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即使人們都十分清楚綠色化工化學的優點與好處,但是在實際的生產過程中很少有人對其高度重視,所以綠色化學化工在我國發展過程中有著諸多的問題,例如社會關注程度不夠、發展模式單一、人才匱乏等。現階段我們能做的就是利用一切可利用的方法,最大限度地將綠色化工化學進行全面推廣與宣傳,從根本上減少環境污染,實現經濟的可持續發展。
2.1加大宣傳力度,轉變生產方式
雖然綠色化學化工產業已經興起多年,但在全社會范圍內,它還未能被深刻的認知與了解,這在很大程度上,阻礙了其良性發展。因此,我們要從全社會范圍內,通過各大平面媒體和網絡、電視、廣播對綠色化學化工加大宣傳力度,使人們對綠色化學化工有深刻的認知與了解。
2.2在學科教育上加大投入與合作,力求創新
綠色化學化工的發展不僅僅是依靠微觀的分子水平的化學,還要依賴宏觀的大規模的化工技術,因此,要在一定層次上促進兩者的結合與協作。國家應加大對綠色化學化工的資金投入,建立與綠色化學化工有關的國家實驗室以及教學基地,作為發展綠色化學化工的創新性平臺,設置激勵機制,鼓勵創新,并持續不斷地為實驗室和教學基地的發展提供資金保障。
2.3重視人才培養
在我國,綠色化學化工屬于新興產業,因此,相關部門必須建立起完備的人才培養體系,為了長遠發展儲備人才力量。具體來說,高校應該開設有關綠色化學化工的相關學科課程,供感興趣的學生進行學習。化學化工產業應該制定嚴格的培訓體系,對相關從業人員進行培訓,從而保障這一新興產業的可持續發展。
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二、綠色化學工程與工藝對化學工業節能產生的促進作用
目前,在各工業產業的生產過程中均已廣泛應用到綠色化學工程與工藝。該工程中具有的應用性能不僅可有效改善化工產業發展過程中存在的資源浪費和環境污染問題,同時還可有效促進化工生產的結構不斷得到優化。綠色化學工程與工藝在化工產業中的應用主要表現在如下幾點。
(一)清潔生產技術的應用清潔生產技術是一種具有較高價值的綠色技術,該種技術主要是通過對化工原料進行無害、無毒、無廢處理,實現原料利用率得到提高,進而促進化學工程的生產質量得到提高。在清潔技術中,應用最為普遍的技術分別為脫硝和脫硫兩種技術。應用該兩種技術對存在較為嚴重的污染的化學廢物、生活垃圾等進行綠色處理,經過相關技術的處理后,生活垃圾可有效轉化為沼氣。應用自然發電技術來代替傳統發電技術。太陽能、風能的開發和應用是清潔生產技術飛速發展的重要標志。在生物工程中合理應用清潔生產技術,可有效促進細胞及基因工程的發展效果得到顯著提高。在輻射加工中應用清潔生產技術,可促進催化劑的作用得到顯著提高。
(二)與生物技術相互結合的應用在生物技術領域中,其技術范疇具體包含細胞、微生物、基因、酶等多種技術。其在各化工生產中的應用主要包含有生物化工合化學仿生學兩個方面的內容。在生物體內,生物酶作為催化劑存在,其具有顯著的專一性和高效性,在生物合成的每個過程中均無法脫離酶的作用。在綠色化學工程與工藝中對生物技術進行合理應用,通過相關技術處理,可使再生資源轉化為相應的化學品。早期所應用的有機化合物原料大部分是直接源自動物和植物,后來才逐漸發展為將煤炭、石油作為原材料使用。在綠色化學工程與工藝中,通常情況下均是應用工業酶或存在于自然界中的酶作為催化劑。將酶與通常應用的化學催化劑進行比較,酶在應用過程中的優點主要表現為無污染、產物性質好、反應條件溫和等。例如通常情況下均是應用丙烯腈進行丙烯酰胺制備,當使用酶作為催化劑后,能耗消耗量大大降低,反應具有徹底性,并且在反應過程中無任何副產物產生。
(三)生產環境友好型產品綠色化學工程與工藝的主要發展目的之一即為為社會生產處環境友好型產品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無毒無害產品。通過綠色化學工程可以生產出與社會、自然環境發展相符合的友好型產品。綠色化學工程生產的出現在很大程度上起到了保護環境的作用。在社會生產、生活中,人們的購買的產品均為綠色產品,不僅有效保證了人們身體健康,同時也可促進社會健康、和諧發展。因此,在化工生產過程中,如能夠促進綠色化學工程與工藝對的優勢得到充分發揮,可有效降低生態環境的染污,促進國家自然環境和社會經濟得到可持續發展,對國家的長遠發展及社會的進步具有重要意義。
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在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例,生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍,作為一種強方熱性反應,具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應中此反應并非最佳選擇,生成物的不穩定也不利于提取最終產物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節約資源,還能夠降低分離產品的難度提升純度,無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中,催化劑對提升反應速率效果顯著,所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一,不僅有利于工業的發展,對于推動化學分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2。綠色化學工程工藝應用
分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程,使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大,尤其中國作為當前世界最大的工業國,“三廢”問題十分突出,PM2。5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業,石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務,生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝,以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言,節能減排的實現途徑主要以下幾種:研發新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈;發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障,廣泛應用于多個領域,就目前來說,主要以三種表現為主,分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。
綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成,像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程,現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學催化劑相比,具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢,對于當前化工領域而言,生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應完全無副產物,對工業生產而言有多重積極意義。
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主辦單位:中國石油撫順石化分公司;中石化撫順石油化工研究院;沈陽化學化工學會
出版周期:月刊
出版地址:遼寧省沈陽市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1671-0460
國內刊號:21-1457/TQ
郵發代號:8-24
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1972
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
核心期刊:
期刊榮譽:
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Several Discussions on Chemistry and Chemical
Engineering Disciplines Construction
――Take School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuzhou Institute of Technology as an example
WANG Xiaohui
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou, Jiangsu 221111)
Abstract Development and construction of disciplines should combine faculty construction, all aspects of professional disciplines, teaching innovation, teaching equipment and laboratory construction, scientific research and construction. In this paper, combined with the department of the college where the current development status and the current development situation and background, development and construction of chemistry and chemical engineering disciplines by thinking.
Key words chemistry and chemical engineering; discipline construction; thinking
徐州工程學院堅持學科建設為龍頭,教學科研為主線,培養高素質應用型人才為目標,依靠我院學科、專業和人才優勢,面向地方經濟建設需要,加強學科建設,進一步凝練學科方向,構建科技創新平臺,創新管理制度和高效運行機制,堅定不移地走人才強院和產學研緊密結合的辦學之路,加快學院向教學研究型型學院轉化的步伐。
1 化學化工學院發展現狀
化學化工學院是在始建于1959年徐州教育學院化學系基礎上于2007年成立的二級學院,已有50多年辦學歷史。化學化工學院原有化學教育、應用化工技術兩個專科專業,現有應用化學、化學工程與工藝和高分子材料與工程三個本科專業。現有教職工36人,任課教師30人,其中教授5人,副教授6人。教師中具有博士學位的13人,年輕教師均具有碩士及碩士以上學位。
學院現有國家級大學生校外實踐基地1個、省級基礎化學實驗示范中心1個、市級工程中心2個(徐州市生物質燃料工程中心、徐州市環保涂層新材料工程技術研究中心)、市級重點實驗室1個(徐州市農藥綠色技術實驗中心)、校級研究中心和研究所各1個(徐州工程學院應用計算化學研究中心、徐州工程學院新材料與技術研究所)。校級優秀教學團隊2個(基礎化學教學團隊,應用化學教學團隊)、校級科研創新團隊2個(構效學應用研究團隊,生物能源清潔生產關鍵技術)。《根據省教育廳關于開展2011年學科目錄新增一級學科“十二五”省重點學科遴選建設工作的通知》(蘇教研(2011)15號)精神,我院積極申報的生態學(毒理學方向)被遴選為一級學科省重點建設學科,學科代碼0713。
2 化學化工學院發展建設的探討
2.1 三學期制的實施思考
當前本科教育普遍采取四年制,醫學類等課程學時較多專業采取五年制學習。我校化學化工專業學生采取四年制教育。四年制教育例行多年,形成了教育傳統,滿足學生課時的需求,讓學生有了更多的業余時間。但是和其他重點大學相比較,我校科研以及教學設施還處于落后階段,相當數量的學生業余時間不能得到充分利用。實施三學期制能加強學生的自主學習意識、學習緊迫感、科研積極性。彈性制的學制要求更能使優秀學生更好地提升自己的綜合素質,從而帶動全院系學生的整體教育質量的提高。
2.1.1 三學期制度帶來的益處
(1)有利于課程的精益化。對長學期中的部分課程課時精簡,選取對學生比較實用章節,令教學內容更加精益化,使既能體現課程的系統性和連續性,又有利于學生在課程課時不增加的基礎上汲取更多實用知識,擴展專業面,提升專業技能。(2)有利于教師教學與科研的有機結合。教師團隊可以自課時完成的基礎上有充足的時間從事科研項目,從而提升學校的師資力量以及科研水平。三學期制度下學生和教師有更多的互動機會,課時的安排、課程的設計、科研的投入也使教師有更多的機會參與教學實踐和教學研究。(3)有利于學院教學以及管理的深化改革。在當前改革的大背景下,教育體制的改革也勢在必行。學校試用三學期制度會使得校領導更加關注教育質量提升、教學規劃設計、學生實習機會爭取等。教學方式改進對于師生都是效率提升的原動力,三學期制度更有利于學生在有限的時間內加強動手能力培訓,根據社會用工需求從而更好地就業。(4)有利于學校教育教學資源的充分協調,提高學校的辦學效益。在三學期制下,能夠更好地利用各種優質教育資源,充分挖掘和發揮本校師資潛力。體現一定的辦學特色。
2.1.2 實行三學期制過程中存在的問題
(1)作為參與主體的部分學校管理人員、師生等沒有轉變觀念,仍沿襲原有的教學思維和學制慣性,并未領會三學期制的精髓。教師還不能充分利用短學期進行自身提高和教學研究。(2)還不能在短學期開設出更為靈活、多元、豐富的選修課程。(3)配套的后勤保障工作難以實現,如就餐問題、學校圖書館開放問題、自習場所開放問題等,這些都有待進一步的研究和協調。
2.2 化學化工學院就業問題探索
當前中國畢業生數量年創新高,就業形勢日趨嚴峻。高等教育的大眾化使得地方院校的畢業生更處于劣勢地位。一個學校的就業質量和高校的生存息息相關,就業形勢嚴峻會影響到學院招生;學院招生的規模和學院的經費有密切關聯,所以加強就業是每個學院當前形勢下必須深刻考慮和狠抓的問題。化學化工學院在解決本院系學生就業難問題時采取了“突出應用型教學為主,狠抓考研、突出重點、打造名牌,以及輔導員積極指導畢業生就業”等措施。
2.2.1 準確定位,校企聯合,培養實用性人才
(1)徐州工學學院化學化工類畢業生就業范圍集中在江蘇省以及周邊鄰近省份,單位集中在地方化工企業以及質檢中心。相對于省內其他名牌高等院校,地方院校才人才市場不具備明顯的競爭優勢。對于徐州工程學院畢業生培養定位應偏向應用型人才模式,所以學院應進一步加強應用性教學。所以在加強專業設置應用化的同時,學校師資力量也要適應社會人才市場的需求。主動地、積極地、有意識地去提升學生的實際應用能力。(2)針對應用型教學,培養實用型人才,學校需進一步加強校企聯合培養模式。讓學生走出去了解社會需求,讓企業走進來告訴學生社會需要什么樣的人才。“走出去“走進來”戰略思想需要進一步實施和完善。提升地方院校在人才市場的知名度,促進畢業生優質高效地就業。
2.2.2 狠抓學生考研、進入高等學府,實現騰飛
化學化工學院的考研率一直在校內名列前茅,錄取率近幾年也是屢創新高。化學化工學院高考研率、高錄取率和院領導的重視與關懷是分不開的。為了讓更多的學生能進入較高的學府,學院還要繼續增加考研的支持度。
(1)狠抓教學質量。優質的教學質量以及基礎扎實的人才是高等學府導師最為看重的科研基礎能力。某些高校在研究生教育走向極端化,學生課程偏重考研應試課程導致學生專業知識薄弱,對以后的科研較為不利。所以地方院校要主動積極培育一批有技術、肯吃苦的畢業生。
(2)針對考研的動員以及課程的輔導,學院應設置專門的機構。為考生答疑解惑,提供專業以及其他方面的支持。學院從事科研項目的導師應積極從本科學院中選取優秀的學生加以培養和教育,使學生盡早接觸科研項目,提升科研能力,為進入高等學府進行深入科研打下良好基礎。
2.3 跨學科建設探索
地方院校也都具有一定的辦學歷史,在某些科學專業已經具有一定的就業競爭力,化學化工學院是在始建于1959年徐州教育學院化學系基礎上于2007年成立的二級學院。在當地企業已經具有一定的行業知名度,但是同其他工科專業相比較仍然存在差距。當前交叉學科培養已經成為社會需求用工潮流,復合型人才越來越受到社會的歡迎。
徐州工程學院在專業分流時可以采取學生多樣化培養。第一種是針對校企聯合培養模式則針對該企業用工需求,開設基礎課程以及相應的企業需求專業課程。第二種是加強化學化工學院和校內其他有著較強就業優勢的專業進行跨學科培養,并培養出特色的、實用的復合型人才。在跨學科建設上我校相關負責人應多與其他跨學科成功院校進行交流,學習他們的成功經驗并應用到自己學校跨學科建設,為師生謀福利,促進學校發展與繁榮。
2.4 學科碩士學位申請與創建
徐州工學學院學術隊伍的知識結構、年齡結構以及專業技術職務結構均較合理,有一定數量的具有碩士、博士學位的專業人員,各層次人員配備齊全,且團結合作,學術思想端正。有本單位積極培養以及引進一定數量的碩士研究生指導教師,分別為該一級學科內各學科專業主要研究領域的學術帶頭人,能持續不斷地開展較高水平的教學和研究工作。
在碩士生完成碩士學業以及畢業論文基礎上能提供研究生完成碩士學位論文所必備的實驗設備和圖書資料,實踐性強的學科有相應的培養研究生實踐能力的條件和基地。這些條件我院需要進一步加強與改善。
3 總結
以學習實踐科學發展觀活動為契機, 促進學院各項事業又好又快發展,堅持從學院實際和社會需求出發,堅持有所為、有所不為的原則,加強學科建設,進一步凝練學科方向,構建科技創新平臺,創新管理制度和高效運行機制,堅定不移地走人才強院和產學研緊密結合的辦學之路,加快學院向教學研究型學院轉化的步伐。
(1)充分利用好學校和企業創建的實驗室專項資金,把學院的徐州市生物質燃料工程中心、徐州市環保涂層新材料工程技術研究中心、市級重點實驗室(徐州市農藥綠色技術實驗中心)建設好。做到面向本科教育,保證購進儀器設備先進、使用率高,實驗資源共享,投資效益最大化,實驗室硬件建設上新水平。(2)加強國家化學特色專業建設,加強市級化學實驗教學示范中心建設,力爭達到國家級實驗示范中心標準。爭取優勢學科碩士學位授權點。
總之,學院發展面臨的形勢相當嚴峻,機遇也十分明朗。當前教育改革大背景下,只有認認真真貫徹落實科學發展觀,不斷研究新問題新對策,發現和遵循人才培養的新規律,才能夠促進化學化工學院的又快又好發展。使我校成為淮海經濟區具有相當知名度的高等學府。
參考文獻
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綠色化學是化學學科的一個新興分支,它以“原子經濟性”為原則,研究如何在生產目標產物的過程中充分利用原料及能源,將反應的效率達到最高,損耗降到最少,從源頭到最終產物的過程中減少廢物的產生,從而對環境的傷害降到最低。從源頭開始的綠色化學,使清潔生產跟上環保主題前進的步伐,有著廣闊的應用前景[1]。綠色化學提出后,立即得到了科學界和各國政府的高度重視。1995年美國設立“總統綠色化學挑戰獎”,其目的是鼓勵和支持那些具有基礎性和創新性并對工業有實用價值的化學新工藝、新方法,以減少資源消耗和防止污染。
隨著綠色化學研究的不斷深入,綠色化學的思想和內容已被引入到化學教學之中,國內外很多設置化學化工專業的高校都為學生開設了“綠色化學”這門課程。1998年“綠色化學”作為一門獨立的新課,在中國科技大學由中科院院士、中國科技大學校長朱清時順利實施[2]。四川大學胡常偉教授已經把“綠色化學”這門課程建設成了國家級精品課[3]。“綠色化學”課程作為一門新興課程,對于加強大學生的環境意識,實踐綠色化理念,培養綜合素質人才具有重要作用。然而“綠色化學”不像其他化學課程那樣有成熟的知識點體系及教學大綱[4],大部分高等學校都將其設為選修課[5],也沒有配套的以綠色化學方法應用為目標的實驗課程。因此,綠色化學作為一門課程還未得到廣泛的重視,課程的教學質量及教學效果有待進一步提高。
本文對綠色化學課堂教學方法提出了一些改革思路,并在教學活動中加以實踐和探索。
一、課程內容建設
(一)教材選用
近年來出版了較多的綠色化學著作[2],其中很多都適合作為綠色化學課程的教材。如《綠色化學化工導論》、《現代綠色化學技術》、《綠色化學原理與應用》等。對化學化工專業的學生,在接受過無機化學、有機化學、物理化學、分析化學等基礎教育后,學習綠色化學專業課。教學內容應涉及綠色化學的專業知識,具有一定的深度,授課應能反應當前綠色工藝和技術的最新發展水平[2]。因此選擇原理、應用并重的“綠色化學原理與應用”作為基本教材。該課程重點介紹綠色化學原理、綠色化學方法及應用、綠色化學品設計方法及應用、綠色化學的發展趨勢等理論性內容。較為適合化學化工專業的學生。
(二)增加教學內容
1.適當增加毒理學內容。綠色化學品設計需要充分了解物質的毒性機理,從而對分子進行結構修飾,直接或間接地減少其毒性。這部分內容在”綠色化學原理與應用”中作了簡單介紹,但不夠詳細,對學生關注的各種毒物的毒性機理未做全面介紹,因此,可以增加毒理學中環境化學物的生物轉動與生物轉化、環境化學物的毒性作用、環境化學物的一般毒性及其評價、環境化學物的安全性和健康危險度評價等作為“綠色化學”的教學內容。這不僅有利于學生應用綠色化學方法使用和設計安全有效的化學品,而且可使學生進一步認識一些有毒有害的化學品,在日常生活及化學實驗中能有意識地規避這些有毒化學品,保護自己的身體健康。
2.增加最新的綠色化學研究成果。綠色化學在飛速地發展,不斷地有新的綠色化學方法、如綠色催化劑、綠色原料、綠色溶劑、綠色化學品及綠色化學化工過程被研究和開發。如美國總統綠色化學挑戰獎每年都會獎勵在研究、開發和應用綠色化學技術方面獲得杰出成就的個人、集體或組織。英國皇家化學會的雜志“Green Chemistry”,刊登了大量的綠色化學領域的最新原創性研究成果和評論性文章。“綠色化學”課程的教學不能局限于教材中介紹的方法和陳舊的例子,而要查閱最新的文獻,給學生介紹最新的綠色化學方法和綠色化學品。同時讓學生自己也參與查詢一些最新的文獻資料,并撰寫科研小論文,實現師生互動,教學相長。
(三)教學內容的深化
“綠色化學”課程作為一門新興課程,不像其他化學課程那樣有成熟的知識點體系。對很多綠色化學方法的介紹還是停留在舉例子的形式,缺乏規律性或機理性的探討。因此,在教學過程中可以在教材內容的基礎上進行一些規律性總結。如在烴類的氧化反應中,可以采用CO作為作為羰基化試劑,從而取代劇毒的氫氰酸、光氣等,并減少反應步驟,提高原子經濟性。
二、教學形式多樣化
“綠色化學”是一門選修課,很多內容都較為淺顯易懂,若簡單地照本宣科,就會顯得枯燥乏味。可以適當減少講授內容,將更多的課時用于課堂討論、學生演講及實踐等環節。
1.播放視頻。在課堂上適當插播一些與知識點相關的視頻,使學生更能直觀地了解和理解相應的知識點,提高課堂生動性。
2.學生講演。將教材中一些簡單易理解的知識點以及一些較新的研究領域作為作業,由學生預習并查閱相關資料,然后由學生自己上臺講,通過講演可以加深其對這些知識點的印象;
3.專題報告。針對社會熱點問題與學生最關注的問題,設計2~3個課題,由學生查閱資料、做專題報告;以小組形式完成,各小組分工合作并進行評比,以此可以培養同學們的團隊精神和解決實際問題的能力。
如針對綠色原料的應用,要求學生做一個關于電池或塑料回收利用的專題,從電池(塑料)的種類、組成,可回收物質、回收方法、廢棄物處理等方面進行調查,并作某種電池(塑料)回收方案的設計。
針對綠色化學品設計或綠色合成路線,布置學生用綠色方法合成一個綠色化學品(如苯甲醛二乙縮醛、亞氨基二琥珀酸),從綠色原料、綠色溶劑、綠色催化劑、綠色能源、綠色合成路線等方面進行查閱資料,設計合成方案。
4.綠色化學實驗。利用課外時間指導學生做一些綠色化學實驗。如綠色化學品苯甲醛二乙縮醛、1,2-二縮乙醇的綠色合成實驗,綠色催化劑納米TiO2的制備,綠色化工強化微反應器的設計和制備,光催化微反應器的制備及應用,以及在微反應器中進行反應條件篩選試驗等,使學生做到很好地理論聯系實際,在實驗中發現和解決問題,對綠色化學的內涵和方法有更直觀、更深刻認識,提高學習興趣,并實現探究性教學。
采用這些不同的教學方式來提高學生的學習興趣,引導學生主動參與、獨立思考,增強對知識點的理解,促使學生探究和應用綠色化學的方法。
此外還可以建設網絡課程,將相應內容掛在網上,讓感興趣的學生可事先了解并自主完成部分課程內容的學習。
三、課程評價方式
由于采用了多種教學方式,包括課堂討論、學生專題報告,還有實驗等,因此,學生的學習成績不能用單一的考試成績來評價,而要充分考慮學生在整個學習過程中的表現,通過考察學生課堂討論的積極程度、學生專題報告的質量、作業的完成質量以及實驗的表現等來綜合考查學生成績。
四、結語
綠色化學課程對于拓寬學生視野、優化學生知識結構、培養學生社會責任感具有重要作用。我們在教學過程中要不斷地加強教學內容的凝練和深化,嘗試新的教學方式,給學生介紹最新的綠色化學方法和內容,以提高學生的學習效果和學習興趣。并通過問卷的形式了解學生對該課程學習的體會和意見,針對所提的意見進行教學方式和教學內容的改進,收到了良好的效果。我們將在今后的教學過程中不斷地完善教學內容和教學方法,從而建立一套完善的綠色化學課程教學體系。
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篇8
化工類專業作為高等教育的重要專業之一,其重要目標是培養具有扎實化工基礎理論、基本實踐技能和工程素質的應用性人才,并要求培養的學生具備運用所學知識和技能進行應用研究、技術開發和科技管理的能力。在化工類本科專業培養計劃中,畢業論文一般是作為最后一個教學環節安排在第四學年進行,不讓學校在畢業論文完成時間上也有差異,一般在十幾周到二十幾周不等。同時越來越多的高校要求畢業論文須做到“一人一題”,并要求畢業論文選題必須遵循客觀性、創造性和科學性。這些因素客觀上就要求畢業論文選題必須結合學校的專業培養計劃和要求,以確保學生在規定時間內能夠完成畢業論文各階段的工作任務和目標,并提交具有一定科學性的畢業論文。在畢業論文選題時,切忌選擇在規定的時間內難以完成的課題,以避免由于論文選題上的不足給學生造成的不良影響。
二、結合學生學習興趣,提高學生完成畢業論文的效率
學生在完成畢業論文時擁有的興趣會成為學生搜集資料的主要動閃,它會影響到學生對文獻資料的占有和理解及對所遇問題的思考,最終會影響到學生在完成畢業論文時是否能進行更多的創造性思維和勞動。因此在論文選題時,教師不但要發現和培養學生完成論文的興趣,而且要正確引導和挖掘學生的學習興趣,只有這樣才能保證畢業論文的完成效率。
在2007年本科畢業論文選題時,我曾為一名學生選擇了利用天然高分子殼聚糖的化學改性制備高性能吸附樹脂的課題,但是通過與學生的交流發現他對利用植物油、多元醇和多元酸制備醇酸樹脂更感興趣。其后,我對課題及時進行了調整,研究中學生也很快進入了角色,并成功地完成了如何通過化學方法去除存在于醇酸樹脂中微量水的研究,得到的醇酸樹脂無論是粘附性能還是成膜性能都明顯改善。
三、結合學生學習能力和基礎,確保畢業論文的完成質量
畢業論文是學生從學校到社會的過渡環節,具有很強的實踐性和綜合性。通過畢業論文,可以使學生的實踐和創新能力、分析問題和解決問題的能力、科研精神和獨立工作意識切實得到鍛煉。但在畢業論文完成過程中,學生由于基礎、學習能力和方法等方面的差異,使他們在課題的理解、資料的收集和整理及分析等方面的完成程度上也不同步。這就要求教師在畢業論文實施的具體過程中,尤其是畢業論文的選題上。必須要針對學生具體情況,做到因材施教,分層次教學。
根據作者對近幾年鹽城工學院化工專業學生畢業論文完成情況的分析。認為學生可以大致分為三種類型:提高型、鞏固型和彌補型。提高型學生不但學習基礎和能力較好,而且還學有余力,具有較強的運用基礎理論、基本知識和技能解決實際問題的能力;鞏固型學生在畢業論文以前的學習中通過自己的努力,基本掌握了化工專業所需化學化工基礎理論知識和實踐技能,具有一定的運用基礎理論、基本知識和技能解決實際問題的能力,但在面對創新性課題時還需教師更多地指導和幫助:彌補型的學生在畢業論文以前的學習中。對化工基礎理論知識和實踐技能的掌握還存在一定不足,對創新性專題文獻的分析和總結更是由于學習能力方面的原因而難以獨立完成。對于這三種類型的學生,在畢業論文的選題上應有所差異:提高型學生可選擇一些具有較高創新性要求的課題:鞏固型學生可選擇一些具有一定創新性要求的課題;彌補型學生主要考慮選擇一些相對成熟并有驗證性特點的課題。這樣就可以使學生在力所能及的情況下,完成質量達到要求的畢業論文。
四、結合教師科研項目,培養學生從事科學研究的能力
學生介入教師科研課題是提高畢業論文創新性的有效措施。教師的科研課題是教師對某一領域經過較長時間思考和研究之后形成的成果,一般具備較好的創新性。將畢業論文選題與教師科研課題結合起來,不但可使學生對教師所從事的研究工作有較好了解,而且也可通過學生參與教師部分科研項目的研究,使他們能更好地了解專業發展的新水平、新動向和新特點,從而在培養學生從事科學研究的能力上獲得較高的起點。
在2007年鹽城工學院化工專業2003級畢業論文選題階段,作者將承擔的鹽城市社會發展項目《基于兩性殼聚糖的靶向藥物緩釋載體材料的研究與開發》的部分研究內容進行了分解,并以分解后的課題作為畢業論文備選課題。在論文選題初期,通過教師向有意參與這些課題研究的學生介紹課題的主要研究內容、目的及課題的研究價值,使學生對這些課題產生了興趣。其后通過具體研究過程中教師與學生間的不斷交流,使學生對殼聚糖及其衍生物的特點有了更多了解,也使他們的創新能力、實踐精神和科研素質得到了提高,保證了畢業論文的質量。學生完成的《季銨化羧乙基殼聚糖的制備及其吸濕保濕性能研究》和《季銨化羧甲基殼聚糖的制備及其吸濕保濕性能研究》兩篇畢業論文被評為鹽城工學院優秀畢業論文,并且《季銨化羧乙基殼聚糖的制備及其吸濕保濕性能研究》還獲得2007年江蘇省普通高等學校本專科優秀畢業設計(論文)二等獎。
五、結合社會需要和企業要求,培養學生的實踐能力
根據對學生畢業后所承擔的工作性質和任務的統計和分析可知,化工類學生畢業后承擔的任務主要有技術革新、企業管理、產品研發、工藝改造、設備設計、環境治理、節能降耗、工程施工及產品營銷等,內容相當廣泛,而高校自身又承擔著傳遞知識、培育人才和服務社會的功能。這就要求畢業論文選題需要結合學生未來可能從事的工作和社會的需要及企業的要求,盡可能選擇一些與實際工業生產和工程實踐密切相關的課題。這些與社會需要和企業要求結合的課題往往具有實用背景,因而通過相關課題的研究可以直接強化學生的工程實踐能力,并通過學生在論文研究過程中激發出的興趣提高他們的創新能力。而論文完成過程中的每次進步更可使學生獲得成就感。
在2006年,作者根據江蘇一家農藥企業的實際生產狀況,擬定了一個從樂果生產廢水中回收硫磷酯和氯化銨的課題作為畢業論文備選課題。在論文選題初期,通過向學生介紹該企業現有樂果生產工藝特點及硫磷酯和氯化銨的應用價值,使學生對所選課題產生了一定的興趣和認識。其后通過論文研究過程中與學生的多次探討以及實驗方案的完善,順利解決了該企業樂果生產廢水的處理及資源化利用問題。學生通過對該課題的研究,不但在工程實踐和創新性思維方法上得到提高,而且完成的畢業論文內容翔實、完整,具有較高質量。
篇9
化學工業在國民經濟中占有重要的地位,由于化工行業的特殊性,化工人才需求特別強調學生工程素質的培養,要求學生具有較強的實踐能力和創新能力。2010年教育部在天津大學啟動了“卓越工程師教育培養計劃”,其宗旨就是要聯合有關部門和行業協(學)會,共同培養適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才[1-2]。化學工程與工藝專業實施“卓越工程師教育培養計劃”,為高素質化工人才的培養搭建了良好的平臺。桂林理工大學化學工程與工藝專業在2011年入選了教育部第二批“卓越工程師教育培養計劃”,并于2012年招收了本校第一批化工卓越工程師班的學生。經過幾年的實踐,對化工專業如何實施“卓越計劃”,如何構建化工專業實踐教學平臺,培養學生的實踐能力和創新能力,有了一定的思考,下面談談筆者的認識與體會。
一、當前化工專業實踐 教學面臨的問題
桂林理工大學化學工程與工藝專業建立于1986年,當時名稱為工業分析專業,1998年更名為化學工程與工藝專業,專業方向包括化學工程、電化學工程、石油化工。經過近30年的發展,專業建設取得了長足的進步,2006年被確定為廣西高校優質專業,2008年獲國家級高等學校特色專業建設點,2011年入選教育部卓越工程師培養計劃,2008年專業所屬的化學化工教學團隊成為廣西區教學團隊,擁有的《普通化學》課程在2008年評為國家級精品課程,在2013年評為國家級精品資源共享課程,1人獲得廣西區教學名師獎,2人入選廣西高校優秀人才資助計劃。在長期專業辦學實踐中,我們深感化工專業實踐教學存在的諸多問題,阻礙了學生實踐能力和創新能力的提高,也對實施“卓越計劃”造成了一定程度的困擾。這些問題主要體現在以下幾個方面:
1.大多數化工企業,由于擔心學生的安全問題,對學生進企業進行生產實習,表現得不是很積極。各校多采取讓學生自己找單位實習,回來交一個實習報告解決實習難的問題,導致生產實習教學環節存在“放羊”現象。
2.化工專業普遍生產實習時間較短,一般為4――5周,企業很難給予一個真正的崗位讓學生進行生產實習,更無法給予學生動手,進行實際操作的機會,導致學生的生產實習輪為“參觀式實習”。
3.實踐教學內容比較陳舊,綜合性、工程設計性實驗項目偏少,沒有建立一個完整的給予學生進行工程實踐的教學平臺,沒有將學生實踐能力和創新能力的培養,貫穿于整個大學教育的實踐教學體系中,另外各類實驗(基礎實驗、專業實驗),各類實習(認識實習、生產實習、畢業實習)有機銜接不夠,需要進行深層次的改革。
二、基于卓越工程師培養的化工專業實踐教學體系的構建
1.學生實踐能力和創新能力構成要素。深入認識學生實踐能力和創新能力構成要素,是有效的構建專業實踐教學體系的基礎。創新能力就是創造新的思想,將新的思想付諸實踐,創造一個新的事物的能力[3-4]。創新能力主要由創新思維能力、非智力因素和創新實踐能力三個要素構成,而實踐能力則表現為基本實踐能力、綜合實踐能力、創新實踐能力三個由低到高的層次。很明顯創新實踐能力的培養,對提升學生實踐能力和創新能力意義重大。影響創新實踐能力的主要因素有學生的創新實踐品質、創新實踐技能和創新實踐環境[5]。作為高等學校的教育工作者,在對學生創新實踐品質培養時,既要注重開發和培育學生的共性,也要尊重學生個性的差異,要因材施教,促進多樣化人才的發展,同時要將創新實踐技能的培養融入人才培養方案中,根據學生在不同階段的特點,開設不同類型的實踐課程;要盡量依托學科優勢平臺,打破教學實驗室和科研實驗室壁壘,將重點實驗室的優質資源和教師的科研成果融入教學中,構建良好的創新實踐環境。
2.多層次立體化化工實踐教學體系的構建。在入選了教育部“卓越工程師教育培養計劃”后,我們及時對化工專業人才培養方案進行了修訂,構建理論(Theory)課程體系和課程內容、驗證(Test)體系、創新(Try)體系的“3T”化學工程與工藝專業課程體系,特別是形成以“工程實踐與工程應用創新”為亮點的實踐教學體系,其核心是體現了對學生創新實踐能力的培養。該實踐教學體系由“基本技能層次”、“綜合應用能力與初步設計能力層次”、“工程實踐與創新能力層次”三個層次構成。“基本技能層次”由大一、大二開設的無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、分析化學實驗、化工原理實驗、以及由大三開設各專業方向的綜合實驗等組成,通過課程實驗、上機等實踐環節,學生加深了對理論課基本概念、基本理論的理解,培養了學生基本實踐技能;“綜合應用能力與初步設計能力層次”則由化工設計、精細化學品配方工程師實訓、工業分析技能實習實訓、電化學工藝技能實訓,以及認識實習、生產實習、畢業實習組成,通過課程設計、綜合實訓、在企業進行的各類實習等環節,實現對學生綜合應用工程能力與初步設計能力的培養;“工程實踐與創新能力層次”通過開設應用研究型選修課、“工程實踐與創新”自選實驗項目和暑期到企業“頂崗實踐”,同時通過組織學生參加全國大學生化工設計競賽、各級“挑戰杯”大學生學術科技作品競賽、各級大學生創新創業訓練項目等方式,培養學生的工程實踐與工程應用創新能力,通過雁山大講壇的引導,開展各種形式的講座、研討會,豐富校園化工科技文化生活。
幾年來,為了使化工實踐教學體系能夠獲得良好的教學效果,我們對實踐教學內容和教學方法進行了改革。一方面鼓勵教師在教學中立足先進性、前沿性更新充實課程內容,將化學化工學科最新科研成果及個人的科研成果有機融入到課程教學中,如電化學工程方向教師利用廣西區科技進步獎的“高性能二次電池電極活性材料合成的新方法”和電鍍新工藝研究的科研成果以及發明專利,設計并開設了“鋰離子電池的裝配及性能測試”、“電鍍鎳的工藝設計及性能測試”等電化學工程專業實驗,并出版教材《電化學實驗》,化學工程方向教師利用綠色化學科研成果,出版《有機化學實驗綠色化教程》、《精細化工工藝學》教材,并在教學中使用。另一方面在開設的各種技能實訓中,努力開發具有中試規模的實訓項目,盡量確保學生能在真實工作崗位環境條件下進行實訓,如與東莞金賽爾科技有限公司合作,從企業引進了軟包裝鋰離子電池小試生產線,開設了與生產實際接近的電化學工藝技能實訓項目,精細化學品配方工程師實訓項目所采用的配方及工藝,均來自生產實際。在2014年,學校加大了對校內實踐基地的投入力度,打造校內化工生產仿真實訓裝置平臺。該化工生產仿真實訓裝置采用真實的化工企業生產工藝流程,運用仿真技術,結合化工生產真實設備、儀表及工業控制系統進行構建,全面模擬生產工藝過程。化工生產仿真實訓裝置平臺的建立,彌補了學生在化工企業不能動手的,只能參觀的缺陷,提高了實訓實習質量。
三、實踐教學體系教學效果
1.新的實踐教學體系的實施,在一定程度上解決了當前化工專業在企業實習效果不理想的問題,提高了實踐實習教學質量。
2.實施新的實踐教學體系,極大提高了學生的創新實踐能力,多年來本專業畢業生一次性就業率保持在90%以上。近三年來,化工專業全體學生(約200人)均參加了全國大學生化工設計競賽,5人獲得全國一等獎,18人獲全國二等獎,33人獲全國三等獎,其余學生獲優秀獎,在廣西同類高校名列前茅;同時化工專業各班級約有一半的學生參加導師課題組的科研活動,在導師指導下參加包括大學生創新創業在內的科研項目近30項,并獲得不少科技成果獎,其中獲廣西區級“挑戰杯”二等獎1項(2012年)、三等獎1項(2014年),廣西高校化學化工類論文及設計競賽,11人獲一等獎,3人獲二等獎。本科生以第一作者發表學術研究論文每年在2~3篇左右,申請國家發明專利2~3項。
3.“化學工程與工藝特色專業建設與實踐”成果在2012年獲廣西區級優秀教學成果獎一等獎,其中對學生實踐創新能力的培養,引起了同行們廣泛關注,起到了很好的示范作用,彌補了學生在化工企業不能動手的,只能參觀的缺陷,提高了實訓實習質量。
參考文獻:
[1]林健.高校“卓越工程師教育培養計劃”實施進展評析(2010-2012)上[J].高等工程教育研究,2013,(3).
[2]陳啟元.對實施“卓越工程師教育培養計劃”工作中幾個問題的認識[J].中國大學教學,2012,(1).
篇10
“化學工程基礎”是理科院校化學專業的專業基礎課程,主要內容為化學工程的基本原理和化工生產的各種單元操作,包括化工過程的動力學原理、熱力學原理、能量守恒與轉換原理、質量傳遞原理以及相應過程的控制機理、操作方法、影響因素、設備結構和工藝過程等,具有與生產實踐緊密聯系的特點,應用性很強,是理科化學類專業唯一的一門工程技術課程。
一、人才培養的要求
當代化學工業對化學化工類人才的培養提出了更高的要求。如何培養基礎理論知識扎實、工作適應性強、具有創新能力的人才,是綜合性大學化學化工教學改革面臨的重要課題。目前,綜合性大學化學與應用化學專業每年都有相當一部分畢業生進入化學、化工和制藥等企事業單位業從事研究開發或工程技術工作,這種趨勢還會隨著創新性國家的建設而逐年增長。化學工程基礎是綜合性大學化學專業的專業基礎課,也是唯一的一門工程技術類課程,該課程的教學改革與實踐對于理工學科交叉與學生綜合素質的培養是綜合性大學化學與應用化學專業其他課程所不能替代的。在充分發揮綜合性大學基礎理論研究優勢的同時,通過對理科專業化學工程基礎課程教學內容的更新、充實和調整,為化工類企事業單位培養和造就具有開拓創新精神、勝任科學研究與工程技術工作、適應性強的化學化工專業人才。
二、教學內容與教學方法的優化
以創新教育思想為指導,研究改革化學工程基礎課程教學內容和教學方法,建立培養學生創新能力的化學工程基礎課程內容新體系。動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程(“三傳一反”)仍將是化學工程基礎教學的核心內容,應不斷充實更新才能反映學科發展現狀和適應社會經濟需求。化學和化學工程學是支撐物質轉化相關工業的學科,前者研究分子之間發生反應的可能性、必要的條件和產物的結構,后者研究物質的流動、質能傳遞及其對反應過程與產物的影響。
1.優化更新教學內容,反映體現學科發展與技術進步。化學工程基礎作為理科化學專業的工程技術課程,其教學內容除了動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程以外,還應當及時反映和體現學科的發展與技術進步。根據授課學時,突出教學重點,優化教學計劃,精選教學內容。以化學工程學的基本觀點、基本原理和基本方法為核心,結合典型化工過程,理論聯系實際,使學生在有限的教學學時內,掌握本門課程的基本知識,熟悉研究與應用對象,為今后從事化學化工專業技術工作打下堅實基礎。在其他科學技術的帶動和社會需求的推動下,化工分離技術近年來取得了很大進步。新技術不斷涌現,膜分離和超臨界流體萃取等新型分離技術就是其中的代表。我們在教材的編寫和課堂教學中,有意識地加入這些內容,便于學生從課堂上了解新的科學知識,拓寬學術視野。
2.引導學生建立工程技術與技術經濟觀點,提高學生綜合素質。科學與技術的交叉和滲透,要求我們培養的學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識,還要學會運用所學的理論解決工程實際問題。綜合性大學理科化學專業的學生基礎理論知識比較扎實,在課堂教學中,我們根據教學內容,結合工程實際,啟發學生從工程實際問題出發,強調工程實際的特點,突出工程實踐的技術經濟問題,灌輸學生節能減排與綠色環保的理念,訓練學生綜合運用數學、物理與化學等多學科知識,綜合分析化工單元操作與工業裝置中涉及的復雜問題,培養學生的工程技術思維方法與工程設計等綜合素質。
3.改進教學方法,提高教學效率。化學工程基礎課程的課堂教學內容涉及化工單元操作與工藝過程。綜合性大學化學專業的學生一般沒有見過真實的化工設備,對化工廠與化工設備和裝置缺乏感性認識,通過多媒體教學技術和傳統課堂教學方法,可以促進學生感知與思維、理論與實踐的結合,提高學生對化學工程基礎的學習興趣,激發他們的學習熱情,使他們由不熟悉、不了解化工企業與裝置轉變為喜歡應用學科、樂于進入與應用密切相關的教師實驗室開展業余科研。為此,我們一方面利用多媒體的優點,在課堂教學中放映一些設備的實物圖像。另一方面,在有關課程中增加了實習參觀環節,組織學生到石油化工廠、有機化工廠和精細化工廠等企業參觀實習,增強學生對加熱爐、精餾塔、泵、換熱器等主要化工設備的感性認識。
三、教學團隊與課程體系的建設
以先進的教學理念為先導,以高水平的教學團隊為根本,以科學的課程新體系為核心,以優良的規劃教材為保障,強化教學團隊的建設,使所有主講教師成為教學改革的高水平運動員和創新教育的優秀教練員。
1.建設高水平教學團隊。從事課堂和實驗教學的主講教師也要承擔高水平的科研項目,提高教師的科研水平。我們承擔“化學工程基礎”的主講教師都具有教授職稱并擔任博士生導師,承擔了一些科學研究項目。同時,也積極思考和實踐課程的教學改革,奠定了學生創新能力培養的堅實基礎。沒有高水平的教學團隊,不可能進行教學改革的實踐,更不可能培養出具有創新精神的學生。
2.構建工程教育、創新教育的課程體系。夯實基礎,將理科化學知識和工程知識有機結合。理科化學基礎課程、化工過程開發、化學工程基礎及多門專業課程的開設,可將學生所學知識形成知識鏈。重視對學生業余科研和畢業論文的指導,吸引對化學工程有興趣的同學來實驗室和博士研究生、碩士研究生一起進行科學研究,培養學生的創新意識和對科學研究的興趣。通過畢業論文階段的培養,加強了學生對知識的掌握和運用,特別是對“應用”和“工程”概念的強化。近年來,來我們化工實驗室進行業余科研和畢業論文的學生每屆都在十人以上,占理科化學專業學生的5%作用。
3.將科研成果向教學實踐轉化,形成教學促進科研、科研反哺教學的良性循環。構建應用學科人才培養、現代科技發展相適應的“基礎性、綜合性、工程性、創新性”體系。我們承擔了國家和企業的一些化工類科研項目,特別是在水與廢水處理、化工分離和國防化學等方面取得了一些科研成果,我們注意將教師的科研成果和科研實踐融入課堂教學。從事課堂教學的主講教師與實驗課指導老師一起合作,將“滲透汽化膜分離”編入了實驗教材和開展了教學實驗,受到學生的歡迎。
化學是實驗性很強的學科,化學工程作為一個共性的工程學科,我們應充分利用科學技術發展和教學改革帶來的機遇,加強化學與化學工程的結合,為國家培養更多復合型創新人才。
參考文獻:
篇11
先后主持國家自然科學基金項目3項、國家自然科學基金重大項目子課題1項,參與國家“863”計劃重點項目1項,在研項目主要集中在新型催化材料(分子篩)的設計與制備、催化反應機理研究等方面。相關研究成果已在Small, Journal of Materials Chemistry A, Chemical Engineering Science, Applied Catalysis A, Industrial & Engineering Chemistry Research等國內外核心期刊發表SCI收錄論文40余篇,獲國家授權發明專利6件。
藍天、綠地、碧水,清潔、安寧、宜人的環境,是全人類共同的渴望,也是人類可持續發展的基本要求。化學為人類文明和社會進步做出了巨大的貢獻,并且還將繼續發揮其不可替代的作用。然而,許多傳統的化學化工過程目前還存在嚴重的環境污染和資源浪費。
近年來,以從源頭上消除污染和安全隱患、節省資源為核心的綠色化學引起國內外專家的普遍關注。在解決經濟、資源、環境三者矛盾的過程中,綠色化學將發揮重要的作用。據統計,絕大多數化學品的生產過程都有催化劑的參與, 因此綠色催化反應是綠色化學的重要內容。
浙江大學求是青年學者、博士生導師程黨國就是一位專注于綠色催化領域的科研工作者。近年來他主要致力于催化及催化反應工程等領域,針對分子篩催化過程開展了一系列的工作。他帶領的創新團隊在科研上引導前沿,在產業化上立足國家重大需求,取得了一系列具有國際領先水平的重要研究成果,為我國科技創新體制建設做出了重要貢獻。
基礎研究 創新為本
上世紀50年代中期,美國聯碳公司首先生產出X-型和Y-型分子篩,它們是具有均一孔徑的硅鋁酸鹽結晶體,其孔徑為分子尺寸數量級,可以篩分分子。
自分子篩出現后,1964年聯合石油公司與埃索標準油公司推出負載金屬的分子篩裂化催化劑。利用分子篩的擇形性,繼20世紀60年代在煉油工業中取得的成就,70年代以后在化學工業中開發了許多以分子篩為基礎的重要催化過程。
“分子篩,是具有規整孔道結構且能將不同大小分子分離或選擇性反應的固體吸附劑或催化劑,是一種結晶型的硅鋁酸鹽,有天然和合成兩種。其結構因SiO2與Al2O3等比例的不同,有不同的型號。分子篩在化學工業、石油工業及其他部門有廣泛的應用,如氣體和液體的干燥、脫水、凈化、分離、回收及催化裂化等石油加工過程。”程黨國形象地告訴記者,“分子篩催化劑,又稱沸石分子篩催化劑,指以分子篩為催化活性組分或主要活性組分之一的催化劑。它具有離子交換性能、規整的孔道、酸催化活性,并有良好的熱穩定性和水熱穩定性,可制成對許多反應有高活性、高選擇性的催化劑。廣泛應用在催化裂化、裂解、催化重整等石油化工反應當中。”
在研究中,程黨國發現分子篩催化過程的復雜程度遠遠超過他的預期和想象,他和課題組成員付出了超過預料的努力。
“具體來講就是,在催化過程中,研究者一般希望將反應的活性位分散于分子篩孔道中,這樣分子篩孔道尺寸會影響活性位大小,從而影響反應活性;另一方面,分子篩孔道也會影響反應物與產物在其內的擴散,即在分子篩孔道中存在反應與傳遞的協同作用的現象,通過對此研究可以為催化劑的結構設計提供指導。我的工作主要針對兩個典型反應體系開展工作。”程黨國對研究的指向做了簡單的闡述。
“第一個反應是甲烷等小分子轉化過程,在這個反應中分子篩孔道主要影響活性位結構及反應機理。我們通過不同的制備方法,調控活性位的種類和空間分布,不但加深反應機理的認識,同時提出了催化劑孔道中存在活性位空間位阻的學術觀點,得到研究者的認同。”程黨國對自己的科研充滿了激情。“選擇的第二個反應體系是大分子催化裂解為小分子的過程,如輕油裂解。為了提高大分子反應物在分子篩孔道的擴散行為,提出了合成多級孔分子篩,即在分子篩微孔的基礎上引人介孔,從而實現的分子篩性能的提高。將多級孔分子篩體系應用于催化裂解中,催化劑的活性和選擇性得到很大提高。在這個研究過程中,同時又發現了一種一步法制備整體型多級孔分子篩的新方法,這個方法區別于傳統的分子篩合成工藝,具有環保、高效等特點,已在材料類權威的國際學術期刊作為封面論文報道。”
為了追求科學真理,他認真鉆研、奮發向上、甘當幕后、樂于奉獻,有著實事求是的科研作風、嚴謹的科學態度,從不追名逐利,從不弄虛作假,以一個平凡的科研工作者姿態投身分子篩催化的科學研究領域。
立足國需 領航發展
隨著石油資源的日漸衰竭,低碳烷烴作為石油的替代和補充用作化工原料已成為必然,以它們為原料直接轉化合成其他化工產品無論從技術還是商業方面都有巨大的吸引力,是當前化工技術領域的一個研究熱點。
從2011年立項開始,三年的歷程,國家自然科學基金項目“分子篩孔道限域下低碳烷烴氧化反應與傳遞協同作用機理研究”凝聚了程黨國及其科研團隊無盡的心血和汗水。
項目以甲烷等低碳烷烴的直接氧化為研究對象,采用包括XAFS、原位反應技術及分子模擬等各種表征和研究手段,對鐵磷酸鋁分子篩上低碳烴轉化反應與傳遞協同作用機理進行了系統的實驗和理論研究。通過認識分子篩孔道結構對活性位形態和產物脫附的影響機制、氧化反應過程反應中間產物結構的演變規律等,深入地探析了分子篩孔道微環境對甲烷催化氧化反應過程的影響,闡明反應與傳遞協同作用的機理,以此來進一步指導分子篩的優化設計。
項目的實施不但能為實現低碳烷烴直接轉化提供新的催化技術和理論方法,同時也為化工過程強化提供一種新的研究思路。
成果的背后是對清寂的堅守和對科學的執著,這份執著使他視科學研究為自己生命的一部分。對科研的熱忱是程黨國不斷奮勇向前的源源動力,對信念的堅持是程黨國堅守科研陣地的精神支柱。帶著這份激情與執著,他在科研的路上走得更好更遠。
篇12
一、探究式教學概念
探究式教學,又稱發現法、研究法,是美國教育學家杜威在20世紀初提出的,他認為科學教育不僅僅要使學生掌握大量的理論知識,更重要的是學會科學研究的過程和方法[6-8]。其實古人在很多年前就提到“授人以魚,不如授人以漁”,已經明確表明了學會方法的重要性。探究式教學方法具體是指從學科研究領域或者從現實社會中選擇和確定一個主題,然后在教學中設置一個類似于科學研究的問題,以學生為主體,在教師的引導下,學生自覺、主動地探索科學知識,找出解決問題的方法,進行修改和完善,形成自己思想的學習過程。相比于傳統實驗教學方法,嘗試讓學生發現實驗教學中存在的問題并主動地提出相應的解決方法,可以提高學生的參與度和積極性。探究式教學方法的實施可以促使教師教學方法和學生學習方式的轉變,有利于學生創新意識和動手能力的培養。
二、高分子化學實驗教學中存在的問題
傳統高分子化學實驗教學和有機化學實驗等實驗教學一樣,以“驗證式”實驗教學為主。使用的實驗教材,對每一個實驗的目的、原理、操作、注意事項等都有具體描述。課前學生預習翻看一遍,上課時教師講解一遍,最后學生按照教材上操作進行實驗過程“驗證”。學生對教材和教師存在著嚴重的依賴性,而且對實驗課也不重視,認為是理論課的附屬,因此無法充分發揮實驗課程的作用。目前高分子化學實驗教學中存在的主要弊端可以歸結為:第一,“照方抓藥”式傳統教學方法無法有效調動學生的學習積極性、培養學生的獨立思考能力和創新能力,最終導致學生無法有效地使用這些實驗知識,在大四實習和畢業論文寫作時就表現出明顯的弱勢;第二,教科書里的方法與現代化工的綠色化、可持續發展方向的要求依然跟不上,教材里描寫的原理和方法無法反映當今綠色化學的迫切要求[9-10],即使是全國廣泛采用的新版教科書,依然沒有及時反映化工技術發展的新成果,容易給學生造成“現行技術就是如此水準”的印象,導致很多學生畢業后就放棄了本專業。
三、探究式教學的實施策略
目前高分子化學實驗主要針對高分子專業三年級學生進行開課。高分子專業學生在開展高分子化學實驗時,已經經過了無機化學、分析化學和有機化學等化學實驗的訓練,具有一定的實驗操作技能,因此完全可以采用要求更高的探究式教學法來完成高分子化學實驗。教師不僅要向學生詳細地傳授知識(原因與機理),而且要求學生在探究學習的過程中,實現知識的掌握和科研能力的培養。在實驗過程中,教師根據教學內容、目標和學生實際情況,設置合適的探究性問題,并根據這些問題讓學生展開相應的實驗探究活動。這些問題的設置要合適,既有一定的針對性,又要有一定的難度,但是學生通過努力后可以得到解決。雖然教材上的實驗步驟非常經典,但與現實生產特別是“綠色化學”要求存在一定的差距,因此我們在開展高分子化學實驗的探究性實驗時,主要針對教材中實驗方案的“綠色性”展開探究性研究。針對這個問題,要求學生在預習過程中,通過查閱文獻資料,提出實驗中違反“綠色化學”的地方,然后再提出更為合理的實驗方案來解決教材中實驗方案存在的問題,并在教師的指導下改進實驗方案;最后在開展實驗過程中,將學生分成兩個組分別采用改進實驗方案和教材上的實驗方案展開實驗,在實驗中進行比較分析,總結兩套實驗方案的優缺點。例如,《高分子化學實驗》中的雙酚A環氧樹脂制備實驗[11],該實驗主要存在以下三個問題:一,該反應用到的化學試劑用量是過量的,完全可以用較少的化學試劑用量來完成整個實驗,但是化學試劑的最終用量需要根據最后產品的使用量進行倒推設計;二,在該反應中用到苯作為環氧樹脂的溶劑,而苯是一種劇毒性的試劑,那么有沒有可能選擇一種可以實現相似功能,但是無毒或者低毒性的其他試劑來替代呢?通過查閱資料,甲苯完全可以作為環氧樹脂的溶劑,而且毒性低的多;三,在黏結實驗中,教材中采用了揮發性很強的刺激性劇毒乙二胺作為固化劑,而事實上環氧樹脂的固化劑很多,目前已經有許多低毒甚至無毒的固化劑來替代乙二胺,如多乙烯多胺,而且多乙烯多胺固化后的環氧樹脂具有更好的黏結強度。采用探究式教學法,就可以讓學生從這三個角度進入,通過查閱文獻資料設計更為合理綠色的的實驗方案,還可以進一步根據實驗結果寫出科研小論文,接受真正的科研鍛煉,同時,對綠色化學有更深入的理解。因此,采用探究式教學法不但可以培養學生積極的科學探索精神、合作精神,有利于提高學生的實踐動手能力和創新能力,同時由于學生采用的實驗方案與教材多少會有一些差異,而且實驗方案會有學生心理上一些期待,從而有利于學生學習積極性的提高,更加認真負責的去完成整個實驗過程,避免學生在實驗間隙聊天玩手機等開小差。
四、探究式教學的考核方式
實驗的考核方式對學生的學習積極性具有非常重要的影響。傳統實驗考核主要分為兩塊:平時成績(40%),主要包括實驗預習(10%)和實驗操作(30%);實驗報告成績(60%),主要包括考核實驗結果(20%)和實驗報告(40%)[12]。但探究式教學法由于采用了超越教材的實驗方案,因此要求考核的重點和考核面都有所改變。比如,預習設計實驗時,學生需要大量的時間查閱資料來尋找實驗中有違“綠色化學”的地方,并設計合適的實驗方案;完成實驗后,學生需要對實驗結果進行詳細的對比分析討論,總結傳統和改進后實驗方案的優缺點,并寫出自己的實驗心得。這兩部分內容在以前的實驗考核中比例很少,甚至沒有,但探究式教學法中這兩塊內容可以在很大程度上反映學生的主動性和創新性,因此這兩塊內容在最后成績中所占的比重需要大幅提高。為此,我們將實驗預習的考核比例提高到20%;作為探究性實驗,實驗結果往往具有不確定性,因此實驗結果比例降為10%,而傳統和對比實驗結果的分析討論是探究式實驗教學的重要組成部分,是在實驗報告中一起上交完成,因此實驗報告的比例提高到50%,其中實驗對比分析討論部分為20%,其他實驗報告部分為30%,促使學生認真地對實驗結果進行分析總結。
五、結語
采用探究式教學方法,通過設置合理的實驗目標,在教師的指導下,讓學生積極地設計合理的實驗方案并實施,可以促使學生更為專注認真地去完成實驗,提高學生的學習主動性和積極性,鍛煉學生分析問題和解決問題的能力,取得了良好的教學效果。
作者:邵林軍 齊陳澤 單位:紹興文理學院
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篇13
前言
近年來,隨著科學技術的更新換代,我國不斷加快改革開放的步伐,傳統的化學工業對于自然資源的利用率不斷提高,經濟獲得了突飛猛進的發展,但是也帶來了突出的環境污染問題。高校本文闡述了綠色化學理念的涵義,介紹了綠色化學理念在高校教學中的作用,分析了綠色化學理念在高校化學教育中的實施方法,并且給出了一定的討論和建議,為高校化學教育中綠色化學理念的應用研究提供科學的建議和參考。現綜述如下。
一、綠色化學理念
隨著我國提出可持續發展的中國特色之路以來,綠色化學理念充分的體現了國家對于污染問題的重視,也能夠引導人們保護環境,降低對于環境的破壞。綠色化學理念(Conceptofgreenchemistry)是指應用綠色、環保、天然的自然能源、化學原理或化學工作技術,在無毒無害的反應條件下,進行無害且節能能源的制造與開發的理念。該理念能夠在產品的制造與開發時,采用預防環境污染的科學技術工藝,控制化學工業生產過程中廢物、廢氣以及廢水等的排放量,合理處理廢棄物,減少對于自然環境的破壞。
二、綠色化學理念在高校教學中的作用
首先,綠色化學理念滲透到高校化學的課堂教學過程中,能夠提高學生的環保意識,樹立正確的可持續發展觀。高校老師可以介紹傳統工業對于環境破壞,帶來的農作物污染、水污染、大氣污染的實例,向學生闡明傳統工業的弊端。讓學生注意保護人們賴以生存的自然環境,珍惜能源和物質,尤其是一些不可再生資源。另外滲透可持續發展觀的教學內容,讓學生了解目前國家發展的主流方向,從而引導學生樹立正確的綠色化學原則觀。其次,綠色化學理念滲透到高校化學的課堂教學過程中,能夠加強學生對于新型綠色化學技術工藝的認知,培養創新能力。高校老師可以通過對比傳統的化學工藝技術,介紹綠色化學新型技術,并講解優缺點,如用二氧化碳代替光氣生產碳酸二甲酯的新方法;在固態熔融的狀態下,采用雙酚A和碳酸二甲酯聚合生產聚碳酸酯的新技術等,加強學生對于新型綠色化學技術工藝的興趣,引導對于傳統化學工藝進行改進和新型技術的創新。再次,綠色化學理念滲透到高校化學的課堂教學過程中,能夠為國家培養新型綠色化學高端技術人才,為國家將來的經濟發展做儲備。高校教師通過介紹目前市場上已經推出的新型化學工藝技術,新型綠色化學技術專業公司以及環境友好產品,向學生說明綠色化學技術的市場競爭力強大,應用前景廣闊,加強學生對于這門專業的認知和認可,從而為國家培養新型的技術人才。
三、綠色化學理念在高校化學教育中的實施方法
首先,高校教師應該轉變理念,提高對于綠色化學重要性的認識。在熟悉綠色化學理念的基礎上,高校教師應該充分的了解教材的教學目的,科學地根據教材內容和課時安排進行備課。并且在課堂教學過程中,通過講解傳統化學工藝的弊端、對于環境和人們健康造成的破壞,結合綠色化學理念的定義、發展歷程以及國內外實例,對于綠色化學理念進行有效的滲透,加強學生對于綠色化學理念的理解和興趣,另外可以通過安排小組討論的方式,讓學生自己去發掘目前可用的綠色化學技術,強化對于綠色化學理念和新型技術的認知。其次,重視實驗教學,開發綠色實驗。良好的課堂知識講授雖然能夠提高學生對于綠色化學的認知,但是實驗教學,往往更加的貼近實際,能夠讓學生更加直觀地了解綠色化學的重要性。開發綠色實驗,要以小型實驗為主。要重視在實驗開始前,對學生講解重要的注意事項,加強人身防護。實驗準備前,避免使用有毒、有害的物質,盡量減少試劑的使用量,避免不必要的衍生步驟,強調反應物質回收和再利用,對于廢棄物質一定要加強專門的處理,防止對于環境的污染。另外,一定要鼓勵學生積極參與,自己動手,積極提出問題,能夠提高學生對于綠色化學的興趣,加強對于綠色化學理念的認識。再次,加強理論聯系實際,增加課外實習機會。先進的新型化學工藝技術不僅僅停留在實驗教學階段,最終的目的是發展生產力。只有加強理論聯系實際,增加課外實習的機會,如聯系具備綠色化學專業技術的公司進行參觀,請綠色化學技術專業技術人員來校進行教育活動等,才能夠促使學生開闊眼界,獲得更深的體會。
四、討論與建議
目前環境污染已經成為威脅人類生存環境的重要問題。針對這一現象國家提出了綠色化學理念,并且加入到高校化學教學內容當中,以提高學生重視自然環境的認知力以及增強環保意識。高校應該提高對于綠色化學理念教育的重要性,在化學專業以及化學相關專業的課程中,理性滲透綠色化學理念,提高學生對于保護環境重要性的認識,從而為國家未來的發展培養新興技術人才。
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