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摘要:《化學工程基礎》是應用化學、環境、制藥和食品工程等理工科專業的核心基礎課。結合《化工基礎課程》的教學內容和特點,本文探索了《化學工程基礎》課程中的思政元素,有針對性地開展了課程思政教育的探索,實現了化工專業知識與課程思政元素的有機結合,從而有效的將思想政治教育貫穿到專業課程教學的各個環節。
關鍵詞:化學工程基礎;教學內容和特點;課程思政;探索
高校思政教育的指導性文件《高等學校課程思政建設指導綱要》在2020年5月28日由教育部審議通過,頒布執行。“課程思政”是一種課程教學理念,它要求各類課程以“立德樹人”為價值旨歸,通過挖掘、提煉課程內蘊藏的家國情懷、社會責任、倫理規范、科學和人文精神等思想政治教育資源,實現知識傳授與價值引領的有機統一[5]。作為高校化工及其他相關專業的一門核心專業課,《化學工程基礎》旨在培養學生的工程觀點、實驗技能和設計能力,達到用科學的方法考察、分析、處理工程實踐中出現的實際問題,并引導學生形成辯證唯物主義哲學觀[6],兼顧、平衡“授業”與“傳道”無疑是《化學工程基礎》課程在新時期的重要使命。《化學工程基礎》課程中蘊含著眾多的思政元素,應結合《化學工程基礎》課程的內容和特點,在教育教學的各個環節中,將思想政治教育有機的貫穿于化工原理的教學過程,從而實現立德樹人的根本任務[7]。本文結合近年來《化學工程基礎》課程教學的改革和實踐,進一步挖掘了《化學工程基礎》課程教學中的思政元素,并探討了其教學實踐活動,以期實現思政教育與專業知識傳授在教學工作中的有機結合。
1《化學工程基礎》課程中“課程思政”元素的挖掘,探索與教學實踐
(1)在《化學工程基礎》課堂教學中,結合教學內容穿插介紹科學家典型事跡,傳承愛國主義,科學精神,獻身精神。例如,在介紹求取流體流動摩擦系數時,以顧毓珍先生的事跡為例對學生進行愛國主義、理想信念和科學精神的教育。在介紹流體流動摩擦系數時,以顧毓珍先生的事跡為例對學生進行愛國主義、理想信念和科學精神的教育。經驗公式是《化學工程基礎》課程的一大特色,是解決工程問題的有效手段,顧毓珍先生早年在美國MIT期間,針對摩擦系數(范寧因子f)、直管相對粗糙度以及雷諾數之間的關系進行了研究,總結出了著名的顧毓珍公式。顧先生獲博士學位后,毅然決然的回到祖國,選擇報效國家。在講解流體流動形態時,介紹科學家雷諾的事跡,傳播科學家的探索精神和堅忍不拔的精神。1880~1883年間,雷諾通過改變實驗中流體的類型、流體流經的管徑、流體流動速度等因素進行了大量的實驗研究,發現了后來以他的名字命名的準數---雷諾數,通過該數可以明確流體的流動形態,對指導實驗研究做出了巨大的貢獻。在介紹對流傳熱系數關聯式時,講解科學家努塞爾的事跡,培養學生一絲不茍、精益求精的工匠精神。量綱分析可用于研究有關無量綱數群之間的準則關系,它是對強制對流和自然對流的基本微分方程及邊界條件進行研究的基本方法,在無量綱準則關系式的指導下,1909到1915年努塞爾開辟了一種用實驗法求解對流傳熱問題的模式,使這一問題得到了極大的簡化,正是他不懈的努力才促進行了對流換熱研究的發展。在《化學工程基礎》課程教學中,用這些科學家的探索精神以及為科研的獻身精神激發學生科技報國的家國情懷,鼓勵他們為祖國的未來而努力奮斗,敢于面對困難敢于迎接挑戰,凝結學生的民族情愫和使命擔當。
(2)在《化學工程基礎》課堂教學中,結合教學內容穿插環保、健康、安全以及社會責任等德育元素,提升學生生態保護意識,強化學生的社會責任感。化工過程是一個追求經濟效益最大化的過程,但在追求效益的同時不能忽視環境、資源的有效利用,化工產業的發展必須要與自然和諧共生,要堅持走可持續發展的道路。“綠水青山就是金山銀山”,在教學過程中,應培養學生環保意識,傳遞并踐行“綠水青山就是金山銀山”的綠色環保理念[8]。例如在講解精餾、吸收等單元操作時,化工過程排放的廢棄物包括廢氣(VOCs即揮發性有機物)、固廢和廢水,若非達標違法排放勢必造成環保事件。教學過程中應注重加強學生綠色化工理念的教育和培養,使學生充分認識到可持續發展的重要性;在精餾過程中,關于回流比的確定中,告訴學生寧愿增加設備費用等一次性投資費用,也要盡量減少操作費用以節約能源;以熱泵精餾為例,在講授“精餾”單元操作時,重點強調精餾過程中廢熱的循環利用,以降低精餾中的能耗。同時,以印度博帕爾農藥污染事件(1984年,一家美國公司造成有史以來最嚴重的工業災難,它在印度的博帕爾直接導致2.5萬人死亡,間接導致55萬人死亡,永久性殘廢20多萬人,)為例,告訴學生,環境一旦被污染,治理將是一個漫長的過程,并且將會付出慘痛的代價,培養學生的環保意識,增強其社會責任感。在教學過程中,始終強調,確定一個工程能不能實施時,除了要考慮經濟效益,還要考慮環保因素、法律以及安全問題,引導學生從技術可行性、經濟合理性,社會責任等方面分析問題,培養學生的節能環保的理念以及創造美的能力,樹立社會主義核心價值觀。
摘要:化學工程技術是以化學工業為中心的過程及裝置的開發、設計、操作及優化問題的工程技術學科。本文首先從化學工程技術核心理念和技術優勢進行分析,接著對我國化學工程技術發展的動向和應對舉措進行研究。
關鍵要:化學工程技術;發展動向;應對舉措
現代工業技術的發展促進了化學工程技術在工業生產的應用,隨著我國工業企業規模的壯大,化學工程技術的應用領域也在逐漸拓寬。化學工程技術的運用,提高了工業企業的生產效率,減少了勞動力的工作強度。研究化學工程技術的發展與應用,是促進我國工業企業發展必經途徑。
一、化學工程技術核心理念和技術優勢
(一)化學工程技術核心理念化學工程技術的理論基礎是化學元素和化學反應,化學反應物質的性質和催化條件功能是重要影響化學反應的因素。利用大型機械設備,滿足發生化學反應的環境條件,主要用于大型的工業化生產企業,實現產品的批量成產。(二)化學工程技術優勢化學工程技術具有以下三個非常明顯的優勢。第一,具備完善的理論基礎。化學工程技術是建立在完善的化學理論基礎上,化學反應理論、物質結構理論、電化學理論等都是化學工程技術的核心理論,并且理論基礎是經過人類歷史的驗證,具有客觀、規律性,是化學工程技術堅固的理論支撐。第二,能夠提高生產效率。化學工程技術在大型機械生產中發揮著生產優勢,生產企業引入了化學工程技術,優化了生產模式,聯合裝置生產和車間生產相結合,不僅壓縮了生產成本還提高了成本的使用率。第三,避免資源浪費和保證持續性能源供應。化學工程技術利用特定物質的進行化學反應,達到資源的重復使用,提高資源的利用效率,并反應成其他物質。同時化學工程的應用可以促進能源的生產,達到了持續性的能源供應,對解決我國一直以來的能源危機有著積極作用。
二、化學工程技術的發展動向
1材料化學工程二級學科的內涵
化學工程與材料學科相互支撐發展的這種態勢導致了新興交叉學科——“材料化學工程”的誕生。它是將傳統化學工程與材料學科交叉融合,以化學工程為基礎和手段,面向生物材料、高分子材料和無機材料制備及應用的一個新興學科。它既是化學工程學科內涵的拓展和應用領域的外延,也是學科間的交叉滲透,符合當今社會的需求和學科發展的必然規律。材料化學工程學科的內涵主要表現在兩個方面:一是應用化學工程的理論與方法對材料生產與加工過程進行系統的研究,其目的在于在材料高性能化的同時,最大限度地降低材料生產對于資源、能源的消耗和環境污染,實現材料制備的高質量、低成本、環境友好和可循環再生利用;二是利用新材料,如新型催化材料、分離材料等發展新型高效的化工技術與理論,形成新的流程工藝和集成技術。
2材料化學工程二級學科發展現狀
近十年來,材料化學工程學科作為化學工程和材料科學與工程領域的新增長點,發展迅速。目前,國內外一些大學的化工學院或材料學院均出現了材料化工的研究領域,有的大學(如大連理工大學化工學院)甚至出現了專門的“材料化工”系等人才培養和科研機構。材料化工的交叉研究已經展示出了良好的發展前景,近年來我國在該領域取得了包括國家技術發明一等獎在內的一系列重大研究成果。2005年7月,南京工業大學經國家教育部批準,成立“省部共建材料化學工程教育部重點實驗室”;2006年5月在南京召開了第一屆材料化學工程大會,大會總結了國內外材料化學工程的研究進展,明確了我國材料化學工程進一步發展的方向和重點。2007年10月國家科技部正式批準建設“材料化學工程國家重點實驗室”。基于化學工程和材料學科的交叉融合,國內多所重點院校開始在“化學工程與技術”及“材料科學與工程”一級學科下設置“材料化學工程”二級學科。2002年,南京工業大學首先在化學工程與技術一級學科下設立“材料化學工程”二級學科。隨后,天津大學、華東理工大學等知名高校開始設立“材料化學工程”二級學科。據初步調研,已經有11所重點大學設立材料化學工程,如表1所示。該學科的設置,有力地促進了“化學工程與技術”與“材料科學與工程”一級學科的交叉和融合,有利于材料化工領域交叉型人才的培養和學科建設。
3材料化學工程二級學科的建設對策
3.1重新定位“材料化工”學術碩士培養目標的定位
1化學工程與工藝的發展特點
化工是化學工程的簡稱,主要研究以化學為代表的相關工業,化學工程與工藝是一門具有非常顯著的工業特色的學科,化學工程與工藝的研究范圍較廣,應用的范圍也十分寬泛。許多行業都建立在化學工程與工藝基礎上,例如食品加工業、材料化工、印刷業、醫藥生產、冶煉業等。化工技術人員通過對化學工程與化學工藝方面理論知識的學習,為我國各個行業奉獻出一份力量,所以組織構建一個能夠發展化學工程與工藝學科的研究基地是必要的。構建研究基地時要注意化學工程與工藝的特點,才有利于適合國家發展的培養人才的創新型體系。
2自動化技術的應用
在現代計算機、網絡、通信和現代控制技術為基礎,以化工工業生產為服務對象,形成的一種新型工業自動化網絡系統技術,強化了信息技術的加工處理,促進了網絡傳輸技術的飛速發展。傳統的自動化儀表具有開放的網絡通信接口,成為網絡化控制系統的一個支點。未來控制系統的主導技術是分布式工業控制網絡。工業控制系統軟件及各種應用軟件開發、系統集成技術成為核心技術,取代了系統硬件,成為了高附加值的載體。實現了預測控制、模糊控制、神經團網絡控制,優化管理數據叫增、診斷故障、安全管理等過程。
3化學工程與工藝的新興技術
3.1綠色化學工程
本文作者:秦毓茜作者單位:南陽理工學院
生物化學工程發展過程中存在的問題
(一)生物化學工程的產品結構不合理
目前,我國生物化學工程的結構還不是很合理,大多數企業生產的產品都比較單一,而且檔次也不高,更不能滿足國內市場的需求。從發展技術看,生產高檔次醫藥產品的技術并不完善,國家每年都要耗費大量資金從國外進口高檔次的醫藥產品。
(二)生物化工產業范圍具有一定的局限性
現如今,國內生物化工產業還具有一定的局限性,主要應用到了輕工業、醫藥和食品行業。因此,大多數企業對生物化工產品生產領域并不是非常了解,特別是對精細化產品的生產更是一無所知,這些都直接阻礙了生物化學工程規模的擴大。因此,就更不用說利用生物化學工業技術指導企業走向世界。除此之外,由于國內生物化學工程的發展較快,我國政府缺少有關生物化學工程領域的研究體系和規范體系,因此,企業在日常的生產過程中,不僅消耗了大量的資源,而且嚴重地污染了生活環境,使生物化學工程的技術一直在低水平線上發展[2]。