發(fā)布時間:2023-10-12 15:35:22
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇化學工藝與化學工程的區(qū)別,期待它們能激發(fā)您的靈感。
MATLAB軟件由美國公司開發(fā)研制,實現(xiàn)了科學數據、矩陣計算以及數值分析的可視化,為需要進行數據計算的諸多領域提供高效、全面的解決方法。化學工程及工藝實驗往往產生較多數據,使用MATLAB軟件能方便對數據進行處理,幫助人們掌握實驗規(guī)律,為實際的正常提供準確的指導。
1化學工程與工藝實驗數據處理
化學工程與工藝實驗與一般的化學實驗只重視驗證某一原理不同,其主要作用在于解決工業(yè)生產中實際存在的問題,以給工業(yè)生產提供指導,無論實驗時間還是實驗規(guī)模,以及實驗數據處理過程均較為復雜,由此可見化學工程及工藝實驗在人們的生產生活發(fā)揮極其重要的作用。化學工程與工藝實驗涉及較多環(huán)節(jié),尤其實驗數據的處理尤為關鍵。之前對化學工程及工藝實驗數據的處理主要采用人工方法進行,耗費大量的時間及人力,無法滿足當今工業(yè)生產的需要。計算機的出現(xiàn)使得化學工程與工藝實驗數據處理效率的提高成為可能,尤其以計算機為基礎,人們開發(fā)出了各種數據處理軟件,使得化學工程與工藝實驗數據處理更為簡單、方便。其中MATLAB軟件是諸多數據處理軟件最為優(yōu)秀的一款軟件,通過在化學工程與工藝實驗數據處理方面的應用,能化繁為簡,極大提高數據處理效率,使得數據處理精度很好的滿足實驗需要,將數據處理誤差控制在合理范圍內。
2MATLAB在數據處理中的應用
為給化學工程與工藝實驗數據處理提供參考,接下來對MATLAB軟件在數據處理中的具體應用進行探討。
2.1MATLAB的數據處理步驟
(1)數據處理整體框架眾所周知,每個化學工程與工藝實驗的目的存在較大區(qū)別,所以進行數據處理的步驟以及應用的公式存在較大差別,很難使用一個程序完成所有數據處理工作。不過通過對多數化學工程與工藝實驗數據處理要求進行分析,可得出其相似之處,即,先進行數據輸入,借助基本數據庫進行數據的處理,最終完成處理數據的輸出。針對這些相似之處進行程序設計,可簡化數據處理過程,促進數據處理效率的提高。(2)編制數據處理程序數據處理程序是高效處理化學工程與工藝實驗數據的基礎,因此,使用MATLAB軟件處理化學工程與工藝實驗數據時,確保編制程序運行的高效性十分重要。數據程序編制包括數據輸入、處理與作圖、構建數據庫等環(huán)節(jié)。其中數據輸入的實現(xiàn)主要借助input函數加以實現(xiàn)。例如,需要輸入實驗環(huán)境中不同濕度參數時,可這樣設置t=input(‘請輸入實驗中環(huán)境濕度數據’),輸入函數多以矩陣方式形式呈現(xiàn)。處理與作圖是化學工程和工藝實驗數據處理中重要的一環(huán),原因在于實驗獲得的數據一般為離散數據,需使用多種擬合方法對其進行擬合處理,其中最小二乘法是應用率較高的擬合方式,接下來的探討主要基于最小二乘法擬合進行探討。以化學工程與工藝實驗產生的(x1,y2)離散數據為例,利用最小二乘法對其進行擬合處理,得到自變量、因變量x、y,并以y=f(x)為輸入函數關系,其依據的思路為使得∑(f(x1)-y1)2以及離散數據中x1的殘差平方取得最小值。原因在于實驗期間難免受外界因素影響,導致一些實驗誤差的出現(xiàn),而使用最小二乘法并不需要對輸入函數y=f(x)進行全部的離散數據(x1,y1),不過需要∑(f(x1)-y1)2以及離散數據中x1的殘差平方取得最小值。由最小二乘法擬合方法可知,化學工程與工藝實驗中采用最小二乘法可滿足數據處理要求。另外,化學工程和工藝實驗中有時會對流體流動阻力狀況的研究,即,對流體的流動阻力進行測試,而后進行針對性處理,獲得雷諾準數(Re)以及摩擦系數λ的離散數據,同樣適用最小二乘法擬合得到連續(xù)的曲線,以此為基礎將對應的圖形畫出,考慮到雷諾準數(Re)與摩擦系數為成雙對函數,所以可得λ=c+aReb,尤其當a、b、c均為常數時,此時令c=0,可得λ=aReb,又因Re和λ是成雙對函數,因此,logλ=loga+blogRe,在此基礎上可使用MATLAB中polyfit()函數進行線性擬合處理,實現(xiàn)對化工數據處理程序的基礎。(3)數據庫的構建采用以上思路對MATLAB數據處理程序進行設計,在實驗過程中只是獲得在特定濕度條件下的實驗參數,而在實際生產中所受的影響因素多而復雜,不可能穩(wěn)定在設計好的濕度條件下,這就考慮如何取得相近數據的問題。假設其符合線性關系,使用外推或內插方式計算得出實驗物性數據參數。文中探討的化工實驗中,設計的程序已經考慮到實驗濕度、粘度、密度等參數進行擬合,構建較為完整的數據庫,因此,對化學工程與工藝實驗數據處理操作,只需按照提示將濕度參數輸入系統(tǒng)中,程序便自動運行,計算得出該濕度條件下相關數據,大大的提高數據處理效率。為確保設計數據處理程序的合理性,數據處理程序設計完成且對應的數據庫構建完成后,需要輸入相關數據對程序的運行狀況進行驗證,以及時分析出程序設計的不合理之處,并及時進行改進。通過對設計程序進行反復的優(yōu)化,便可應用在化學工程與工藝實驗的數據處理中。
2.2MATLAB的數據處理誤差分析
經上文分析將MATLAB軟件應用在化學工程和工藝實驗數據處理中,可獲得預期的數據處理效果,但MATLAB軟件對數據的處理建立在對實驗數據正確采集的基礎上,因此,需要保證化工實驗數據采集的準確性,將誤差控制在合理水平。考慮到化工實驗經過的步驟較多,使用較多的測量儀器,實驗人員操作中難免出現(xiàn)誤差,這就要求實驗人員結合具體的實驗內容,明確實驗的具體步驟以及影響數據誤差的因素,在實驗中加以準確把握。首先,保證實驗取樣的合理性。化工實驗取樣的合理性包括很多內容,如使用專門的工具進行取樣,保證取樣位置的合理選取,即,取樣應具有一定的代表性。同時,嚴格依據相關規(guī)范進行取樣操作,保證每個取樣環(huán)節(jié)操作的正確性。其次,注重對樣品進行正確處理。取樣操作完成后,對樣品操作是否合理、規(guī)范,會給實驗數據造成影響,因此,化工實驗對樣品進行破碎、混勻、縮小等操作時,應由經驗豐富的實驗人員嚴格按照規(guī)范進行操作。最后,校準所用的測量儀器。化學工程與工藝實驗過程中使用的各種測量儀器,這些儀器測量精度,以及性能往往給實驗數據產生較大影響,因此,化工實驗前要求實驗人員對使用的測量儀器進行認真的檢查,部分對測量精度要求較高的實驗,應對所用儀器進行校準,確保測量誤差在允許的范圍內。另外,為進一步提高實驗的準確性可根據規(guī)范標準設計相關的對照實驗,對實驗結果進行校正,消除系統(tǒng)產生的誤差。當然為減少偶然誤差,化工實驗中還進行多次實驗,通過多次實驗求取平均值,以達到降低實驗誤差的目的。
3結語
數據處理是化學工程與工藝實驗的關鍵環(huán)節(jié),采取正確的方法,使用專門的數據處理軟件,在保證數據處理結果滿足要求的基礎上,可明顯提高數據處理效率。本文通過研究得出以下結論:(1)數據處理在化學工程與工藝實驗中的重要性不言而喻,當前常使用MATLAB軟件對實驗中產生的數據進行處理,簡化數據處理流程的同時,促進數據處理效率的明顯提升。使用MATLAB軟件處理數據時,關鍵在于編寫合理的數據處理程序,因此,應根據實驗要求,進行全面的分析,確保編寫程序的合理性,處理數據效率的高效性。(2)使用MATLAB軟件對化學工程與工藝實驗數據進行處理時,為保證處理結果的準確性,應嚴把數據采集環(huán)節(jié),即,在取樣以及樣品處理過程中應嚴格依據規(guī)范進行,尤其應注重校準所用的測量儀器,確保所用儀器處于最佳狀態(tài)。另外,根據實際情況還可采取設置對照實驗,多次實驗求平均值的方法降低實驗數據的誤差,為數據處理的正確性奠定堅實基礎。
參考文獻:
[1]化學工程技術的熱點分析與發(fā)展趨勢[J].丁權.化工管理.2016(30).
[2]MATLAB在化學工程與工藝實驗數據處理中的應用[J].朱濤,徐文艷.化工高等教育.2008(01).
[3]化學工程與工藝實驗[M].南京大學出版社,張雅明,谷和平,丁健編著,2006.
【關鍵詞】3+2 培養(yǎng)目標 課程體系 實訓條件
一、化學工程與工藝專業(yè)“3+2”對口貫通分段培養(yǎng)與高職、本科培養(yǎng)目標比較
山東理工大學化學工程與工藝專業(yè)的培養(yǎng)目標為“通過四年理論學習、實驗及實踐訓練,培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展,具備化學工程與工藝方面的知識,具有創(chuàng)新意識、社會責任感和道德修養(yǎng),能在化工、煉油、冶金、能源、材料、輕工、醫(yī)藥、食品、環(huán)保和軍工等部門從事工程設計、技術開發(fā)、工藝操作、技術管理與科學研究等方面工作的工程技術人才”。
淄博職業(yè)學院應用化工技術專業(yè)的培養(yǎng)目標為“培養(yǎng)擁護黨的基本路線,適應社會主義市場經濟生產、建設、管理和服務第一線需要,具有較強的就業(yè)競爭力和發(fā)展?jié)摿Γ莆諔没ぜ夹g專業(yè)的基本理論知識,具備化工總控工(中級)崗位操作能力,面向淄博市及周邊地區(qū)化工、醫(yī)藥及其相關產業(yè),能勝任化工生產一線的化工工藝操作、工藝控制、設備維護保養(yǎng)、產品質量檢驗及化工生產一線管理等工作的高素質技能型應用人才”。
從培養(yǎng)目標對比看出,本科專業(yè)人才培養(yǎng)的目標更為寬廣,主要就業(yè)覆蓋面有層次;高職人才培養(yǎng)的目標更為具體,就業(yè)面向更有針對性。
“3+2”對口貫通分段培養(yǎng)的目標是兩者的綜合和有機結合,體現(xiàn)了省教高(2013)13號等一系列文件的意圖,既實現(xiàn)了人才分段培養(yǎng)的靈活性,又體現(xiàn)了人才聯(lián)合培養(yǎng)的貫通性。
二、化學工程與工藝專業(yè)“3+2”對口貫通分段培養(yǎng)與高職、本科課程體系比較
通過“3+2”對口貫通分段培養(yǎng)專業(yè)與高職、本科專業(yè)課程設置比較可以看出,高職應用化工技術專業(yè)執(zhí)行方案共有35門課程,合計157學分;本科化學工程與工藝專業(yè)共有課程57門(選修按5門計算),合計184學分;“3+2”對口貫通分段培養(yǎng)專業(yè)擬設置61門課程,合計223學分。
“3+2”對口貫通分段培養(yǎng)專業(yè)方案的學分數比本科方案高出21.2%;比高職方案高出42%。由于“3+2”對口貫通分段培養(yǎng)專業(yè)學制為5年,比普通本科修業(yè)年限高25%,比高職修業(yè)年限高出67%,所以課程設置數量在合理的范圍內。
從課程設置模塊來看,三個專業(yè)人才培養(yǎng)方案中公共基礎課程的數量都在15門左右;但專業(yè)基礎課程和專業(yè)核心課程區(qū)別較大,“3+2”對口貫通分段培養(yǎng)專業(yè)比本科、高職相應專業(yè)要多,說明通過“3+2”對口貫通分段培養(yǎng),循環(huán)提升了學生的專業(yè)理論知識和專業(yè)實踐技能。
三、山東理工大學與淄博職業(yè)學院實訓條件比較
1.山東理工大學化學工程與工藝專業(yè)實訓條件與特點
(1)產學研合作平臺為校內外實習實訓基本條件建設提供強有力的支撐
化學工程與工藝實驗中心實驗室面積約6000m2,教學儀器設備總值約2300萬元,擁有化工原理、化工工藝、分離工程、反應工程、化工仿真等8個實驗室。本專業(yè)在15家大中型化工企業(yè)建立了實習、實訓基地,能滿足在校生校內外實習實訓基本要求。
(2)“三層次、四模塊”的創(chuàng)新型綜合化實踐教學體系
本專業(yè)多年來致力于開創(chuàng)全新的集知識傳授、技能培訓與開拓自主創(chuàng)新潛力于一體的實驗教學模式,實踐教學體系按階段、分層次構成,將產、學、研結合作為主線貫穿于實踐教學體系之中,著力構建“三層次、四模塊”的創(chuàng)新型綜合化實踐教學體系。在傳統(tǒng)實踐教學體系的基礎上,通過增加實踐課比例,增設現(xiàn)場課教學、綜合設計討論課等特色教學手段,建立具有理論與實踐相結合、動腦與動手相結合、學懂與會用相結合的綜合運用能力培養(yǎng)模式。為培養(yǎng)學生的綜合運用知識的能力,在“化工工藝學”、“化學反應工程”、“化工原理”等課程中增設綜合設計討論課,從課堂講課、現(xiàn)場教學、課外科技活動等方面進行改革。通過精心安排現(xiàn)場討論課及綜合設計大作業(yè)等一系列教學環(huán)節(jié),增強學生理論聯(lián)系實際、綜合分析問題與解決問題的能力。
(3)校內外實訓基地建設仍有較大提升空間
針對培養(yǎng)應用型高技能人才的培養(yǎng)目標,現(xiàn)有的實習實訓條件仍然存在較大的提升空間,校內實訓基地的建設還有較大空缺。對現(xiàn)有的實驗實訓室進行改建、擴建,提升功能以滿足學生基本操作技能訓練的需要;尚無或仍缺少部分實驗實訓條件的,力求逐年新建或補充建設,逐步填平補齊,以滿足學生基本的專業(yè)實踐教學需要;以準工廠模式,模擬企業(yè)化生產環(huán)境,構建對學生進行工程訓練的實踐教學平臺,充分結合專業(yè)特點和學生的認知規(guī)律,精練實習實訓內容,達到理論與實踐的統(tǒng)一,知識與能力的統(tǒng)一。
2.淄博職業(yè)學院應用化學工藝專業(yè)實訓條件與特點
現(xiàn)有實訓室面積3000多m2,設備價值1000多萬元,擁有無機物制備、有機物合成、儀器分析、工業(yè)分析、化工單元設備操作、管路安裝、化工仿真、化工儀表、化工工藝流程等20多個適應教學要求與各種技能培訓的實驗室與實訓實習場所,能夠滿足高技能人才培養(yǎng)的需求。本專業(yè)注重校、政、企三方合作,具有較強的社會服務能力,設有淄博市環(huán)保分析檢測中心、淄博市離子膜燒堿生產應用工程技術研究中心、淄博市化工人才培訓基地、化工行業(yè)特有工種職業(yè)技能鑒定站。
3.實習實訓條件共建共享
關鍵詞:化學工程;發(fā)展情況;措施
1引言
化學工程技術是一個復雜的工程性學科,它是采用一系列科學研究方法對化學過程進行深入研究的物理或者化學過程,它還包括對原有設備的優(yōu)化和改進以及對新技術的研究。它以化學為指導思想,將科學理論和工程實際結合在一起,它包括有機化學、無機化學、以及石油化工等領域。化學工程是國民經濟建設中的重要工程,它大大推動了社會進步的步伐,同時化學工程也與高精尖技術聯(lián)系密切,目前化學工程技術正朝著連續(xù)化、集約化、高效化、精細化和自動化方向發(fā)展。化學工程技術不僅和工業(yè)產生聯(lián)系密切,它和日常生活也有大的關系,因此對化學工程技術進行探索和研究具有十分重要的意義。對化學工程技術的發(fā)展進行研究不僅有利于吸收國內外最新的技術成果,還有利于改進生產設備,提高生產效率。
2新型化學工程技術的研究
2.1綠色化學技術
綠色化學技術是指采用對高新技術使化學反應在進行的過程中不會對環(huán)境造成污染,并且有利于環(huán)境保護的綠色化學技術。它的理念是在化學反應的過程中采用化學的技術和方法減少或者消除人類健康有害、對生態(tài)環(huán)境產生不良影響的化學原料或者溶劑等。綠色化學不同于傳統(tǒng)的環(huán)境保護技術,它是從源頭上來消除污染的,因此很徹底。它的核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境的污染,將反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。近年來,隨著環(huán)境污染的加劇和能源的日益枯竭,環(huán)境保護已經得到世界各國的重視,我國也在“十二五”規(guī)劃中也明確提出了環(huán)境保護的要求,因此綠色化學技術必將有廣闊的發(fā)展空間。
2.2超臨界化學技術
超臨界液體是指當溫度和壓力處在臨界點時,物體會處于一種介于氣體和液體之間的特殊狀態(tài),這時物體有氣體和液體的雙重性質。這種超臨界狀態(tài)的液體在化學工業(yè)、生物工業(yè)、食品工業(yè)等有著廣泛的應用,尤其是在醫(yī)藥工業(yè)領域更有廣闊的應用空間。目前,超臨界液體的各種性質已經顯示出巨大的魅力,發(fā)展前景十分誘人。而超臨界的化學技術就是與超臨界液體相關的化學技術,化學界已經將超臨界水氧化法成功的應用到了環(huán)境保護的領域。目前,超臨界化學技術還處于發(fā)展階段,很多技術還不夠成熟。
2.3新的分離技術
在化學工業(yè)中常常運用物理法和化學法對化學物質進行分離,例如,利用物質的沸點將不同的物質從分離塔中分離出來,另外還可以根據物質化學性質的不同對其進行分離。這些都是傳統(tǒng)的分離方法,這些方法技術比較簡單,操作起來也比較簡單,但是這些分離方法的效率比較低,分離過程也比較慢,越來越不能滿足未來化學工業(yè)發(fā)展的需要。隨著信息技術的不斷發(fā)展,化學工業(yè)中的分離技術也不斷的完善,將信息技術和傳統(tǒng)的化學技術相結合就形成新的分離技術。例如,在傳統(tǒng)的半透膜分離技術中加入了一些新的控制方法,這種新型的分離技術大大加快了分離的速度和效率。
2.4與計算機技術相結合的化學技術
化學技術在發(fā)展時遇到了大量的數據計算和數據采集的問題,用傳統(tǒng)的方法對這些數據進行處理勢必會嚴重影響化學技術的發(fā)展。隨著計算技術的發(fā)展,化學技術中采用了大量的計算機處理技術使得數據的計算和處理變的非常快捷,在提高效率的同時還節(jié)省了大量的物力和財力。計算機技術的在化學中的應用主要體現(xiàn)在在流體力學和數值傳熱學上,它主要采用數值模擬法進行研究,這種方法需要大量的數據和大量的實驗作為支撐,然后利用計算機對數據進行計算和分析,并將數據直觀的表示出現(xiàn)。這種方法節(jié)約了大量的時間,同時也大大減少了研究人員的工作量,提高了工作效率。總之,與計算機技術相結合的化學技術一定是未來的一個發(fā)展方向。
3化學工程技術發(fā)展的優(yōu)化措施
化學工程技術近年來取得了巨大的發(fā)展和進步,但是隨著時代的發(fā)展和進步,傳統(tǒng)的化學工程技術也有很多不適合化學產業(yè)發(fā)展的地方,所以在化學工程技術發(fā)展過程中要采取以下幾種優(yōu)化措施:
3.1加強化學工程基礎應用的研究
化學工程技術在發(fā)展時除了要緊跟科技發(fā)展的前沿外,還要對必要的基礎應用展開研究。眾所周知,基礎應用研究投資大,研發(fā)時間長,短期內很難看到經濟效益,但是從長遠出發(fā)為了化學工程技術的可持續(xù)發(fā)展必須加強基礎應用研究。另外,在引進外來先進技術時要注意消化吸收其中的基礎技術,做好自己的技術儲備工作。
3.2利用化學工程技術對現(xiàn)有的化學流程和工藝進行改造
在化學工業(yè)中,我們長期都是引進外國的產生工藝和生產線,缺乏獨立開發(fā)自己生產線的能力。因此,以后我們在引用外國先進技術時要注意消化吸收他們的先進技術,并在此基礎上形成自己核心技術。另外,要充分利用過程模擬技術對現(xiàn)有的生產設備進行仔細的分析,找出其中的關鍵問題所在,根據實際生產的需要對現(xiàn)有的生產線進行改造。
3.3加強高校、研究所和企業(yè)之間的聯(lián)系
高校和研究所搞的項目的和技術往往偏向于理論和研究,實際應用的項目不多,而在企業(yè)中往往都是實際的應用項目,但是這些項目缺精確的理論指導。這樣就在高校、研究所和企業(yè)之間發(fā)生了脫節(jié)現(xiàn)象,以后必須要加強他們之間的聯(lián)系,可以根據實際情況在三者之間建立一個有效的合作機制。將企業(yè)中的更多的實際課題拿到高校和研究所去做,這樣既解決了企業(yè)項目理論性不足的問題,也解決了高校和研究所項目過于偏向理論的問題。目前,很多高校和企業(yè)都簽署了合作協(xié)議,建立了校企合作制度,這極大的促進了化學工程技術的發(fā)展。所以,只有加強這三者之間的合作和交流才能更好的促進化學工程技術的發(fā)展。
3.4加強綠色化學技術的研究
當今世界面臨的環(huán)境問題日益增多,目前我國也已經意識到了這個問題,明確提出了保護環(huán)境,減少能源消耗的目標。而傳統(tǒng)的化學工業(yè)作為污染的主要來源更要加強技術技術改造,減少對環(huán)境的污染。所以,加強綠色化學技術的研究已經變得刻不容緩。它的發(fā)展對我們保護環(huán)境減少污染有非常重要的意義。
3.5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(fā)展制高點。而科技的競爭歸根到底還是人才的競爭,人才是科技發(fā)展的根本動力。而化學工程技術的發(fā)展也需要大批的優(yōu)秀人才作為支撐,因此,我們要加強化學工程的高等教育,以培養(yǎng)出更多的優(yōu)秀的化學工程人才。另外,還要提高化學工程人員的待遇,穩(wěn)定化學工程研究隊伍,加強國際和國內的學術交流活動。最后還要鼓勵創(chuàng)新精神,創(chuàng)新是科技發(fā)展的靈魂,做好創(chuàng)新工作也是化學工程技術發(fā)展中很重要的一個環(huán)節(jié)。目前化學工程技術正處速發(fā)展的時期,隨著化學工業(yè)過程技術開發(fā)力度的加大,化學工程技術必將以全新的面貌和輝煌的成就呈現(xiàn)在大家面前。
4結束語
現(xiàn)在的化學工程技術與以前傳統(tǒng)的化學技術已經有很大的區(qū)別,它在發(fā)展的過程中采用了很多的新技術,例如綠色化學技術、超臨界化學技術、新的分離技術、計算機技術等等。我國的化學工程技術近年來發(fā)展很快,取得了很大的成就,很多技術達到了國際先進水平,但是在一些關鍵領域還比較落后。因此,我們還要調動各種積極因素,采取各種措施促進我國化學工程技術的發(fā)展,并且促進我國國民經濟的發(fā)展。
參考文獻:
[1]房鼎業(yè).化學工程的技術進展與化學工業(yè)的發(fā)展趨勢[J].化工生產與技術,2008,(05):33-36.
【摘 要】探索以石油煉制工程省精品資源課程為引領,以校企協(xié)同管理專業(yè)課程建設為原則,打破學科界限充分利用現(xiàn)代資源網絡化與信息化的特點,構建“油類”課程群平臺。整體優(yōu)化教學內容,探索多層次的教學模式以及校企協(xié)同育人的途徑。開放的課程群平臺,促進了學生的個性化發(fā)展,有效地培養(yǎng)石油化工應用型工程技術人才,滿足我省及周邊地區(qū)對石油化工緊缺人才的需求。
關鍵詞 化工專業(yè);“油類”課程群; 教學改革;課程群平臺
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2015)14-0049-02
作者簡介:程麗華,女,教授,研究方向:化學工程與工藝專業(yè);施永軍,男,實驗師,研究方向:計算機應用;洪曉瑛,女,實驗師,研究方向:化工專業(yè)實驗教學和石油化工產品分析;王琪,女,講師,研究方向:油氣儲運專業(yè); 謝穎,女,教授,研究方向:化學工程與工藝專業(yè)。
基金項目:本文系2013年廣東省高等學校教學改革項目“立足‘卓越計劃’的‘油類’課程群教學模式的探索與實踐”(編號:GDUP201209)的研究成果。
石化產業(yè)是國家十大振興產業(yè)之一,是廣東三大支柱產業(yè)之一。隨著石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展,石化企業(yè)中新技術和新設備不斷涌現(xiàn),而且自動化程度和管理水平越來越高,屬于高度自動化,技術密集型現(xiàn)代化企業(yè),這必將導致對石油化工急需人才的要求越來越高。因而,項目組根據學校發(fā)展定位、圍繞化工專業(yè)培養(yǎng)目標以及石油化工行業(yè)對人才的需求,提出立足“卓越計劃”的“油類”課程群教學模式的探索與實踐的研究課題,探索以石油煉制工程省精品資源課程為引領,打破學科界限構建“油類”課程群,以校企協(xié)同管理課程、協(xié)同培養(yǎng)人才為指導,面向石化企業(yè)發(fā)展需求,創(chuàng)新課程群教學模式,有效地培養(yǎng)石油化工應用型工程技術人才,滿足我省及周邊地區(qū)對石油化工緊缺人才的需求。
一、以省精品資源課程為引領,構建“油類”課程群
課程群建設是近年來高等院校課程建設實踐中出現(xiàn)的一項新的課程開發(fā)技術。我校化學工程與工藝專業(yè)(石油化工方向)具有雄厚的專業(yè)基礎、特有的石油化工特色,2009年被國家批準為國家級特色專業(yè)建設點,2011年被列為卓越工程師培養(yǎng)計劃試點專業(yè),為我國石化行業(yè)輸送了大批高素質的應用型人才。該專業(yè)長期以來以彰顯石化特色的《石油煉制工程》專業(yè)主干課程為抓手進行專業(yè)課程的建設與改革。它是培養(yǎng)未來石油化工工程師的思維方式和工作方式的關鍵載體,也是理論聯(lián)系實際的重要橋梁,肩負著為服務廣東及周邊地區(qū)石油化工行業(yè)提供高級應用型人才的重任,2013年被列為廣東省精品資源共享課。為此我們以省精品資源共享課為引領,在深入對突出學校辦學特色的“油類”課程進行調研和分析基礎上,通過梳理各課程內容和課程間的關聯(lián)性,在對相關課程的內容進行優(yōu)化整合的基礎上,組織校企專業(yè)課程建設委員會對“油類”課程群的知識內容進行進一步的研討,最后選擇滿足“卓越計劃”培養(yǎng)目標要求的《石油煉制工程》(含化工專業(yè)實驗)、《石油化工概論》、《石油化工工藝學》、《石油儲運基礎》等4門課程構建化學工程與工藝專業(yè)(簡稱化工專業(yè))“油類”課程群。
二、以校企協(xié)同管理專業(yè)課程為原則,樹立課程群建設新理念
2011年化工專業(yè)被列為“卓越計劃”試點專業(yè),這對課程建設尤其是專業(yè)課程如何改革以適應“卓越計劃”培養(yǎng)目標的實現(xiàn)提出了更多的思索。團隊經過多次調研與反復研究一致認為課程建設要與學校的人才培養(yǎng)目標、與行業(yè)所需人才緊密結合起來,樹立了與行業(yè)協(xié)同管理、協(xié)同育人的課程建設理念。
通過校企協(xié)同管理,使專業(yè)課程建設從目前學校的單方管理,轉變?yōu)閷W校、石化企業(yè)雙方協(xié)同管理。中國石油化工股份有限公司茂名分公司(以下簡稱茂名石化)是我國最大的石油化工基地,是我校國家級工程實踐教育中心,擁有大批高水平石化專家及先進的管理理念,對本行業(yè)技術前沿最了解,對行業(yè)發(fā)展趨勢最了解,對行業(yè)用人需求最了解。成立由企業(yè)專家組成的化學工程與工藝專業(yè)課程建設教學指導委員會,確定“油類”課程群建設主要目標,共同制定課程群建設方案、課程教學大綱及重點教學內容;共同構建四年不斷線的工程教育模式,以培養(yǎng)適應石化行業(yè)需求的緊缺人才。
三、按不同培養(yǎng)目標優(yōu)化教學內容,避免內容交叉重復
在這四門課程中,石油煉制工程和石油化工工藝學是化工專業(yè)必修課,是專業(yè)基礎知識的綜合應用,具有較強的實踐性,化工專業(yè)實驗則將專業(yè)知識與理論知識融合起來。石油化工過程概論是全校的公選課,包含了石油加工和石油化工的基礎知識,石油儲運基礎是專業(yè)的選修課程,主要介紹石油及油品的儲存和運輸技術。這幾門課程“油味十足”,既有聯(lián)系,又有區(qū)別。為此,我們要按著不同層次優(yōu)化教學內容,避免交叉性內容的重復。
筆者一直從事化學工程與工藝專業(yè)課的教學工作,為省石油煉制工程教學團隊負責人及省精品課程資源共享課程負責人。在教學研究過程中,真切地感受到各門課程是相互緊密聯(lián)系的,但有時又會出現(xiàn)課程內容的重復。如這幾門課程中都涉及到油品的基本性質,如何根據課程的培養(yǎng)目標合理安排教學內容就顯得非常重要。正是由于各門課程之間有千絲萬縷的聯(lián)系,各門課程的教學內容要進行合理安排,如果在教學安排上不注重教學內容的安排,只是簡單重復,勢必引起學生厭倦或厭學。
為此我們組織的油類課程群教學團隊將油類課程群作為一個整體來優(yōu)化教學內容,在各門課程互通有無的基礎上,對于交叉性內容,不同的具體課程,共目標各有側重,并據此安排教學內容和課時。這樣不僅避免了簡單的重復,節(jié)省了學時,同時還激發(fā)了學生的學習興趣,提高了學習效果。
四、緊緊依托學科建設資源,教學內容緊跟學科發(fā)展步伐
化工專業(yè)充分依托茂名石化公司得天獨厚的產學研優(yōu)勢,在石油化工領域取得了較好的科研成績,已形成一支學術水平較高、結構合理、合作精神和創(chuàng)新能力強的研究團隊,在同類型的院校中脫穎而出,從而使化學工藝學科成為廣東省重點特色學科。課堂上,團隊成員緊跟學科發(fā)展前沿,針對石油化工的最新發(fā)展,在課堂教學中及時補充和更新的理論和知識,增加一些能反映現(xiàn)代科學技術發(fā)展的前沿內容。例如,隨著環(huán)境保護的要求,清潔汽油、清潔柴油新技術的發(fā)展,在石油煉制工程中增加這方面的知識;隨著新產品、新工藝、新技術和新設備的涌現(xiàn),在石油化工工藝學教學過程中不斷補充與課程相關的最新化工生產技術和科研成果。及時更新和補充專業(yè)課的教學內容,不僅拉近了教學與學科前沿的距離,還促進了學生對新知識和新技術的認知,拓寬了學生知識面,培養(yǎng)能夠適應石油化工行業(yè)的發(fā)展和社會需求的化工人才。
同時,注重教學與科研相結合,以專業(yè)實驗為載體,促進專業(yè)理論知識的學習。專業(yè)實驗教學內容的改革是本課程群建設的重要內容。我校化學工程與工藝專業(yè)實驗一直獨立設課,內容上偏重驗證,不能行之有效地檢驗和運用課程群的知識。為此,在實驗內容的精選和安排上,我們注意引進老師的科研成果,這不僅豐富了教學內容,提高教學效果,還增加了學生對老師科研情況的了解,培養(yǎng)學生的科研興趣,使學生盡早地加入老師的科研課題,進行團隊工作,并借助課題培養(yǎng)學生系統(tǒng)地思考問題的能力以及提高創(chuàng)新能力。
五、校企共建教學資源,協(xié)同培養(yǎng)石油化工類人才
在課程建設機制上,堅持校企(為石油石化企業(yè)服務)聯(lián)合辦學。廣東石油化工學院與中國石油石化企業(yè)一直有著天然的密切聯(lián)系,是廣東省人民政府與中國石油化工集團公司、中國石油天然所集團公司、中國海洋石油總公司共建高校,長期依托的三大企業(yè)——中石油、中石化、中海油都是世界500強的跨國集團。學校坐落在“南方油城”——茂名,與中石化屬下的“茂名石化”有著血濃于水的情感。茂名石化煉油加工能力1350萬噸/年,有60多套煉油工藝,掌握著最先進的技術裝備和生產工藝,有真實的工程實踐條件和環(huán)境,同時,還擁有先進的典型煉油工藝模擬仿真系統(tǒng)。我校在60年的辦學歷史中,有30多年屬石化行業(yè)公司主管,依托這種得天獨厚的優(yōu)勢,通過校企協(xié)同育人,使工程技術人才培養(yǎng)從高校培養(yǎng)轉變?yōu)楦咝:推髽I(yè)聯(lián)合培養(yǎng)。在企業(yè)的深度參與下培養(yǎng)的石化工程師能更有效地滿足石化產業(yè)對人才的特殊需求。學校與茂名石化公司共建國家級工程實踐教育中心,為深化專業(yè)課程改革提供了重大機遇,近幾年在專業(yè)課程建設方面創(chuàng)建了企業(yè)深度參與人才培養(yǎng)特色,體現(xiàn)在與企業(yè)共建教學資源包括共同編寫了教材、實習指導書、典型事故案例分析、共同拍攝典型煉油工藝過程教學片等。這些與實際結合緊密的教學資源,對有效地培養(yǎng)石油化工類工程技術人才提供了良好的條件保障。這種面向石化,依托企業(yè)的工程教育有效地提高了教育教學質量。
六、構建課程群平臺,探索多種教學模式
應用型人才就是把成熟的技術和理論直接應用到實際的生產過程中去,工程實踐能力是應用型高級技術人才的一項重要素質,是學生能否適應社會需要的一項重要能力。實踐技能是工程實踐能力和創(chuàng)新能力的基礎。特別是生物工程學科,作為一門實踐性很強的學科,與企業(yè)結合緊密的實踐教學在應用型人才培養(yǎng)過程中顯得尤為重要。
一、現(xiàn)狀分析
生物工程專業(yè)于1998年經教育部批準在高校開設,在本科專業(yè)目錄中明確隸屬于工學的生物工程類,包括了原來的生物化工(部分)、微生物制藥、生物化學工程(部分)、發(fā)酵工程等4個專業(yè),從而大大拓寬了專業(yè)口徑。鄭州大學于2008年開辦生物工程本科專業(yè)。此前該校開設有生物技術、制藥工程2個相近專業(yè),分別歸口于生物工程系和化工與能源學院。兩專業(yè)辦學規(guī)模穩(wěn)定,已經形成較完善的教學和實踐(實驗)體系。而生物工程專業(yè)在實驗體系(實驗課程、實驗教學內容、實驗室建設)、實習環(huán)節(jié)(實習類型、實習方式和實習基地建設)等方面則面臨著軟硬條件不夠、辦學經驗不足等重大挑戰(zhàn)。這些因素嚴重制約著學生實踐技能的提高和專業(yè)人才培養(yǎng)質量的提升。辦學近4年來,我們發(fā)現(xiàn)在學生工程素質和實驗技能培養(yǎng)方面存在以下幾個主要問題:
1.生物工程實驗模塊體系尚未完全建立,部分課程缺少實驗,不但影響教學效果,還易導致學生產生“重理論,輕實驗”傾向,這對培養(yǎng)高級應用型人才極為不利。
根據教育部教學指導委員會“生物工程專業(yè)規(guī)范”,為提高學生的實踐能力和創(chuàng)新精神,生物工程專業(yè)必須加強實性踐環(huán)節(jié)的教學,構建實踐性環(huán)節(jié)教學體系,著重培養(yǎng)以下能力:實驗技能、工藝操作能力、工程設計能力、科學研究能力、社會實踐能力等。實踐教學應包括獨立設置的實驗課程、課程設計、教學實習、社會實踐、科技訓練、綜合論文訓練等多種形式。此外,也明確規(guī)定了該專業(yè)的主干學科應該包括生物學、化學、工程技術學三個領域。相應的實驗課程也應該在這些方面得到體現(xiàn)。然而在實際辦學過程中,涉及到生物學領域的生物分離工程、發(fā)酵工程、生物工藝學的相關實驗,以及涉及工程技術領域的工程制圖和生物工程設備的相關實驗,卻因受限于實驗室設備、師資隊伍條件等原因未能正常開設、或開設課程內容簡單膚淺,沒能達到提高培養(yǎng)應用型人才的實踐創(chuàng)新能力的要求。因此,現(xiàn)有的專業(yè)實驗構成現(xiàn)狀,難以給學生提供獨立思考、探索與發(fā)揮的空間,難以發(fā)揮專業(yè)基礎實驗對學生實驗技能和操作技能培養(yǎng)的作用,難以適應企業(yè)用人單位的需要。
2.專業(yè)涉及到的三個主干學科的實驗課程模塊,缺少相互銜接和重要知識點的相互補充。作為主干學科之一的“生物學”課程模塊,沒有脫離原有“生物技術”專業(yè)的影子,多數實驗課程在實驗項目、教學內容上與之沒有區(qū)別,更沒有體現(xiàn)“生物工程”的“工程”教育特點。生物學基礎實驗、驗證實驗開設比例過大。阻礙了三大學科之間的滲透,特別是未能強調“工程創(chuàng)新能力”的培養(yǎng)。
3.實踐實習體系沒有真正建立,缺少穩(wěn)定、有效的專業(yè)實習基地,“雙師型”、“復合型”師資缺乏,嚴重制約了學生專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)。首先,缺乏穩(wěn)定、針對性強的實習基地。由于專業(yè)方向及特色不明顯,實習單位選擇盲目,實習地點不固定,實習內容變化快、深入不夠;其次,現(xiàn)有的專業(yè)師資隊伍主要是以生物學背景的教師為骨干,而雙師型教師、不同學科交叉融合的復合型師資嚴重缺乏,這種狀況根本不利于生物工程專業(yè)的發(fā)展與工程類人才培養(yǎng)的要求。
4.辦學就業(yè)導向教育不夠,學生考研“趨向”嚴重影響實驗教學效果。一般來說,學生考研對于改善學風、為國家培養(yǎng)更高層次人才非常重要。受“生物技術”專業(yè)影響,我校“生物工程”專業(yè)2012屆畢業(yè)生中有60%以上的學生參加考研。但這種現(xiàn)象在一定程度上放松了課程學習,特別是實驗、實習環(huán)節(jié)。同時,多數學生以考研為主要追求目標,實踐、實習環(huán)節(jié)重視程度不夠、投入時間不足,使得實踐教學效果大打折扣。
二、改革內容與目標
1.對實驗體系進行模塊劃分,明確各模塊的教學內容和側重點。建立“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”模塊課程組,加強課程建設。
將實驗課程體系劃分為“生物學實驗”、“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”三個模塊,三個模塊的教學內容和側重點各不相同,修改實驗課大綱,整合實驗項目與教學內容,重視三類課程相互之間的銜接、重要知識點的互補。
在模塊建設中注意對薄弱模塊進行強化,特別是強化“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”模塊教學,增設部分實驗課程。同時,這些課程的教師分散到擔任教學任務的專業(yè)系中,參加教研活動和專業(yè)建設工作,根據各個專業(yè)的特點和要求,適時地修改或調整實驗教學內容和方式。
2.改革專業(yè)實驗技能考核方式。重視畢業(yè)論文(設計)環(huán)節(jié)在提高學生的實驗技能方面的重要性,建立較完善的畢業(yè)論文設計)質量保障與評價體系。