高分子化学工程范文
时间:2023-08-17 18:13:14
导语:如何才能写好一篇高分子化学工程,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
核心资料:简要介绍天津大学化工学院材料学和材料化学工程(高分子专业)的基本情况,包括时间安排、往年录取情况及大致的录取比例和分数线等、考试科目、考试参考书以及获取相关信息的途径等。
其他重要资料:天津大学高分子化学96-05、09、2010年考研试题(市场独家最全)、天津大学高分子化学本科授课课件、天津大学高分子化学2007-20114年考研大纲、天津大学高分子化学本科期末学习材料、天津大学高分子化学本科期末试卷1份。
考研参考书及习题集部分:《高分子化学习题及解答》、《高分子化学学习指导》、潘祖仁《高分子化学》(第四版)教材及课后习题答案。
(来源:文章屋网 )
篇2
1、化学工程技术的产生于发展
19世纪的欧洲出现了化学工程,并且在20世纪在石油的开采中逐渐的兴起,先后在一战期间和二战期间有着重大的工程技术进展,相继研发出了许多化学武器以及原子弹的出现,该项技术在20世纪60年代进一步的开展,并且取得了突破性的作用,逐渐的从一些小型的化工产品迈向大型化工设备领域,并且研制出了许多大型的装置,这对于一些大型的生产有着重要的作用。之后在20世纪60年代,化学工程在计算机的应用中,展开了更广泛的应用和发展,之后再计算机的应用下出现了许多化学工程产品,能够为人类的生活提供日新月异的新产品。
2、化学工程技术在新世纪的发展趋势
由于化学工程能够带动新世纪的变化,它作为一项综合的学科推动者社会经济各个领域的发展,因此该项工程对于新世纪的发展趋势表现在:
2.1化学工程与其他学科的交叉存在
在化学工程中,它能够与高分子化学以及高分子的物理学科交叉的存在,因此这就推动了材料化学工程的进一步发展,能够根据化学工程的基本原理对材料的制造过程进行科学的生产,能够将自然的资源材料加工成比较精细的化学物质,在学科的交叉中,对于一些汽车器材的制造以及纤维技术都有着重要的推动作用;对于化学工程技术与生物学科的交叉来说:它能够将化学技术的手段应用于生物技术的研究中,在该项技术中的重要成果是:生物药品的产生、各种农药、氨基酸、以及酶制剂的出现,这些产品对于人类的生活都有着重要的作用;化学工程技术与有机化学、无机化学的交叉,由于化学工程是一门比较精致的学科,因此它与有机化学和无机化学的结合能够对化肥生产有重要作用,并且在石油的开采中能够指导正常的生产。
对于化学工程来说,与之交叉的学科还有,环境学和物理、微电子学。在环境中,通过化学工程技术的发展,对于环境学工程有着促进作用,保证了环境的质量,对于净化环境有进一步的改善意义;而在物理、微电子中,由于学科之间的交叉,产生了各种微电子以及线路板的进一步发展,这些产品给人类的生活带来了不少方便。
2.2化学工程与数、理、化相结合
在化学工程的发展趋势中,它与数学的结合表现在:该项技术能够在数学工具的使用中,积极的推广线性代数的使用。在与物理学的结合中,它能够在X光衍射、气相色谱程序以及电镜等一些高科技的产品中进行进一步的研发,方便了人们的日常生活。在基础化学的结合中,其主要的体现在人力参数的预测以及生物环境的治理工作中,二者相互结合,推动了高科技产品的发展,能够在不同的领域不断的进行突破。
3、促进化学工程技术的发展对策
对于化学工程技术的研究对策分别从以下几个方面进行研究,其具体的表现在:应该全面的提高化学工程的整体技术水平。这就需要做到:能够以全局的思想进行考虑,结合于化学学科交叉的学科进一步探究,能够做到统筹全局,整体的规划,并且要协调好各个学科之间的关系,相互配合、相互促进,为进一步推动化学工程技术的发展做充分的准备。
在发展化学工程的技术中,要不断的提高化学工程机械设备的研究水平。这就需要在发展的过程中要采用先进的机械设备,并且选用高科技的硬件设备进行,在提高技术人员的水平中,加大研发的力度,向世界化学工程逐渐的迈进。不断的更新研究的设备,在技术中逐日的提高。
在工程技术中还需要做好化学工程技术的基础教育工作以及要进行积极地拓展化学工程技术的应用范围。具体的措施是,能够根据技术的更新及时的对该项技术的人才进行培训教育,这就需要技术人员要在增强自身知识水平的同时要不断的提高自身的技术能力,通过相关的培训来加强各方面的理论知识和技术要领,在技术中增强实践的能力,为建设高水平、高质量的化学工程人才做充分的保障。除此之外,在化学工程技术的应用领域中还需要进一步的研究,对于一些新产品,新技术要增加研发的力度,这样才能够为寻求更大的技术市场做可靠的保障,进而促进化学工程技术的不断提高。
4、总结
篇3
关键词:高分子材料与工程专业;有机化学;教学现状;教学改革
有机化学是化学学科中的一个十分重要的组成部分,它的主要研究对象是有机分子,从有机物结构入手,研究有机化合物的化学性质,在分子水平上探知未知世界的基础学科。在我校,有机化学是面向化工学院、药学院二年级,以及海洋学院一年级学生开设的专业基础课程,是“大类培养”的主干课程。通过有机化学课程的学习,可使化学类学生掌握有机化学领域的基本理论、基本知识和实验操作技能,把握有机化学发展领域的新概念、新动向和新技术,同时为后续专业课的学习打下坚实的基础。
1.教学现状
在工科院校,有机化学的教学课时“缩水”,如我校有机化学虽然是“大类培养”的重要专业基础课,但是其课时数被压缩到64个学时,教师必须在一个学期之内完成教学。而有机化学作为高分子材料与工程专业的基础课,是高分子化学、高聚物合成工艺学、高分子材料学等后续专业课的基础,学生必须在有限的课时数里掌握《有机化学》这门课程,难度大,任务重。另外,由于江苏省高考制度,较大部分的学生高中阶段选修的“物生”,进入大学后化学知识特别是有机化学基础知识非常薄弱,一个教学班级里,学生的化学知识水平参差不齐。通常是刚进入大学的第一学期学习无机化学,对于选“物生”的学生来说,没有化学基础,一开始就挫伤他们学习化学的自信心。学习有机化学时,多数学生对有机化学的学习有畏惧感。如果入校时对专业认知不够,不能看到有机化学学习对高分子材料与工程专业学习的重要性,更是对有机化学失去兴趣。再者,有机化学课程自身的特点,由于有机物数量多,结构多变,机理难掌握。而工科院校的有机化学课时数又被压缩,教师为了教授完大纲的教学内容,不得不采取“满堂灌”教学方法,使得学生缺乏主动获得知识的能力,被动“填鸭式”教学必然导致教学效果不理想。一学期教学结束,发现学生知识掌握不好,除了少部分拔尖的学生,大部分学生对这门重要的专业基础课一知半解,学到的有机知识很少。
2.教学改革
结合有机化学学科规律,针对高分子材料与工程专业特点,对教学内容进行优化、取舍;改进教学手段,选聘高年级本科生、研究生做助理班主任,让他们参与本科生教学,形成多元化的本科生教学队伍;改革考核方式,实现高分子材料与工程专业有针对性的考核方式,教考分离。(1)改革教学内容有机化学的教学关键是引导学生“有机”这一学科,不同于其他几门基础化学课,有机化学基本不涉及计算,不涉及公式,说的是图片的拼接,化学键的断裂与重组,以构建新的有机分子。那么,在教学过程中如何引导学生使用“有机思维”思考问题才是关键。当我们谈到如何面对课时数被压缩这个问题,如果抓住“引导学生进入有机化学这个学科”这个关键问题,就能依据高分子材料与工程专业的培养方案,深入分析研究教学大纲和教学目标,对教学内容进行取舍。在改革教学内容时,还要考虑以下两个方面问题:一是研读多种版本的教材,最新版本的中、英文有机化学教材和专著等,从不同研读、分析深度的教材方面,准确把握“基础有机化学”教学重点、难点,结合高分子材料与工程专业的特点来取舍教学内容。二是关注高分子领域的研究前沿,发展动态,结合传统的知识,推陈出新,把最新的知识信息教授于学生,引导学生了解最新的前沿,激发他们的兴趣,使之感觉到目前所学知识的有用性。(2)改革教学手段我校近年实施了一项“班主任助理”制度,选派高年级本科生、研究生担任本科生班级班主任助理,取得了很好的教学效果。高年级本科生、研究生参与本科生教学,形成多层次、多元化的本科生教学队伍。高年级本科生已经学习了有机化学专业基础课,经历过有机化学的学习和考核,有自己的学习方法和技巧;他们已经进入高分子材料与工程专业课程学习,对哪些知识对专业课学习重要有切身体会;他们与低年级学生同属于一个年龄阶段,有更多的共同话题,沟通交流更容易,帮助学生及早发现自己的优缺点,扬长避短。高分子材料与工程研究方向的研究生,通常具有扎实的专业基础知识,已经接触了专业的前沿研究方向,可以对高分子材料与工程专业低年级学生的学业、思想及心理等方面给予关心和指导。而且本科生可以在研究生的带领下主动做一些创新创业项目,这使得本科生更清楚自己在课堂学习中哪方面有不足,增强本科生对基础知识学习的热情,使他们在有机化学课堂学习中更积极、努力。(3)改革考核方式良好考核方式可以极大地促进学生的学习热情,提高他们学习的积极性。目前,我院不同专业实行统一考试,如环境工程、化学工程、安全工程和高分子材料与工程等专业统一出卷,流水阅卷、统一登分,做到公正、准确。但是,这种“统一”的方法抹杀不同专业对有机化学需求的不同,使得教师和学生忽视基础课对后续专业课的影响,结果是为了考试而学习,不能真正掌握自己专业需求的有机化学知识。为了提高学生的整体素质和学习积极性,我们应实现不同专业单独出卷、单独考核的方式。卷面上可以体现出适合高分子材料与工程专业的题目,结合他们的后续专业课程。哪些知识是有机化学这门课程必须掌握的基础知识,哪些知识是关联高分子材料与工程的专业知识。同时,建立针对性的有机化学试题库,使学生接触更多不同的题型,拓宽知识面。建立适合高分子材料与工程专业的有机化学试题库,有机化学课程理论考试按照一定的难度系数、教学要求、考试范围等,统一从试题库里抽调,实现教考分离。
3.结语
为全面提升高分子材料与工程专业的有机化学教学质量,我们要结合有机化学学科规律,针对高分子材料与工程专业的专业特点,从学生的实际出发,认真分析总结,精选教学内容,创新教学手段,改革考核方式,不断激发学生的学习兴趣,以提高高分子材料与工程专业的人才培养质量。
参考文献:
[1]黄杰,周冕,李又兵,王选伦.高分子材料与工程专业《有机化学》教学改革探索与实践.广州化工,2014(42):186-187.
[2]陶传洲,刘玮炜,曹志凌,史大华,王建,程青芳.环境工程专业有机化学课程教学现状及改革.中国科教创新导刊,2010(34):78.
[3]刘国福,李慧,熊艳,研究生在提高本科生人才培养质量中的作用初探.中国教育技术装备,2012(9):20-21.
篇4
中山大学
华南理工大学
暨南大学
华南师范大学
华南农业大学
汕头大学
南方医科大学
广州中医药大学
深圳大学
广东工业大学
广州大学
湛江师范大学
广东海洋大学
所在城市
广东
广州
国家重点学科
基础数学、凝聚态物理、高分子化学与物理、人文地理学、植物学、动物学、生物化学与分子生物学、内科学(肾病)、神经科学、外科学(普外)、眼科学、肿瘤学、药理学等
材料学、材料加工工程、通信与信息系统、化学工程、制浆造纸工程、制糖工程
产业经济学、水生生物学、金融学、文艺学
教育技术学、发展与教育心理学、光学、体育人文社会学
作物遗传育种、果树学、农业昆虫与害虫防治、预防兽医学、农业经济管理、农业机械化工程
病理学与病理生理学
人体解剖与组织胚胎学、内科学(消化系病) 、中西医结合临床、病理学与病理生理学、外科学(骨外)
中医基础理论、中医临床基础、中医诊断学、中医内科学、中医外科学、中医骨伤科学、中医妇科学、中医儿科学等
王牌专业
妇幼保健学、临床医学、眼视光学、应用心理学、计算机科学与技术、软件工程、数学与应用数学、医学影像学、麻醉学、光信息科学与技术、环境科学、材料科学与工程等
材料科学与工程、材料成型及控制工程、电子信息工程、建筑学、化学工程与工艺、食品科学与工程、轻化工程等
工商管理、会计学、电子商务、国际经济与贸易、药学、电子信息工程、软件工程、数学与应用数学、新闻学、生物科学等
应用心理学、教育技术学、光信息科学与技术、计算机科学与技术、经济学、体育教育、物理学、地理科学等
生物工程、植物保护、环境科学、生态学、数学与应用数学、生物科学、生物技术、制药工程、食品科学与工程、农业机械化及其自动化等
临床医学、工商管理、土木工程、新闻学等
护理学、基础医学、临床医学、医学影像学、医学检验、生物医学工程、生物技术等
中医学、针灸推拿学、中西医临床医学、药物制剂、康复治疗学、应用心理学、制药工程等
工商管理、物流管理、电子信息工程、通信工程、建筑学、电子信息科学与技术等
信息与计算科学、工程管理、机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程、软件工程、建筑学等
旅游管理、计算机科学与技术、建筑学、城市规划、土木工程等
教育学等
水产养殖学等
校企合作
学校围绕广东,尤其是珠三角区域经济转型的重大战略,专门成立了“产学研合作办公室”、“技术转移中心”和“地方合作办公室”等三个机构,从多个层面组织、协调学校的产学研工作
2011年6月18日,学校与昊源集团有限公司签订协议,共建华南理工大学发展与改革研究院
学校与顺德民营企业投资商会、顺德中小企业信用互助协会签订协议。学校将为对方提供人才培养、企业经营战略咨询、产学研合作等智力支持,对方将推荐其商会中的优秀企业作为学校教学实习基地,推荐学生实习就业等
佛山市中小企业发展局、佛山电视台南海分台、珠江期货有限公司、广东新南方集团有限公司等23家单位与学校达成初步合作协议
学校选育的新品种在南方稻区的推广达2000万亩,创造经济效益达20亿元。学校与广东温氏集团联手进行产学研合作,集团年产值从合作前的0.4亿元发展到至今的200亿元
建立风电机组控制系统产学研结合(暨研究生创新培养)基地,校企合作范围将扩大到研究生理论和实践相结合的创新培养
广药集团与学校签订合作协议,结成校企产学研全方位战略合作联盟,在产品研发、科研平台建设、人才培养和文化建设等方面展开合作
肇庆高新区、中恒集团与学校在技术研发、科技成果转化、产学研基地及博士后流动站建设、人才培养等各方面开展全方位的深度合作
2010年,深圳大学传播学院与深圳市天华世纪传媒有限公司在深圳大学举行了校企合作签约仪式
2010年8月2日,学校与惠州广田石化开展校企合作,校方将协助广田石化提高企业科技素养与生产经营水平,帮助开展企业职工教育培训活动
豪进摩托车集团与广州大学松田学院正式“牵手”,由松田学院部分教师组成的课题小组,将为豪进摩托车集团的市场人员及技术服务人员进行市场营销服务能力提升的培训
学校与湛江移动正式签署协议。湛江移动将大力协助学校开展“无线校园”建设,打造综合网络教学平台。双方还就校园信息文化工程,大学生带薪实习计划等多方面开展具体合作
学校与湛江港签订校企合作协议,水产学院、农学院、工程学院、经济管理学院、航海学院、外国语学院、理学院和WTO研究中心等也与集团签订了业务服务协议
招办电话
020-84036491
020-87110737
020-85220130
020-85211098
020-85211098
0754-82903666
020-61648502
020-39358450
0755-26536235
020-39322681
020-39366232
篇5
我们对我校化学工程与工艺专业近五年来的招生率和就业率进行了统计和分析。近5年来的第一志愿的平均报考率约为26%,就业率约为95%。低的报考率说明学生对该专业的认识不足或缺乏兴趣和自信,而高的就业率说明化工行业对该专业的需求量较大。从生源的招生率来看,重庆的约占65%,外地约占35%。从就业的人员从事行业的统计数据来分析,从事化工行业的约占70%,其他行业的约占30%。从就业率的地域分布来看,在重庆工作的约占75%,在其他省份工作的约占25%。从上述分析数据可看出:一方面是大部分学生为调剂生,存在对专业兴趣不足或缺乏专业自信,因此,必须在第一个实践性教学环节-认识实习中激发学生的专业兴趣和培养学生对化工行业的热情及专业自信心;另一方面,我校培养的化工人才绝大部分服务于本地,因此,我校化学工程与工艺专业担负着为重庆化工行业输送工程性技术人才的重任。
2全国同类高校的化学工程与工艺专业认识实习的现状
目前,全国高校的认识实习时间几乎都安排在学习专业课之前,安排为期一周的认识实习,旨在使学生初步了解专业内容,增强学生对各种化工企业的感性认识,激发学生学习后续专业课程动力和兴趣,以增强学生对后续要学习的化工原理、分离工程、化工工艺学和化工设计等专业课程有初步的认识。但普遍存在认识实习的时间短,经费有限等问题,认识实习仅体现于单纯的现场参观实习。我校在大一结束的夏季学期安排了为期1周的认识实习,由指导老师带队参观西南地区的大中型化工企业和研发机构,同样由于实习经费和时间有限,学生只能看、问、听不能动手操作。对于尚未接触专业课的大学生来说,这种走马观花的认识实习显得生疏且抽象,学生只能看到表面的企业生产情况、工艺流程与设备,无法深入理解化工是我市的支柱产业之一,更不能激发他们对化工行业的热情和兴趣,进而导致我校化工专业大部分调剂学生对专业的积极性降低等实际问题。对2006、2007和2008届化工专业的学生在认识实习后进行座谈会交流,50%以上的学生认为这种认识实习效果一般,甚至有近5%的学生认为实习效果甚微。因此,面临招生就业的新形势,如何提高认识实习效果与实习效率是急需解决的课题。
3我校化学工程与工艺专业认识实习的改革与探索
3.1强化校企产学研合作实习基地
基于重庆长寿天然气化工产业园区,涪陵化肥化工产业园区和万州盐化工产业园区三大化工基地的地域特色优势和发展,地方高校培养的化工应用型人才大部分会服务于重庆的地方支柱产业,因此,我们选择了具有地方特色的产学研合作基地,既让学生深入了解重庆化工产业的发展,同时也解决了实习经费有限和工厂不愿接收大规模学生实习等问题。选择的特色产学研合作基地如下:一是与我校开展合作共建工程技术研究中心的江津德感工业园区的“重庆三峡油漆股份有限公司”和万州盐化工园区“重庆大全新能源有限公司”等,二是我校科技特派员下乡入园进企的涪陵李渡工业园区的“中化重庆涪陵化工有限公司”和“巫山天地农业开发有限责任公司”等,三是与我校专家开展科技攻关合作的北碚产业科技园区的“重庆仪表材料研究所”、长寿化工园区的“重庆紫光化工股份有限公司”和“重庆博赛矿业(集团)股份有限公司”等,四是与我校开展广泛科研合作的科研院所“重庆化工研究院”和“重庆化工设计研究院”等。这不但使我们与各单位确定了稳定的合作关系,实习过程不会敷衍应付。企业指导老师也会因为校企合作认识到自己是实习工作的负责人员,会更加积极主动地参与实习,并愿意与学生交流,热心回答学生所提出的问题,取得较好的实习效果。
3.2打造专业的认识实习的师资队伍
学校选派教师深入实习基地或相关企业和从企业中选聘具有较高理论水平和素质的技术人员作为实习指导教师,提高教师的实践能力,为实习教学提供重要的保证条件。如为了让学生更好地了解无机化工工艺学“合成氨”的生产工艺流程,我们邀请了建峰化工有限公司的技术总工为我们讲解空分、气化、净化、合成等四个工序,充分理解原料气如何制备和净化,合成氨反应塔的结构及能量综合运用与节能减排。在学习有机化工工艺学时,我们派送了教师去紫光化工有限公司挂职学习蛋氨酸等有机产品的生产工艺,再进行认识实习的指导。通过打造专业的师资队伍,认识实习的效果明显增强。
3.3开展三大化工园区的专家大讲堂
围绕重庆的化工产业发展,为更好地让学生了解重庆化工产业链布局,邀请三大化工园区的管委会领导和实习工厂总工程师及车间技术高工来校讲学,使学生更好地了解实际工业生产,减少现场实习的盲目性。为了让学生更好地理解“天然气化工”的产业发展和高附加值精细化学品和高分子化学品产业,邀请长寿化工园区管委会主任来我校讲学,让学生理解石油化工、天然气化工、氯碱化工、生物质化工、精细化工和新材料产业的布局及相互关系,深入理解“产业项目一体化、环境保护一体化、公用工程一体化、物流配送一体化、管理服务一体化”等可持续发展观和循环经济理论,构建学生工程思维。为让学生理解“磷化工”产业在我市经济发展中的作用和地位,邀请了中化重庆涪陵化工有限公司的总工程师给学生介绍磷化工产业的概况、发展历程、市场动态,并详细讲解各车间的工业原理、工艺流程、生产设备及本专业领域最先进的新技术、新工艺、新材料、新设备、研究热点以及市场前景。这些大讲堂激发了学生的求知欲,增强对其所学专业的使命感和责任感,从而增加了他们学习专业知识的动力。
3.4引入现代CAE技术
在学生看、问、听的实习过程中,学生无法了解各种反应器、换热器、精馏塔和泵等设备的内部结构的,这对学生学习后续的专业课程,如化工原理、化学反应工程、分离工程和化工工艺学,是非常不利的。基于这方面的考虑,我们做了两方面的准备。一是准备了专门的实习课件,课件中包含了大量的实物照片(原料,反应工艺和产品分离和输送)、实景录像(具体流体输送、搅拌、精馏、吸收和干燥等单元操作)等,课件真实、形象、生动地展示出离心泵、搅拌反应器、精馏塔和换热器等设备的内部结构,并让学生对尚未学到的化工单元操作原理、典型设备结构和操作有所了解。二是我们建立了计算机仿真实习系统,将认识实习工厂的具体产品的生产工艺(如合成氨制气、净化、合成工艺),所涉及的单元操作(吸收、干燥和精馏等),典型设备(离心泵、反应器、精馏塔和换热器等)作为主要内容,对生产工艺进行模拟,让学生在计算机上模拟工业过程,对制气、净化、合成等工艺的管件、阀件和控制仪表进行操作,对工艺参数进行控制和调节,进行开、停车及事故处理等各种仿真操作。这些计算机辅助教学技术可激发学生的学习兴趣,增强学生思考问题、解决问题的能力,培养学生的创新能力。
3.5强化认识实习教学管理与指导
加强实习教学管理与考核有利于提升学生的认识实习效果,让学生意识到化工工业生产过程不仅仅是需要先进的化工技术,更重要是的是理解化工生产过程是严谨而有序的,监管是严格科学的。我们要求学生在实习过程中需严格按照工艺操作规程和工艺要求,认真做好实习记录,不得有丝毫松散与马虎。每一个工段实习结束,开展了现场技术人员与学生、教师的研讨会,引导学生在认识实习过程中大胆怀疑,提出问题、分析问题和解决问题。实习结束,我们开展了认识实习的交流会,启发学生思维,培养在生产实践中的创新观念和创新能力。实习结束时需要提交实习报告(包括实习时间、地点、工厂概况、实习车间的主要设备与工艺流程图、产品的生产原理和工艺流程草图、三废处理和环境保护、实习心得体会和合理化建议)。
篇6
目前,我国制造业已有较好基础,并已成为世界制造大国,工业增加值居世界第四位,约为美国的1/4、日本的1/2,与德国接近。产量居世界第—的有80多种产品。然而,我国制造的多是高消耗、低附加值产品,大量产品处于技术链和价值链的低端。在代表制造业发展方向和技术水平的装备制造业,我国的落后状况尤其明显,大多数装备生产企业没有核心技术和自主知识产权。同时,我国制造业劳动生产率水平偏低,许多部门的劳动生产率仅及美国、日本和德国的1/10,甚至低于马来西亚和印度尼西亚。这一差距,尤其明显地表现在资本密集型和知识密集型产业上。在此条件—卜,我国制造业不能继续在技术链低端延伸,不能依靠高消耗获得更多低附加值产品,必须用科学发展观指导制造业运行,转变制造业增长方式。
二、转变制造业增长方式必须发展现代制造技术
产品技术链,没有一个固化的定式,但总是由低端向高端发展。近年,它正伴随着现代制造技术的进步不断向高端延伸。目前,制造业技术链高端几乎被现代技术垄断,处于技术链高端的产品几乎都是由现代技术制造出来的。所以,要转变我国制造业增长方式,必须抓紧发展现代制造技术,通过现代技术促使制造业及其产品向技术链高端延伸,以便降低技术链低端产品的比重,相应提高技术链高端产品的比重。
在知识经济时代到来之际,微电子技术、光电子技术、生物技术、高分子化学工程技术、新型材料技术、原子能利用技术、航空航天技术和海洋开发工程技术等高新技术迅猛发展。以计算机广泛应用为基础的自动化技术和信息技术,与高新技术及传统制造方法结合起来,便产生了现代制造技术。
现代制造技术,保留和继承了传统制造技术的产品创新要求,如增加现有产品的功能,扩大现行产品的效用:增多现有产品的品种、款式和规格:缩小原产品的体积,减轻原产品的重量:简化产品结构,使产品零部件标准化、系列化、通用化:提高现有产品的功效,使之节能省耗等。但是,现代制造技术,在制造范畴的内涵与外延、制造工艺、制造系统和制造模式等方面,与传统制造技术均有重人差别。
在现代制造技术视野中,制造不是单纯把原料加工为成品的生产过程,它包括产品从构思设计到最终退出市场的整个生命周期,涉及产品的构思、构思方案筛选、确定产品概念、效益分析、设计制造和鉴定样品、市场试销、正式投产,以及产品的售前和售后服务等环节。
在现代制造技术视野中,制造不是单纯使用机械加工方法的生产过程,它除了机械加工方法外,还运用光电子加工方法、电子束加工方法、离子束加I:方法、硅微加工方法、电化学加工方法等,往往形成光、机、电一体化的工艺流程和加工系统。
三、发展现代制造技术的重点方向
现代制造技术正在朝着自动化、智能化、柔性化、集成化、精密化、微型化、清洁化、艺术化、个性化、高效化方向发展。为了转变制造业增长方式,促使制造业向技术链高端延伸,我国宜着重发展以下现代制造技术。
(一)以纳米技术为基础的微型系统制造技术
“纳米”是英文nan。meter的译名,是一种度量单位,是十亿分之一米,约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术,表现为在纳米尺度(0.1nm到100nm之间)内研究物质的相互作用和运动规律,以及把它应用于实际的技术。其基本含义是在纳米尺寸范围认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子创造新的物质。纳米技术以混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学等现代科学为理论基础,以计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术等现代技术为操作手段,是现代科学与现代技术相结合的产物。
纳米技术主要包括:纳米材料学(nanomaterials)、纳米动力学(nanodynamics)、纳内米电子学(nanoclectronics)、纳米生物学(nanobi010gy)和纳米药物学(nan。pharmics)。就制造技术角度来说,它主要含有纳米设计技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术、纳米材料技术、纳米机械技术等。以纳米技术为基础,在纳米尺度上把机械技术与电子技术有机融合起来,便产生了微型系统制造技术。
自从硅微型压力传感器,作为第一个微型系统制造产品问世以来,相继研制成功微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计等一系列这方面的产品。美国航空航天局运用微型系统制造技术,推出的一款微型卫星,其体积只相当于一枚25美分的硬币。
微型系统制造技术,对制造业的发展产生了巨大影响,已在航天航空、国防安全、医疗、生物等领域崭露头角,并在不断扩大应用范围。
(二)以电子束和离子束等加工为特色的超精密加工技术
超精密加工技术,一般表现为被加工对象的尺寸和形位精度达到零点几微米,表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术。
这项技术包括超精密切削、超精密磨削、研磨和抛光、超精密微细加工等内容,主要用于超精密光学零件、超精密异形零件、超精密偶件和微机电产品等加工。
电广束、离子束、激光束等加工技术,通常出现在超精密微细加上领域,用来制造为集成电路配套的微小型传感器、执行器等新兴微机电产品,以及硅光刻技术和其他微细加工技术的生产设备、检测设备等。20世纪80年代以来,超精密加工技术,在超精密加工机床等设备、超精密加工刀具与加工工艺、超精密加工测量和控制,以及超精密加工所需要的恒温、隔热、洁净之类环境控制等方面,取得了一系列突破性进展。超精密加工技术投资大、风险高,但增值额和回报率也高得惊人。近来,发达国家把它作为提升国力的尖端技术竞相发展,前景非常好。
(三)以节约资源和保护环境为前提的省耗绿色制造技术
制造业在创造社会财富的同时,产生出大量废液、废气、固体废弃物等污染,会直接影响人类的生存环境,不利于社会的可持续发展。所以,需要探索符合环保要求的节能、省耗、少污染的生产方法,即绿色制造技术。绿色制造技术,立足于尽量减少制造业对环境带来的负面影响,促进产品制造与生存环境的协调发展,在提高企业效益的同时增进社会福祉。
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关键词: 独立学院 有机化学实验教学 教学内容 课前预习 实验报告
随着国家经济的发展,民办或公办独立学院迎来了发展的大好时机。目前,独立学院已日渐成为我国高等教育办学体制的重要组成部分[1]。独立学院的学生拥有当代大学生的共性譬如活跃、热情、有个性、善于发现新事物,同时他们作为大学生群体中比较特殊的一部分,又具有基础知识薄弱、学习能力不强、对知识的理解能力也较差和自律能力有待提高等特点[2]。有机化学实验作为化学、化工、生物、制药、食品、医学、材料等专业学生必修的一门重要专业基础课,又是相关专业学生学习《材料化学》、《高分子化学》和《药物化学》等后续课程的基础,对学生知识、能力、素质的培养有着特殊作用[3]。但是完全照搬本一、本二专业有机化学实验教学大纲、教学方法与手段,往往效果不理想。因此,我们必须在把握独立学院学生特点的基础上,探索出一套科学合理的教学大纲和行之有效的教学方法。
2012年,笔者参与了江苏大学京江学院(独立二级学院)化学工程与工艺等专业的有机化学实验教学,期间的探索为今后独立学院有机化学实验教学提供了可借鉴的经验。下面是笔者授课过程中的几点体会。
一、适当调整教学内容和时间
在常规有机化学实验的教学中,有机化学实验概述、磨口仪器的介绍、回流、蒸馏基本操作常作为第一讲,实验学时为4学时。这些内容涉及有机化学实验中的两大重要操作,即蒸馏和回流。这两个操作的熟练和准确程度将直接影响到后面每一个合成实验的进度和产品收率。因此,对于基础知识和理解能力稍差的独立学院学生来说,第一讲的内容可以为5学时,并且适当补充教学内容、调整教学技巧。比如,教学中可以借助插图细致、耐心地向学生讲解磨口玻璃仪器的类型、型号与尺寸、清洗和拆装的要领。又如,在讲解回流和蒸馏操作时,除了介绍其原理之外,可以编一些顺口溜,帮助学生记住操作的注意事项。在回流操作中我们可以用以下顺口溜:试剂慢加无危害,通水之后电再开,防暴沸石必须在,水流下进上出来。在蒸馏操作中我们可以用以下顺口溜:隔网加热冷管倾,上沿下沿两相平。需加沸石防暴沸,热气冷水逆向行。同时,在回流和蒸馏实验后,我们可以提醒学生把回流和蒸馏操作用手机拍下来,便于学生写实验报告和下次快捷地搭建装置。
二、重视学生的课前预习和课间提问
在有机化学实验教学中,我们对学生的课前预习提出了要求。对于主动性稍差的独立学院学生,我们要求他们课前完成预习报告,预习报告作为平时成绩的考评依据。同时我们要重视课间提问,引导学生养成课前预习、熟悉实验步骤的好习惯。譬如,在实验“乙酸丁酯的制备”的教学中,笔者精心设计了“为什么选用浓硫酸为催化剂”、“为什么选择增加原料醋酸的量”、“怎么能做到对产品进行粗提和精提”三个问题。在教学中,笔者认真倾听学生的答案,并结合实验步骤分析问题的最终答案。通过这个过程,大部分学生在预习中能更主动地思考问题,对实验原理、仪器装置、实验步骤、主要事项等要点掌握得更好,做起实验也更得心应手。于是那些平时不愿动脑筋的学生不得不开动脑筋,那些不会思考问题的学生慢慢也学会了如何思考问题,真正收到了“润物细无声”的效果。
三、严格规范实验报告书写
“温故而知新”,学生在完成实验报告的过程中,可以帮助学生重新回顾实验原理、仪器装置、操作步骤和注意要点。这样做,学生实验才能取得好的效果,学生也才能真正地提高动手能力和思维能力。独立学院的学生自律意识欠缺,把做实验当做任务,实验完了他们的任务也完了,实验报告经常照教材上抄写一遍,真正的“雁过无痕”。如何解决这个问题?笔者对独立学院的学生严格规范实验报告格式,内容必须包含实验目的、实验原理、原料用量及规格、物理常数、仪器装置图、转化产率计算、问题讨论和思考题,还明确规定了实验报告质量是实验成绩的主要考量依据。同时,笔者要求各位学生在实验报告的最后一部分写上对实验的总结,主要涉及分析实验转化率低的原因分析、主产品纯度低的原因和操作步骤出错的原因,以帮助大家加深对实验过程的理解,避免一些人为的误差和因素。第一次实验报告批阅时,笔者发现大多数学生的分析和总结不到位,仅流于形式。于是在第二次实验前,笔者花了10分钟专门评讲了第一次实验报告存在的问题。通过不停地强调、要求、指导,学生分析问题越来越深刻,慢慢养成了良好的实验习惯,最终实验水平得到了很大的提高。
通过一年多的有机化学实验教学改革探索,笔者所带学生的操作技能得到了较大提高。当然,实验教学改革是一个持续的过程,与本一、本二专业的学生相比,独立学院学生的实验能力和水平存在不足,有待进一步探索和研究。
参考文献:
[1]马戎.独立学院有机化学教学中遇到的问题及对策[J].咸宁学院学报,2010(30):230-231.
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【关键词】卓越人才 实验班 教学改革 实践
【中图分类号】G424.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)7-0064-03
一、“卓越计划”与卓越人才培养
高等工程教育是高等教育的重要部分,为国家培养各类工程技术人才。随着社会的不断发展,经济结构的转变,走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家等一系列战略部署对高等工程教育改革发展提出了迫切的要求。2010年6月,教育部在天津召开了“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)启动会。“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》的重大计划,旨在培养和造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型的工程技术人才,通过工程教育改革和创新提高工程人才培养质量,促进我国从工程教育大国走向工程教育强国。
“卓越计划”启动后,全国高校纷纷响应,目前已有三百多所高校分批次加入到“卓越计划”中。许多高校根据自身定位与特色,以实施“卓越计划”为契机,开展形式多样的卓越人才培养工作。清华大学确立了建设“研究型、管理型、创新型、国际型”卓越工程人才的培养体系。同济大学开展了“卓越生源行动计划”、“卓越课程行动计划”和“卓越实践行动计划”等卓越系列计划。天津科技大学是教育部第二批“卓越计划”高校,包装工程、食品科学与工程、生物工程三个专业为卓越计划实施专业。2010年,学校提出实施“行业卓越人才培养计划”,遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则,将卓越工程师培养纳入卓越人才培养体系之中。“行业卓越人才培养计划”分为三个层次,第一层次便是组建“行业卓越人才实验班”。
二、卓越人才实验班
在教育部“卓越计划”和天津科技大学“行业卓越人才培养计划”背景下,我校于2011年9月实施了《天津科技大学行业卓越人才实验班计划》,组建了“机械电子工程实验班”、“材料科学与化学工程实验班”、“食品与生物工程实验班”、“工商管理实验班”四个卓越人才实验班。
学校成立“卓越人才培养管理中心”专门负责实验班学生的统筹管理工作,各相关学院成立卓越人才培养工作领导小组,实行校院两级管理。实验班实行导师制,各相关学院制定导师制方案,导师主要负责学生专业选择、学习进程规划,并对学生研究内容和方法等进行指导。
实验班采取2+2的培养模式,学生在一、二年级不分专业,按照大类培养,进入三年级由学生自主确定专业。学生选拨由最初的新生报道后申请报名、经初试和面试合格后录取拓展为在部分省份采用高考直招方式按大类录取一定比例选拔与新生入校后选拔相结合的方式。为激励学生,保障人才培养质量,实验班实行滚动机制,根据平均学分绩点对学生进行预警、分流与增补。
为加强建设卓越人才实验班,学校给予了政策上的多方面支持。学校集中优秀师资,进行了多方面的教学改革,实行资源优化配置,为卓越人才实验班提供优越条件,通过因材施教地制定培养方案、组建优秀的基础教学团队和专业导师团队、建设专业核心课与双语课等方式提高人才培养质量。
三、卓越人才实验班的教学改革实践
(一)因材施教制定培养方案
培养方案是培养学生的一套计划,学生依据培养方案中所要求的内容逐步完成学业从而达到培养目标。培养方案是否科学合理直接影响人才培养质量。依据“宽口径、厚基础、强实践”的要求,确定“卓越”的培养目标和要求,建构合理课程体系,因材施教地制定培养方案是卓越人才培养的前提,也是卓越人才实验班追求卓越的基础。下面就以天津科技大学2013级机械电子工程卓越人才实验班培养方案为例进行分析。
机械电子工程卓越人才实验班依托机械工程学院和电子信息与自动化学院按照大类招生,学生在大一、大二年级主要学习校通识课程和学科基础课程,大三开始学生自主选择学习方向,分为“机械电子工程”方向和“自动化”方向,分别在机械工程学院和电子信息与自动化学院学习专业领域课程。机械电子工程卓越人才实验班的培养方案由机械工程学院和电子信息与自动化学院联合制定,培养方案不是机械电子工程专业与自动化专业培养方案的简单叠加,而是根据对卓越人才的要求,因材施教地制定培养目标、培养要求和课程体系。
1.培养目标
实验班以培养卓越人才为目标,其培养方案对学生需要掌握的知识技能以及需要具备的能力都做出了详细的说明。通过表一的对比可以发现,非实验班学生的培养目标是培养高素质的应用型人才,而实验班无论是在知识学习的范围上还是在能力培养的广度和深度上,其目标都区别于非实验班的学生,更强调扎实的基础,创新能力、工程实践能力的培养以及人文素养的提升。
2.培养要求
为了实现培养目标,实验班的培养方案对学生提出了明确具体的要求。要求学生在毕业时能获得9个方面的知识能力:①具有较扎实的数学、自然科学基础和机械工程、电气工程等科学知识的应用能力,以及独立试验并进行数据分析的能力。②系统地掌握专业领域的理论知识,具有设计机电系统、部件的能力。③具有对机械及电气工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力。④具有新工艺、新设备、新技术研发的初步能力。⑤具有较强的动手能力、创新能力和独立工作的能力。⑥较好地掌握生产过程控制、自动化仪表、信息处理及计算机控制技术等方面的专业知识,了解运动控制等方面的专业知识及学科前沿和发展趋势。⑦获得较好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练。⑧具备一定的科研和组织管理能力,具有较强的工作适应能力。⑨知识面宽广,具有终身教育的意识和继续学习的能力。
3.课程体系
根据卓越人才的培养目标和要求,实验班的课程体系强调厚基础、强实践。 ①基础课程围绕机械电子工程和自动化两个方向开设,无论必修课还是选修课都旨在夯实学生基础,为专业课程的学习做好铺垫。部分课程是专门为实验班学生开设的,其他专业不开设,例如大一第一学期开设的《机械导论》是实验班两个方向学生的必修课,这在2013级机械电子工程专业的培养方案中是没有的。②实验班培养方案中选修课数量较多,是为了给学生多一些选择,让他们能根据自己的实际需要选择课程,为他们提供了更加优良的条件。《工程伦理学》是实验班培养方案中的一门选修课,在夯实学生基础知识的同时,还注重对学生健康人格的塑造。③理论环节与实践环节紧密结合,每学期都有实践环节,各种实习、实验、课程设计、毕业设计与理论课相得益彰,大大加强了学生的创新能力和工程实践能力。
(二)组建优秀的教学团队
1.基础教学团队
优秀的师资是培养卓越人才的重要条件。为了实现资源的优化配置,学校为卓越人才实验班优先选派有丰富教学经验的教学名师授课,并组建了《高等数学》 和《大学英语》两门课的教学团队,以团队建设促进教学质量的提高。教学团队进行教学改革,教学方法研究,提高学生学习兴趣和学习水平。
两个教学团队为实验班专门开设了《数学分析》、《数学建模与实验》和《英语口语》等通识选修课,并引导实验班学生优先选择专设的这些课程。在日常授课时,教学团队的老师们不仅注重知识的传授,还十分注重能力的培养,实验班学生在优秀教学团队的带领下,还积极参加全国或天津市的数学、英语竞赛并取得了较好的成绩。
2.专业导师团队
为了加强实验班学生专业实践能力和创新能力的培养,学校在基础教学团队的基础上要求各相关学院组建导师团队。导师团队由1名负责人和6-8名成员组成,帮助学生进行学业规划、指导学生参与科研实践,引导学生开展创新性活动,开拓学生视野。其主要职责有:指导专业核心课任课教师进行教学内容的改革与优化;指导学生进行学业规划和职业规划;帮助学生提早进入实验室参与科研实践,指导学生撰写科技论文、申报各类创新性的科研项目,鼓励学生参与各类学科竞赛,培养学生创新能力;对有研究潜质并准备攻读研究生的学生进行指导,帮助学生提早开展科学研究活动。
(三)专业核心课与双语课建设
为推动实验班课程教学改革,学校在《天津科技大学关于加强行业卓越人才实验班工作的若干措施》中提出了建设专业核心课与双语课。各相关学院已经开始有计划、有重点、逐步地展开对专业核心课和双语课的建设。
目前已有理论力学、机械设计、机电一体化系统设计、自动机械设计、机械制造技术基础(一)、自动控制原理、电路(一)、高分子化学、高分子物理、化工热力学、化学反应工程、生物反应工程、食品工艺学、食品技术原理、管理学等几十门核心课程,其中自动控制原理、化学反应工程、食品工艺学等多门课程既是专业核心课程又是双语课程。
核心课是整个课程体系中的精髓与重点,核心课程建设的重要性不言而喻。各相关学院发动优秀教师对核心课程进行教学内容、教学方法上的改革,选用权威教材,采用多种教学方式,改进教学效果、提高教学质量。
在双语课建设方面,鼓励教师选用国外高质量原版教材开展教学。这对实验班学生外语水平提出了较高的要求,也在潜移默化地推动实验班学生努力学习外语。利于让学生养成翻阅外文文献资料的习惯,及时掌握学术前沿动态,也为以后深入地学习打下良好的基础。
结语
卓越人才实验班的教学改革涉及方方面面,本文仅结合天津科技大学的实际情况对目前主要实施的改革实践进行了梳理,如何进一步加强卓越人才实验班学生的工程实践能力与创新能力、提升学生的科研能力等诸多方面还有待研究。总之,根据学校的定位与专业的特色,不断推进教学改革探索,逐步地完善政策制度,将有利于卓越人才实验班的建设,提升工程人才的培养质量。
参考文献:
[1]林键.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案再研究[J].高等工程教育研究,2011.
[2]陈益飞.高校培养卓越人才探讨[J].教育评论,2013.
[3]张安富,刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010.
[4]林华东,张惠典.创新培养模式 造就卓越人才――以泉州师范学院“卓越人才培养工程”为例[J].泉州师范学院学报,2013.
[5]孙健.论“卓越计划”实施背景下高等工程教育课程体系设计[J].高等理科教育,2012.
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1.1“一次性发泡塑料餐具”生产的化学原理及其循环利用
“一次性发泡塑料餐具”是石油化工的下游产品。石油化工企业首先以苯和乙烯为原料发生烷基化反应制得乙苯,然后再由乙苯催化脱氢得到苯乙烯。泡沫塑料餐具企业接着以石化行业生产的苯乙烯为原料开始生产,或者直接由下步的聚苯乙烯为原料开始生产。原料苯乙烯单体在引发剂作用下发生自由基聚合反应制得聚苯乙烯(PS)颗粒,经过脱水、洗涤和干燥后,加入发泡剂制得可发性聚苯乙烯(EPS),最后经过圆熟、成型和熟化等成型加工技术生产出“一次性发泡塑料餐具”,其主要生产流程见图1[5~7]。使用过的“一次性发泡塑料餐具”如果随意丢弃,“白色污染”的惨剧将重演。而如果建立起有效的回收体制,强制回收,则可以实现废弃餐具的循环利用,符合资源节约方向(见图1)。“一次性发泡塑料餐具”主要有下列循环利用途径[5,8~10]:①再生造粒:经分拣和清洗后,重新熔融法或溶剂法造粒,得到的聚苯乙烯再生料可以用于生产建材、保温板、文具等产品;②直接利用:废弃餐具经粉碎,掺入其他物料中制成轻质混凝土、仿木料、涂料、水包油乳液等;③改性利用:通过化学改性、共混改性或增强改性等制成离子交换树脂、高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)材料等;④裂解回收:在无氧条件和高于330℃下裂解,可回收得到苯乙烯、苯、烷基苯等化工产品。需要特别指出的是,所有跟食品接触的塑料制品必须使用“新料”,“再生料”不得再用于生产食品级的材料,所以要严控回收得到的聚苯乙烯再生料流向“一次性发泡塑料餐具”生产环节。
1.2“一次性发泡塑料餐具”的性质、特点及安全性分析
因为缺乏对生产化学原理的了解,人们普遍对“一次性发泡塑料餐具”的性质、特点一知半解,对其毒性问题忧心忡忡,误解重重。下面,我们结合其生产原理(见图1)分几个方面进行分析。
1.2.1从合成原料分析
“一次性发泡塑料餐具”原料的源头是石油化工产品乙烯和苯。正是因为这两种原料来源丰富,价格低廉,决定了同其他餐具相比,“一次性发泡塑料餐具”具有无可比拟的价格优势(每个餐盒仅6~7分钱左右),这也是14年的“禁用”也没能让其退出市场的主要原因之一。事实上,人们曾寄希望于“可降解餐具”如纸浆模塑餐盒、降解餐盒、植物纤维素餐盒、纸板复合餐盒等替泡餐具,但“可降解餐具”却因成本高出发泡餐具十多倍,推行起来步履维艰。在没有理想替代品的情况下,“一次性发泡塑料餐具”以其高性价比和方便快捷等优点受到青睐,出现了“淘”而不“汰”的状况。有观点认为,“一次性发泡塑料餐具”高温时会释放双酚A等物质,影响生殖发育并致癌。其实这是混淆了不同种类的塑料合成所用的原料单体所致:双酚A是聚碳酸酯、环氧树脂、不饱和聚酯的合成单体,而聚苯乙烯发泡塑料的合成单体是苯乙烯,二者的结构和元素组成都不相同(见表1)。所以发泡塑料餐具不会释放或沾染双酚A。
1.2.2从结构特点分析
(1)化学键牢固,性质稳定聚苯乙烯的结构属线型结构,分子链上交替连接着苯基,苯基较大的体积和它的无规则排列使得分子链变得刚硬且无定型。聚苯乙烯的结构中存在3种化学键:碳-氢键、碳-碳单键、碳-碳双键,其键能[11]如下:碳-氢键的键能约414.2kJ/mol,碳-碳键的键能约347.3kJ/mol,碳-碳双键的键能约610.9kJ/mol。由这一结构特点可以看出,聚苯乙烯化学键键能大、断裂困难。不过,其侧链苯基和主链上的α-H原子比其他部位稍显活泼,在剧烈的条件下能够发生苯环和α-H原子所能发生的特征反应。总体来说,以聚苯乙烯生产的发泡塑料餐具化学键牢固,化学性质比较稳定。这就决定了其正、反两方面性质:①因为键能大、断裂难,正常食品的温度不足以破坏这些化学键,对一定浓度的酸、碱、盐溶液以及醇类、植物油类等也有一定的抵抗能力。这种耐温性和耐油性,保证了这种餐具在正常条件下使用时的安全性。一些有关“一次性发泡塑料餐具”低温就分解的观点流传甚广,有人认为,发泡塑料餐具在遇到热汤、热饭等高温时,会释放出苯乙烯单体并产生多种毒素,不经意间这些毒素就融化在食物中了。其实,聚苯乙烯的解聚温度需高达280℃以上,盛装滚烫的食品时就会解聚的说法是没有科学根据的。还有观点认为,发泡塑料餐具在65℃以上使用,会产生强致癌物“二噁英”。二噁英和聚苯乙烯在结构和元素组成上相差很大,一般需要含苯环结构的物质与含氯(或溴)、氧元素的物质在370℃~440℃高温条件下焚烧,或者在金属催化剂存在下发生反应才有可能产生。而“一次性发泡餐具”生产和使用过程都是无氯条件,不具备产生二噁英的可能性。②从降解难度分析:因为键能大、断裂难,所以发泡塑料餐具丢弃后,经过长期日晒雨淋也极难分解,即使填埋也很难破坏其化学结构,自然会造成“白色污染”。所以发泡塑料餐具使用后只有“焚烧”和“回收”2种办法。因为化学性质稳定,餐具使用后其结构、性能和成色变化不大,反而使其“回收再利用”的价值提高,这样既可解决“白色污染”问题,又有经济回报,还可节约已日渐枯竭的石油资源,所以“难以降解”也并非坏事。显然,“回收”问题才是发泡塑料餐具当前最核心、最迫切需要解决的问题。
(2)聚苯乙烯的结构中没有-OH、-NH2、-COOH等亲水基团,所以其耐水性和湿强度优于其他餐具,不会出现其他餐具易汤汁渗漏等情况。(3)聚苯乙烯结构密度较小,经发泡后密度进一步减小,使得餐具质量轻、耗材少。一般发泡餐具的单盒重量仅为其他非发泡一次性餐具的1/4左右。耗材少就意味着它有垃圾产生量低、废弃物的处置压力小的优点,同时还有节约资源尤其是石油资源的优点。(4)聚苯乙烯毕竟是有机物,因此它溶解于很多有机溶剂,所以日常使用过程中应避免与氯仿、二氯甲烷、甲苯等有机溶剂接触。1.2.3从生产流程分析聚苯乙烯生产流程中除单体苯乙烯以外,还使用多种添加剂[5~7],包括引发剂、分散剂、助分散剂和发泡剂等,很多人担心:这些添加剂都安全吗?餐具成品中会有苯乙烯单体和添加剂残留吗?(1)引发剂:在苯乙烯自由基聚合时,常常采用有机过氧化物(-O-O-)或偶氮类化合物(-N=N-)作为自由基引发剂。例如:过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化叔丁基乙酸酯等过氧化物,以及偶氮二异丁腈等偶氮化合物。(2)分散剂:在悬浮聚合步骤中多使用有机和无机分散剂并用的方法,提高苯乙烯在水相中的分散效果。常用的有机分散剂为聚乙烯醇(PVA)或羟乙基纤维素(HEC),无机分散剂多为磷酸三钙(TCP)。
(3)助分散剂:加助分散剂的目的也是为了提高苯乙烯的分散效果。一般使用十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯/顺丁烯二酸酐共聚物的钠盐等表面活性剂。
(4)发泡剂:发泡剂有物理发泡剂和化学发泡剂多种,我国较多使用前者。早期的PS发泡餐具以氟利昂做发泡剂,对臭氧层危害较大。目前发泡剂已被低沸点的烷烃如丁烷、液化石油气等或二氧化碳替代,不仅成本较低,而且不会对臭氧层造成破坏。从以上生产过程中添加剂的使用情况可以看出:①化学成分:尽管各个厂家使用的添加剂不尽相同,但都以无毒或低毒物质为主;②使用量与残留量:添加剂的使用量一般都较小,并且在聚合反应完成后都有洗涤、纯化步骤,其目的就是降低添加剂的残留量,以免影响产品色泽和质量;③严格的卫生标准:围绕食品包装用聚苯乙烯的生产,我国相继制定了“食品包装用聚苯乙烯树脂卫生标准”(GB9692-1988)[12]、“食品包装用聚苯乙烯成型品卫生标准”(GB9689-1988)[13],以及“食品包装用发泡聚苯乙烯成型品卫生标准的分析方法”(GB/T5009.100-2003)等相关国家标准[14],这些国标都专门设定了成品中残留有机物(即添加的引发剂、分散剂、助分散剂和发泡剂,以及未聚合的苯乙烯单体等)溶出量指标,送检的餐具样品分别用水、乙酸(4%)、乙醇(65%)和正己烷在60℃下浸泡2h,用这4种溶液模拟餐具接触水、酸、酒、油等不同性质食品的情况,要求不同浸泡液中有机物的溶出量达标。所以,严格按这些国家标准生产的“一次性发泡塑料餐具”,其单体和添加剂残留在食物或器皿中的机会微乎其微,其质量和安全性是稳定、可控的。1.2.4从“绿色化学”的原理评估、分析由图1和上述分析可以看出,“一次性发泡塑料餐具”的生产和使用过程中:①生产用料省,耗材少,节约资源;②“原子经济性”高,污染低;③使用过程中对人体健康无危害;④产品用后其废弃物可回收再利用、再资源化。“一次性发泡塑料餐具”具的这一循环过程,既符合“绿色化学”的理念,又遵循循环经济的“3R原则(Reduce,Reuse,Recycle)”,同样也达到了“生命周期评价(LCA,即产品从摇篮起至坟墓)”的准则[15,16]。所以说“一次性发泡塑料餐具”是“绿色、环保包装材料”是有道理的。在我国因发泡塑料餐具带来的“白色污染”问题,最重要的成因是行业管理不善,国民素质不高和环保意识不强,以及回收和再利用体系不健全等造成的。
2“禁用”与“解禁”原因的对比分析及“一次性发泡塑料餐具”的合理使用
2.1“一次性发泡塑料餐具”“禁用”与“解禁”原因的对比分析
一种化学产品“禁用”还是“解禁”,仅仅考查其化学原理方面的原因是不够的,还要综合考虑环境、经济和社会等多方面因素,才能做出全面和科学的决策。关于发泡塑料餐具“禁用”和“解禁”的原因,国家主管部门分别给出了五大原因。在“禁用”的五大原因中,涉及生产环节的只有1条(前已提及,氟利昂发泡剂现已停用),涉及使用环节的1条,涉及回收和处理环节的有3条。而在“解禁”的五大原因中,也都集中在使用、回收、处理3个环节。所以,社会因素才是决定发泡塑料餐具“禁用”还是“解禁”的主要和核心原因,而非聚苯乙烯材料本身之过。聚苯乙烯发泡塑料餐具国内和国外的不同遭遇最能说明这一问题。美国、欧洲和日本等一些发达国家对“一次性发泡塑料餐具”并无“禁令”,相反这类产品还呈现多样化、人性化和高端化的发展态势,这些国家都享受着“一次性发泡塑料餐具”带来的实惠,并未受到“白色污染”等负面问题的困扰,很值得我们深思和借鉴。对比表2中的“禁用”和“解禁”原因、结合前面所做的分析,不难看出,发泡塑料餐具“解禁”是大势所趋。
2.2“一次性发泡塑料餐具”面临的问题及其合理使用
“解禁”并不意味着“一次性发泡塑料餐具”万事大吉,目前在生产、销售、回收、中转、运输与处置利用等全过程,还面临着不少棘手的问题。
(1)违规掺杂问题:为了节省成本,有些企业以次充好,向聚苯乙烯新料中掺杂废塑料或再生料;同时,为了让餐盒表面光滑、洁白,还私自添加滑石粉、荧光增白剂等。这些都是不符合国家标准的违规行为,会危害人体健康。因此,国家相关部门应该严格“一次性发泡塑料餐具”行业准入门槛,制定和完善产品质量标准,加强生产环节的监管。
(2)国内低端产品居多,竞争乏力:由于我国对“一次性发泡塑料餐具”禁用了14年,使得这一领域投资热情不高,新工艺和新产品开发滞后,与并未“禁用”的国外的同行业相比,我国已经落后很多距离。目前国内发泡塑料餐具低端产品居多,在高端产品领域与国外企业的竞争乏力,尤其在贴合、淋膜、彩印、抗氧化、耐高温等技术方面有待提高。
(3)废弃餐具回收机制还不成熟、不完备:对于大多数废弃物尤其是塑料制品,“回收再利用”是通行政策,但回收的效益高低和技术难度却不同。“一次性发泡塑料餐具”质轻、体积大、清洗难、运输和储存费用高,使得不少企业回收热情不高。加上目前的回收渠道还不通畅,回收网络不完备,回收产业链不成熟,因此“一次性发泡塑料餐具”的复出将再一次考验民众的环保意识和我国的废弃物回收机制。
(4)民众对“一次性发泡塑料餐具”的认可和信心仍需恢复、提升:对于“解禁”事件,民众普遍疑虑未消,支持者有之、担忧者有之,争论激烈。“一次性发泡塑料餐具”只有再次赢得民众的认可和信心,被更多消费者选用,才能激活市场需求,从而带动餐具的研发、生产、回收等整个产业链,走上良性发展轨道。另外,餐饮经营者和消费者的科学使用也非常重要。尽管符合国家标准的“一次性发泡塑料餐具”化学键牢固,性质稳定,添加剂残留微乎其微,但并不意味着它可以随心所欲的滥用。任何产品都有其特定的适用范围与使用方法,这类餐具:①不适用于微波炉加热;②不适于在沸水或蒸屉中蒸煮;③不宜盛装高温和高油量的食品;④尽量避开食醋和料酒等物质,特别注意不能与有机溶剂接触;⑤避免长期与光、氧气和热作用,引起餐具老化、发黄、失透或产生裂纹等。目前我国社会方方面面都有了很大进步,如果生产企业严格按国家标准进行生产和检验、公众合理使用、不随意丢弃、相关部门做好回收和再利用体系建设,我们完全可以趋利避害,乐享“一次性发泡塑料餐具”带来的实惠。
3“解禁”事件对化学教学的几点启示
(1)坚持从化学原理上分析问题本质,不盲从,不误导
对于“一次性发泡塑料餐具”的是非功过,有些化学教师的信息来源也是非专业性媒体,如电视、网络、报纸和期刊等,并未亲自查阅高分子化学方面的文献资料,未能从其生产过程的化学原理上追根溯源,进行深层次的本质分析,导致在讲课、命题等环节人云亦云,没有形成自己独立的、专业性的观点,也导致了学生的盲从和误解。特别是当前有些媒体一些不实宣传,误导不了解详细化学原理的公众,化学教师理应对此类信息有一定的鉴别力。类似“一次性发泡塑料餐具”等有争议性的化学问题还有很多,作为化学教师应该多深入调研,多查阅权威文献,多从化学原理上分析问题,这样才能保持理性,不随媒体或传言左右摇摆。
(2)以“与时俱进”的态度看待化学问题
“一次性发泡塑料餐具”从“严禁”到“解禁”、从“有毒产品”变为“绿色产品”,反映了塑料工业的曲折发展和我国社会的不断进步。社会环境的深刻变化、公众思维观念的更新以及对“一次性发泡塑料餐具”再利用技术不断提高,使得其重获新生。其实,类似的化学问题还很多,化学的发展从未停步,化学物质数量在不断地刷新,很多化学方法或功能化学品都经历了从高毒到低毒或无毒、以及更新换代的发展历程。因此,化学教师要始终以“与时俱进”的态度关注化学问题,用发展变化的观点分析化学问题。只有这样,遇到象“一次性发泡塑料餐具”等这样的老话题时,才能理清其发展的脉络,常讲常新。
(3)重塑化学学科形象,凸显化学学科价值
化学本是造福人类的学科,本应是受人们喜爱的形象。但近些年,化学产品引发的中毒、危害或污染事件频发,例如“苏丹红”、“三聚氰胺”、“瘦肉精”、“塑化剂”等,社会大众把这些事件的责任都强加给了“化学”,使得“化学”背负的偏见和误解也越来越沉重,化学的学科形象一落千丈,几乎变得面目狰狞。而“一次性发泡塑料餐具”从“严禁”到“解禁”很具典型性,发泡塑料餐具的艰难回归,反映出公众离不开化学带来的诸多实惠,重新体现其独特价值,可以为化学“正名”起到一定的示范作用。需要“正名”的又何止“聚苯乙烯发泡塑料餐具”一个呢?许多化学问题或化学物质都需要重新“正名”,其中也包括“苏丹红”、“三聚氰胺”等,这些物质实则是因为被滥用而丑化,埋没了它们原有的价值。化学教学要注重消解学生和公众的误解和偏见,重塑化学与公众生活息息相关的“亲民”形象,凸显化学无可替代的学科价值,使化学学科重新赢得学生的兴趣和喜爱。
(4)化学教学应注重贯穿科技伦理与道德教育