠色化學化工在化工生產(chǎn)過程中采用環(huán)保與資源可持續(xù)發(fā)展的理念,降低了原料的成本,減少了廢棄物的排放等不良影響。
1 綠色化學化工
1.1 概念
綠色化學又稱為環(huán)境無害化學,是利用化學來防止污染的一門科學。其研究的目的是通過利用一系列的原理與方法來降低或除去化學產(chǎn)品設計、制造與應用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生,使化學產(chǎn)品或過程的設計更加環(huán)保化。綠色化學包括所有可以降低對人類健康產(chǎn)生負面影響的化學方法和技術,在此基礎上產(chǎn)生的無害化工過程,被稱為綠色化工[1]。
1.2 基本原則
綠色化學化工在世界范圍內(nèi)的原則相對一體,主要涵蓋下列幾方面。
(1)在反應過程的源頭上減少甚至根除廢棄物的產(chǎn)生,而不是在廢棄物產(chǎn)生之后再對其進行凈化處理。
(2)產(chǎn)品進行設計時,盡量做到原料利用率最大化。
(3)產(chǎn)品進行分析時,在考慮生產(chǎn)效率的同時使原料和產(chǎn)品的毒性降低。
(4)對于析出劑和溶劑等輔助物,盡量少用或選擇使用無害產(chǎn)品。
(5)減少生產(chǎn)過程中能量的損耗及其對環(huán)境的影響。
(6)除了考慮經(jīng)濟和技術的因素,生產(chǎn)原料盡量選擇可回收的加工原料。
(7)盡量避免生產(chǎn)過程中產(chǎn)生不必要的化學衍生物。
(8)所選的催化劑應更符合化學計量。
(9)危險物產(chǎn)生之前進行檢測并控制。
2 綠色化學工程與工藝的發(fā)展現(xiàn)狀
傳統(tǒng)化學工程與工藝在處理有毒污染物方面的滯后性較強,其一般方法是在污染物產(chǎn)生后才采取措施對其進行處理,不但沒有做到對污染物進行根除,還提高了處理成本及時間。20世紀末期,人們開始留意到可以通過化學方式減少化學污染,這種方式很快在西方國家推廣起來,美國1990年污染防治法案的頒布開始了綠色化學化工的研究。此外,歐盟和日本等國家也都非常重視綠色化學化工的發(fā)展,并采取各種形式來推動無污染化學這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國也十分重視這一行業(yè)動態(tài),1995年確定了《綠色化學與技術》院士咨詢課題,1997年召開了“可持續(xù)發(fā)展問題對于科學的挑戰(zhàn)及綠色化學”研討會,積極推動相關研究和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。
2.1 采用綠色能源
化工生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)原料對生產(chǎn)過程和工藝有一定的影響。綠色化學化工采用無毒無害的原料,在開車階段防止了廢棄物的產(chǎn)生,而不是傳統(tǒng)化學工程與工藝中在廢棄物產(chǎn)生之后再進行處理。原料的是否可再生成為綠色化學工程與工藝的重點研發(fā)項目,選取類似自然物質(zhì)這一類可再生且無污染的化工原料是綠色化學工程與工藝的首要步驟。
2.2 提高反應選擇性
化學反應是化工生產(chǎn)過程中的重要組成之一,原料由反應得到產(chǎn)物,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量則可通過合理選擇反應途徑實現(xiàn)。化學反應的影響因素有很多,如反應溫度、反應條件、反應時間等。例如氧化反應大多會產(chǎn)生大量的熱,那么原料會因受熱發(fā)生變質(zhì),導致產(chǎn)品的質(zhì)量降低,產(chǎn)率也減少。
3 綠色化學工程與工藝對化學工業(yè)節(jié)能的促進作用
3.1 清潔生產(chǎn)技術
清潔生產(chǎn)在《清潔生產(chǎn)促進法》[3]第二條中的定義為:“本法所稱清潔生產(chǎn),是指不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原料、采用先進的工藝技術與設備、改善管理、綜合利用等從源頭削減的措施,提高資源利用效率,減少或者避免生產(chǎn)、服務和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放,以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害。”在化工生產(chǎn)中,清潔生產(chǎn)技術是脫硝和脫硫技術的重要組成部分,也在其他領域中有一定的發(fā)展。
3.2 生物技術
迄今,生物技術在化工中應用的主要形式為借助于酶反應進行化學品的合成,通過微生物的發(fā)酵方法制取有機化合物以及用微生物處理工業(yè)廢水[4]。在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中,生物技術在化工中的重點研發(fā)目標在于研發(fā)出種類繁多、具有更高活性和選擇性的酶。
關鍵詞:綠色化工工程;化工工業(yè);節(jié)能;促進作用
對于化工來說,其是促進社會和物質(zhì)文明發(fā)展的關鍵,并且為人類做出了非常大的貢獻。與此同時,環(huán)境污染問題也日益嚴重,這樣就需要采取相應的措施進行解決。而綠色化學工程與工藝是利用科學有效的方法和材料等進行處理,不僅大大提升了生產(chǎn)的利用效率,還很好的解決了存在的污染問題,因此,其對化工節(jié)能就有很大的促進意義。
1綠色化學工程與工藝的開發(fā)
1.1采用綠色化學原料
在進行化工生產(chǎn)的過程中,原材料是一個重要的影響因素,針對傳統(tǒng)化工生產(chǎn),使用的原材料絕大部分都是不可再生能源,這樣促使我國不可再生能源消耗大大提升,也造成污染物質(zhì)的排放量有了很大增加,從而導致污染問題日益嚴重。而采用綠化化學原材料,例如:蘆葦、苞米桿等,可以促使它們轉化為酮、醇以及酸類等多種類型的化學產(chǎn)品,并且在進行轉化的整個過程中,原材料既會產(chǎn)生一定含量的氫氣,又不會生成有毒和有害的物質(zhì)。因此,在化工生產(chǎn)中,綠色化學原材料得到了非常廣泛的應用。
1.2提高化學反應的選擇性
對于化學工程,物質(zhì)反應是非常重要的一個部分,一切化學原材料的轉化都需要通過化學反應才能夠?qū)崿F(xiàn)。同時在化學工業(yè)生產(chǎn)中要對反應形式進行合理的選擇,這樣就能確保生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到很大提升。但是影響化學反應的因素有很多,例如:反應原材料、環(huán)境以及時間等,其中最常見的反應形式是氧化反應,然而在氧化反應中會產(chǎn)生很多熱量,就促使所有化學原材料在熱能的催化作用下出現(xiàn)了質(zhì)量的變形,進而就造成生產(chǎn)質(zhì)量有了很大降低。此外,對于綠色化學工程來說,運用這種新型的反應形式(烴類氧化反應)既可以促使催化能力有很大提升,又能夠確保同分異構的反應時間有所增加。
1.3使用無毒無害催化原料
從目前的現(xiàn)狀來看,伴隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展,合理運用化學反應成為了化工行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的關鍵,而在進行化學反應的時候,催化劑的使用是非常關鍵的,既可以對反應速度進行加快,也可以對反應時間進行縮短,那么在進行化工生產(chǎn)中,要想確保綠色化工工程和工藝得到快速的發(fā)展,就要使用沒有毒害的催化原材料。同時現(xiàn)在我國有關部門對催化原材料的選擇和應用已經(jīng)給予了高度重視,并且催化劑的開發(fā)、研究和制作在不斷增多,從而就促使在進行化學反應的時候,催化原材料有了很大的改善。此外,使用沒有毒害的催化原材料還能夠大大提高化學反應的效率,對能源消耗含量進行降低,也能夠很大程度減少環(huán)境的污染。
2綠色化學工程與工藝對化學工業(yè)節(jié)能的促進作用
2.1清潔生產(chǎn)技術的應用
要想確保化工生產(chǎn)中達到節(jié)能的目的,應該將清潔生產(chǎn)作為主要的步驟。所謂清潔生產(chǎn)就是說,要盡可能少使用或者不使用有毒害的原材料,并且采用廢物量排放少或者是沒有廢物量排放的新工藝和設備,并且對通常采用的生產(chǎn)工藝進行改進;在生產(chǎn)過程中,還要盡可能減少各種危險,例如:高溫、高壓以及易爆等;還要采用簡單化和可靠化的生產(chǎn)工藝進行操作和控制。例如:在進行鉻酸酐生產(chǎn)的時候,對綠色化的改造;環(huán)氧丙烷的清潔生產(chǎn)以及二氯苯胺的清潔生產(chǎn)等,這些都對化工節(jié)能具有非常重要的促進作用和意義,與此同時還可以確保綠色化工的實現(xiàn),從而就可以對生態(tài)環(huán)境進行很好的保護,也能促使人們的身體健康得到保障。
2.2與生物技術相結合的應用
對于化學工業(yè),在生產(chǎn)的過程中,經(jīng)常將這種技術與綠色化工工程與工藝相結合,就是使用生物煉制將可以再生的資源轉化成化學原材料,這樣就可以制作出人們需要的化學品。同時與普通的工業(yè)原材料相比較,這種技術生產(chǎn)出來的原材料具有很好的反應效果和催化效率,并且污染物質(zhì)和廢棄物質(zhì)也比較少,這樣就促使其具有沒有污染、高效率以及節(jié)能的特征。此外,生物技術是一種具有創(chuàng)新特征的技術,采用生產(chǎn)能源、材料與化學工業(yè)產(chǎn)品相結合的模式,例如:采用生物技術對全部作物進行煉制的時候,以大豆、玉米作為主要的原材料,并且進行發(fā)酵和基因組合的方法,在氧氣的作用下生產(chǎn)丙二醇。
2.3環(huán)境友好型的化學品的應用
在化工中,對綠色化工工程與工藝的應用,不僅能夠生產(chǎn)出環(huán)境友好型產(chǎn)品,同時還能促進社會和自然環(huán)境更加健康的發(fā)展。例如:采用三氟碘甲烷來對傳統(tǒng)制冷氟利昂進行替代,這是通過聯(lián)合國審批的新一代環(huán)境保護制冷劑。同時因為這種產(chǎn)品可以對臭氧層不造成嚴重的損害,這樣就可以大大減輕溫室效應,并且對環(huán)境的破壞力也比較小。
3結語
總之,在開展化工生產(chǎn)的過程中,要以綠色化學工程與工藝的開發(fā)作為主要的切入點,這樣才能促使化工行業(yè)得到健康穩(wěn)定的發(fā)展,從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。
參考文獻:
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生產(chǎn)實習是化學工程與工藝專業(yè)教學當中的必修內(nèi)容,旨在培養(yǎng)學生對知識的實際運用能力,為以后的工作打下堅實的基礎。就目前我國該專業(yè)的生產(chǎn)實習狀況來看,主要存在著以下幾點問題:
(1)實習方式單一,學生動手機會不多。在學生的實習過程當中,出于安全考慮,主要以參觀為主,教學為輔,偶爾動手的方式。學生僅僅通過有限的時間來觀察工廠中的工藝流程,初步了解生產(chǎn)單元操作,然后整理實習報告,卻很少有自己動手操作,深入學習的機會。這樣不僅削弱了學生的實習主動性,而且對于其實踐能力的提高產(chǎn)生了阻礙。
(2)學生對于實習沒有足夠的重視。由于習慣于應試教育下的以成績衡量科目的重要性,實習在大多數(shù)學生的眼里都不是重要課程,顯得可有可無。很多學生甚至以分散實習的名義,僅僅找企業(yè)簽字蓋章,敷衍了事,卻沒有真正的投身到企業(yè)實習當中去。在這樣一種大環(huán)境中,學生很難認識到實習對于化學工程與工藝這一學科的重要性。
(3)學校沒有對學生的實習進行良好的規(guī)劃。目前很多學校對于實習對提高學生實踐能力重要性的認識也有待提高,沒有真正的從各個方面進行規(guī)劃,僅僅是為了完成教學任務走走過場。而且很多學校的實習時間都安排在大四上學期。那個時候課程負擔仍然很重,而且很多學生還有考研的計劃,所以很少有學生把精力真正放在實習上面。很多學生甚至將課本和考研材料帶到實習單位,使實習的效果大打折扣。除此之外,學校將所有學生的實習均放在一個學期,這也造成了聯(lián)系實習單位的實際困難。
(4)沒有進行很好的校企聯(lián)合。很多企業(yè)都認為學生實習無法給企業(yè)帶來相應的市場價值和經(jīng)濟效益,反而因為要分心管理來企業(yè)實習的學生,會延誤其正常的生產(chǎn)活動。同時也因為學校和學生本人對實習的不重視,造成企業(yè)接納實習生的熱情受到挫傷。而事實上,學校和企業(yè)如能充分利用學生實習的平臺,校企緊密結合,既有利于提高高校畢業(yè)生的實踐能力,又能幫助企業(yè)在用人方面避免“用工荒”這一尷尬現(xiàn)象。針對以上狀況,建議對該專業(yè)的實習進行以下幾點改進:
①加大實習改革,提高動手實踐能力。在教學過程當中,注重實踐環(huán)節(jié),致力于培養(yǎng)學生的實踐能力。在實驗教學中,增加創(chuàng)新型實驗,減少驗證性內(nèi)容,以此來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。針對我國現(xiàn)在各大高校化學工程與工藝實習的問題,應該從幾個方面進行改革。首先,要為學生提供穩(wěn)定的實習基地,讓學生將集中實習和分散實習結合起來。其次,應當提高學生的動手能力。企業(yè)應該為學生配備相應的企業(yè)導師,讓學生在導師的指導下,親自動手實踐,將書本中學到的理論知識真正的運用到實踐當中來。在實習過程中,不能僅僅讓學生當一個旁觀者,更應該讓其成為真正的實踐者。最后也是最重要的一點,通過幫助企業(yè)解決生產(chǎn)過程中碰到的技術問題,讓學生在實習中體會到攻克技術難題的樂趣,培養(yǎng)學生的興趣點,讓學生從起初的被動學習中走出來,真正積極主動的投身到化學工程與工藝實踐中來。
②加強實習的組織管理。以往,無論是學生、學校還是企業(yè)都沒有給予化學工程與工藝學生的實習以足夠的重視,因此造成疏于管理,松懈怠慢等現(xiàn)象。現(xiàn)在,學校和企業(yè)作為組織者:a.應該從組織上著手,加強組織管理,制定相關的制度對學生加以約束。b.學校應該提高實習在考試當中的比例,以此來提高學生的重視程度。另一方面,也應該從學生的角度出發(fā),為學生制定符合他們自身發(fā)展的實習制度。c.從規(guī)章制度上加強管理,杜絕離崗脫崗現(xiàn)象。而企業(yè)則可以通過一些和就業(yè)相關的激勵政策對學生加以引導。
③做好課程與實習的規(guī)劃工作。a.為了避免與其他課程的考試和實習相沖突,學校應該提前對學生在校學科學習的時間進行協(xié)調(diào),為學生實習留下充足的時間。b.學校在實習時間上宜采取分批次、分不同類型企業(yè)來組織學生實習。避免所有的學生都在同一時間段、同一家企業(yè)進行實習的情況,實習效果大打折扣。
④加強校企聯(lián)合。目前化學與工藝實習存在的最大問題就是實習地點的聯(lián)系問題。因此來自于企業(yè)的社會保障必不可少。以往學校的實習環(huán)節(jié)當中,企業(yè)考慮學生安全的問題,往往存在著聯(lián)系企業(yè)難這一問題。應當加強.校企聯(lián)合,為學生提供充足的實習資源。在校企聯(lián)合的模式當中,可以為學生提供雙導師選擇制度,校內(nèi)導師和校外導師相結合,實現(xiàn)優(yōu)勢互補,合作共贏。企業(yè)可以配備相應的導師,對學生的實踐進行指導,讓學生不僅有理論知識,而且可以學以致用。其次,企業(yè)可以和學校簽訂合約,每年從學校選拔優(yōu)秀的畢業(yè)生定點輸送。這樣做及解決了學生就業(yè)困難,又可以為企業(yè)招到熟悉其運營機制的勞動者,達到雙贏的局面。除了企業(yè),政府的支持也是必需的。政府應該從政策上對化學工程與工藝予以重視,并且?guī)椭鷮W校為學生的學習提供良好的條件和環(huán)境。
(5)改善實習考核制度。通過重建學生的實習考核制度,改變學生的被動實習狀態(tài)。以往學生的實習最后都是由企業(yè)蓋章,并不加入或者很少加入學生最終成績的考核。現(xiàn)在,為了使學生更加積極主動的投身到化學實踐當中,學生在實習中的動手能力,創(chuàng)新能力以及最終的實習效果等均應列入考核機制當中。
二、化學工程與工藝課程體系和教學內(nèi)容的改革
隨著知識信息時代的發(fā)展,以往的教育模式已經(jīng)無法適應當前的形勢。首先我們應該分析一下以往課程體系中存在的問題,然后有針對性的進行解決。
2.1課程體系支離破碎,整合度太低
現(xiàn)在化學工程與工藝的課程體系還很不完善。每門課程的聯(lián)系性不高,以至于學生無法形成一個完整的知識框架和體系,不利于學生將學到的知識融會貫通,學以致用。該專業(yè)是一門結合度很高的專業(yè),知識體系的不連貫也不利于和其他學科的有機結合。
2.2過分注重基礎知識和書面知識,忽視學生的實踐能力
在應試教育的影響下,很多學生和老師把更多的關注放在了考試成績上,我們經(jīng)常看到成績很好的畢業(yè)生來到企業(yè),操作能力卻非常差。這也是現(xiàn)在應屆生就業(yè)困難的一個重要原因。
2.3弱化了單元工程與環(huán)境和系統(tǒng)的關聯(lián)
課程中所學到的知識,其最終的目的還是要用來解決實際的需要。目前化學工程與工藝的開發(fā)重點主要在于環(huán)境保護方面。但是現(xiàn)在的課程卻片面注重書面知識,忽略了這一最主要的功能的聯(lián)系。新的課程體系改革的著力點應該主要放在對學生實踐能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。關于該專業(yè)的高校課程設置,實踐探索比理論探索更為復雜,是一項艱苦的工程,需要不斷地進行磨合與調(diào)試。現(xiàn)在主要針對以上幾點,提出相應的改進方案:
(1)擴充知識體系,培養(yǎng)學生的綜合能力。建立逐層遞進的知識系統(tǒng)。教學模塊從基礎知識到基礎實踐,再到實踐操作,創(chuàng)新提高的層面。其中實踐模塊應該予以足夠的重視。該模塊可以使學生的專業(yè)學習和實際應用結合起來,為企業(yè)提供專業(yè)性人才。在學生的課程體系當中,除了對于必修課的注重,也應該擴大選修課的范圍。在選修課的設置方面,要根據(jù)課程的發(fā)展性、創(chuàng)新性以及與本學科的聯(lián)系性來進行選擇。注重學科的技能強化,使學生根據(jù)自己的職業(yè)志愿進行選擇。還可以通過講座等方式,來激發(fā)學生的專業(yè)興趣。另外,可以根據(jù)培養(yǎng)目標,增加化工管理等相關內(nèi)容。在原有的課程體系中,擴大設計類課程的比重。這樣既有利于學生知識面的拓展,又有利于完善學生的知識體系,最終為國家培養(yǎng)出適應社會需要的一專多能的人才。
(2)加強學生實踐能力,增強社會責任感。一方面,學生應該積極主動的投身到化學工程和工藝的試驗和實習當中來,另一方面,要有強烈的社會責任感。現(xiàn)在該專業(yè)的迅速發(fā)展,即為當代大學生提供了自身發(fā)展的契機,也帶了壓力和動力。當代大學生應該以保護環(huán)境為己任,投身到綠色化學的研究當中去。另外,應當增加課程中的實驗內(nèi)容,增加設計性實驗和創(chuàng)新性實驗,適當調(diào)整理論教學和實驗教學時間分配。同時在課程設計等實踐環(huán)節(jié)中,注意培養(yǎng)學生的工程觀念和團隊精神。
(3)強化課程與系統(tǒng)和環(huán)境的聯(lián)系。通過整合課程結構,使該專業(yè)的知識之間的關聯(lián)性得以加強,并能夠更好地與系統(tǒng)和環(huán)境相關聯(lián)。為綠色化學的發(fā)展提供有利的契機。
(4)為化學工程與工藝專門人才培養(yǎng)提供師資保障。良師在學生的學習生涯當中起到的作用是舉足輕重的。因此,學校在老師的選拔與配置方面應該著重注意,為學生選擇理論知識和實踐能力雙優(yōu)的教師。另外,學校也要和企業(yè)積極交流,在企業(yè)中為學生選擇適合學生發(fā)展的校外導師,對學生的實習和畢業(yè)設計進行指導。
三、總結