时间:2023-08-17 18:04:33
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化工与化学工程的区别,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:化学工程与工艺;专业;就业方向
化学工程与工艺专业是一个极富创造性、挑战性的重要工业领域,能在化工、石油、能源、轻工、冶金、医药、微电子生产、食品和环保等多领域行业,从事产品的研制开发与评估、过程工艺与装置的设计放大、过程科学研究、高等工程教育、生产过程的控制及经营管理等方面工作的高级工程技术、教育教学和管理营销人才,具有技术密集、人才密集、资本密集的特征,特别是二十一世纪的化学工业在向“绿色化工”方向发展的同时,对知识的交叉渗透、产业的相互交融提出了更宽更深的要求,该专业就是为了适应面向二十一世纪化学工业发展而设置的一个厚基础、宽口径、适应性强的大专业。本专业旨在培养德、智、体全面发展,具备在工业界、科技界、政府及行业机构中担任重要职务的基本素质,掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法。
通过上述阐述,我们简单了解到了化学工程与工艺的定义,在一些重要领域的关键作用。下面就让我们分开来解读化学工程和工艺在哪些领域起到了什么作用,在工作中,如何将资源更好的利用?
化学工程与工艺就是研究化学工业生产过程中的共同规律,并用化学方法改变物质组成或性质来生产化学产品的一门工程W科。简单来说,也就是化学在工程实际中的应用。该专业主要开设高等数学、无机与分析化学、有机化学、物理化学、高级语言程序设计、化工原理、化工热力学、化工分离工程、仪器分析、化工设计、化学反应工程、化工工艺等课程。其中英语、化工原理、化学反应工程、高等数学为学位课程,参加省自学考试。
化学工程与技术学科是从19世纪末由于化学品大规模生产的需要而形成和发展的。当时,为了化工生产的高效和大型化,根据典型的化学工艺和设备中出现的一些具有共同属性的工程问题,形成了单元操作的概念。20世纪50年代后发展的传递过程原理和化学反应工程使化学工程学科上升到了新的阶段。人类穿的各种合成纤维的衣物,吃的各种食物的包装加工,住的房屋的水泥钢材,以及人们开车所用的石油天然气,都是化工研究的方向。中科院院士陈洪渊就曾经评价化工产业为“国之重器”,能创造出数千万个“新物种”。譬如说,1909年哈伯发明的合成氨技术使世界粮食翻倍,解决了世界上一半人的温饱问题。1995年我国的化学纤维产量为330万吨,其中90%是合成纤维,这一化工技术的应用,使大多数人免于挨冻。
当今社会,化学工程与工艺也应用到多个领域,如分析化学师、食品化学师、化妆品研发员、医药技术师等职业,这些职业你肯定听说过,但不一定想到他们与化学工程与工艺专业相关。总体来说化学工程与工艺专业的就业领域还是相当广泛的。毕业生能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作。一般主要的主要就业方向可以从一下几个方面来看:
首先,可到科研院所、高等院校从事化学工程与工艺相关科研、教学等工作。不过这需要该专业学生具备一定的科研水平和较高的学历。
其次,到化工类、石油类、轻工类、车辆化工、建筑机械、制药、食品、涂料涂装等相关的科研单位、企业、公司从事应用研究、精细化工产品的开发、设计、生产技术和科技等工作。化工行业有很多知名的企业如美孚、壳牌、巴斯夫、中石油、中石化等。当然,除了这些大企业外,一些冶金、化纤、煤炭、橡胶等化工企业也是毕业生不错的选择。化工行业是个讲究经验和积累的行业,技术和经验是技术型人才的资本,对于刚走出校门毕业的学生来说,一般需要一个相当长时间的经验积累,从基层做起,让理论和实践充分的结合后,才能谋取个人职业更好的发展。
再次,可以在相关化工类企业从事销售、管理等工作。除了走工艺、研发、质量检验等技术人才的道路外,该专业复合型销售和管理人才在人才市场中也特别受欢迎。关键是如何取得化工类技术以外的教育背景和从业经历。化工贸易、管理人才基本都需要是化工专业出身,同时熟知贸易规则和单位业务,还必须具备耐心细致,和较强的语言表达能力。
国家教育部曾公布的化学工艺与工程专业就业状况显示,该专业2013年全国普通高校毕业生规模在28000-30000人,近三年全国就业率区间在90%-95%之间,属于就业率较高专业。
据调查,相关从业人员都表示,化工专业毕业生要找到一份工作并不难,但找什么样的工作就因人而异了。由于化工各个方向分类较细,各个大学都有自己擅长的专业方向。如有些学校侧重石油化工、煤化工;有些侧重医药化工;有的则偏重金属冶炼或精细化工等。另外,还有一些人对化工就业存在这样的误区,担心学这个专业毕业后要去挖煤、炼石油。实际上,传统的石油化工、煤化工只是其中的一个就业方向,如果你对这个方向不感兴趣,还有更广泛的领域可供选择。如可以选择和人们生活息息相关的精细化工,我们用的洗发水、洗面奶、沐浴液的研发生产都是化工的主要就业领域。还有食用油、巧克力等食品加工企业,香水、化妆品、奢侈品制造等也是化工很好的就业方向。目前我国经济建设水平不断提升,涉及综合技术项目的开发工作节奏也显得急躁起来,对于化工专业建设工作人员来说,需要联同系统性的设施布置和先进实验验证项目开发,积极稳固综合人力资源的开发动力,为我国相关行业的发展提供更加优质的贡献力量。
除了化学工程与工艺在工作上的应用外,可以说,我们日常生活中的“衣、食、住、行”样样都离不开化工产品。化学工业已经成为国民经济重要的基础性产业,它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供保障和配套服务。同时它还是工业经济中最具活力,有待开发且竞争力极强的一个行业。老人常说,“三百六十行,行行出状元”,不管研读什么专业,都有一定的优势和特点,只要潜心学习,任何领域都可以走出一片辉煌的天地。
参考文献:
【摘 要】探索以石油炼制工程省精品资源课程为引领,以校企协同管理专业课程建设为原则,打破学科界限充分利用现代资源网络化与信息化的特点,构建“油类”课程群平台。整体优化教学内容,探索多层次的教学模式以及校企协同育人的途径。开放的课程群平台,促进了学生的个性化发展,有效地培养石油化工应用型工程技术人才,满足我省及周边地区对石油化工紧缺人才的需求。
关键词 化工专业;“油类”课程群; 教学改革;课程群平台
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2015)14-0049-02
作者简介:程丽华,女,教授,研究方向:化学工程与工艺专业;施永军,男,实验师,研究方向:计算机应用;洪晓瑛,女,实验师,研究方向:化工专业实验教学和石油化工产品分析;王琪,女,讲师,研究方向:油气储运专业; 谢颖,女,教授,研究方向:化学工程与工艺专业。
基金项目:本文系2013年广东省高等学校教学改革项目“立足‘卓越计划’的‘油类’课程群教学模式的探索与实践”(编号:GDUP201209)的研究成果。
石化产业是国家十大振兴产业之一,是广东三大支柱产业之一。随着石油化工行业的迅速发展,石化企业中新技术和新设备不断涌现,而且自动化程度和管理水平越来越高,属于高度自动化,技术密集型现代化企业,这必将导致对石油化工急需人才的要求越来越高。因而,项目组根据学校发展定位、围绕化工专业培养目标以及石油化工行业对人才的需求,提出立足“卓越计划”的“油类”课程群教学模式的探索与实践的研究课题,探索以石油炼制工程省精品资源课程为引领,打破学科界限构建“油类”课程群,以校企协同管理课程、协同培养人才为指导,面向石化企业发展需求,创新课程群教学模式,有效地培养石油化工应用型工程技术人才,满足我省及周边地区对石油化工紧缺人才的需求。
一、以省精品资源课程为引领,构建“油类”课程群
课程群建设是近年来高等院校课程建设实践中出现的一项新的课程开发技术。我校化学工程与工艺专业(石油化工方向)具有雄厚的专业基础、特有的石油化工特色,2009年被国家批准为国家级特色专业建设点,2011年被列为卓越工程师培养计划试点专业,为我国石化行业输送了大批高素质的应用型人才。该专业长期以来以彰显石化特色的《石油炼制工程》专业主干课程为抓手进行专业课程的建设与改革。它是培养未来石油化工工程师的思维方式和工作方式的关键载体,也是理论联系实际的重要桥梁,肩负着为服务广东及周边地区石油化工行业提供高级应用型人才的重任,2013年被列为广东省精品资源共享课。为此我们以省精品资源共享课为引领,在深入对突出学校办学特色的“油类”课程进行调研和分析基础上,通过梳理各课程内容和课程间的关联性,在对相关课程的内容进行优化整合的基础上,组织校企专业课程建设委员会对“油类”课程群的知识内容进行进一步的研讨,最后选择满足“卓越计划”培养目标要求的《石油炼制工程》(含化工专业实验)、《石油化工概论》、《石油化工工艺学》、《石油储运基础》等4门课程构建化学工程与工艺专业(简称化工专业)“油类”课程群。
二、以校企协同管理专业课程为原则,树立课程群建设新理念
2011年化工专业被列为“卓越计划”试点专业,这对课程建设尤其是专业课程如何改革以适应“卓越计划”培养目标的实现提出了更多的思索。团队经过多次调研与反复研究一致认为课程建设要与学校的人才培养目标、与行业所需人才紧密结合起来,树立了与行业协同管理、协同育人的课程建设理念。
通过校企协同管理,使专业课程建设从目前学校的单方管理,转变为学校、石化企业双方协同管理。中国石油化工股份有限公司茂名分公司(以下简称茂名石化)是我国最大的石油化工基地,是我校国家级工程实践教育中心,拥有大批高水平石化专家及先进的管理理念,对本行业技术前沿最了解,对行业发展趋势最了解,对行业用人需求最了解。成立由企业专家组成的化学工程与工艺专业课程建设教学指导委员会,确定“油类”课程群建设主要目标,共同制定课程群建设方案、课程教学大纲及重点教学内容;共同构建四年不断线的工程教育模式,以培养适应石化行业需求的紧缺人才。
三、按不同培养目标优化教学内容,避免内容交叉重复
在这四门课程中,石油炼制工程和石油化工工艺学是化工专业必修课,是专业基础知识的综合应用,具有较强的实践性,化工专业实验则将专业知识与理论知识融合起来。石油化工过程概论是全校的公选课,包含了石油加工和石油化工的基础知识,石油储运基础是专业的选修课程,主要介绍石油及油品的储存和运输技术。这几门课程“油味十足”,既有联系,又有区别。为此,我们要按着不同层次优化教学内容,避免交叉性内容的重复。
笔者一直从事化学工程与工艺专业课的教学工作,为省石油炼制工程教学团队负责人及省精品课程资源共享课程负责人。在教学研究过程中,真切地感受到各门课程是相互紧密联系的,但有时又会出现课程内容的重复。如这几门课程中都涉及到油品的基本性质,如何根据课程的培养目标合理安排教学内容就显得非常重要。正是由于各门课程之间有千丝万缕的联系,各门课程的教学内容要进行合理安排,如果在教学安排上不注重教学内容的安排,只是简单重复,势必引起学生厌倦或厌学。
为此我们组织的油类课程群教学团队将油类课程群作为一个整体来优化教学内容,在各门课程互通有无的基础上,对于交叉性内容,不同的具体课程,共目标各有侧重,并据此安排教学内容和课时。这样不仅避免了简单的重复,节省了学时,同时还激发了学生的学习兴趣,提高了学习效果。
四、紧紧依托学科建设资源,教学内容紧跟学科发展步伐
化工专业充分依托茂名石化公司得天独厚的产学研优势,在石油化工领域取得了较好的科研成绩,已形成一支学术水平较高、结构合理、合作精神和创新能力强的研究团队,在同类型的院校中脱颖而出,从而使化学工艺学科成为广东省重点特色学科。课堂上,团队成员紧跟学科发展前沿,针对石油化工的最新发展,在课堂教学中及时补充和更新的理论和知识,增加一些能反映现代科学技术发展的前沿内容。例如,随着环境保护的要求,清洁汽油、清洁柴油新技术的发展,在石油炼制工程中增加这方面的知识;随着新产品、新工艺、新技术和新设备的涌现,在石油化工工艺学教学过程中不断补充与课程相关的最新化工生产技术和科研成果。及时更新和补充专业课的教学内容,不仅拉近了教学与学科前沿的距离,还促进了学生对新知识和新技术的认知,拓宽了学生知识面,培养能够适应石油化工行业的发展和社会需求的化工人才。
同时,注重教学与科研相结合,以专业实验为载体,促进专业理论知识的学习。专业实验教学内容的改革是本课程群建设的重要内容。我校化学工程与工艺专业实验一直独立设课,内容上偏重验证,不能行之有效地检验和运用课程群的知识。为此,在实验内容的精选和安排上,我们注意引进老师的科研成果,这不仅丰富了教学内容,提高教学效果,还增加了学生对老师科研情况的了解,培养学生的科研兴趣,使学生尽早地加入老师的科研课题,进行团队工作,并借助课题培养学生系统地思考问题的能力以及提高创新能力。
五、校企共建教学资源,协同培养石油化工类人才
在课程建设机制上,坚持校企(为石油石化企业服务)联合办学。广东石油化工学院与中国石油石化企业一直有着天然的密切联系,是广东省人民政府与中国石油化工集团公司、中国石油天然所集团公司、中国海洋石油总公司共建高校,长期依托的三大企业——中石油、中石化、中海油都是世界500强的跨国集团。学校坐落在“南方油城”——茂名,与中石化属下的“茂名石化”有着血浓于水的情感。茂名石化炼油加工能力1350万吨/年,有60多套炼油工艺,掌握着最先进的技术装备和生产工艺,有真实的工程实践条件和环境,同时,还拥有先进的典型炼油工艺模拟仿真系统。我校在60年的办学历史中,有30多年属石化行业公司主管,依托这种得天独厚的优势,通过校企协同育人,使工程技术人才培养从高校培养转变为高校和企业联合培养。在企业的深度参与下培养的石化工程师能更有效地满足石化产业对人才的特殊需求。学校与茂名石化公司共建国家级工程实践教育中心,为深化专业课程改革提供了重大机遇,近几年在专业课程建设方面创建了企业深度参与人才培养特色,体现在与企业共建教学资源包括共同编写了教材、实习指导书、典型事故案例分析、共同拍摄典型炼油工艺过程教学片等。这些与实际结合紧密的教学资源,对有效地培养石油化工类工程技术人才提供了良好的条件保障。这种面向石化,依托企业的工程教育有效地提高了教育教学质量。
六、构建课程群平台,探索多种教学模式
应用型人才就是把成熟的技术和理论直接应用到实际的生产过程中去,工程实践能力是应用型高级技术人才的一项重要素质,是学生能否适应社会需要的一项重要能力。实践技能是工程实践能力和创新能力的基础。特别是生物工程学科,作为一门实践性很强的学科,与企业结合紧密的实践教学在应用型人才培养过程中显得尤为重要。
一、现状分析
生物工程专业于1998年经教育部批准在高校开设,在本科专业目录中明确隶属于工学的生物工程类,包括了原来的生物化工(部分)、微生物制药、生物化学工程(部分)、发酵工程等4个专业,从而大大拓宽了专业口径。郑州大学于2008年开办生物工程本科专业。此前该校开设有生物技术、制药工程2个相近专业,分别归口于生物工程系和化工与能源学院。两专业办学规模稳定,已经形成较完善的教学和实践(实验)体系。而生物工程专业在实验体系(实验课程、实验教学内容、实验室建设)、实习环节(实习类型、实习方式和实习基地建设)等方面则面临着软硬条件不够、办学经验不足等重大挑战。这些因素严重制约着学生实践技能的提高和专业人才培养质量的提升。办学近4年来,我们发现在学生工程素质和实验技能培养方面存在以下几个主要问题:
1.生物工程实验模块体系尚未完全建立,部分课程缺少实验,不但影响教学效果,还易导致学生产生“重理论,轻实验”倾向,这对培养高级应用型人才极为不利。
根据教育部教学指导委员会“生物工程专业规范”,为提高学生的实践能力和创新精神,生物工程专业必须加强实性践环节的教学,构建实践性环节教学体系,着重培养以下能力:实验技能、工艺操作能力、工程设计能力、科学研究能力、社会实践能力等。实践教学应包括独立设置的实验课程、课程设计、教学实习、社会实践、科技训练、综合论文训练等多种形式。此外,也明确规定了该专业的主干学科应该包括生物学、化学、工程技术学三个领域。相应的实验课程也应该在这些方面得到体现。然而在实际办学过程中,涉及到生物学领域的生物分离工程、发酵工程、生物工艺学的相关实验,以及涉及工程技术领域的工程制图和生物工程设备的相关实验,却因受限于实验室设备、师资队伍条件等原因未能正常开设、或开设课程内容简单肤浅,没能达到提高培养应用型人才的实践创新能力的要求。因此,现有的专业实验构成现状,难以给学生提供独立思考、探索与发挥的空间,难以发挥专业基础实验对学生实验技能和操作技能培养的作用,难以适应企业用人单位的需要。
2.专业涉及到的三个主干学科的实验课程模块,缺少相互衔接和重要知识点的相互补充。作为主干学科之一的“生物学”课程模块,没有脱离原有“生物技术”专业的影子,多数实验课程在实验项目、教学内容上与之没有区别,更没有体现“生物工程”的“工程”教育特点。生物学基础实验、验证实验开设比例过大。阻碍了三大学科之间的渗透,特别是未能强调“工程创新能力”的培养。
3.实践实习体系没有真正建立,缺少稳定、有效的专业实习基地,“双师型”、“复合型”师资缺乏,严重制约了学生专业实践能力的培养。首先,缺乏稳定、针对性强的实习基地。由于专业方向及特色不明显,实习单位选择盲目,实习地点不固定,实习内容变化快、深入不够;其次,现有的专业师资队伍主要是以生物学背景的教师为骨干,而双师型教师、不同学科交叉融合的复合型师资严重缺乏,这种状况根本不利于生物工程专业的发展与工程类人才培养的要求。
4.办学就业导向教育不够,学生考研“趋向”严重影响实验教学效果。一般来说,学生考研对于改善学风、为国家培养更高层次人才非常重要。受“生物技术”专业影响,我校“生物工程”专业2012届毕业生中有60%以上的学生参加考研。但这种现象在一定程度上放松了课程学习,特别是实验、实习环节。同时,多数学生以考研为主要追求目标,实践、实习环节重视程度不够、投入时间不足,使得实践教学效果大打折扣。
二、改革内容与目标
1.对实验体系进行模块划分,明确各模块的教学内容和侧重点。建立“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”模块课程组,加强课程建设。
将实验课程体系划分为“生物学实验”、“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”三个模块,三个模块的教学内容和侧重点各不相同,修改实验课大纲,整合实验项目与教学内容,重视三类课程相互之间的衔接、重要知识点的互补。
在模块建设中注意对薄弱模块进行强化,特别是强化“化学工程实验”和“生物分离工程与工艺实验”模块教学,增设部分实验课程。同时,这些课程的教师分散到担任教学任务的专业系中,参加教研活动和专业建设工作,根据各个专业的特点和要求,适时地修改或调整实验教学内容和方式。
2.改革专业实验技能考核方式。重视毕业论文(设计)环节在提高学生的实验技能方面的重要性,建立较完善的毕业论文设计)质量保障与评价体系。
现在的大学新生年龄以十七、八岁居多,其中大多数都是独生子女,思想上对家长和亲友的百般依赖,生活上的衣食无忧和娇生惯养,往往使他们的思想上缺乏独立性,这无形间给大学生的学习和生活造成了很大的困扰。事实上,在大学新生中,只有一小部分学生能够很快适应新环境,成功完成高中生向大学生的角色转变;而大部分学生进入大学后会处于一定的迷茫期,找不到自己的定位;还有一小部分学生可能确实对自己所选的专业不感兴趣,对大学生活充斥着失望与无奈。因此,在新生入学伊始,及时对大学生进行专业教育是至关重要的,尤其是对于后两种情况的学生,积极的引导能够使处于迷茫期的同学尽快适应大学的生活,那些确实不喜欢本专业的同学及时做好转专业、辅修第二专业等思想准备。
一、《化工导论》课程开设的重要性
1.帮助学生适应环境,尽快完成角色转变。尽管学院在新生入学时了开设了入学教育环节,但是由于课时少,一次性的思想引导并不能有明显的效果,加之学生在入学前对其不了解,没有意识到入学教育的重要性,所以没能达到预期的效果。面对每天所学的课程,大部分学生都处于不知道自己在学什么、怎么学、为什么学的盲目状态,对于一些理论性比较强的专业课,更是容易产生抵触心理。为了帮助大一新生们更好地适应新环境,成功完成从高中生到大学生的角色转变[1],在大学第一学期开设《化工导论》课程是非常必要的。
2.激发专业学习兴趣,奠定深化学习基础。伟大的科学家爱因斯坦说过:兴趣是最好的老师。兴趣的培养可以使一个人主动地去学习和探究。对于刚入学的新生而言,基本上都对自己的专业了解甚微,获得信息的渠道多半来自于自己的理解或者学长的介绍,这些信息通常是片面的或不准确的[2]。开设《化工导论》课程的目的就是激发学生对化工专业的热爱和对专业知识的学习兴趣。通过授课教师引导性地教学,及时调整大一新生的学习方法,使主动学习取代原有的被动学习模式。《化工导论》课程可以帮助大一学生对化工专业形成一个较为全面的认识,为后续高年级的专业课程深入学习奠定基础,能够使学生明确大学四年的学习任务,激发起学生对于化工专业的学习热情和兴趣。
3.指导规划大学生活,开展人生相关思考。通过这两年导论课程的教学效果分析,发现《化工导论》课程的开设确实能够帮助大学新生合理规划大学生活,积极促进学生对大学乃至整个人生以后的发展进行思考。首先,学生们能够基本建立起化工专业课程框架,知晓以后将要学习哪些重要的专业课程,学习这些课程的方法和作用,以及各个专业课程彼此之间的相互联系。其次,学生能够主动思考大学中应该如何储备知识来提升自己的竞争力,能够主动利用图书馆、MOOC(慕课)、TED网易公开课、腾讯课堂、小木虫、知乎等媒介,多方位了解化工行业动态,扎实化工专业知识,同时认识到学习化工常用软件、数理基础、外语等其他综合能力的重要性。最后,学生能够对化工行业建立基本的认识,了解其双面性的特点,开始思考将来想要带领化学工业向着无毒无害绿色化工、清洁能源、环境友好型和高新技术自动化等方向发展。
二、《化工导论》课程教学改革探究
中国石油大学(北京)是一所石油特色鲜明、以工为主、多学科协调发展的高等学府,化学工程学院是以石油炼制、石油化工、能源化工、化工过程机械和环境工程为特色的专业学院。《化工导论》课程作为所有专业课程学习的基石,就像是一盏引路明灯为正在横渡学海的当代大学生指明了学习的方向[3]。为了使新生顺利地完成从高中生到大学生的角色转变,帮助新生们更快地适应大学生活,从2013年起我院对化学工程与工艺专业新生开设了《化工导论》课程[4]。该课程作为化学工程与工艺专业本科生的入学教育课,是为学生了解化工概述及其工程与技术基础的导论性专业教育课程。目前《化工导论》课程的教学仍然在实践中不断探索,寻找更为高效的教学方法,能够真正使学生从中受益,切实提高教学培养质量。
1.精选教学内容,注重教学反馈。在制定教学计划时,注重结合学院石油化工专业特色,同时兼顾其他相关化工领域知识拓展,使学生可以全面了解整个化工行业的发展势态和行业前景。《化工导论》课程共16个学时,其中化工概述2学时,化工的科学基础2学时,石油与化工2学时,天然气与化工2学时,煤与化工2学时,其他化工介绍4学时,现代化工发展趋势2学时。从该课程开设以来,在授课内容和方式上不断进行探索和改善,达到很好的教学效果。学生总体反映较好,基本了解了所学专业的特点,明确了大学四年的学习任务,对未来人生发展方向也有了一定的规划[5]。学生们通过《化工导论》课程的学习,认识到了化工行业与日常生活息息相关,化工的知识渗透于生活的方方面面,人们的衣、食、住、行都离不开化工,化工行业对于农业、医药、工业、能源、国防等领域都有着重要的影响,同时化工专业的学科综合性、交叉性较强,学生们也认识到化工行业具有双面性,由此引导学生对化工行业未来出路的进行深入思考。
2.优化师资队伍,借助榜样作用。众所周知,教师在学生的生活和学习中扮演着至关重要的角色,对学生的成长成才也有着举足轻重的影响。在教学过程中,安排了对化工专业了解颇深的知名教授为学生授课。教师们巧妙结合自己在化工行业多年的工作经验和科研心得,详细向学生介绍化工学科的发展历史以及国内外的最新研究成果,帮助学生在较短的时间内系统性地掌握主干专业脉络,使学生们对化工行业的发展有一个基本的认识。与此同时,教师们在授课过程中将自己的人生阅历和生活感悟融入到教学中,教师们像讲故事一样向同学们讲述自己的丰富经历,分享对于人生的感悟,和同学们互动交流,以一种榜样的力量潜移默化的影响着学生的认知,使学生更好地领悟所学知识,在完成教学任务的同时,学生通过了解老师的各种丰富经历,体会到化工学习的重要意义,对学生起到了重要的示范和榜样作用,以教师的辉煌经历为例,鼓舞学生的奋斗激情,促进学生进行人生思考和未来规划。
3.交流方法技巧,培养学习兴趣。高中和大学的学习方法有着本质的区别,尽快掌握大学阶段的学习方法和专业学习技巧对于刚入学的新生是非常重要的。在《化工导论》课程教学中,一方面指导学生学会如何高效率地学习,如何在较短的时间内掌握知识,如何学会主动学习和实践创新,如何利用学校的各类平台和资源为自己服务,以及化工专业的求职方向和就业领域等,帮助学生了解目前的行业信息,拓宽学生视野;另一方面安排优秀的高年级同学向大一新生们分享自己学习上的方法技巧和心得体会,平时是如何合理安排时间,丰富自己的大学生活,在大学各个阶段需要考取的证书,以及在就业中重点看中竞赛经历和荣誉证书,和学生们面对面亲切交谈,及时解决大一新生盲目彷徨的精神状态,能够很好地调动一年级学生的好奇心,激发学生的学习热情,便于学生接受新的思想和新的学习方法。
4.导论贯穿始终,学生终生受益。《化工导论》课程的学习应该贯穿到大学学习生涯的始终。首先,在新生刚入学之际,先系统地向学生讲述整个大学阶段所要接触的专业课知识,给学生们提供一个后续学习的整体框架。而后,在每门专业课程的开始,任课教师会对将要学习的专业课程做一个简要的内容介绍,同学们会自然地联系到《化工导论》课程所讲述的相应内容,授课过程中做到前后呼应,让学生了解每门课程学习在整个化工知识体系的地位和作用,进一步明确学习目标、提高学习效率。最后到大四毕业之前,再将整个大学所学的专业知识进行一个系统的汇总,使学生将大学阶段所学的专业知识有机结合起来,深刻理解各个课程之间并不是孤立的,而是紧密联系在一起的,以一种居高临下的姿态,把所学过的知识重新梳理一遍,这样可以加深学生对所学专业的理解。将《化工导论》课程的教学贯穿于本科教育的始与终,就像是一根强劲的主线,串联着所有的专业课程,培养了学生对化工专业的兴趣,深化了学生对于本专业的理解。
关键词:化工自动化控制应用发展问题对策
1.前言
化工生产自动化指的是在原有的生产设备中,再加入一些合理的自动化装置,从而代替了操作人员的直接生产,节省了大量劳动资源,实现生产过程的自动化。通过这种自动化装置进而管理化工生产的方式,就是化工生产自动化,也可以简化为化工自动化。
2.化工自动化控制的含义
早在二十世纪50年代,就已经出现了自动化,其中早期的自动化主要包含检测与控制两个内容。但是,经过长期的发展,将自动化检测和控制看作是两个独立的概念。事实上,化工生产控制指的是如何在化工生产过程中更好的应用控制理论,主要包含分析自动化系统、自动化系统的运行与实施等。
3.化工自动化控制的现状和发展
近几年,随着我国经济和社会的快速发展,自动化仪表正在朝着智能化的方向发展,并且已经取得了较大的进步,智能化仪表实现了数字化、小型化、轻量化,但是,发展转变最大的就是实现了信号传递,也就是说化工自动化使用了现场总线技术,这样一来,将传统的模拟量信号转变为具有编码功能的数字量。化工自动化控制技术涉及到很多的现代技术,例如:控制理论技术、仪表技术、计算机技术等,从而对化工生产实现检测、控制、管理等目的,最终增加化工产量、减少消耗、生产高质量的产品的技术。化工自动化控制技术主要有三大系统组成,即化工自动化软件、硬件、应用系统。现如今,化工自动化控制成为制造行业中的最重要的技术,通过此技术可以有效的解决化工生产中出现的问题。现如今,当前我国化工自动化控制发展大部分都是从国外引进先进的设备,在投入使用一段时间后,根据企业的特点进行再次开发与利用。
4.区别化工自动化控制和一般控制的方法
4.1动态法
在化工企业生产过程中,将多种工艺所需要的平衡状态看作是稳态。在化工企业生产达到稳态时,如果出现干扰,那么控制变量就会发生偏离,原理稳态,但是,通过设备中的控制装置使控制变量又会逐渐回到稳态。我们将受干扰后偏离稳态又很快回到稳态的过程叫做动态过程。通常情况下,这个回复过程是震荡式的,可以使控制变量回复到原来的初始状态,同时也可以将控制变量回复到另一个新的稳定状态。现如今,大多数化工生产设备都是根据预测可能会出现偏离的动态条件来设计的,并不是所有的都根据稳态来计算设计的。
4.2反馈法
化工自动化控制的效果与发展是和信息反馈有着很大的关系的。在自动化控制系统中,在控制器采集到控制信号时,如果可以将预期的控制效果信息又传送到控制器,从而进行信息数据比较,进而控制器决定下一步该怎样进行校正,我们把控制预期效果信息又重新传送到控制器的过程称之为反馈。反馈是提高控制质量的最有效的措施,通过改变反馈信息的大小、规律等,将会产生不同的控制效果,有时也可以将不稳定的系统经过调节、转变为控制质量最佳的稳定系统。因此,将反馈看成是整体控制系统最主要的一部分。
5.提高化工自动化控制水平的有效措施
5.1质量控制参数要合理选择
在试验生产过程中,必须要选择质量较好的控制属性与指标。但是,对于化工企业来说,参数大多数都不是统一、规划的,大多数都呈个分布的。通常情况下,参数都符合正态分布,那么我们就可以选用正态分布的理论好姿势来描述化工自动化控制的各项指标。
5.2采用预防式质量控制管理模式
在主显示器上接收数据信息,并且可以绘制出相应的质量控制图,当发现系统出现问题时,就应该立即产生警报,通知有关人员要及时采用有效的措施加以解决。此模式就是与方式的质量控制管理模式,而且这也是最常见的质量控制模式。化工自动化控制管理目标是要获得稳定的可靠产品。一旦质量控制效果不好,那么生产的产品也就不符合要求,所以,必须重新就行加工,结果大大增加了生产成本。然而,如果质量控制效果良好,那么就会使化工企业生产效率大大提高,而生产成本也就相应的会减少。
6.化工自动化控制存在的问题和有效的解决对策
6.1模型通用性能较差
现如今,开发的各种模型都是根据某些大型企业的生产装置来开发的,但是,由于我国化工企业生产工艺流程的多样性,使得现有的模型通用性能非常差,得不到广泛的推广和使用。
6.2产品化能力非常差
产品化能力较差主要表现在两方面,一方面,对现有生产模型与技术进行优化必须要有足够的资金与人力资源,通常情况下,要求研究人员应该具备足够的科研实力,然而,却缺少足够的产品优化资金;另一方面,将学历很高的研究人员都安排到开发产品化程序工作中,没有合理的分配人力资源,浪费了更多的人力资源。
6.3加强技术与应用技术研究
在未来的化工企业发展中,要将工作重点放在应用技术与新技术的研究过程中,从而实现化工企业的经济增长。而且,在化工生产中还要大量运用信息技术。现如今,流程模拟、生产优化技术都发挥着巨大的作用。
6.4使用最先进的控制系统
现如今,大多数化工企业仍然使用的是传统的控制系统,PID控制技术的使用占90%,可以说,装置的潜能并没有完全发挥出来。所以,要大力推广和使用流程模拟和生产优化技术等先进的生产技术和应用技术。
7.结束语
总体来说,近几年,随着我国经济和社会的快速发展,我国化工自动化控制也会发展越来越迅速,信息化的化工生产将成为人们研究的最终目标。由此看来,化工自动化控制技术非常重要。
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关键词:化学反应工程;实践教学;改革
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)41-0136-02
化学反应过程是化工生产过程的核心,流程中反应器的投资不一定最大,但反应器的设计精度、操作控制精度均要高于其它设备,是决定最终产品产量和质量的关键部位。化学反应工程是一门研究工业反应过程的开发和反应器设计、优化、放大的工程学科。目标是通过学习培养学生分析、解决工业反应器设计、操作和控制中遇到的实际工程问题的能力。化学反应工程是人类从科学实验和生产实践中总结发展起来的,它离不开科学实验和生产实践。学生在学习时普遍感到理论抽象、数学推导繁琐、工程问题多,不少学生认为化学反应工程课程是大学中最难学习的课程之一。本科生的工程背景知识不足,仅靠理论教学难易将反应工程基本原理与工业反应过程有效结合,难易将知识内化为学生的能力。开好这样一门课程,改革实践教学是深化书本理论知识、强化工程应用能力的有效途径之一。为此,青海大学化工学院(以下简称“我院”)在加强实践性教学方面进行了一系列的探索,采取加大课程实验、开设课程设计、开展反应器操作仿真实训、鼓励学生参加科研活动等一系列改革措施,取得良好的教学效果,显著加深了学生对化学反应工程基本原理的理解,有效提高了学生在反应器设计、科学实验研究、反应器操作等方面的实践动手能力。
一、开设课程设计、培养学生应用知识和反应器优化设计的能力
我院开设了为期2周的化学反应工程课程设计,要求每个学生独立完成硫酸转化器设计,采用二转二吸中的“3+1”或“2+2”式工艺、四段间接换热绝热式固定床催化反应器。每个学生的设计规模、进一段的原料气组成、净化率、转化率、吸收率不相同,学生自己查阅文献资料、查找设计方法、搜集计算公式、选择工艺参数进行设计。完成后撰写设计说明书,内容包括设计任务书、目录、设计方案简介、工艺计算、设计结果汇总、设计评述与讨论、参考文献,等等。设计过程中学生之间广泛讨论,商讨设计方法,学习氛围浓厚。虽然过程相似,但设计条件不同,每个学生都要单独完成自己的设计任务。通过该课程设计,学生对固定床催化反应器的形式和特点,固体催化剂的性能、内扩散有效因子的概念和计算方法,平衡温度、平衡温度曲线的概念和绘图方法,最佳温度、最佳温度曲线的概念和绘图方法,各段进出口温度、进出口转化率的最佳分配方法,利用本征动力学方程,通过数值积分计算反应时间的方法,催化剂用量的计算及校正方法,反应器直径、高度及其它附件尺寸的计算方法等知识点,有了深刻的理解和较好的掌握。
二、逐步加大实验、巩固所学知识、培养实验动手能力
对于化学反应工程这种实践性很强的工程学科来说,实验是学生参加实践获取知识所必需的学习途径。而化学反应工程的主要研究方法也是应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立的数学模型方法。所以教会学生如何建立各类实验反应器,如何进行实验设计、反应条件选择和数据处理非常有用。为此在课程建设中,我院通过专业实验课、综合设计型实验课,逐步加大与化学反应工程有关的实验。目前开设多釜串联流动特性的测定、管式反应器流动特性测定两个验证型实验;开设乙酸乙脂水解反应动力学的测定、乙醇催化裂解制乙烯反应动力学测定、乙苯脱氢制苯乙烯、反应精馏制乙酸乙酯等四个综合设计型实验。通过实验,学生对返混、脉冲法、阶跃法的概念以及停留时间分布的测定方法,多釜串联模型、轴向混合模型的流动特性,理想流动反应器与实际反应器停留时间分布的区别,连续均相流动反应器的非理想流动情况及产生返混原因,全混釜中连续操作条件下反应器内测定均相反应动力学的原理和方法,反应精馏与常规精馏的区别,连续流动反应体系中气――固相催化反应动力学的实验研究方法,温度、浓度、进料流量对不同反应结果的影响,转化率、选择性及收率的概念及计算方法等知识点,有了透彻的理解。课堂上学习的理论知识,不但在实验中得到验证和巩固,而且得到了应用,掌握了反应动力学的实验测定和相关设备的使用方法。
三、开展仿真实训、培养实践操作能力
我院以前有四周生产实习,实习中遇到企业为了安全和效益等因素不允许学生亲自动手操作时,学生得不到实际操作设备的锻炼机会;一般实习一个化工产品的生产过程,学生掌握了工艺流程、生产原理之后,实习后期学习兴趣、主动性降低,影响实习效果等问题。而且目前大部分化工企业采用DCS控制,技术员主要在控制室通过电脑操作控制生产过程。随着信息时代的到来,计算机仿真技术的应用越来越广泛,采用仿真技术将复杂的工业反应过程虚拟化,从而在计算机上以“慢速”再现反应过程及变化特征,将“抽象”化为“形象”,动态演示工业生产过程。并且,仿真实训具有无消耗、无污染、可重复操作等优点。为此我院购买了北京东方仿真软件技术有限公司的化工培训软件,在校内建立仿真实验室,开展仿真实训教学。将以前四周全在企业的生产实习改为前两周在企业生产现场实习,后两周在校仿真实验室开展仿真实训。目前我院开设的与化学反应工程有关的仿真实习项目有固定床反应器单元、流化床反应器单元、间歇反应釜单元,以及30万吨合成氨生产工艺中的反应部分、甲醇生产工艺中的反应部分,等等。学生要进行冷态开车操作、正常生产操作、停车操作、故障处理操作,以及单人单工段、多人单工段、多人多工段等操作环节的实训。通过仿真操作训练对于学生了解化工反应过程、以及工艺和控制系统的动态特性、提高对化工生产过程的运行和控制能力具有特殊效果。这种运行、调整和控制能力,集中反映了学生运用理论知识解决实际问题的水平。所以,仿真训练是运用高科技手段强化学生掌握知识和理论联系实际的新型教学方法。
四、参与科研活动、培养创新能力
关键词:终身教育;继续教育;制度建设
终身教育在我国已有多年的发展历史,其作为具有颠覆性教育思想的教育方式,是我国国民教育体系的一部分。继续教育作为对普通高等教育的补充,在招生对象、培养目标、办学模式等方面均与普通高等教育不同。招生对象以在职从业人员为主,培养目标注重实际应用,办学模式是包括业余、函授和网络等较为松散的方式。对于现阶段我国应对知识经济时代的来临,继续教育开展得成功与否决定我国未来经济、国力发展是否健康稳定。可通过继续教育的制度化建设和创新,推动继续教育的改革与发展,从而适应终身教育形势发展的需要。
一、终身教育是时代的发展要求与方向
(一)现代生活迅速变化要求
现代社会、经济与文化生活的变化速度远超过以前的传统生活,这是促进终身教育发展的原因,这种变化是因为科技的革命。变化本身不一定是坏的,在生活方面与全球各地区更迅速融合,可能是我们更愿见到的,但是从人类文化进化过程看,这种变化则呈现出两种具有破坏性的影响:现代生活变化的范围超出国界、国际交互影响显著。因此,过去传统的学校教育,甚至加上成年教育,不再适应如此迅速的变化,因为传统教育的构想,只是认为成人可以重复应用所接受的教育,其实这是不适合现代变化需要的。
(二)职业的需求变化
促进职业需求变化的因素,包括科技进步、生产技术改良、生产品类层出不穷和知识爆炸等,使得有些行业被淘汰。因为这些行业的基本技能变化非常剧烈与迅速,所受的教育已不能适用于工作需要,不但手工业如此,专业性的行业也是如此。例如医学,当化学疗法不断有新的发明,则其诊断程序也受科技进步影响而不断变化。
(三)社会文化的变化
科学与技术的革命,使得大众传媒发达,儿童所接受大众传媒的影响,产生对父母价值观的冲突,减弱家庭的效果。由于城市化更迅速,失业、工作角色、劳资关系以及性别角色的变化,使得人在生活与心理上所受压力难以适应,且产生各种问题,因此,需要终身学习,协助寻求适应生活的新典型,才能满足其社会、情绪和审美的需求,在迅速进步的社会中,才能随时适应其变化。
(四)特殊团体的需求
终身教育最能适应社会中某种特定团体的需求。因为这些特殊团体在传统学校制度下,被剥夺其适当学习的机会,或者特殊团体包括移民、生理缺陷者、农民与妇女等。这些人往往离学校太远、家庭负担太重,或者根本厌恶学校教育,因而需要提供各种弹性的教育,包括学校教育与非正规教育,以适应其个别要求。
二、当前我国继续教育发展面临的问题和挑战
(一)与成人教育区别度不高,自我特点不突
出《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》指出:“继续教育是面向学校教育之后所有社会成员特别是成人的教育活动,是终身学习体系的重要组成部分。”由此可见,继续教育(或成人教育)只是终身教育体系的一个重要组成部分,而不是全部内容。长期以来,成人教育实践被看作终身教育的理论产生的重要基础,因而,终身教育与成人教育之间的关系十分密切。终身教育理论专家保罗•朗格朗认为:“倘若我们没在得益于成人教育,以及更一般地说通过正规教育以外的途径所做的贡献,那么,与终身教育有关的思想毫无疑问是不可能产生的。”可见,成人教育对终身教育理论产生是极其重要的。但需要注意的是,这一论述并没有将成人教育和终身教育等同起来,不仅如此,就其各自的内涵而言,终身教育超出成人教育的范畴。从各国的实践来看,在推行终身教育的过程中,大多数国家都将发展重点与切入点放在成人教育上。因为,一般来说大多数的成年人生活年限远远要比其儿童或少年生活年限长得多。这一因素也决定终身教育制度主要是与成年人打交道。其次,从教育对象来看,终身教育也往往以成年人为主要对象,其目的在于给成年人提供更多的受教育机会,提升他们的业务和技能水平。但是,这并不意味着终身教育就等于是成人教育。一旦将二者等同起来,那么儿童、青少年时期的学校教育将无法进入终身教育体系,这显然违背终身教育的原有之义。
(二)培养模式未能适应现代化教育的要求
终身教育思想引入中国,要比国际社会的推动与传播稍晚一些。当我国还处于引进和“扫盲”的阶段时,一些发达国家已经开始出台较为成熟的政策,并建立起较为完善的终身教育发展体系。随着我国改革开放力度的加深,终身教育建设的步伐也随之加快。从近三十年的发展来看,我国不断地吸收借鉴国外成功的经验,取得一定成绩,并成功融入到国际社会中,终身教育建设和发展取得一定的成绩。由于还缺乏对本土情况的清醒认识,加上对国外经验认识不充分,我国在继续推进终身教育问题上出现一些偏差。
(三)制度建设不到位,忽视民众参与
由于继续教育制度建设的欠缺,在酝酿、制定和执行终身教育政策的过程中,国家的行政力量的推动起到关键作用。尽管大众都已经认识到普通民众才是终身教育的主要参与者,但是相较于群众自身的力量而言,国家权力所承担的责任及所发挥出的巨大作用,是任何其他社会力量难以达到的。尽管如此,大多数人还是认为在终身教育体系中,政府职责还是应该有所侧重,扮演好“保障权利”“服务于民”的角色。尤其是对那些失业者、农民工、下岗者、高龄者、残障人士等“弱势群体”应给予更多的保障和扶持,让他们有更多的机会学习和提升个人技能,尽可能地服务社会。也就是说,任何一个公民只要有所需要,不论他处于人生的哪一个阶段,政府和社会就应该为他提供合适的教育机会。可见,在制定终身教育政策的时候,民众参与性的高低是十分重要的,其中也包括对终身教育颇有研究的专家学者。只有得到民众广泛、积极的参与,认真听取专家学者的专业性意见和建议,政府做出的决策才会最大限度地体现民众的需求和愿望,符合民众的心声。唯其如此,才能保证终身教育政策的制定是科学的,价值取向是具有理论性的。
三、以制度建设与创新推进继续教育改革适应终身教育的对策
(一)总结发展经验,深化继续教育的管理体制改革
由于继续教育不同于其他教育方式,其涉及面之广,是需要分步实施、分阶段完成的系统工程,因此,需要对我国教育存在的分块管理、资源分散、重复建设等领导管理体制上的问题进行改革。建议在国家层面上进行教育资源调整、教育事业统筹的同时,各级政府建立跨部门的继续教育管理机构。明确各级部门的职责,以便在各级、各类教育之间进行有效的合作和发展,保持政策的连贯性。为继续教育提供专门的经费支持,调动社会各界发展继续教育的积极性,提高个人对继续教育的重视程度。
(二)借鉴国际经验,建立健全继续教育发展的法律保障制度
从立法上看,发达国家对于终身教育以及继续教育都进行立法保障,并且已经成为整个国家教育法规的重要组成部分。反观我国的教育立法体系,在继续教育方面还存在明显的空白,这就需要我国从法律上确立继续教育的法律地位,同时明确各方的权利和义务,使继续教育做到有法可依。在社会上推行继续教育制度时,要加强执法监督。完善继续教育的认证制度。把学员接受继续教育的状况以及取得的成果以证书的形式认证下来,作为工作考核、执业注册、岗位调动的依据。实现国际经验的本土化,加快终身教育立法化的进程。众所周知,中国终身教育的发展要晚于国际社会近二十年的时间,因此,已经积累丰富经验的发达国家的政策制定理念及目标的达成都可以成为我们的重要参照。但是在学习、借鉴国际社会推动终身教育发展的经验之际,也切实需要避免表面化和形式化的问题,对此就需要国内的理论界在借鉴的过程中进行深入研究、仔细甄别及透彻了解,尤其是对于我国的教育传统和实践环境要有明确把握,由此才能实现“洋为中用”以及国际化与本土化的有机结合。从当前的国际潮流来看,实现终身教育的立法化也是终身教育发展的必然趋势,因为任何成熟政策的最终归宿与最高体现就是走向立法。就我国而言,虽然已经制定两部地方性终身教育条例,但是国家层面的立法却迟迟没有开始,已有的两部地方条例也是不甚完善、问题多多。因此,如何通过进一步修订,为国家立法积累经验和基础,这也是当前需要解决的紧迫课题。
(三)注重专业设置的科学化与培养方案的制度化建设
1.继续教育的科学发展与可持续发展需要对人才培养的专业进行科学设置,也就是说要进行符合市场的专业设定。对于继续教育来说,生源是教育的服务对象,也是最大的办学资源。要想在招生过程中取得优势,第一位就是有符合学员需求的热门专业。对于普通高等教育来说,专业是一个学校的名片,但普通高等教育的招生专业不一定适用于继续教育。随着科技的日新月异,行业分工变得更细化,社会对职工的专业技能要求变得更高,比如,对于化学化工相关专业的设置与建设,一个“化学工程与工艺”可以分化出“煤化工”“石油化工”“计算机化工”“精细化工”“化工与制药”“农业化工”“涂料”“油脂”“化学工程”“化学工艺”“能源化工”“材料化工”“化工机械与设备”“仪表及自动化”等多个专业。相对应的,高校继续教育要注意了解行业最新动态,掌握国家政策调控,及时调整专业,在新鲜、新奇、特色、优秀上做文章。通过各种方式和渠道,引起企业和社会的关注、认同,增强学校的吸引力,吸引更多的有志青年参与到继续教育中。
2.继续教育人才培养要注重培养方案的制度化、规范化和科学化,减少人才培养的随意性和松散型,通过制度化建设确保人才培养方案基础务实。继续教育生源多为在岗工作人员,因此,学校方面没有学生毕业就业的压力。这就意味着不能照搬传统的普通高等教育模式,不能没有教学方式、考核方式等整个教学体系的创新。主办高校要以市场为导向,摒弃老旧的办学理念、专业设置、教学内容、培养方式,以有益于学生拓展就业为目的,在课程结构、课程设置、学时配置、试验项目设计上有所创新。在学制、课时总量投入相对稳定的前提下,可考虑设置通识课、实践课,缩短课堂所学与实际岗位需求之间的距离;还可以尝试将学历教育和执业资质培训相结合,在学习专业知识的同时拥有从业的资质,帮助学生毕业后很快走上工作岗位。
(四)构建激励机制体制,推进高校继续教育人性化、创新化
因为开放性和灵活性,继续教育在高校之间能够并存和发展,这也是高校办继续教育的共同点,但是还有不足的地方。高校应该寻求自身发展的途径,彰显自身的特点,与其他高校区别开来,形成良好的辨识度。例如,设立特色专业、着重实验操作、与企业相互合作、创新教学模式以及课程评价体系,从而拥有自己的特色,进行有针对性的研发和发展,有相对应的目标生源,形成良好口碑,树立自身专长,才能吸引生源。面对庞大的生源市场,高校不可能做到完全平均分配,也不可能一家独大,唯有以自身条件为依托,建设有别于其他高校的特点,吸引固定的目标生源,形成稳定有效的教学模式。设置其他高校没有的专业,建设比其他高校更优秀的专业,建设比其他高校更廉价的专业,取消市场已经饱和的专业,这才是高校继续教育应对市场的正确战略。我们需要明白,继续教育相比于普通高等教育在培养目的上有何区别,侧重点在什么地方。在明白这些问题的基础上,结合政策和市场形势,明白哪些行业领域发展处于强势,企业需要高校对职工提供怎样的服务。培养模式、专业方向、课程设置、实验实践设计等都具有创新突破的空间。创新才能区别于落后的教育体制,形成适合时代需求的人才培养模式,从而形成良性的发展模式。以培养优秀的在岗职工为目标,创新教学方式,培养符合企业需求的人才;创新教学评价体系,激励兼职教师教学工作的积极性,督促学生学习的热情。为此,要建立健全相关激励体制,以制度建设鼓励和推进高校继续教育人性化、创新化。
(五)通过建章立制,将现代信息技术融入继续教育
继续教育要适应现代化教育的规律和要求,通过建立健全相关制度,将现代信息技术融入到继续教育的可持续发展中。众所周知,现代信息技术给各行业带来前所未有的机遇,继续教育也不例外。在国家教育资源较为短缺的情况下,信息技术可以整合分配教育资源,为学员提供方便、个性化的学习条件。为实现上述目标,一方面,国家应出台相关政策,采取有力可行的措施,加强对互联网基础建设的投入,充分利用信息技术手段,发挥卫星、广播、互联网在继续教育中的作用。另一方面,对现有的继续教育机构做出调整,充分发挥其资源优势,形成教育资源的基地和输出口,使更多学生不受时间、地点的限制,依据自身的生活作息,合理规划学习时间和地点以及学习内容,从而使继续教育覆盖一二线城市,甚至是广大的农村地区,惠及更广大的人民群众。利用信息技术,可以与国外优秀的高校、学习辅导机构合作,使国外的先进技术和科学进入我国,使国内的发展与世界接轨,使国内广大劳动力更具有国际竞争力。
作者:李炎 单位:南昌大学
参考文献:
[1]国卉男.中国终身教育政策研究———基于政策文本的分析[D].上海:华东师范大学博士学位论文,2013.
[2]陈红君,罗大贵.我国成人高等教育发展的问题与对策探析[J].继续教育研究,2010(2):46-48.
[关键词]有机化学;教学团队;建设
高等教育的目的是培养富有创造精神和创新能力的高素质人才,进入新世纪以来,原有的教育模式已很难达到这一目标,因此必须进行相应的教学改革。高校教学团队是高校教学的一个新命题,出现在我国高校的教学工作中的时间并不长,关于其建设的研究也不多[1-3]。洛阳师范学院有机化学教学团队主要承担化学、应用化学、化学工程与工艺、生物科学、生物技术等专业的有机化学、有机化学实验、高等有机、有机波谱分析、有机合成等课程。该团队共有教师18人,其中教授5人,副教授13人,博士学位15人,硕士学位3人。团队教师职称、学历、年龄等结构合理,经过多年的磨练组合,是一支素质过硬、教学能力突出、梯队合理均衡、成绩优异的教学团队。我团队于2015年获批河南省高等学校优秀教学团队。本论文基于洛阳师范学院有机化学教学团队的建设,从教学团队的概念、发展目标、建设意义、人员组成、绩效和保障机制等方面对教学团队的建设进行理论思考和实践探索。
1教学团队的意义和我国高校教学团队建设现状
2007年教育部、财政部颁布的《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(简称质量工程)明确指出要确保高等教育的教学质量,加强教学团队建设,推进教学改革和管理。这一举措对提高本科院校教学质量有着重要意义。教学团队建设是教育部质量工程建设的重要组成部分。教学团队是指为了达到提高教学质量的目标,教学个体之间相互协作形成的教学群体。在长期的高校教学实践中,只重视教师个体的作用而没有形成教学团队。随着科学技术的不断发展及学科门类的综合化,使得教学过程变得复杂,仅依靠某个人的力量往往不能够完成教学和培养人才的任务,而是要充分依靠群体的力量,形成教学团队,团结协作才能达到最终的目标。从2007年起,各国家级和省级教学团队相继建立,形成了许多优秀的教学团队。教学团队的建设越来越受到重视,在本科教学中也发挥了重要的作用。由于缺乏经验,我国高校教学团队的建设尚不成熟,在建设过程中还存在着许多问题。如对教学团队的功能认识模糊,有的高校认为教学团队就是把个体的教师集中起来,缺乏明确统一的目标管理措施;其它的如缺乏团队精神和带头人、重申报轻建设、缺乏绩效考核机制和制度保障机制等。这些缺陷导致了教学团队建设工作远远达不到预期目标,还需要进一步发展完善。
2教学团队建设的理论思考
优秀的教学团队对提高教师的整体教学水平并最终达到大大提高教育教学质量的目的具有重要意义。建设一支优秀的教学团队,首先需要明确“教学团队”的概念。20世纪80年代,团队理论最先在西方运用于教师工作领域。提倡教师共同工作,形成伙伴关系,通过共同研学、示范教学等提升教学质量[4,5]。其次是队伍建设,教学团队的主题是教师,教师之间分工合作,相互协作,实现1+1大于2,最终更好的完成团队共同的目标,即提高教学质量,培养高水平人才。团队的教师队伍要结构合理,包括年龄结构、职称结构等。团队成员间各司其职,更加强调协作性,这是团队区别于一般性群体的核心内容。团队要有一个教学经验丰富、学术水平较高的带头人,负责教学计划的制定、管理及统筹安排等工作。第三,教学团队的建设要有计划性,这是一个团队比个体更加要注意的地方。团队成员人数多,工作更需要有计划。包括教学任务的总体规划、具体实施方案、课程的开设计划、教师的安排等等。第四是教学团队的绩效考核机制建设,这是考察团队及团队成员工作业绩的制度办法,是一种标准,在团队中形成的规矩,也是一种激励。最后,一支优秀的教学团队需要各方面的制度保障。制度保障建设的完善可以为教学团队提供舒适的教学环境,获得有效运行所需要的各种人力和物质资源。
3有机化学教学团队建设的实践探索
建设一支优秀的教学团队,需要的工作很多。首先是人员的选择,确定团队的带头人,成员要择优录用,同时照顾团队的分工及构成的合理性。我们有机化学教学团队带头人吉保明教授,博士,河南省高校杰出科研人才,洛阳市优秀专家,河南省教育厅学术技术带头人,河南省优秀教师,河南省化学会理事,洛阳师范学院教学名师,郑州大学、河南师范大学、青岛科技大学兼职硕士生导师。曾获河南省优秀教学成果二等奖1项,河南省科技进步奖二等奖1项,天津市自然科学奖二等奖1项,河南省自然科学优秀学术论文一等奖5项、二等奖2项。出版教材和教学参考书3部。主持国家自然科学基金项目3项,河南省高校杰出科研人才创新工程项目、河南省高校科技创新团队项目、河南省高校省级重点实验室培育基地项目、河南省基础与前沿技术研究项目、河南省科技攻关项目等省级课题5项。吉保明老师在有机化学教学团队中具有很高的威望,具有团队带头人在团队建设中的号召力和凝聚力。第二是确定教学团队的目标和制度建设,教学团队的建设目标是形成新的工作机制,进一步提高团队成员的整体素质、积极性、凝聚力和向心力,实现良好的教学效果,发挥教学团队的示范作用,为教学改革作出贡献。制度建设包括成员绩效考核制度和团队工作的保障制度。这些我们通过向其它国家级或省级的优秀教学团队取经,并结合自己团队的特色来制定。目前已形成了一套较完善的奖惩保障机制。制度的制定要与时俱进,随着情况的变化而做出改变。第三是团队教学工作建设,这是教学团队的核心内容,也是贯彻团队建设的整个过程。教学工作的重点是课程教学,其它的有教材建设、教改项目等等。为提高整体教学质量,老教师充分发挥传帮带的作用,青年教师则多听老教师的课,多请教,多思考。团队中经常组织集中听课,针对某个成员的课程找问题、想办法。争取相同的课程能够集中备课,这样成员间能互相了解对方的上课情况,交流也更方便。教学内容上处理好经典与现代的关系,注意引入最新科技成果。针对化学、应用化学与化工不同专业的特点设计教学内容,同时也考虑到学生的需求来安排教学内容。教学方法上传统教学手段和现代教育技术相结合,充分利用网络资源和网络交流途径,实施多媒体教学条件下的师生互动交流措施,解决了学习内容多而学时少的矛盾,提高了教学质量,培养了学生能力。同时,我们的教学团队重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。采用多种层次的讨论和专题报告,并结合半微量实验、开放实验室和创新实验,倡导同学们提前介入科研,培养了学生的创新能力,受到广大同学的欢迎。另外,2007年起,有机化学在全院首次开设了双语教学,到目前已经有9届学生从中受益。通过在教学过程中的不断探索与实践,现已基本形成良好的教学模式和方法,教学效果较好,受到学生的肯定。
4结束语
高校的教学团队建设是一个新课题,需要长期的探索发展。创建一支优秀的教学团队,需要团队成员、学生及各相关部门人员的共同努力。我们的有机化学教学团队经过多年的建设,已取得了一定的成绩,积累了一些教学团队建设方面的经验,当然也存在着不足。总之,创建优秀的教学团队,我们要走的路还很长,我们将会在以后的工作中更加努力,完善我们的教学团队,发挥其在教学中的作用。
参考文献
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关键词: 化工计算 VisualBasic 软件开发
化工计算通常是很复杂的,化工专业的多门课程,如化工热力学、分离工程、化工原理实验等,都牵涉到大量的化工计算。这些课程是学生在学习过程中非常畏惧的,同时,复杂的计算是老师在讲授过程中的一大难题。复杂的化工计算过程,通常都是通过计算机程序实现的,在这方面,还没有一个能够很好地满足广大师生教学需要的软件,这就给教学带来比较大的困难。
对于高校教学来说,需要程序实现两个功能:一是计算功能,二是教学功能,即学生在使用软件的计算过程中,软件可以提供适当的提示、注释、指导,达到计算和教学的双重目的。目前,针对化工计算的成熟软件,如Aspen Plus等,主要针对的是化工行业的工作者和有一定基础的研究人员,其功能以计算为主,使用者并不能通过软件了解各类计算的详细原理和方法,不能对化工专业的学生或是初学者起到作用。而且,此类软件使用费非常昂贵,一年的使用费就需上万元,超出很多高校、科研机构的承受范围。因此,自主开发一套简单实用、适合于本科教学的化工计算软件具有非常重要的意义。一旦软件开发成功,则既能强化教学效果,又能节省资金。
笔者自主开发了一套适用于化工热力学和化工原理实验本科教学的化工计算软件,基本完成了该学科本科阶段中的各类复杂计算,同时,用程序处理化工计算过程,可以让学生的精力从繁复的计算过程中解放,更多地关注计算原理和实验内容本身,从而对教学起到积极的辅助作用,达到良好的教学效果。
1.软件的主要内容
本程序以Visual Basic为工具开发的具有可视化界面的化工计算程序。该程序可直接在windows操作平台使用,界面友好,操作简单,运行可靠稳定。内容包括《化工热力学》课程中大部分较为复杂的计算程序,以及一些重要的化工原理实验的数据处理程序。此外,本程序的帮助部分还提供了软件使用的视频说明,可解答学生在使用中的问题,帮助学生更深刻地理解课程内容。
2.程序的结构及主要功能
本程序用VB语言编写,运行操作系统环境是windowsXP/windows7/windows8操作系统。通过主界面进入科目选择(化工热力学或化工原理实验),并选择要计算的内容,输入相应数据或参数,即可获得计算结果,并根据用户需要,提供计算的流程图、详细步骤和原理提示性文字等,达到人机互动的效果。程序结构如图1所示:
图1 软件流程图
程序的主界面分为标题栏、菜单栏、工具栏、工作区和状态栏。其中,菜单栏里的各项的内容包括:系统、科目选择、设置字体、显示、工具、帮助等选项,具体功能如下:
2.1化工热力学计算模块
化工热力学计算模块主要包括:真实气体及混合物状态方程(EOS)的计算、真实气体逸度及逸度系数的计算、真实液体混合物活度系数的计算和气液平衡体系泡露点的计算四个部分,每部分有几个不同的分支,在科目选择界面选择相应选项进入计算界面。
考虑到化工热力学所涉及的计算问题较复杂,计算工作量大,且待解变量之间的关系往往不能用显函数形式表达,需要用迭代计算,因此学生在实际学习过程中往往会迷失在局部的计算中,难以把握整个计算的流程。作为一款教学软件,本软件在设计时有以下特色。
2.1.1加入了“查看流程图”的按钮。此按钮的目的是让使用者(学生)在计算过程中随时查看整个计算的思路,了解计算过程中每个参数的意义。
2.1.2可供选择的计算模式。对于部分需要迭代运算的过程,程序提供了“自动迭代”和“手动迭代”两种模式。对于化工专业的从业人员、老师和对原理比较熟悉的学生,可以选择“自动迭代”,程序会尽可能地减少中间的停顿次数(需要进一步输入参数除外),直接给出最后的计算结果,这种模式适合以应用、研究为目的的计算。如果是初学者,如刚接触化工热力学课程的化工专业学生,则可以选择“手动迭代”。此时程序会在必要时暂停并弹窗,对已完成的计算进行简单的解释,并对下一步的计算给出必要的提示,让使用者参与到计算的步骤中,加深对相关知识点的理解。
2.1.3具体计算步骤的显示。程序中大多数的复杂计算都是在后成的,最后呈现在使用者面前的仅仅是一个最后结果。程序在计算结束后提供了“是否查看计算(迭代)过程”的选项,点击“是”后可以查看具体的数据处理过程,如迭代次数和每一步迭代的结果等。
以本模块下的“RK方程”计算程序为例:
进入此界面时,用户可选择迭代方式,并在对应的文本框里输入方程的参数,点击“计算”按钮。如果选择的是“自动迭代”,则程序将自动进行迭代计算,并在计算结束后弹窗询问是否查看迭代过程,用户可根据自身需要选择是否查看。自动迭代的数据可以保存至txt文本,方便用户查看。
若选择手动迭代,点击“计算”按钮后,会弹出提示窗口,用户按照提示进行下一步操作,每次点击“计算”按钮后,都会出现提示窗口,引导使用者逐步完成整个计算过程。用户熟练使用后,可选择不再显示该提示窗口。
此外,在程序运行的任何时候,随时都可点击“计算流程图”,查看计算的基本步骤,方便使用者深入理解方程的原理。
2.2化工原理实验计算模块
化工原理计算模块包括:传热实验、干燥速率曲线测定、恒压过滤常数测定、离心泵特性曲线测定、流体流动阻力的测定、CO2吸收实验、转盘塔萃取实验等七个实验。
在化工原理实验模块中,主界面为数据输入、输出窗口,并附有装置图,提供实验管路模型的直观展示。使用者点击上方菜单栏的“设置实验参数”,或者直接在工具栏点击“设置”按钮,设置好实验参数后,在数据输入窗口中输入实验数据,点击计算,即可自动输出实验结果。化工原理实验相对而言计算本身并不是很复杂,其更重视的是对实验原理的理解。因此,本软件区别于其他数据处理软件的特色在于计算完成后的“显示数据处理过程”。以传热实验为例:
在本实验的处理程序中,可以解决以下问题:
2.2.1计算出冷、热流体在相应温度下的比热容。
2.2.2在实验条件流量下,计算出单位时间冷流体吸收的热量、热流体传递的热量。
2.2.3计算出流体的对数平均传热动力。
2.2.4计算出传热系数K。
2.2.5查看数据处理的详细步骤。
2.3其他功能
2.3.1字体:主要用于设置化工原理实验数据处理结果的字体相关属性,方便查看。
2.3.2显示原始数据:在显示实验数据处理结果(过程)后,显示原始数据。
2.3.3调用程序:用于化工热力学方程之间的调用,求出必要的参数。
2.3.4数据处理结果(过程)的保存:将化工热力学方程参数、计算结果、迭代过程保存于txt文件。
2.3.5操作提示:软件在必要的地方弹出窗口,提示用户下一步操作。
2.3.6视频帮助:在“帮助”菜单选项下,有“视频演示”功能菜单,供用户查看相关演示视频,了解软件操作。
此外,由于本程序面向的主要用户是化工热力学、化工原理的初学者,因此在输入数据时,由于原理不熟、概念不清而导致的非法输入有很多。为了保证程序的正常运行,程序会检查输入所有数据的有效性,避免程序非正常退出,并适当给出提示,帮助使用者理解计算(实验)原理。
3.软件实际使用效果的反馈和展望
本软件经徐州工程学院化学化工学院2011级化学工程与工艺专业的学生试用,效果良好,学生对化工计算的畏惧之心大减,提高了学习化工专业的兴趣。同时,学生在使用过程中也提出了一些建议,其中一部分已经在最新版本的程序中得以落实。
在后续更新中,将增加作图功能,软件可自动根据实验数据处理结果,画出相应的曲线图,并实现坐标范围值的自由选择和图形的放大缩小,进一步完善软件的功能,提高软件的实用性。
参考文献:
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关键词:工科学生;物理化学;本科教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)45-0197-03
物理化学课程是化学化工类专业的一门重要学科基础课程,也是学好后续专业课的必要准备。由于物理化学是在前人大量实验资料的基础上进行分析、综合和归纳,从而得到很多的各种定律理论及公式,所以历来的化学化工类学生都对之望而生畏。尽管物理化学公式多、概念多、模型多,但是很多知识源于物理的原理和实验,而且经常用高等数学为工具进行推导和演算。总之,该课程理论性强,逻辑思维性强,抽象概念多,因此,如何在课堂上将物理化学讲授的生动、形象,激发工科学生的学习兴趣就显得尤为重要了。兴趣是最好的老师,学生有了兴趣,教师才能较好的指导。我校涉及工科的化学化工类本科专业主要有:应用化学、高分子科学与工程、化学工程与工艺、环境工程等。以下是我们在课堂教学活动中,关于如何激发学生学习兴趣的一些方法。
一、提出问题法
提出问题,引发学生思考。进行探究式教学是提高学生学习兴趣的重要手段。例如讲授“Carnot循环”一节时,可从Carter小时候观察奶奶烧开水,看到水在锅里沸腾将锅盖顶起来,受此启发,长大后Carter发明了蒸汽机。一种工作在高温热源(锅炉内水蒸汽)与低温热源(空气)之间,源源不断地将高温热源吸收的热转变为功并将部分热量传递给低温热源,其最大效率是多少(工业上能提高生产效率)?然后联系前面讲过的可逆过程特点(系统膨胀对环境做最大功,压缩得到最小功),引出Carnot循环。
又例,讲授偏摩尔量时,理想混合物如苯(A)和甲苯(B),没有体积效应,即Vmix=nAV*mA+nBV*mB,而真实混合物如水(A)和乙醇(B),具有体积效应,即Vmix≠nAV*mA+nBV*mB,为什么呢?这是由于两种分子(A和B)的结构和分子之间范德华相互作用力不同造成的。
二、例举一些与讲授知识紧密相关的自然现象或工业上的应用
实践是认识的来源。认识是主体对客体的能动性反应,这种反应只有在实践中,在主体和客体的相互作用中才能完成实践是认识发展的动力。认识产生于实践的需要,实践为认识的发展提供日益完备的认识工具,锻炼和提高人的认识能力。例如,讲授“Henry”一节前,举例啤酒、碳酸饮料开瓶后,大量气泡从瓶口溢出,问学生为什么?讲授“Raoult”一节前,举例为什么海水在低于0℃结冰?“表面物理化学”一章涉及许多自然现象或应用,例如,讲授“表面张力”一节前,可举例为什么水滴自动形成球形?可从以下两个角度进行解释,若形成不规则形状,则各处的曲率不同,附加压力不同,不稳定;形成球形表面积最小,则表面吉布斯自由能最小。讲授“附加压力及Kelvin公式”一节前,可举例如下:人工降雨;干旱的稻田土壤龟裂,在缝隙里比较湿润;香菇干在梅雨季节若没有密封包装,则容易受潮;等等。Kelvin公式可以解释两种重要的现象:(1)毛细凝聚现象:在多孔固体表面,水蒸汽被吸附时,在细孔道内弯曲液面上的蒸汽压比平液面上小,容易发生凝聚。例如,干香菇在梅雨季节很容易受潮;多孔性结构的物质如活性碳、硅胶等常作为干燥剂;泥土中孔道和缝隙常常保持潮湿状态;等等。(2)亚稳状态的存在:例如过饱和溶液、过热液体、过冷液体、过饱和蒸汽等亚稳现象。亚稳状态在热力学上不稳定,在动力学上却能保持暂时稳定的状态。讲授“固体表面吸附”一节前,可举例活性炭用于蔗糖汁脱色制白沙糖。
三、例举一些与讲授知识紧密相关的物理化学实验
实验是一种实践,它是感性的,而理论是理性的。从感性上升到理论是逻辑必然,是认识更加深入的过程。理论指导实践,反过来实践或应用推动理论的发展。从生动、鲜活的实践提炼上升到理论是认识的飞跃。例如,讲授“热化学―等压热效应与等容热效应”一节前,讲述氧弹量热器测量物质燃烧热―等容热效应,如何换算为等压热效应?从Gay-Lussac-Joule实验讲授理想气体热力学能变和焓变,从Joule-Thomson实验讲授实际气体的热力学能变和焓变及其节流膨胀的应用,从铋―镉相图的步冷曲线测量实验讲述简单的低共融二元相图等。
四、类比法
类比推理是一种重要的思维手段,类比教学法对于引发学生的学习动机、帮助学生理解抽象的事物和概念、发展学生的求异性思维以及培养学生学习的主动性具有重要意义。类比教学法在课堂教学中被广泛运用,形式多样,但是类比教学的运用也有一定的局限性,类比的运用要适度,不能盲目依赖。例如,讲授“电解质溶液的电导”一节时,将离子导体与金属导体进行相应的对比讲述,让学生对这两种导体的特点、影响导体电阻的因素等有明确的认识。再比如,可以提问学生,电化学反应其实也是一种氧化还原反应,那么,这种氧化还原反应与普通的氧化还原反应有何区别?引导学生经过思考后加深对电极反应的认识。
五、讲述科学家的生平故事,特别是他们的科学精神
讲述科学家的生平故事,可激励学生以他们为榜样,勇攀科学高峰。涉及的物理化学家主要有:Carnot、Joule、Clausius、Gibbs、Helmholtz、Claperon、Faraday、Nernst、Arrhenius等。比如在讲Ag|AgCl电极时,可以讲周公度先生的一个亲身经历。周先生早年在北大做实验助理教师时制备Ag|AgCl电极,第一次制备时发现电极上有一个黑点,他一开始认为可能是实验操作问题,然后重新做,结果第二次还有,这时,他认为这可能不是实验操作的问题,而是有相关实验现象产生。于是,周先生对电极上的黑点进行了详细的结构分析,结果发现了一个文献中还没有报道过的晶体结构,并将研究结果发表在国际相关主流学术期刊上,该研究成果奠定了其在国内结构化学领域的领军地位。经过这一事例可以教育学生要善于发现问题,并勇于解决问题。这一点不仅可以教书,而且还可以育人。
六、学生课堂练习法
讲授气体混合物中各组分的化学势――理想气体及其混合物的化学势时,先让学生做以下例题。
计算1.0 mol理想气体在等温下从标准压力P变化到任意压力P化学势的变化。
标准态:在T、P的纯理想气体。以上就是化学势表示式。
七、介绍科技前沿法
教师在教学过程中应当结合现代科学技术的新发展,把一些与课程有联系的最新科技进展穿插在理论的讲授中,学生通常对这部分比较感兴趣,既拓展了学生的科学视野,也提高了学生的学习兴趣。例如教授“化学电源”一节,除了介绍教材上列举的蓄电池(如铅酸、金属氢化物―镍电池等)和燃料电池,还补充介绍了目前广泛使用的锂离子电池。随着全球矿物能源的日益减少和环境问题的日益突出,对于新能源的利用和研发越来越重要,因此特别介绍了锂离子动力电池和超级电容器作为替代轿车传统发动机的能源动力,可达到减少环境污染和减少对石油的依赖。
八、提问学生法
对于比较容易和简单的讲授内容,可采用此法。一方面可提出下面讲课的内容,另一方面可检查学生的预习情况。例如讲授“Hess定律”一节时,可以提问学生:Hess定律的内容是什么?Hess定律在什么条件下成立?等问题。
此外,还有先讲结论法、归纳法、演绎法等。总之,要根据授课内容来选择合适的激发学生学习兴趣的方法。让学生感到物理化学重要(是其他化学基础课程的理论基础)、有用(工农业生产应用,解析自然现象等)、形象而不抽象,达到学生自觉和主动学习的目的,从而促进学生掌握物理化学知识。
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关键词:石油化工机械;防腐设计
腐蚀介质广泛地存在于化工企业的日常生产工作环境中,在这样的环境中,机械设备的腐蚀程度通常会更加严重也更快,所造成的损失也较大。因此要加强化工行业机械设备的防腐蚀能力,对提高机械设备的使用年限,降低企业的生产成本等,都具有较大的意义。
1 设备发生腐蚀的原因及分类
1.1 发生腐蚀的原因
众所周知,化工机械设备本身是金属构成的,只要是金属它就会因为温度、湿度等外界条件的影响,从而导致金属发生锈蚀。在当下环境中的工业企业,特别是各个化工企业内,其环境中都含有大量的 CO2、SO2、硫化物、氢氧化物等一些有害物质,再加上不同的企业不同的厂房在不同环境下的温度和湿度都较高、较大,因此在这些环境因素的综合作用和影响之下,金属就可能会与这些有害的物质发生强烈的化学反应,进而形成了腐蚀。
1.2 腐蚀的分类
1.2.1 按照腐蚀所产生的原因以及表象进行分类。可以将腐蚀分为:疲劳服役,剥层腐蚀,工业大气腐蚀,高温氧化腐蚀以及酸性大气腐蚀,等等。
1.2.2 按照腐蚀所产生的机理进行分类,化工机械中的腐蚀主要可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。
电化学腐蚀,则主要是指金属材料在与电解质溶液进行接触以后,发生了电极反应而发生腐蚀,这种反应是一种氧化还原反应,主要因为环境的潮湿所致。
化学腐蚀的含义主要是指金属的表面与周围的介质发生了化学反应,进而使金属遭受了破坏,主要是因为环境温度过高、较为干燥所致。
2 腐蚀产生的化学机理
2.1 电化学腐蚀机理
金属发生的电化学腐蚀,主要就是因为金属的表面层与离子导电介质所发生的电化学作用,从而遭到了破坏。任何按照电化学机理所产生的腐蚀,都会包含至少一个的阳极反应和阴极反应,同时还会通过金属内部的电子流,以及在介质中的离子流进行联系。
阳极所发生的是氧化过程,主要就是金属离子从金属中转移出来,转移至介质中,同时放出电子流,然后与介质中所存在的离子流进行联系,结合到一起。
而阴极反应则相对的是介质中的氧化剂组成成分,通过吸收来自于阳极的电子进行还原的过程。电化学腐蚀因为电流不会对外进行做工,都会在腐蚀电池的内阴极发生自耗反应,这样的反应,无疑就会加快金属被腐蚀的速度。
2.2 工业大气的腐蚀机理
在工业污染较为严重的地区中,空气中所包含的 CO2、SO2、硫化物、氢氧化物以及盐等挥发物,还包括一些工业粉尘,这些都是一些腐蚀性的介质。在以上介质物中,在潮湿的条件情况下,酸性气体就会与水结合生成无机酸,而这些酸就具有极强的腐蚀作用。例如一些铁制的合金,在这样的介质中,就会发生一连串的化学反映,致使钢材被严重的破坏。
在工业大气的环境下,机械腐蚀是由电化学腐蚀和直接化学腐蚀综合作用的。从电化学腐蚀以及化学腐蚀的本质来看,都是因为金属原子在失去电子以后变成离子的一个氧化过程。其主要的区别就是发生的环境背景不同而已,化学腐蚀是金属与周围介质在高温、干燥的环境中所发生的化学反应,而电化学腐蚀则是发生在潮湿的环境下,发生的氧化过程。
3 化工机械设备的防腐蚀设计
金属材料极容易遭到腐蚀破坏,所以在机械设备的采购过程中,应该要对机械设备的采购选用、安装使用等环节进行综合的考虑,并且要选择合适的配套附件,对设备的附件功能以及防腐蚀设计,具有相同的重要作用。
3.1 材料的选择
被用在制造业中的机械设备材料,大多都是碳素钢。这种钢价格较低,同时采购较为方便,而且便于对其进行加工。这样的钢在普通的工作环境中使用,不会发生较大的腐蚀,对机械设备的使用,也不会造成较大的危害。但是如果是在化工行业中使用,其工作环境就可能会对其造成较为严重侵蚀。
例如常用的 Q235 钢,在浓度较高的腐蚀性介质中,其腐蚀速度十分的高,即使对设备进行防腐涂漆,但是很容易造成漆膜出现局部脱落或是划伤,也可能会致使其腐蚀面积不断扩展,大大降低了机械设备的使用寿命。因此,化工企业通常都不会选择使用这样的材料,而选择一些具有耐腐蚀性能的普通低合金钢,作为机械设备的制造基材。低合金钢的价格虽然稍高,但是其所能够取得的总体经济效益,要比碳钢好很多。
3.2 结构与工艺
如果机械构件的集合形状设计,过于复杂或是不合理,就可能会引起热应力、积尘、机械应力以及积液等缺陷,进而导致接卸的局部发生腐蚀情况,因此应该从防腐蚀的角度对结构的设计进行综合性的考虑,通常情况下,要符合以下要求:
3.2.1机械构件的形状易简单;
3.2.2 防止机械构件表面有伤痕或是遭到损坏;
3.2.3 机械构件应该尽量选择使用同一种金属材料;
3.2.4 尽量减少机械构件中存在的缝隙;
3.2.5 选择较为优质的防锈漆以及结构形式,以便于保证腐蚀介质与机械构件能够完全隔离,尤其是要注意对焊缝进行涂漆,较为合理的涂漆结构,能够保证构件的任何一面或部位,都能够进行涂漆;
3.2.6 防止残余水分在机械设备上有滞留情况,在设计的时候要尽量避免具有向上的容器状凹处,如果不能够尽量避免,应该要设置排水孔;
3.2.7 在对机械设备进行焊接时,要尽量防止出现应力集中或者是内应力的现象,要尽量采取连续的焊接工艺,间断的焊接就容易产生内应力;
3.2.8 要尽量避免出现焊接缺陷,例如咬边、焊瘤、未焊透等现象,这些都可能会导致其形成新的腐蚀点。例如咬边就可能会导致出现应力集中,其凹陷边也可能会形成夹缝,而焊瘤不仅仅会造成应力集中,还会致使焊瘤与母材之间形成一定的夹缝。以上这两种焊接缺陷,都会造成较为严重的腐蚀现象;
3.2.9 为了能够进一步防止发生缝隙腐蚀现象,对于构件的连接处的夹缝,要进行科学合理的设计。对于常见的构件连接形式,主要包括对接以及搭接两种,这样的连接中应该采用焊接的连接,同时还应该采取双面连续的填角焊接,同时对于对接的接头,还应该采用双面连续的对接焊接,进而避免出现缝隙腐蚀的情况发生。
4 设备的防腐蚀方法
对机械设备进行防腐蚀的方法有很多,主要就是为了能够改善金属本身的特质,将腐蚀介质能够与被保护的金属进行隔开,或者是对金属表面进行合理的处理,以改善电化学保护以及腐蚀环境等等。电化学保护法,主要就是依据电化学的相关原理,进而在金属设备上采用一定的措施,进而使之能够成为腐蚀电池中的阴极,从而减轻甚至是防止金属腐蚀的方法,主要包括外加电流法以及牺牲阳极保护法。
外加电流法,主要是指将保护金属与另一个附加电极作为电池的两极,同时将被保护的金属作为电池的印记,然后在外加直流电的作用之下,对阴极进行保护;
而牺牲阳极保护法,是采用电极电势将被保护的金属或是合金,作为电池的阳极,将其固定在被保护的金属表面上,从而形成了腐蚀电池,而被保护金属作为阴极,从而得到保护。
根据电化学的相关腐蚀原理,采取牺牲阳极保护法对机械设备进行保护是一种较为科学、合理且有效的方法。而目前,各个国家也广泛的采用此方法,将其应用在各种较容易发生腐蚀的机械设备上,对其进行保护,并取得了较好的效果。
参考文献: