化学工程研究范文

导语：如何才能写好一篇化学工程研究，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。

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生物化学工程基础课程结合现代分子生物学及传统生物技术，不仅有扎实的理论基础，而且结合典型产品的开发过程进行阐述，反映了现代生物技术的发展方向，体现了生物技术发展和应用的最新前沿。生物化学工程基础是随着生物科学的发展而不断更新的课程，需及时调研最新的发展方向及研究热点。该课程全面阐述了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程等课程的基础内容，其主要囊括以下几个方面。工业微生物工程：介绍微生物的特点、分类、生理、育种及培养等方面的技术和方法；代谢工程：介绍微生物次生代谢产物的代谢调控机制和方法；基因工程：介绍生物遗传的基本知识及应用现代基因工程技术改变微生物遗传特性的方法，并且介绍蛋白类药物的研发和生产过程；细胞工程：介绍应用植物组织培养和动物细胞培养生产高附加产值的花卉、药物等；酶工程：介绍工业用酶和药用酶的性质、结构、固定化及开发等方面的技术；生物反应器：介绍生物反应器的工作原理、设计方法以及应用；全面介绍生物技术的最新进展、应用以及生物技术应用过程中需要化工知识的范例。生物化学工程基础课程是在无机化学、有机化学、分析化学、生物化学基础上进行学习的。本课程对于非生物类专业学生进行了系统的生物学技术及最新研究进展的介绍，让学生了解生物学的基本思想及技术，同时将现代生物技术的应用与化学工程技术进行交叉讲授，重点说明了化学工程技术在生物工程领域可能的应用范围，使学生掌握现代生物技术的基本工艺流程及发展前沿。目前，化学工程与技术专业的学生普遍存在生物学基础知识薄弱的问题，如何在较短的学时内，将生物工程的关键基础问题讲解清楚，并且将生物工程技术和化学工程有机的结合起来，让学生充分感受到交叉学科带来的机遇和挑战，这无疑对授课教师提出了更高的要求，需要教师不断总结现有的教学模式，不断地改进教学过程和教学方法。

二、化工专业生物化学工程基础教学中存在的问题

鉴于该课程属于学科交叉，在教材选择、实验配套、讲解内容难易程度把握等方面，均需要不断地探讨和摸索。目前，该课程教学过程中存在的重点和难点问题主要有：如何在现有教材的基础上丰富教学内容，利用多媒体等手段，及时地更新课程内容并介绍最新的发展动态；如何把握教学过程中深度与广度的平衡；如何在现有基础上提高学生的学习热情，使他们能够主动深入地探讨生物工程与化学工程学科交叉所带来的机会与挑战；如何能够将课程讲解内容与生产实际结合起来，让同学们切实体会到化学工程在生物产品生产过程中的应用；如何鼓励学生在假期或平时寻找一切机会去生物制品生产企业进行实践，从中体会化学工程技术在生物产品生产中的具体应用。

1.教材很难在深度和广度间平衡

目前，本课程所选教材为化工出版社的《生物化学工程基础》（工科专业适用，李再资主编，2006年版本），该教材在国内高校化学工程专业有较为广泛的应用，具有简单明了、讲解清楚的特点，适合于生物工程专业以外的其他专业使用。但是该教材也存在诸多不足之处，如教材内容仍然没有摆脱理科教学的模式和框架，生物工程原理的讲解深度不足，同时，教材对于化学工程与生物工程如何结合方面的内容也讲解得太少。为了做好生物化工导论的教学工作，必需结合化学工程专业学生的特点和研究应用实例，选择相关学科的教材作为补充，以便在授课过程中增加相应的内容，进而提高学生的理解和吸收程度。

2.实验环节缺乏

现在的课堂教学仍然以教师讲授为主，学生处于被动接受的状态。由于生物化工导论是理论与实践紧密结合的课程，而教学实验环节缺乏，学生往往很难理解生化反应及其应用过程。所以，需要进一步改变传统的课堂教学模式，可以采用讲授与讨论相结合、课堂内外相结合、理论与实际相联系等多种教学形式，利用先进的多媒体技术和网络技术，丰富和活跃教学过程，激发学生的学习热情，提高整体教学质量。同时，也可以通过讲解学生身边的研究实例，调动学生的积极性，并且配备一些实验讲解及生产实习来提升学生的兴趣和理解程度。

三、生物化学工程基础课程教学的几点体会

笔者从2001年开始一直从事生物化学工程基础的教学工作，课程面向对象主要为化学工程与工艺专业、过程控制专业及分子工程专业的学生，每年选修人数在200人以上。在授课过程中，注重以产品为例，说明化学工程技术在生物产品开发过程中的重要性，从而加强了学生对于化学工程知识应用于生物工程领域的信心。另外，注重将理论内容与本校化工学院及兄弟院系的科研内容进行融会贯通地讲授，大大提高了同学们对于该课程的理解和热爱，也促进了学生对于生物工程与化学工程有机结合的全新认识。在教学实践中，结合介绍天津市著名生物工程企业大量需要化学工程的实例，力求让同学们明白，生物工程的下游产业化的实质就是化学工程的应用。教学实践也使笔者体会到，要完成好该课程的教学任务，需要授课教师熟悉生物化学、生物工程、化工原理等教学内容，更需要授课教师不断总结教学经验，以便逐步提高教学质量。

1.建设教学团队，认真调研学习

授课教师需要组织强有力的课程建设小组，对国内外工科类生物化工导论课程进行调研，包括其他院校的教改情况、已有的化工类的生物化工导论教材、学生本人对课程内容及授课方式的期望、相关专业对该课程的反馈信息等诸多方面。授课教师还需要吸收先进的教学思想、技术与内容，借鉴国内外其他院校教学情况，结合专业设置的特点和实际，总结教学经验与效果。针对面向21世纪的教学和培养要求，要认真总结化工类本科生生物化学工程基础课程的教学内容、教学计划及教学方式及教学中的注意事项，要通过对其他优秀或重点课程的学习观摩或邀请教学经验丰富的老教授亲临课堂指导等多种途径，进行教育素质训练，以提高教师的授课水平。

2.提供并选好主讲教材和高水平的辅助教材

针对现有的试用教材，及时引入前沿科学和技术的最新成果，筛选、引进配套的辅助教材（包括国外教材），编写与之相配的教学大纲。李再资老师主编的生物化学工程基础教材知识点全面，重点内容详尽。除此之外，我们还注重推荐国内知名的生物化学、生物工程、工业微生物学等相关教程以及国外英文原版教材作为课外辅助教材，建议学生每人手里都有一本英文原版教材。另外，在每次授课结束时，都提前告之下次课程内容的基本点和重点，要求学生提前做好预习或难点标注，注重发挥学生自身学习的主动性和积极性，使他们永葆学习的热情和动力。实践表明，学生通过使用英文教材独立预习课程，他们的专业英语水平也会得到快速提高，为今后使用英语完成相关工作任务打下良好的基础。

3.探索新的授课模式和教学手段

多媒体教学可以让学生通过图和动画直观地理解生物过程和反应机理，也可以直观地学习生物工程科学研究和生产的各个环节。为此，要完善多媒体系统，适时增加课堂教学信息量。同时，可以采用启发式、讨论式、研究式等教学方法，将课堂讲授与课外辅导相结合，培养学生的创新与自学能力。如果能够将课程讲解内容与生产实际结合，将课堂讲授内容与具体的实验相结合，加强与学生交流，深入探讨生物工程与化学工程学科交叉所带来的机会与挑战，必将会进一步激发学生学习的积极性，提高教学质量。

4.课堂讲授内容与前沿性专业知识紧密结合

在大学课堂里，让学生随时了解相关学科的前沿进展是一个重要的授课内容。因此，在每节课学习重点知识的过程中，需要用最新发表的相关研究进展信息丰富课堂内容，使学生了解学科前沿和发展方向。比如，在介绍酶的开发过程时，可介绍量子力学、分子动力学和计算机工具在研究酶的反应过程和机理中的应用，并且把研究中的困难展示给大家，激发学生探究和追寻科学发展的欲望，吸引他们投入到生命科学的研究和生物技术的开发中去。同时，也可以介绍酶的生产过程中所面临的问题和挑战，鼓励学生用化工知识尝试解决生产中的问题。

5.鼓励课堂教学和生产实践结合

生物化学工程基础偏向实际应用，课堂讲授内容需要与具体的生产实践相结合，因此，要让同学们切实体会到化学工程的知识在生物制品生产过程中的应用。另外，要积极联系生物工程方面的生产企业，组织同学们进行参观，结合课堂教学内容，让同学们充分体会到化学工程技术与生物工程技术学科交叉的意义和重要性，鼓励感兴趣的同学去相关的生物工程企业进行短期实习，了解生物工程产品的生产原理、生产流程和注意事项，体会化学工程技术在生物产品开发和生产过程中的重要地位。

6.培养学生良好的学习方法

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关键词：化学工程；化工生产；工艺解析

化学生产工艺的提升有助于实现良好的绿色生产效果，减弱传统化学生产对环境的污染和资源的大量消耗。进而营造良好的化工环境，为此化工工艺的提升在如今环境压力不断增大、资源浪费极为严重的情形下具有显著的意义，笔者根据多年的生产和实践经验，将在下文对化工生产工艺进行详细的分析与研究。

1当前化工生产存在的实际问题

1.1化工生产效率有待提升

化工生产效率的低下长期以来困扰着化学工业的进步，当前诸多化工企业为了实现对生产效率的提升便采取诸多对自然环境有害的方法进行生产技术的革新，工艺设备的质量和排污的能力缺失是目前诸多化工生产厂家在现实环境中遇到的问题，这种缺憾将无法在现实环境中提升化工生产效率，最终只能诉诸对生产时间以及排放标准的忽略而实现定量生产，长期必然造成环境压力的增大。

1.2环境压力进一步增大

上述提及了现在诸多化工生产厂家的实际生产效率较低，不注重环保生产的问题，而化工企业盲目扩充生产量，导致资源极速耗散、环境压力与日俱增的问题也日渐突出和尖锐。化学工业的相关生产附属物大多具有有毒有害的性质，废气和废水的实际危害十分巨大，可导致土壤肥力丧失、雾霾加重、温室效应等一系列后果。而由于现时化学工艺的不完善导致实际的生产环节缺乏控制，将会给人们的生活环境带来极大的破坏。

2有效加强化学工程中化工生产工艺的分析

2.1依据实际状况对化学反应条件和环境进行改善

在化工生产中，化学反应条件是一个极为重要的影响条件，改善化学反应条件可以极大的促进化学反应过程的效率并保证排放物的规模和毒性的降低，因此，在实际的化学生产中，务必要严格保证生产环境并在经验和理论的基础上做到对反应条件的合理改善，同时注重化学反应过程中不同催化剂使用的具体要求，对于滥用催化剂或者通过提高反应物的配比加速反应的情况要及时制止和整顿，保证化学生产环节严格按照相关理论和条例的约束进行，以此来优化反应的整体效率并提升工业三废的环保性，减轻对环境的压力。

2.2合理处理工业废料，促进循环利用

众所周知，许多化学反应之后残余的反应物仍然具有二次利用价值，即使在完全反应之后变成工业废料的反应物也应该遵循相关的废物处理条例进行无害化处理，杜绝简单的填埋和燃烧等可能加重污染的废物料处理方式。积极利用现代科技寻求可以循环利用或者简单的二次利用的方式。由于化学行业本身的特性，参与化学生产的工业原料本身就可能是工业生产的产物，而相关的化工生产也将为之后的化学工艺服务，这就为循环利用这种发展的理念提供了良好的使用场景。未来只需要让参与工业生产的工人以及相关化工产品生产企业的负责人明确工业生产绿色化的概念和具体措施，引导其在实际的工业生产安排过程中积极进行环保革新，促进化学生产工艺的进步，减少有毒有害品的排放。

2.3依据实际情况对工艺进行调整

化工生产所涉及到的化学反应是极其广泛的，但从反应环境和条件来对其进行改善显然是不够的。若想从根本上提高化工生产的工艺，那就必须根据不同的化学反应原理来进行不同的生产工艺调整，在尊重规律的前提下对化工生产工艺做出创新和提高，这种工艺的调整给予了化工生产绿色、节能的可能。工艺的调整是化学生产过程中必要的环节，由于不同时期的环保要求和化学生产品的不同致使化学工业生产与普通的工业品生产存在较大的差异，而化学工艺的革新既有化学工业自身的特点也是顺应时代环保要求的选择，因而不同的化学品生产企业在进行化工生产的过程中要明确根据不同的生产品类型以及可能的污染物排放水平来确定不同的工艺进行生产与调整，这涉及到对化工生产人员专业技术和知识储备的要求，同时也是对化工生产工艺整体弹性能力的考量。这是现代化学工业必须具备的生产能力，同时也是对化工生产整个过程负责的表现。

3结语

综上所述，我国虽然在化学工业领域取得了重要成就，但是在化工发展道路的规划和如何同时实现环保与效益的现实问题思虑还略显不周全，未来，我国面临的环境压力将不断加大，而对化工生产工艺的革新是完善我国化学工业发展的必由之路，同时也是促进绿色化学的有效措施之一。

参考文献：

[1]王玲华,凌越.化学工程中化工生产的工艺解析[J].中国石油和化工标准与质量,2015,33：192-193.

[2]刘军.化学工程中化工生产的工艺解析[J].电子技术与软件工程,2016,01:215.

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从广义上说,分离强化首先是对设备的强化,然后是对生产工艺的强化,综合起来说就是只要能将设备变小、将能量转化效率提高的技术都是化工分离技术强化的结果,有利于实现可持续发展,这也是化工分离技术的主要趋势之一.古老的化工分离技术原理:利用沸点的不同,将不同的组分从分离塔里分离出来.随着科技的发展及国内外的分工合作共同研究除了大量新的分离技术,具有广阔的发展前景,但是这些在应用中同样也存在着很多问题,那就是:此项研究对相关分子蒸馏的基础理论探究比较少,没有在理论上充分说明和指导,对设计刮膜式分子蒸馏器也没有深入的研究.随着信息技术的不断进步,分离技术也不断得到改善,取得了长足的进步,逐渐信息技术引入到分离技术的研究与开发上,例如在研究热力学和传递的性质、多相流等方面,这些都是信息技术发生功效的主要分离技术,再如分子模拟大大提高了预测热力学平衡和传递性质的水平.对分子的设计加速了可以加速分离,因此对研究和开发新的高效的分离剂有深远的意义.信息技术的引进有利于新的分离过程的深入,提高工作效率.

传热过程的一些新的研究进展和方向

1微细尺度传热学研究进展

微细尺度是从空间尺度和时间尺度微细的探讨和研究传热学规律,现在在传热学中已经自成一个分支,发展前景广阔.当物体的特征尺寸远大于载体粒子的平均尺寸即连续介质时假定依然会成立,但是由于尺度的微细,原来的假设的影响因素也会相对的发生变化,这就导致了流动和传入规律发生着惟妙惟肖的变化.目前,微米、纳米科学已经取得长足的进步,受到人们的广泛关注,诸多领域都是围绕微细尺度传热学进行研究的.其中高集成度电子设备、微型热管、多空介质流动传热等多项研究都是微热尺度传热学研究取得的丰硕成果.

2传热设备研究进展

通过近十年的研究,利用翅片可以达到促进和增强传热的效果

3强化传热过程的研究进展

这项研究主要是从改进换热器设备的形式入手,提高传热的效率,并想办法改进设备使其持续对外放热,这种改进包括发明新的传热材料和改进生产工艺,将过去的设计进行优化等方法.

4传热理论研究进展

近年来,传热研究者一直都致力于滴状冷凝在工业生产上的应用,但至今仍未能很好的实现,主要问题是如何获得实现滴状冷凝,并且使其冷凝表面寿命延长.改变冷凝界面的性质,将滴状冷凝应用到工业上进行传热改造是传播热学研究的主要热点之一.沸腾的传热方式不仅在机械、动力和石油化工等传统的工业之中广泛使用,而且在航空航天技术等高科技领域也广泛的应用着.长期以来,人们都在对液体发生核态沸腾的原因和具有高换热强度的机理进行着深入的探究.由于沸腾的现象是复杂和多变的,这些都导致了我们不能利用常规的计算方法来计算出沸腾所能传输的热量.到现在为止,加热器表面受到水沸腾时产生的气泡的影响,这一问题是最需要得到解决的,也是研究的重点所在,对沸腾传热进行计算大都采用机理模型,这种方法存在严重的缺陷就是计算的准确率很低,而且需要大量的实验做基础,所以目前应用的范围较窄,目前没有能较准确计算沸腾传热的计算式,因此我们有另辟蹊径,从新的角度来探究和研究问题,从基本理论出发,提出新的理论与计算方法或研究出新的模型,将数学与之相结合计算出沸腾所传出的热量,这将成为今后研究的重中之重.

5与计算机技术相结合

计算机技术的进步使化学中大量的计算问题和数据采集分析的问题得到了解决,同时解决了人力物力和财力,也增加了数据的准确度与精确度,主要表现在计算机技术对计算流体力学和数值传热学上的主要贡献,其主要的研究方法是数值模拟法.这种方法的特点是需要大量的数据计算,而且需要大量的实验作为补充,采用计算机进行分析和计算,有利于将数据直观的表现出来,方式更加灵活多变,费用更加低廉,并且得出结论的周期比较短,对于应对此类问题计算机技术是最好的选择.

化学工程学科未来的发展动态

1将化工过程与系统过程研究相结合

化学变化是一个复杂的过程,这是因为性质决定的,其非对称性和不平衡性打破了人们的惯性思维,使其控制因素增多,结构尺度变多,其中结构是对过程工程研究的中心问题,主要解决办法是简化其结构,使复杂的结构变得简单,更具有使用价值;首先研究特殊系统,然后推理出一般性的结论,进而推而广之,这些都为解决结构问题打下了良好的基础,解决了复杂系统不容易被分析的问题,采用整体法和还原法研究复杂的系统有利于把握系统的主要变换方向,多尺度的思考问题的方式可以将过程问题转换成平时的时间和空间问题,对研究化学工程的复杂结构有好处.化学工程的这一转变趋势预示着化学正在向着应用领域进行扩张,更加注重其实用性和价值性,而非学科本身理论的研究.这也在化学课堂上出现了明显的改革,从只有实验和理论两个过程的化学转换成有实验、有计算最后才产生结论的过程,这就需要化学与数学物理等相结合,甚至与计算机技术相结合,进而实现化学过程的更好研究.

2将化学工程与材料科学研究相结合

科学的进步使大量新的技术和产品能源不断涌现,并且在先进技术的引导下得到了广泛的应用,这就为化学工程的研究提出了新的问题那就是如何为新的产业的形成和发展提供良好的服务并不断形成新的完整的理论,化学工程的发展就此进入老人一个新的发展阶段.在学科研究的方法上更多的注重学科的交叉,更多的研究材料其中包括信息和化学、生物与化学、能源与化学、环境与化学相结合的工程学科,这些都为化学工程的发展提出了新的发展方向和研究课题,为化学的发展做了良好的铺垫.

3将化学工程与信息工程研究相结合

化学工程技术的热点是将化学工程与信息工程研究相结合,随着信息技术的发展,信息技术已经深入各行各业,通过计算机技术可以收集大量信息,并对此进行精细的计算,随着大量的数据的统计和分析,可以得出很多重要的规律和结论,这些规律可以用来作为提高效率和生产效益的理论依据,同时可以预见,将化学工程和材料科学结合起来进行分析必将是化学工程领域的重点研究课题,必将成为引领化学研究的主要方向.

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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

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1 化工分离工程概述

“化工分离工程”是高等院校化工工程专业课程中重要课程之一，其主要包含了化工原理、物理化学、化工热力等，属于综合性较强的重点学科。伴随着化工行业的快速发展，分离工程在现代化工工业和有关工程领域内的运用更加广泛。

“化工分离工程”课程有着广大的内容覆盖面、并且应用性较强，难度高，培养的能力是学生今后毕业工作直接需要具备的。[2]针对过去以掌握理论知识和应试为目的的传统教学模式的缺陷，结合化工分离工程课程的培养目标，实行以实际应用为目的的教学研究和时间，完全抛弃填鸭式的传统教学方法，促使学生主动掌握知识，锻炼其自主发现和解决问题的能力。

对化工分离工程课程实行改革的理念是培养工程意识和实践能力都较强的学生，重点培养学生的能力。实现零散知识模块化和系统化，并且促使学生主动寻求解决问题的思路，充分掌握分离过程单元操作的特征，并且灵活使用理论知识对实际生产的问题进行解决，并且重点要培养学生的独立分析能力，满足将来的岗位能力需求。

2 教学内容的改革

2.1 精细挑选合适的教材

近年来，出版了多种化工分离工程教材，按照我校化学工程及工艺培养专业人才，因此在制定该课程的内容中必须保证其内容具有先进性，必须反映出该学科行业的最新研究成果，并且要对大量的优良教学经验进行洗手，积极借鉴其他高校教学成果，体现出最新的科技发展和人才培养要求。[3]本文推荐一本多数高校反映都很好的教材――《分离过程》（由刘家祺主编），其不但重视和先修课之间的衔接，并且在章节编排与内容取舍上实行扩展和更新，而且要重视对学生理论和实际结合能力的培养，对分离工程知识面进行扩展，不断满足高校追求新世纪人才培养需要。

2.2 进一步优化教学内容

当前我校设立的化工分离工程课程的课时比较少，但是课程中的很多内容都需要讲述。为了更好地适应社会发展，进一步推动高等教育发展，实现对应用型高等化工人进行培养的目标，依据教学大纲，积极调整教学内容，将传统分离单法与最新分离技术展开有效结合，基于对传统分离方法的传授上结合现代分离技术最新研究成果，分析近几年发展快速、应用广泛的新型分离技术知识、特点等，例如临界流体萃取、膜分离技术等。伴随着学科发展以及教学需求来对教学内容实行扩展。[4]并且在各个章节中结合适当例题讲解和练习，方便学生对各项基本原理和方法的掌握及运用。

2.3 注重理论和实践的结合

化工分离工程属于应用型学科，教师教授课程中，要详尽的讲解课程基本理论，积极联系工业生产实际与基本知识理论，在讲授中引入实例分析，调动学生积极性。对相关的工程实例进行举出后，不但可以帮助学生更加透彻地理解知识和理论，帮助学生更加深刻理解分离工程实践的重要性，为今后的实习及工作打下坚实基础。

3 教学方法的改革

3.1 有效运用多媒体技术

伴随着网络和通信技术的迅猛发展，促使多媒体教学逐渐成为当前生命力最强和最先进的教学手段。化工分离工程课程有着较强的实践性，能够实现在教学课程中将活动影像和动画等以多种媒体的方式结合教学的内容，更加形象的将复杂的分离过程操作和分离设备的内部机构呈现给学生，将复杂的问题变得简单化，使得抽象的概念更加直观，并且可以对课堂教学的内容进行丰富。[5]采用多媒体教学能增加课堂的信息量，帮助学生获得更多的知识并且接触到最先进的研究成果，提升学生兴趣。如在讲解怎样从乙醇-水体系内分离出无水乙醇时，可以借助多媒体技术将这一过程展现给学生，学生就可以很好的理解分离的基本原理以及流程。但是我们还要认识到多媒体教学并非是在任何情况下都适用。并且多媒体教学的浏览速度太快，不容易帮助学生加深对知识的印象，记忆不够牢固，并且很容易出现混淆。对此在多媒体教学内可以辅助黑板教学，以弥补单纯多媒体教学的缺陷。

3.2 增加计算机模拟教学

化工分?x工程这一课程内还要保证学生具备良好的计算机应用能力。教学中，借助化工单元仿真模拟系统和是由常减压蒸馏仿真系统实行化工仿真实验教学，帮助学生从教室过渡至工厂实践提供了良好的平台，可以更好地对综合实验基本技术和技能进行掌握，提升了学生的动手能力、分析能力。此外这一方针系统对于科研十分的重视，并且能够开展智能训练，培养学生开拓创新意识，这为专题实验及科研工作打下了坚实的基础。[6]

3.3 加强产学结合

化工分离工程是理论和实践结合得十分紧密的课程，为了加强化工分离工程的理论知识，学院必须长期加强和企业之间的合作，对校外的实习基地展开积极的建设。[7]学校要经常带领学生到各个大型的和化工分离工程相关的企业进行参观和实习，结合自身的理论知识和实际应用。在实习中教师要按照教学大纲以及实习指导书，制定实习实施的计划表，对详细的实习内容、目的和要求进行明确。鼓励学生多看、多听、多思考，实现对化工原理、工艺和分离工程等各项理论知识与生产实际的联系，若是有问题就要及时向现场的技术人员进行提出，这样不仅能促使学生产生浓厚的理论知识学习兴趣，并且可以通过学生提出自己发现的问题，随后在现场进行解决，进而提升学生的实际应用能力。

此外积极鼓励学生参与工程实践，让学生将化工分离工程课本理论知识运用在实践中，如举办一些化工设计竞赛。竞赛中学生不仅能巩固所学专业知识，如化工原理、化工反应工程和等；并且可以提高学生的实践能力，更好地对学生工艺设计理念进行培养，特别是在新工艺、新设备和节能降耗等多个方面的创新思维能力培养上，同时还能够培养学生的团队精神和坚韧的毅力。[8]

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关键词：化学反应工程；研究方法；教学应用

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）29-0078-02

化学反应工程是化学工程与工艺专业的核心课程，以化学反应过程的共性规律、反应器的设计、放大和优化为主要研究对象，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，是一门实践性很强的工程学科。面向本科生的化学反应工程课程教学的目标，是使学生掌握化学反应工程基础知识，学习化学反应工程的研究方法和思路，了解化学反应工程最新进展和发展方向，提高创新思维能力。[1]笔者在长期的教学中将“方法论”作为重点，不断总结教材各章节、研究各类反应过程的共同方法，并应用于教学，对学生掌握化学反应工程的基本观点和工程方法，培养学生分析与解决工程问题的实际能力起到了很好的作用。

一、数学模型方法

工业反应器中进行的化学反应过程往往与物料的流动、混合、传质、传热、反应计量学、催化剂性能等有直接关系，浓度、温度、压力等参数影响反应结果，影响因素多，相互耦合，通常表现出很强的非线性，传统的因次分析和相似方法不能反映化学反应工程的基本规律。[2]教学中，把反应器中进行的过程分解为化学反应过程和物理传递过程，反应器中进行的过程分解为化学反应过程和物理传递过程，分别建立反应动力学模型和反应器传递模型，然后通过物料衡算和能量衡算把它们综合起来，建立反应器的数学模型，用数学模型方法来研究化学反应工程，进行反应器设计、放大与优化，比传统的经验方法能更好地反映其本质。因此，数学模型方法是化学反应工程的基本研究方法，可以通过数学模型的建立和求解去预测和模拟反应器的实际操作状况。[3]在阐明化学反应工程基本概念和原理的基础上，将各类反应器的数学模型作为讲授重点，尤其突出间歇反应器、平推流反应器、全混流反应器数学模型的建立和求解方法，借此培养学生利用数学模型方法设计反应器的能力。

二、物料、能量衡算中非线性问题的线性化处理方法

反应速率一般是由反应实际进行场所的浓度和温度决定。而工业上广泛使用的气固相催化反应器、流固相非催化反应器，气液反应器中物料温度和浓度的变化呈现非线性特点。处理的共同方法为反应器设计中物料衡算、能量衡算时，衡算范围取一个微元，在微元内物料温度和浓度的变化近似按线性关系计算。在气固相催化反应工程讨论中、以单颗粒的球形催化剂为基础，在其中距中心R处取一厚度dR的微元球壳进行物料衡算、能量衡算；在气液反应工程讨论中、以双膜理论为基础，在液膜中距界面x处取一厚度dx的单位面积微元液膜进行物料衡算；在流固相非催化反应工程讨论中，以收缩未反应芯模型为基础，对单个球形固体颗粒，在其固相产物层内距中心R处取一厚度dR的微元球壳进行物料衡算；平推流反应器、非理想流动反应器轴向混合模型的计算中，在距反应器进口L处取一厚度dL的微元管段进行物料衡算、能量衡算。这些问题的研究方法有相似性，在教学中强调相互的联系，可以加深学生对内容的理解和对反应器设计中线性化处理非线性问题方法的掌握。

三、解决复杂问题时先分解后综合的方法

影响工业反应过程的因素多，关系复杂，若直接全面分析求解，往往比较困难，不容易理解。在教学中可采用先分解后综合的方法，把复杂的问题分成若干步、先研究每一步的规律，再综合得出整体的规律。气固相催化反应工程讨论中，先分外扩散、内扩散、化学反应过程分别讨论三个过程的规律和计算公式，再综合三个过程得出单个催化剂颗粒的反应规律，再进一步综合得出整个床层的反应规律；气液反应工程讨论中，先分气液两相间的传递规律、液膜中的扩散反应规律，液相主体中的扩散反应规律，再综合得出整个气液相反应规律；流固相非催化反应工程讨论中，先分流体滞流膜扩散控制、固体产物层（或惰性残留物层）内扩散控制、化学反应控制分别讨论，再综合得出总体的规律和计算公式；讨论吸附动力学方程中，先按单组分反应物的化学吸附控制、表面化学反应控制、单组分产物的脱附控制分别讨论，再综合得出总体的吸附动力学方程。这样的教学方法，往往能使复杂的问题变得简单明了，复杂的计算过程得到简化。

四、理论推演与实验结合的方法

化学反应工程自设立以来，作为一门工程学科，其复杂性往往不仅表现在过程本身，而更表现在化学反应器复杂的几何形状及千变万化的物性，[4]因此，广泛采用理论推演和实验相结合的研究方法。通过理论推演得出轴向混合模型、多级串联全混流模型等非理想流动模型，通过实验测定实际反应器停留时间分布、计算出无因次时间方差、选择合适的非理想流动模型，利用实验数据计算出模型参数，进行实际反应器的设计；气固相催化反应内扩散影响的判别中，通过理论推演得出判据式，通过实验测定判据式的值，可判断出内扩散的影响程度；流固相非催化反应中通过理论推演得出不同过程控制时的计算公式，通过温度对总体速率的影响实验，可判别过程是化学反应控制还是扩散控制，通过流速对总体速率的影响实验，可判别过程是流体滞流膜扩散控制还是固相产物层内扩散控制，然后选择相应过程控制的公式，能使计算过程大为简化。反应动力学模型的建立更需要理论推演与实验结合，虽然可以通过理论计算确定化学反应的机理和速率，但对大多数反应体系，这类理论计算所能达到的准确程度尚不能满足工业反应过程开发和反应器设计的要求，实验研究仍然是认识反应过程动力学特征的主要途径。化学反应工程在其发展过程中已形成了一整套动力学实验测定和数据处理方法。[3]教学中，应着重强调利用幂函数型模型，双曲线型模型拟合实验数据的方法，以及它们的优缺点，使学生较好地理解和掌握反应动力学模型的建立方法。

工科院校培养的工程技术人才，不仅要有丰富的理论知识，理论还应当联系实际，具有较高的独立思考能力、发现、分析和解决实际生产问题的能力，这就要求教师不仅要对学生传授知识，更重要地是教给学生求索知识的方法和应用知识的能力。[5]长期的教学中，笔者体会到数学模型方法，物料、能量衡算中非线性问题的线性化处理方法、解决复杂问题时先分解后综合的方法、理论推演与实验结合的方法，并在化学反应工程研究中普遍应用，将这些方法重点介绍给学生，使他们在学习中触类旁通，举一反三，取得了良好的学习效果。

参考文献：

[1]王垚等.化学反应工程教学新理念和实践探索[J].化工高等教育，2009，（2）.

[2]朱炳辰.化学反应工程（第五版）[M].北京：化学工业出版社，2012.

[3]朱开宏，袁渭康.化学反应工程分析[M].北京：高等教育出版社，2002.

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【关键词】制药工程　教学过程优化　教育改革

优化教学过程是指选择的教学过程的方法，可以使师生耗费少的必要时间和精力而收到优质教学效果。优化教学过程并不是某一种特别的教学方法和方式，它是教师对教学过程的一种明确的安排，根据对教学规律与原则的把握，有意识地、有科学地选择一种最适合于具体情况的教学方案。

目前我国医药工业发展迅速，制药工业技术和装备的整体水平有了较大提高，但仍存在很多问题，缺乏制药工程专业技术人才是制药业面临的严峻现实。国家发展纲要“卓越工程师教育培养计划”对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。作为培养制药工程专业技术人才的主干课程一制药工程，必须促进培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。因此，我们必须对制药工程教学过程进行有效优化，积极开展教育改革，优化教学目标、教学内容、教学方法、教学手段、课堂教学结构、反馈评价机制等，以取得较好的教学效果。

一、优化制药工程教学目标

教学目标既是教学的出发点和归宿，也是检查和评价教学效果的依据，构建有利于学生全面发展的教学目标是优化教学过程的关键一步。优化后的教学目标，要求全面、具体、适当、明确，既要符合教学大纲要求，又要符合学生实际，还要考虑学生的差别，设不同层次性目标，有因材施教措施。为培养社会发展需要的制药工程人才，制药工程的培养目标是使学生能将所学理论知识与工程实际衔接起来，从工程和经济的角度去考虑工业化技术问题，逐步实现向制药工程师的转变。

二、优化制药工程教学内容

课程内容优化是完成教学目标，提高教学效果，促进学生发展的重要途径。优化教学内容，就要抓住本学科知识的重点、难点、连接点，并判断它是否能完成人才培养目标的任务，统观全局，形成“立体”化的知识系统。制药工程是一门实践性很强的课程，医药工业的迅速发展，产生大量新的信息，包括制药工程工业化方面的规范等，教师应认真、深入分析教材内容，精心选择、完善、补充、调整相关教学内容，优化重组教学内容，使教材内容与生产实践、工业化等紧密结合，促进学生掌握基础知识的基础上形成本学科的知识结构。

三、优化制药工程教学方法

制药工程教学有理论课和实践课教学，尤其注重实践能力的培养，在教学过程中，要根据受众对象――学生的不同特点、个性，科学、灵活地选择和组合多样的教学方法，才能达到优化的教学效果。

1.灵活运用启发式教学。启发式宗旨在于激励学生的兴趣和探索精神，调动学生学习的主动性和积极性，培养学生主体精神、参与意识、独立思想和创造才能。如在教学时，设计与学生所学理论知识有关的工程问题开展讨论，让学生有一定的前期基础，并引导思考，使其简明、具体，有启发性。

2.注重多种教学方法的合理结合，灵活选用教学方法。教学方法具有多样性、可综合性、可优选性等特点。每届授课学生的特点也随时发生明显变化，制药工程是一门综合性很强的学科，需要具备较强的多学科基础和能力，一种或几种教学方法并不能适合所有学生，要随时做相应的调整和组合，采用灵活多样的教学方法，充分调动学生，强化学生的参与意识，使学生的心理活动处于主动、活跃的状态。

3.重视对学生学法的积极指导，引导学生培养自主研究解决问题的能力。教学方法是教法与学法的统一，教师不仅要向学生传授大量知识和信息，帮助学生形成学科知识框架，还要注重如何引导学生自己进行思考，提高学生自己解决问题的方法和能力，开展有效的自主学习。教师可根据学生实际水平，采用专题、分组讨论等形式，将某一工程实际问题交给学生自己解决，有针对性地引导学生自己查阅文献，自己分析解决问题，开拓学生思路，树立准确的工程理念，提高综合素质，为培养创新性制药工程人才打下基础。

优化教学就要因材施教，构建本学科知识框架，指导学生学会学习，为学生的终身发展奠定坚实的基础。

四、优化制药工程教学手段

传统的教学媒体如实物、粉笔等，有利于学生实际观察能力的培养。近年来随着信息技术和计算机技术高速发展，现代化媒体在课堂教学中综合应用文字、图片、Flas、声音、视频录像等，使教学内容变得更直观、形象、丰富，尤其是制药工程，信息量大，工程内容需要结合多种现代媒体的应用，来激发学生的学习积极性，促进学生积极思维，达到较好的课堂教学效果。但要避免盲目滥用，影响了课堂上师生的互动；避免信息量过大，学生跟不上教学步伐；合理使用各项制作技巧，避免质量低，影响教学效果。教师应该取长补短，不断优化教学手段，合理选择使用教学媒体，认真分析教学内容和学生实际，选择最佳媒体，使教学内容和教学媒体进行现代化结合后，配合学生的理解水平，付诸于课堂教学实践，充分体现教学过程的动态性质，活跃课堂气氛，提高课堂教学效果。

五、优化制药工程教学结构

教学结构是为了完成教学目标，教师在时间和空间上，对各种教学因素的“排列”和“组合”，对教学的整体安排，促进学生个性发展。制药工程是一门实践性很强的课程，目前在实际教学中由于课时、实践、实训教学资源缺乏等，同时作为中医院校学生工科基础较为薄弱，学生学习难度较大，且很难突出制药工程的工程观点，学生很难从实验性研究转向工业化生产研究，从工程理念出发思考。因此应积极思考如何优化本课程导入，优化提问，如何引入已学知识在工业化中的应用，合理安排整个教学，甚至每节课程，整合各项有利的教学因素，以创设一种和谐、愉快、民主的课堂气氛，促进优秀制药工程师的培养。

六、优化制药工程教学反馈评价过程

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轻化工程是高校轻工行业中重要的工科专业。轻化工程综合实验的效果的评价来自于对参加综合实验的学生的学习效果的评估。选取本专业学生作为研究对象，在学生参与综合实验的前后对学生的专业知识和运用知识解决问题的能力进行测试。测试的题目前后难度大体相当。参与综合实验后学生的专业知识掌握得更加全面，而且养成了运用所学知识解决问题的思维习惯，对于一个问题能够提出多个解决方案。

［关键词］轻化工程；综合实验；教学研究

一、前言

轻化工程是高校轻工业中的一个重要的专业，包括三个专业方向，它们是制浆造纸工程、皮革工程、染整工程。在我校轻化工程主要是纸浆造纸方向，因此该研究主要是造纸综合实验的教学研究。造纸工业是一个以植物纤维为原料生产纸张的工业，该行业具有资金密集、技术密集、能源密集的特点。因此，轻化工程专业的培养应该符合工科专业的特点，该专业的实验培养应该是专业培养的重要组成部分。目前，很多高校都意识到仅仅提高学生的基本实验知识和技能是不够的，学生仅仅掌握基本的实验知识和技能只是提高了基本的动手能力，但对实验中出现的问题和现象不能进行分析，解决问题的能力亟待提高。基于这样的现状，越来越多的高校都在研究开展综合性的基础实验研究，比如上海交通大学材料科学与工程学院开展的材料综合实验，河北农业大学的食品综合实验，上海交通大学海科院的水下技术综合实验等。[1][2][3][4]一些有关综合实验的教材也相继出版，比如科学出版社出版的《遗传学综合实验》《光信息综合实验》等。有条件的高校已经开始着手于建设综合实验室，通过对实验硬件的建设为学生提供学习提高的平台，使学生通过实验环节，不仅加深理解专业基础课中的基本概念、重点和难点内容，而且有机会自己思考设计实验，自己动手完成实验，将学到的基础知识及专业知识灵活地应用到实验设计中去，培养学生的实践动手、分析和解决问题以及科学创新等综合能力和素质。[5][6][7][8]从以往毕业生的信息反馈的情况看，学生的基本知识和基本技能是可以的，但是在处理生产中的具体问题上表现出没有办法，手足无措。在国内开办制浆造纸专业的高校中，在本科教学中开展综合实验的高校不多，我校已开展了在这方面的探索，但在这方面的研究还很欠缺。怎样合理有效的开展综合实验，又不和已经开展的专业基础实验重复，是一个需要认真研究和分析的重要课题。

二、调查研究

该研究的目标是，通过对轻化工程综合实验的研究，找到学生在专业知识的掌握及综合运用方面存在的问题和不足，找到学生在实验技能及综合运用实验手段方面存在的问题，进一步提高学生在具体的实验中综合利用相关专业知识及实验手段和技能的能力，激发学生的实验兴趣，变“要我做”为“我要做”，充分调动他们的积极性和创造性，提高实验教学的效果，进一步提高学生独立解决问题的能力，使学生能进一步适应行业的要求，成为优秀的工程技术人才。任何教学工作的开展都是要面向授课对象的，综合实验课的开展同样是面对本专业学生的。学生对本专业专业知识的掌握情况如何，基本的实验技能掌握到什么程度，对具体问题的分析和处理能力都是综合实验开展前要调查的内容。以轻化工程专业的大四学生为调查对象，调查的开展分理论和实验两个方面。理论调查的形式是以口头回答问题和小型笔试进行的。口头回答问题主要是一些基本专业知识，通过学生的回答情况判断其对基本专业知识的掌握情况。小型笔试主要是考查学生对造纸企业生产中具体问题的解决能力，学生对具体问题提出解决思路，然后经过分析，找到学生的问题和不足。实验调查，主要是考查学生的基本动手能力和通过实验解决具体问题的能力，通过对基本实验操作考查学生的基本实验技能。教师提出一个具体的问题，让学生通过实验来解决，考查学生的通过实验解决问题的能力。通过调查，发现学生对基本的专业知识是清楚的，并且具备了基本的实验技能。但是，学生运用知识解决问题的能力较差，缺乏分析能力，对具体的问题如何解决缺乏方法，从而难以独立解决问题。

三、综合实验研究设计过程

（一）根据调查研究，先设计小型的实验性的综合实验，让一部分有代表性的学生进行实验，实验后分析实验效果。代表性学生的选择非常重要，因为这是小型综合实验设计效果评价的主要依据。一般依据学生的专业课成绩，分别从优、良、中、及格、不及格五个层次筛选一些学生。因为我校轻化工程专业有两个方向，分别是造纸工艺和造纸化学品，因此小型综合实验的设计也分成两个思路：第一个思路是造纸工艺方面的，第二个思路是有关造纸化学品的。

（二）小型试验做完后，加强和学生的互动，让学生写出对实验的认识、心得体会和收获，和同学交流，分析在做实验时他们哪些地方感到困难，如何通过分析总结找到产生这些困难的原因，并找到解决这些困难的方法。同时，听听他们对实验设计方案的意见和建议，综合分析对实验方案进行相应的改进。

（三）不断循环上述过程，指导师生双方均认为小型的综合实验的方案和效果比较满意。

（四）在小型实验的基础上，初步设计大型的综合实验，提出一个需要解决的问题，让学生根据问题，自行设计实验，自行决定实验所需的原料和仪器，通过不断的论证，开展实验，最终解决问题。

（五）听取学生对综合实验的方案的意见和建议，对实验方案进行相应改进，不断循环，最终得到较理想的综合实验的设计方案。

四、综合实验研究的评价和结论

轻化工程综合实验的效果的评价来自于对参加综合实验的学生的学习效果的评估。选取本专业学生作为研究对象，在学生参与综合实验的前后对学生的专业知识和运用知识解决问题的能力进行测试。测试的题目前后难度大体相当，通过前后的对比，发现参与综合实验后学生的专业知识掌握得更加全面，而且养成了运用所学知识解决问题的思维习惯，对于一个问题能够提出多个解决方案，这充分说明综合实验的开展取得了一定的效果。通过综合实验教学研究的开展，明显发现学生对实验的参与热情显著提高，改变了过去被动应付的局面。同时，发现学生的思维活跃，能够对提出的问题认真思考，积极讨论，并查阅相关的专业教材和文献，提出初步解决方案，然后进行试验，根据实验的结果对提出的实验方案进行修正和进一步的论证，不断对解决方案进行完善，最终达到较好的实验效果。通过综合实验的开展，发现学生的动手和思考能力明显提高，能初步利用已有的知识解决具体的问题，具有一定的分析和研究能力，这不论对以后到企业就业的同学还是考研深造的同学都是非常有利的。综合实验的研究只是取得了初步的成果，如何进一步评价该研究体系的科学性及成效，如何进一步提高学生的独立解决问题能力，还需要在综合实验的开展过程中不断总结和分析，不断和学生进行双向的交流和探讨，以获得更大的成果。

［注释］

［1］熊言林，江家发，阎蒙钢，等．高师“化学教学论实验”课程改革的尝试［J］．化学教育，2006（1）：42－43．

［2］李远蓉，李凤艳，卢一卉．构建高师“化学实验教学研究”内容体系的新思路［J］．化学教育，2006（1）：45．

［3］钟启泉，等．基础教育课程改革纲要（试行）解读［M］．上海：华东师范大学出版社，2001．

［4］苗深花“．化学实验教学研究”课程的改革与实践［J］．实验室研究与探索，2004（4）：60．

［5］姚利民，郑银华．高校教师教学研究现状与原因分析［J］．高等理科教育，2007（4）：137－140．

［6］殷慧．大学教师投身教学的研究［D］．长沙：湖南大学，2004：20．

［7］唐智松．青年教师教学、科研投入状态调查［J］．高等师范教育研究，2001（1）：73－78．

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[关键词] 工程光学；教学改革；多元化；实践教学

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）02-0089-04

0 引言

《工程光学》是测控技术及仪器专业的专业平台课，根据燕山大学本科生培养方案设置，其总学时为40学时，其中实验学时为6学时。在知识结构上，该课程以大学物理和高等数学知识为先导，同时又以光电检测技术、光学仪器设计、激光检测技术、红外检测技术和光纤传感及通信等课程为延拓。将几何光学和物理光学作为主要授课内容，讲授测量过程中涉及光学测量的各种方法，讲授其基本思想、原理与技术，并以此为理论基础，使学生在光学参量测量的过程中进行测量系统的分析与设计，并对其性能进行优化及误差分析，从而满足系统设计参数的要求和工程实际中的特定需要。

1 教学现状及存在问题分析

在目前的《工程光学》教学过程中，存在着以下问题。

1）在教学内容上，原来的教学大纲强调教学内容的系统性和完整性，导致物理光学的部分章节与大学物理中的相应内容存在一定重复[1，2]，在几何光学部分，存在大量的理论公式推导，抽象晦涩。

2）教学方法与手段单一。在以往的教学过程中，由于理论分析和公式推导内容较多，《工程光学》主要以板书教学为主。随着计算机辅助教学模式在教学中的推广，多媒体教学方式虽然提高了单位学时内的授课信息量，但也没有改变以教师为中心、学生被动式学习的基本状况，互动环节明显缺失，忽视了授课效果的及时反馈，未能充分地发挥学生的主观能动性，教学效果不理想[3，4]。

3）实验内容陈旧，只能完成一些基础性验证实验，而对设计性实验的实现能力较差。光学器件的设计和加工过程都十分繁杂，因此，根据设计性实验的要求购买或加工光学组件，其可行性不高。随着实践教学模式的探索与推广，实验室的作用应得到重视和充分的显现[5，6]。

在《工程光学》的教学改革过程中，探索多元化教学模式，实现课堂教学与实践性环节的有机结合，是十分必要的。

2 多元化教学模式探索

在《工程光学》教学改革过程中，尝试课堂教学与信息网络平台、实践教学和光学前沿讲座相结合的多元化相辅相成的改革方案。其框架见图1。

2.1 引入先进教学理念，改进课堂教学方法

本科生教育在整个教育体系中是一个系统性基础理论教育部分，而后续的研究生教育阶段将主要着眼于知识创新和技术攻关，具有更强的理论性、技术性、应用性和方向性。因此，本科生教育恰是一个打基础的阶段，应注重对学生科学思想的培养，对基础理论知识的全面系统性学习必须被视为重中之重。

在课堂教学过程中，应精选教学内容，课堂教学内容的设计必须以问题的解决为主线，致力于对学生分析和设计能力的培养。针对每个教学单元的重要知识点，教师选择有代表性、难度适中、综合性较强的光学系统，合理设计问题，以点带面，使学生在遇到实际问题时学会分析问题和解决问题，加深学生对光学原理在测量中实际应用的认识，锻炼分析和系统设计的能力，激发学生的学习动力。

板书教学这种传统的课堂教学方式，能够将教师的语言和肢体动作相结合，教学方式生动，能够使学生集中注意力，并使教学思路得以逐步地展示，从而使教师的讲解过程与学生的理解过程同步。以板书教学为主体，注重学生对基础性原理知识的掌握，最终达到较为理想的教学效果。多媒体教学能够综合文字、图像、声音、动画和视频，立体教学更适合人的思维习惯和记忆规律。通过声音、图像进行多维教学，使课堂上教与学的交流更为流畅、学生的思维更为敏捷、学生的学习效率和自主学习的积极性得到提高。由于授课学时的限制和系统化授课的要求，在保证知识结构完整性的前提下，将物理现象的呈现、应用背景的图片等通过多媒体的方式进行形象地展示，可使学生获得的信息丰富且直观，并激发学生的学习兴趣，使其带着问题对理论性的内容进行学习。

2.2 课堂教学与网络信息平台相结合

由于授课学时有限，除了课堂教学所涉及的核心内容之外，对于其先导课程大学物理中已经涉及的内容和难度较小的辅内容，可以通过网络信息平台的授课视频和学习资料来完成。与此同时，网络信息平台可以帮助学生完成课前预习、课后复习，并培养学生网络提问和教师离线解答的师生交流模式，更好地保证授课效果，并排查授课过程中的薄弱环节。

网络信息平台除了作为课堂教学的延伸之外，还应为教学内容和教学方式的改革提供及时的信息反馈。为了加强对教学过程的监督和管理，不断提高教学质量，在过去几年的教学工作中，学校教务部门也建立了教学质量评价体系，通过学生评分和督导组的教学评价，对每门课程的运行情况进行评价。这种方式在很大程度上对教学改革起到了促进作用，但过去时的反馈信息只能指导今后的教学工作，缺乏实时性。通过网络信息平台的留言板，方便老师对后续课程的教学内容及方式进行及时调整，并以此作为增进师生交流的互动平台。

建设《工程光学》课程网络习题库。为了配合课堂教学，使之产生更好的收效，课后的练习和自我测试是十分必要的。根据教学重点和难点问题，编制各类习题，并以期末考试和考研等各类考题为参照，编制典型习题，并提供习题讲解，从而方便学生课后复习和考前准备。

2.3 引入任务式教学模式，培养学生的实践能力

《工程光学》的教学改革尝试，要注重培养学生的工程能力、创新能力、学习知识和运用知识以及解决问题的能力，乃至团队协作能力。目前，《工程光学》课程设计、大学生创新训练、科技创新比赛以及《工程光学》开放性实验，是课程教学改革要涉及到的实践性环节。在实践性教学环节中，教师要转变教学观念，从教学的主导位置变为指导和辅助学生学习的角色。以明确的任务为驱动，使学生以主动的和实践的方式进行学习，并建立实践环节和课程教学内容之间的有机联系，实现课堂所学的书本理论知识的运用，从而培养学生的工程实践综合能力。

Zemax是目前功能较为强大的光学设计软件，因此，在课程设计中，可以用其完成光学系统的辅助设计，并帮忙学生完成课堂几何光学教学中各种典型光学系统的像差分析。在课程设计的过程中，以分组的形式安排了“照相物镜镜头设计与像差分析”、“牛顿望远镜设计与像差矫正”、“带有非球面矫正器的施密特-卡塞格林系统设计”、“多重结构配置的激光束扩大器”、“折叠反射镜面和坐标断点”和“消色差透镜设计”等多个设计任务。例如，在照相物镜镜头的设计中，如图2所示，应用Zemax软件可以对后置光阑三片物镜原始结构（其中，分别代表该多光组系统中的3个透镜元件）进行参数优化，输入参数并进行焦距缩放，从而生成初始参数及结构。如图3所示。

进而在Zemax中进行像差分析及参数优化，在初始结构的MTF 曲线中，可看出成像质量很差， 因此需要校正像差，如图4所示。调整其可变参量（包括6个曲率半径，2个空气间隔和3个玻璃的厚度），对物镜的结构进行逐次优化。每次调整后再次优化实时关注MTF图的曲线变化，最后使各个参数都在可接受范围之内，如图5所示。通过课程设计中对具体光学系统的设计和分析，学生们对课堂所学知识有了更新和更深刻的理解，通过学以致用，更加体会到所学知识的重要性。

在课程设计的基础上，鼓励学生结合课堂所学理论知识，开展创新性研究，申报大学生创新训练计划项目，教师指导学生进行选题和方案论证，以项目组的形式，明确每个学生的任务分工，使每个学生都有机会参与实际项目的研究或开发，通过项目的实施来驱动学习，在实践中加深和强化对理论知识的理解。对于大学生创新计划项目，导师不需特意强调成果，应注重其研究和实施的过程。

在创新训练基础上，鼓励学生参加科技创新比赛，通过赛事培养学生的自主创新意识和团队协作精神。学生可以亲身体验科学研究的全过程，以个性化的思路提出设计方案，从而大大增强学生解决问题的能力。通过精心的赛前准备，所设计的“光电主动式红外报警器”在燕山大学校团委组织的“世纪杯”科技创新大赛中获得了优异的成绩，这也极大地增强了学生的自信心，促使学生在实践中运用所学知识，进一步加深了对知识的理解。

利用实验室条件，《工程光学》课程设计的设计任务、大学生创新训练的相关内容、科技创新比赛的前期准备和方案实施等实践环节对实验的需求都可以得到很大程度上的解决。将开放性设计性实验、竞赛题目、科研课题与工程光学某些知识相联系，制定项目的实施方案，规划实验流程，列出实验仪器及元器件清单，通过实验验证项目方案的可行性。在不断发现问题、研究问题和解决问题的过程中，学生会对探索和追求未知的科学领域产生极大的兴趣，在学习的过程中变被动为主动，在研究过程中也不断提高了自身的创新能力，真正实现了以人为本、自主学习的教学理念。

2.4 开展现代光学前沿知识讲座

《工程光学》课程所讲授的内容是光学的基础性应用知识，通过开设光学讲座的方法，向学生传递这些知识在现代光学技术中应用的信息，更能使学生了解光学前沿的概况，给课堂教学内容赋予时代气息，拓展学生的知识面。通过这类活动，不但能增进学生对学科和本专业科研方向和科研梯队的了解，更能使学生充分认识到学习《工程光学》的意义，而且也增强了学生热爱专业、致力于专业课程学习的积极性，从而取得良好的收效。

2.5 教学安排及课时调整

《工程光学》教学改革已经在教学实践中推进了一年，取得了初步的成果，并将在今后的教学过程中不断探索、总结和提高。在上一个教学周期中，针对多元化教学模式的采用，已将整个学时安排进行了必要的调整。采用网络信息平台，针对大学物理中已经涉及的部分知识点，缩减了每堂课复习旧知识点和考前总复习的时间，网络试题库的建设节约了习题课的时间，以上两方面节约学时数约6个学时，从中分配4个学时进行课堂项目式教学，其余2个学时开设光学前沿讲座。更为深入复杂的设计任务则在为期1.5周的《工程光学》课程设计中完成。另外，学生通过大学生科技创新训练及科技创新比赛，除了获得实践能力的锻炼之外，还获得了大学四年中必修的“科技创新”学分。

3 结束语

在现今的高等教育中，注重人才的全面发展，多出人才、出好人才，是高等教育的最终目的。在工程光学教学和实践中，发现了不少问题，有些教学改革的想法还不完善，还将在今后的教学实践中不断探索行之有效的改革措施。通过教学实践和经验总结，提高教师的理论教学和实践教学水平，完善教学方法，取得更好的教学效果。通过多元化教学模式的尝试，在优化课程理论教学内容的同时，引入丰富的实践教学环节，使学生的工程应用能力、创新能力和综合素质得到有效的培养，为学生今后的研究和就业开辟更为广阔的空间。

参考文献

[1]施建华，王弘刚，梁永辉，江文杰.关于“光学工程”学科课程建设的几点思考[J].光学技术，2007，33（S1）：309-310.

[2]付瑞红，王爱冬.信息化时代高等教育理念及课程模式的探索[J].教学研究.2013，36（2）：8-12.

[3]蔡建文.工程光学课程教学探讨[J].中国科教创新导刊，2011，（5）：58.

[4]李丽，刘晓波.工程光学教学改革探索[J].实验技术与管理，2009，26（8）：129-131.

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关键词：新课程；学生素质；化学实验功能；化学实验教学模式

我们知道，应试教育造成学生高分低能，严重脱离实践，缺乏创造性。而基础教育是培养创造性人才的关键阶段，因此我们要改变以应试考试为目的的教学方法，着力培养学生的各种能力以及创新思维，为学生能够适应未来的发展打基础，为国家培养创造性人才。中学化学实验因为其功能，正越来越受到各个国家的重视。在新的课程改革中，特别把实验方面的内容单列出来，以示重视。我作为一线的教师，主要结合我们的实际，论述化学新课程实验功能与教学模式。

一、化学实验功能

我们知道，未来的社会，将是创新的社会，在化学中能体现和培养学生的创新能力的方面不多，但是化学实验能起到很好的作用，同时也能激发学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”，只有学生对化学科学有着强烈的探索欲望和对化学知识及规律的拥有欲以及将所学化学知识应用于日常生活造福人类的动机，才可能激发创新潜能，才可能产生创新欲望。另外，化学教师良好的教师形象；生动、准确的讲授；热情真诚的关心鼓励；幽默大方的举止等因素在培养和强化学生学习化学的兴趣和动机方面也起着不可忽视的情感作用。

二、实验教学模式的改革

1.加强化学实验，培养学生动手和动脑能力。化学是一门实验科学。对于中学生而言，化学实验对于掌握知识，形成能力具有重要的意义，教学中，在认真做好课本要求的学生必做实验前提下，大力加强学生选做实验的容量及演示实验，通过实验引入概念，得出规律，检验假设，发展思维，培养学生探究知识的兴趣和能力。例如：在讲钠的化学性质时，可增加一个实验：取一小块钠投入到装有硫酸铜溶液或硫酸铁溶液的小试管中，会有沉淀生产，这种现象必然很快引起学生的好奇，思维开始活跃，产生积极的探究欲望。

2.教法改革―重在指导，让学生放手去做。学生实验操作前，教师的“导”要从实验本身的特点和学生的实际情况出发，采取启发讲授模式，帮助学生明确实验的目的和要求，激活学生认知结构中的知识，并启迪学生遵守一定的要求，把握实验的操作要领等，以消除学生实验中的知识、思路、方法、操作等方面的障碍。

教师的具体操作是：

（1）阐明实验目的，导入学生实验。在学生动手前，要引导学生弄清实验的目的与要求，明确实验的关键和注意事项，从而使学生的实践活动沿着既定的教学目标得以顺利进行。我们要引导学生去想问题，自主地揭示实验中心内容，并找到最佳的方案及实验方法，从而培养学生思维能力及创新能力，最终达到提高学生探究能力的目的。例如：探究“二氧化碳的制取和性质实验”，可让学生先通过预习、查找资料，然后设计实验自己观察对比：块状大理石、碳酸钠粉末与同浓度盐酸反应现象；块状大理石与同浓度稀硫酸反应情况，以此找到理想的反应药品；给学生锥形瓶、平底烧瓶、广口瓶、大试管、长颈漏斗、分液漏斗、导管、集气瓶、水槽等仪器，由学生自己组装实验，再分析讨论，找到制气装置的选择原则，并学会仪器装配的关键点，这将有助于学生运用已有知识解决新问题的能力培养。最后布置家庭小实验：用碱面和食醋制取二氧化碳、推测鸡蛋壳或水壶中水垢的成分等。

（2）演示操作，引路示范。实验中如果有实验仪器和操作属于学生首次接触或难度较大、综合性较强的，教师要为学生作出操作示范，并结合操作点明操作要领及注意事项，学生操作结束后，要在实验思维方面加强指导，及时把学生的思维引导到实验总结中来。具体内容有三个方面：

a.根据实验过程中观察到的现象，进行归纳处理，得出正确的实验结论。b.根据实验操作的体会和已有的知识经验，推理演绎、获取规律性知识。c.针对实验过程中存在的问题，进行实验的改革与创新。

如在完成《浓硫酸的性质硫酸根离子的检验》实验后，启发学生思考：①通过本实验，可以得出浓硫酸具有哪些特性？在实验中是如何体现的？②如何进行SO42-的检验？试归纳出检验的一般操作规程。③在取用浓硫酸进行实验时要注意哪些问题？④许多实验中常常产生有害气体，试举出防止尾气污染空气的方法等等。同时还要对学生实验过程作出评价性指导，即根据实验目的和要求对全体学生存在的普遍性问题或带有倾向性问题以及对发展学生智能和实验水平有关的问题进行讲评，促使学生认识水平产生新的飞跃。

充分利用现代教育技术手段，传统的教学手段有很多长处，但也有局限性。而多媒体教育手段可以为学生提供良好的个别学习环境，能真正实现因材施教。计算机的模拟功能可使抽象的内容形象化、静止的内容运动化，以便于学生获取准确深刻的直观感知，从而形成完整的理性认识，例如：红外光谱、核磁共振氢谱、质谱等概念很抽象，中学化学实验室一般没有这样的仪器，教师用语言、挂图均不易表达清楚，采用多媒体仿真技术模拟这些操作，学生可以直观地感觉到这些实验现象，从而加深对相关知识的理解。

新课程改革的实质――让学生真正的动起来，充分发挥学生的主观能动性，充分发挥化学实验的功能，为学生未来的发展打下良好的基础。

【参考文献】

[1]《普通高中化学课程标准（实验）》．北京：人民教育出版社．

[2]裴新宁主编．《化学课程与教学论》．浙江教育出版社．

[3]吴星等．《化学新课程中的科学探究》．高等教育出版社．

[4]郑长龙等，《化学实验教学新视野》．高等教育出版社．