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1.化学工程与工艺专业的性质及培养模式
化学工程与工艺专业属于工科专业,授予工学学士学位。由于化学工业的相关领域极为广泛,化学工程与工艺专业涉及的专业方向也就非常多样化,各高校的化学工程与工艺专业特点亦不尽相同。我校近年来根据社会经济、工业发展的需求趋势,兄弟院校化学工程与工艺专业方向的设置,以及我校原有的相近专业优势,设置了能够体现我校特色的化学工程与工艺专业方向,逐步建立了适合我校化学工程与工艺专业的教育培养模式。2008年,我校化学工程与工艺专业已有7届本科毕业生,其学生就业形势良好,社会反馈积极.在制定教学计划的工作中加强教学内容和课程体系的改革,加强实践教学环节,目的在于进一步提高教学质量,培养适应能力更强的化学工程与工艺人才。
2.化学工程与工艺专业的任务
根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向.
3.化学工程与工艺专业的业务培养目标
本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识,能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保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的工程技术人才。
4.化学工程与工艺专业的课程设置
为了使不同高校既有统一的规范,又有不同的专业特色,根据应化学工程与工艺专业的任务和业务培养目标,化学工程与工艺专业的毕业生应该具有较扎实的化工理论基础,较宽的化工应用知识以及一定的工程技术基础,从而该专业的课程设置(公共课、基础课除外)应由基础化学课、工程基础课和专业方向课3部分组成。基础化学课包括:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等。工程基础课主要包括:化工仪表与自动化、化学工程基础、电工电子学等。专业方向课:可根据具体方向选择专业化学课,如电化学工程方向可选理论电化学、化学电源工艺学、电解工程和电镀工程等。精细化工方向可选择化工工艺学、化工分离工程、化学反应工程等。另外实践性环节包括基础实验、综合实验、提高实验、生产实习、毕业实习和毕业论文等。
我校化学工程与工艺专业方向
就专业方向而言,化学工程与工艺专业的性质是工科。化学工程与工艺专业应该是培养具有较扎实及宽广的化学工程理论基础知识,特别注意培养学生的动手能力及解决实际问题的能力。教学计划的总体设计中要体现应用型人才所具备的工程技术基础知识,重视实验、实践、实习、毕业论文等环节。设置专业发展方向,结合广西经济发展的需要,建立在合理利用广西及学校的资源及适应科技发展、注重社会需求基础上。据此,我校化学工程与工艺专业专业方向设定为:电化学工程与精细化工。
1. 专业:写全名如化学工程与工艺,不能写工业分析等方向;
2. 学号:分专业后的学号;
3. 指导教师:姓名及职称(如:李必才 助教,不能写为李必才 硕士);
4. 任务书时间统一为:
5. 开题报告时间统一为:
6. 课题名称:开题报告与任务书中题目一致;
7. 在开题报告书和任务书中(封面除外)出现的“设计(论文)”,要对应你做的是设计还是论文,选取其中的一种,将“设计(论文)题目”写为“设计题目”或“论文题目”,不要写为“设计(论文)题目;但开题报告书与任务书的封面的“毕业设计(论文)”请不要改动;
8. 指导教师意见:与主要参考资料放在同一页,不要单独列为一页而且只能三分之一版面;
9. 主要参考资料可以只列主要的,但必须是自己阅读了的,必须严格按照参考文献的格式规范书写。特别注意应用全角输入如:
[1] 石杰,赵开楼,宋庆国,等. 流动注射-抑制化学发光测定阿莫西林的方法研究[J]. 分析测试学报,2019,24(4):77-79.
2] ……….
10. 第2次开题的学生的进度安排按模板要求尽量不要随意改动。
二、毕业设计(论文)正文撰写基本要求
1.正文中的有关学生专业的翻译均有模版(详见附件),请统一。如:湖南城市学院 化学工程与工艺专业20学生、湖南城市学院 环境工程专业20学生、湖南城市学院 生物工程专业20学生,分别对应:2019 Year Student of Chemical Engineering and Technology Major, Hunan City University、2019 Year Student of Environmental Engineering Major, Hunan City University、2019 Year Student of Biological Engineering Major, Hunan City University;
当代化学工业对化学化工类人才的培养提出了更高的要求。如何培养基础理论知识扎实、工作适应性强、具有创新能力的人才,是综合性大学化学化工教学改革面临的重要课题。目前,综合性大学化学与应用化学专业每年都有相当一部分毕业生进入化学、化工和制药等企事业单位业从事研究开发或工程技术工作,这种趋势还会随着创新性国家的建设而逐年增长。化学工程基础是综合性大学化学专业的专业基础课,也是唯一的一门工程技术类课程,该课程的教学改革与实践对于理工学科交叉与学生综合素质的培养是综合性大学化学与应用化学专业其他课程所不能替代的。在充分发挥综合性大学基础理论研究优势的同时,通过对理科专业化学工程基础课程教学内容的更新、充实和调整,为化工类企事业单位培养和造就具有开拓创新精神、胜任科学研究与工程技术工作、适应性强的化学化工专业人才。
二、教学内容与教学方法的优化
以创新教育思想为指导,研究改革化学工程基础课程教学内容和教学方法,建立培养学生创新能力的化学工程基础课程内容新体系。动量传递、热量传递、质量传递与化学反应工程(“三传一反”)仍将是化学工程基础教学的核心内容,应不断充实更新才能反映学科发展现状和适应社会经济需求。化学和化学工程学是支撑物质转化相关工业的学科,前者研究分子之间发生反应的可能性、必要的条件和产物的结构,后者研究物质的流动、质能传递及其对反应过程与产物的影响。
1.优化更新教学内容,反映体现学科发展与技术进步。化学工程基础作为理科化学专业的工程技术课程,其教学内容除了动量传递、热量传递、质量传递与化学反应工程以外,还应当及时反映和体现学科的发展与技术进步。根据授课学时,突出教学重点,优化教学计划,精选教学内容。以化学工程学的基本观点、基本原理和基本方法为核心,结合典型化工过程,理论联系实际,使学生在有限的教学学时内,掌握本门课程的基本知识,熟悉研究与应用对象,为今后从事化学化工专业技术工作打下坚实基础。在其他科学技术的带动和社会需求的推动下,化工分离技术近年来取得了很大进步。新技术不断涌现,膜分离和超临界流体萃取等新型分离技术就是其中的代表。我们在教材的编写和课堂教学中,有意识地加入这些内容,便于学生从课堂上了解新的科学知识,拓宽学术视野。
2.引导学生建立工程技术与技术经济观点,提高学生综合素质。科学与技术的交叉和渗透,要求我们培养的学生不仅要掌握扎实的基础理论知识,还要学会运用所学的理论解决工程实际问题。综合性大学理科化学专业的学生基础理论知识比较扎实,在课堂教学中,我们根据教学内容,结合工程实际,启发学生从工程实际问题出发,强调工程实际的特点,突出工程实践的技术经济问题,灌输学生节能减排与绿色环保的理念,训练学生综合运用数学、物理与化学等多学科知识,综合分析化工单元操作与工业装置中涉及的复杂问题,培养学生的工程技术思维方法与工程设计等综合素质。
3.改进教学方法,提高教学效率。化学工程基础课程的课堂教学内容涉及化工单元操作与工艺过程。综合性大学化学专业的学生一般没有见过真实的化工设备,对化工厂与化工设备和装置缺乏感性认识,通过多媒体教学技术和传统课堂教学方法,可以促进学生感知与思维、理论与实践的结合,提高学生对化学工程基础的学习兴趣,激发他们的学习热情,使他们由不熟悉、不了解化工企业与装置转变为喜欢应用学科、乐于进入与应用密切相关的教师实验室开展业余科研。为此,我们一方面利用多媒体的优点,在课堂教学中放映一些设备的实物图像。另一方面,在有关课程中增加了实习参观环节,组织学生到石油化工厂、有机化工厂和精细化工厂等企业参观实习,增强学生对加热炉、精馏塔、泵、换热器等主要化工设备的感性认识。
三、教学团队与课程体系的建设
以先进的教学理念为先导,以高水平的教学团队为根本,以科学的课程新体系为核心,以优良的规划教材为保障,强化教学团队的建设,使所有主讲教师成为教学改革的高水平运动员和创新教育的优秀教练员。
1.建设高水平教学团队。从事课堂和实验教学的主讲教师也要承担高水平的科研项目,提高教师的科研水平。我们承担“化学工程基础”的主讲教师都具有教授职称并担任博士生导师,承担了一些科学研究项目。同时,也积极思考和实践课程的教学改革,奠定了学生创新能力培养的坚实基础。没有高水平的教学团队,不可能进行教学改革的实践,更不可能培养出具有创新精神的学生。
1.1多方收集信息,做好人才培养计划的基础性工作
专业培养计划是全面贯彻党和国家教育方针,全面提高教学质量的重要保证,是组织教学过程的重要依据,是构建学生知识体系的关键。培养计划的确定要经过反复推敲、多次修改,要既有助于实现学校的奋斗目标、有助于融入和推动安徽省经济社会发展,又有助于培养具有竞争力的应用型人才。由此,我们注重以下基础性工作。(1)通过网络、杂志、报刊、书籍等各种方式查询专业发展动态,初步构建了专业培养计划与教学大纲的框架。(2)通过各种方式搜集多所高校的本专业教学计划并进行了反复学习和研究,同时选派教师分别前往华东理工大学、北京化工大学、郑州大学、南京工业大学、合肥工业大学等高校进行专项调研,博采众长,拟定了本专业人才培养计划初步方案。(3)设计了面向用人单位的“学生知识结构等系列问题”调查表,了解到用人单位强调工程实践类及应用类知识的强化,对新兴技术知识有迫切的需要,对外语的应用能力也较为关注。(4)多次参加高等学校化学工程与工艺专业教学指导委员会组织的研讨会,认真学习“普通高等学校本科‘化学工程与工艺专业’专业规范”(征求意见稿),充分吸取诸多专家、学者的经验与提议。(5)建立毕业生信息库,跟踪实时信息,为未来进一步的人才培养计划的修订做好准备。
1.2专业定位与培养目标确定
安徽建筑工业学院是省属高校,本科毕业生的就业趋向是面向安徽,服务长三角及周边地区。根据社会的需要,学院的化学工程与工艺专业培养的是工程技术型人才。即,注重体现为地方经济建设服务,培养“知识宽厚、适应性强”、“下得去、留得住,用得上”的高级应用型人才。
2多方位、多渠道加强新办专业教师队伍建设
教师是教学活动的主导者,是构成教学活动的诸多要素中的核心要素之一,因此,师资队伍建设是高等院校教学建设的核心内容。对于高校新办专业,一方面,由于开设时间短,建设时间短,教学条件较老专业薄弱许多,特别是师资力量薄弱尤为突出;另一方面,新办专业大多是目前就业市场紧俏的专业,师资队伍的建设是新办专业建设的重点也是难点。我校化工专业新办专业的师资队伍建设一方面加大引进力度,引入高水平的学科带头人,稳定现有教师队伍;一方面,从社会挖掘资源形成兼职教师队伍。即采用多方位、多渠道加强新办专业教师队伍建设的途径。
2.1加大教师引进力度稳定和培养现有教师
新办专业教师部分由原来一些老专业转调,高职称、高学历教师多,但属于新专业毕业的“科班出身”少。不是本专业毕业的教师,在担任新专业课程的教学时,专业课程教学经验缺乏,尤其是实践性教学环节,感到专业经验不足,实践知识缺乏,甚至在组织教学上感到生疏。这些情况致使新专业整体学术水平不高,缺乏学科专业带头人,缺乏高水平实验人员。引进人才无疑是解决新专业建设师资的捷径。在新办专业师资队伍建设上,我校有较大的引进力度,制定各种优惠条件吸引高学历、高职称、有教学经验的专业人士充实新专业师资队伍。比如,在化工专业新办初期,我校先后从研究院、其他高校引进多位高学历、高职称、专业对口、经验丰富的学科带头人和专业主干课程老师;另外,在应届毕业生中,通过多方联络和政策宣传,先后引进多位化学工程专业“科班出生”的硕士生、博士生加入教师行列。当然,在重视引进的同时,我校也积极创造条件稳定已有的教师队伍,鼓励青年教师通过学历教育和各种非学历教育、学术交流活动提高素质和改善师资队伍结构。
2.2挖掘社会教育资源,形成“专职为主、兼职为辅、专兼结合”的师资队伍
化学工程与工艺专业是目前就业市场紧俏的专业,社会专业人才稀缺,地方普通高校在人才引进方面的竞争力又远不及重点院校和效益较高的企事业单位。所以,吸引优秀的化学工程与工艺专业科班毕业生,尤其是硕士以上的高学历人才,对于地方普通高校来说,有些“先天不足”。但通过“后天努力”可以达到同样的效果。我校在加大力度引进人才,稳定和提高现有的师资队伍的同时,创造条件,挖掘社会的教育资源,聘请化工设计院、化工研究院、煤炭研究院的学者专家作为兼职的教师,除了做学术报告外,还承担了对工程实践性有一定要求的教学工作,如“化工设计”、“生产实习”、“毕业设计”等。这支兼职教师队伍不仅能在一定程度上缓解师资的压力,更重要的是强化和提高了化学工程与工艺专业的工程实践性,给高校的教学工作注入了活力,并在推动“产学研合作”、“开放办学”和“专业特色”等方面具有不可估量的意义。因此,“专职为主,兼职为辅,专兼结合”不失为加强新办专业师资队伍建设的一举多得的有效途径,特别是对工程实践性要求高的专业。
3以提高教学质量为抓手,重视新办专业内涵建设
3.1课程体系和教学方法改革
通过广泛的考察和调研,以“普通高等学校本科‘化学工程与工艺专业’专业规范”为依据,结合安徽省富产煤炭的具体情况,确定了我校化学工程与工艺专业新专业的课程体系、主干课程、主要课程、专业方向、选修课的开设、课程的教学内容、理论学时、实验学时、系列课程及各课程间教学内容的衔接等等,突出了专业定位与专业特色,因材施教;减少必修课,增加选修课,扩展学生自由获取知识的空间;及时修订教学大纲,并根据新的教学大纲编写授课计划和教案,切实保证改革成果转化为教学实践,促进教学质量的提高。教师在教学实践中,坚持“以学生为主体”,积极探索适合本课程特点的讨论教学法、案例教学法、专题教学法、现场教学法等形式多样的教学方法,增强课程的吸引力,激发学生的学习兴趣,提高教学效果;教师在课程考核方式方法上,通过“小测验+期末考试”、“考试+课程论文”、“理论考试+实验实践考核”、“笔试+口试”等灵活多样的考核方式方法进行教学,促进教学方法与手段的改革。
3.2教学文件资料逐步完善
新办专业的建设是一个长期的过程,其教学内容的安排必须经过反复研讨与推敲,教材的选用和教学文件,如课程教学大纲、实验指导书、实纲及实验指导书书(讲义)等教学文件,辅助教学软件、配套的教学参考资料、习题集,课程设计参考资料,等提前规划。我们的做法是通过校级教学改立项研究,围绕新专业培养目标、培养规格、培养模式开展对课程体系、教学内容的理论研究与实践探索。保证开课有教材,设计有手册,实践有内容。
3.3重视专业教学实践体系的建设
化学工程与工艺专业是实践性强的专业,为提高学生的实践能力,本专业必须加强实践性环节的教学。本专业实践体系有:实验、实习、设计、毕业设计(论文)。实验包括化学基础实验与单元操作实验和专业实验。化学基础实验依托化学实验中心开设,单元操作实验和化工专业实验是化学工程与工艺专业区别于其它专业而特有的实践环节。为此,化工系经过反复论证,从实验项目的选择、实验形式的确立、实验设施的购置等各个方面进行了详细的规划和研究,完成了流体力学实验、传热实验、吸收、精馏、萃取、干燥等化工单元操作实验的开设;专业实验完成一些专业课程实验,如化学反应工程、化工热力学、化工工艺学、化工分离工程等课程实验的开设。并且对实验教学内容进行了充实和改革,综合性、研究设计性实验的有较大的比例。这些实验内容与专业培养计划目标相吻合。实习包括认识实习、生产实习和毕业实习。稳定的实习基地是实践性教学环节的基本前提和保证。为提高实习教学效果,我们采用了校内外相结合的实习形式。如,采用计算机仿真实习+现场实习。我校从东方仿真购置了一套大型的合成氨仿真软件,形象逼真地反映合成氨各个工段的生产情况。利用该软件,先在学校模拟生产现场,对生产过程有了认识以后,带着问题,再到工厂的生产车间现场参观实习。计算机仿真实习,训练学生在生产操作条件改变情况下,进行调节、控制与决策的能力,以补充一般实习难以达到的训练内容和目的,加深对实际生产过程的认识与理解,力求使学生将所学知识联系实际,培养学生的工程实践能力。此外,还有其他形式的实习,如,学生自己联系实习单位实习;组织学生到工厂实习。化工设计在化工高等工程教育中具有重要的地位和作用。通过化工设计,对学生进行现代工程设计思想和设计方法的教育,使学生了解化工设计的基本内容、设计程序和方法,培养学生树立经济、安全、环境保护与可持续发展等观点和创新意识,培养学生利用计算机辅助设计(CAD)等手段进行化工设计的能力,从而培养学生综合应用各方面的知识与技能解决工程问题的能力。我校化学工程与工艺专业学生的设计能力通过课程设计和毕业设计得到训练,开设的实践环节有化工原理课程设计、化工设备课程设计、化工设计课程设计、毕业设计等,体现了化工单元设备设计和过程设计能力以及综合运用所学知识的能力。
为了能更好的进行做好化学工程与工艺专业人才培养模式的改革,我们对现行化学工程与工艺专业培养方案的进行了修订工作。根据本专业特色和学生的具体情况,我们先后选择到本专业办学经验丰富、学科排名靠前的重点院校,如天津大学、北京化工大学、中国石油大学(华东)、合肥工业大学等高校和同一地域的兰州理工大学和宁夏大学等高校进行调研。并在征求了部分在校生、毕业生和化工企业对现行培养方案修订的意见的基础上,我们对调研的信息和反馈的意见和建议进行认真的分析、梳理和总结。从总体上来看,现行培养方案的的培养目标及基本要求符合专业特点及专业发展的需要,课程设置及课时安排也基本符合专业的要求。但是现行培养方案也存在着一些问题:(1)理论课的学时较多,容易形成以教师为主导的教学模式,学生自主学习和从事创新性实验项目的时间不足,而且所学习的理论知识难以应用于实践,在毕业实习、毕业设计中表现尤为突出。(2)由于公共课程较多的原因,学生在前三个学期的学习过程中难以接触到真正的专业课程,真正学习专业理论知识的时间非常有限,也造成了安排在大一下半学期的认知实习难以对学生产生相应的专业影响。(3)核心课程的核心地位不突出,既没有从课时上保证,也没有从考核方式上来要求。(4)没有专业概论课程,学生到了三、四年级,对专业的认识还不够清晰,对课程之间的承接关系没有概念,综合运用专业知识来解决实际问题的能力不足。(5)部分课程内容重复,难以形成教学上的高效率。(6)课程体系中没有能很好地跟上现代化学工业中信息化的脚步,已经广泛应用的设计软件,如Aspenplus、ProE等还没有进入课程体系。(7)毕业实习还有待加强,目前安排的毕业实习时间较短,难以达到实习的目的。
二化学工程与工艺专业人才培养模式改革的思路
美国、德国等发达工业国家的统计资料表明,高级工程人才的需求比例为:从事工程科学研究的人才为5%,这部分人才主要以研究和发现工程过程中的基本理论为主,偏重于工程学术研究;从事设计、开发的工程人才约占35%,主要工作是将科学原理和学科体系知识转化为设计方案或设计图纸;从事生产工艺、运行维护、管理销售等工作的工程技术人员约占65%,将设计方案与图纸转化为产品。后两者可以统称为工程应用人才。化工学院在建院之初,就确定了以培养工程应用型人才为主要目标。根据几年来在人才培养的探索与实践过程中,我们认为,确切地说,我们应该以打造工程生产一线工程师、工程技术人员为人才培养的主要目标,也就是说,以培养工程技术人员为主,对于一些学有余力的学生,可以通过进一步的深造和在实践工作岗位上的锻炼,成为工程人才。培养化工类工程应用型人才,就是要强调本科教育的专业性,通过本科教育这一相对完整的人才培养周期,是学生接受相对完整的、作为一线工程师所需要的基本教育,具有一线工程师应有的基本知识、基本能力、基本素质。学生通过这样的教育,应该具有系统的专业基础知识、较强的实践动手能力、主动的自主学习能力、灵活的岗位适应能力,在现有成熟的化工技术和规范的基础上,能够应用理论知识和技术,解决生产实际中的具体技术问题,特别是应用所学专业知识进行集成创新和引进吸收再创新。同时,一线工程师还应具有一定的人文精神和环境意识。现代化学工业,不仅融化学科学、化工技术、艺术于一体,还与自然资源、生态环境、伦理道德等重大社会问题息息相关,在“十”提出“建设美丽中国”的历史背景下,在培养的学生多数服务于生态环境脆弱的西部地区的前提下,更应该注重培养学生的人文精神和环保意识。经过四年的执行,现行培养方案在培养应用型化工技术人才方面起到了重要的作用,也积累了丰富的经验。在新方案修订过程中,要在保持原方案优点,尤其是突出实践教学的基础上,针对原方案的不足,结合现代化学工业新的发展现状以及地区经济,来综合考虑,完成修订工作。基于这样的认识,对于新的培养方案,需要遵循“理论系统够用,突出实践动手,营造工程背景,重视过程培养与评价,提倡自主学习,强化创新训练”的原则。化学工程与工艺专业人才培养方案修订工作的指导思想:以复合型、创新性人才培养为核心,以教学改革、科学研究和服务社会为宗旨,以高素质、重能力、求创新为根本,以学生为主体、教师为主导,培养学生理论知识、综合能力、实践技能和科学素养全面协调健康发展。力求达到理论与实践、基础与提高、传承与创新、教学与科研、素质教育与技术训练的统一。
三化学工程与工艺专业人才培养模式改革的内容
明确提出以转变教育思想和更新教育观念为先导,以完善和落实本科综合培养方案为主线,深化教学改革;优化课程体系,更新教学内容,加强实践环节,改进教学方法和教学手段;加强师资队伍建设,提高教师整体综合素质,形成一支教学科研相结合、教学思想活跃、知识结构、年龄结构优化的教学梯队;注重学生知识、能力、素质、个性的协调发展,强化创新意识,进一步提高人才培养质量,走改革和创新之路,探索教学管理的新机制、新模式,开创教学工作的新局面。
1理论课的教育改革
(1)深化课程体系改革,构建创新能力和全面发展的化工专业人才培养计划调整知识结构,本着“理论系统够用”的原则,认真梳理现行培养方案中的理论课程体系,根据专业方向,确定4~5门核心课程,凸显核心课的核心地位,以核心课程为中心,构建理论课程体系。将理论课程按课程的特点、内容和相关性进行进一步整合,划分为课程群,即将部分前后有衔接的课程,进行内容整合,减少重叠内容,突出重点,通过课程群的建设,使学生在学习时可以更加连贯,便于融会贯通。(2)改革和更新教学内容,积极吸收本专业科学技术发展的新成果,将化工及相关领域新技术、新成果纳入课堂教学;(3)深化教学方法改革,尊重学生个性发展,推进启发式和讨论式教学方法,提倡案例教学;主要课程注重引进和选用国内外优秀教材,不断促进本科教学质量的提升。(4)改革教学技术,推行现代化教学手段。包括:多媒体、网络、仿真等。尽可能采用双外语教学。(5)改进教学和管理机制,在理论教学过程中,重视过程培养和评价,并以此为契机,提倡学生自主学习,在教学大纲上和教学内容上引导学生自学。
2实践性教学环节的教育改革
工程技术人才的创新能力集中体现在工程实践活动中创造新的技术成果的能力,包括新产品和新技术的研发,新流程和新装置的设计,新的工厂生产过程操作运行方案等。反映在教学过程中就是工程实践能力的训练和培养。因此在改革中高度重视和加强实践类教学环节,继续保证实践教学的突出地位。在实践性教学环节中,构建由易到难,贯穿全程,逐步贴近工程实际的实践教学体系,保证实践教学环节比重在整个培养方案的比重不低于25%,适当调整理论教学课程,使教学前移,为学生创造更多地时间参与工程实践,并积极创造条件推进“3+1”培养模式的改革。对教学计划内要求的实践性教学,结合工程实际,以实验与工艺基本操作技能训练为基础,积极开展教学改革和建设。具体方案:在基础实验方面,重视对学生实际动手能力、规范操作和严谨务实的作风的培养。在专业基础实验方面,结合地区经济的发展和教师的科研方向开发大综合专业实验项目,逐步引入具有工程意义的实验项目,增加综合性、设计性和研究型实验的比例。为后续实践教学、创新性实验项目、学科竞赛、毕业设计等环节奠定基础。在校内实训平台建设中,基于工程背景及地方产业特点,以培养学生动手及实践能力和工程意识为出发点,形成满足培养化工类专业和相关专业的实践综合能力训练及培养的实训课程体系。以学校建设化工实训中心为契机,加强工程实训,弥补毕业实习过程中只能看不能动的缺憾,是学生真正了解化工厂。在毕业实习和毕业设计(论文)环节,贯彻卓越工程师计划,建立学生到企业和社会开展实践实习的有效机制。精选认识实习单位,加强基地建设,继续为学生在毕业实习过程中提供“顶岗实习”机会,结合就业,让学生能够在就业后缩短适应期。提高学生对专业的认同度和优越感,提高学习本专业的兴趣。毕业设计以工厂实际设计为题,毕业论文以教师科研为题。落实理论联系实际,结合工程与科研实际,一人一题,真题真做。实施双向选择和规范化管理。使学生的分析问题、解决问题、协作精神、创新意识和能力等得到充分锻炼。
3课堂外教学环节的教育改革
电化学专业实验是我校化工学院面向化学工程与工艺(电化学)专业大学四年级本科生开设的一门必修的专业实验课程,是本科生培养计划中的一个重要的实验教学环节。该实验课程开设的实验是综合性实验和设计性实验,是化学工程与工艺(电化学)专业的几门专业课的一些典型实验,其中既包括一些比较经典的实验方法和有关实验基本技能训练的实验,又涵盖了一些使用仪器设备比较复杂、实验方法比较先进、实验技巧难度比较大的实验内容。通过该实验环节的教学,使学生加深对课堂所学理论知识的理解与掌握,同时通过实验操作和数据处理环节使学生基本实验技能得到训练和提高,从而培养学生独立从事开发工作和科学研究工作的能力,并为学生设计与撰写毕业论文打下一定的理论基础和实验基础。该课程要求学生了解实验原理,掌握实验方法;掌握仪器的基本使用方法,测量线路的联接,独立完成实验的全过程;实验结果应数据准确,对实验结果有一定的分析能力,写出符合要求的实验报告。由于该专业实验在整个培养计划中起到很重要的作用,因此有必要进一步加强该实践环节的教学工作。
一、目前专业实验教学中存在的问题
通过几年的观察分析,我们发现我校化学工程与工艺(电化学)专业实验教学中主要存在以下几方面的问题。
1.实验内容设置不合理。原有的实验体系已沿用了近十年,有些实验内容如铅酸电池、镉镍电池方面的内容明显落后于现在电化学学科的发展,原有的实验内容已无法满足现在的人才培养需要。近些年,随着电化学领域的不断发展,一些新的实验方法、实验技术及新的电化学体系不断涌现,这些内容代表了电化学学科的发展趋势和发展方向,急需补充到现有实验教学内容中,从而提高实验教学的质量。
2.实验教学方法不利于发挥学生的主观能动性。传统实验教学往往以指导教师的讲授为主,讲授的要点主要根据实验讲义的内容而定。实验讲义上每个实验基本都有完整的实验目的、实验原理、操作步骤和数据分析处理等内容。教师主要讲解实验原理和操作步骤及数据的分析处理,学生根据实验讲义上给出的实验步骤和数据分析方法去完成实验。在整个实验过程中,学生很少有独立思考的空间,他们只能按照实验讲义中给出的实验方案进行实验,也就是说学生变成了实验方案的执行者,而不是实验方案的制订者或参与者,这不利于发挥学生的主观能动性和积极性。
3.实验考核方式不够科学。以往学生实验成绩主要根据实验报告的情况来决定,具体包括两部分:一是实验报告内容的完整性,包括实验目的、实验原理、实验步骤和数据处理等项目是否完整,实验参数是否准确;另一方面是实验的数据是否准确可靠,数据处理方法是否正确。这种考核方式只是根据实验报告提供的信息进行成绩的评定,而对实验过程中学生分析解决问题的能力、实验操作的能力没有进行考虑。这使得成绩的评定缺乏全面性和科学性。
二、专业实验教学过程中的一些改革与探索
针对上述实验教学中存在的问题,我们做了以下几方面的改革与探索。
1.实验内容的改革。实验内容是影响实验教学效果的决定性因素。专业实验教学必须结合专业发展现状,将学科的研究热点和教师的科研成果引入实验教学,这一方面体现在实验技术、实验方法的改进方面,另一方面体现在实验教学内容的更新方面。这样才能使学生在本科实验教学阶段接触到专业前沿领域,了解专业研究热点,掌握专业最新的研究方法和研究成果。将先进的实验内容引入实验教学有利于学生综合素质的提高,为其在今后的工作、学习和深造过程中尽快进入角色奠定坚实的专业基础。实验内容的设立应考虑以下几方面的因素。基本的实验知识和技能的培养,专业发展现状、发展趋势的了解,实验室软硬件的状况,经费情况等。实验内容的设立还应体现我校化学工程与工艺(电化学)专业的特色,即化学电源和表面处理领域的工程化。基于以上几方面的考虑,我校化学工程与工艺(电化学)专业实验包括以下几方面的内容:方波电流法、方波电位法、循环伏安法、线性电位扫描法、电化学阻抗谱等实验内容主要是让学生掌握电化学中的一些基本测试方法;电镀液的赫尔槽实验、电镀液分散能力实验、电镀液电流效率实验是为了让学生掌握电镀中常用的研究方法;旋转圆盘电极实验、微电极实验、电化学石英晶体微天平等实验的目的是让学生掌握电化学领域较先进的一些实验方法;化学电源设计和电镀车间设计方面开设了4个实验,主要目的是让学生接触专业领域的工程化问题,帮助其毕业后能尽快适应企业的生产环境。
2.教学方式的改革。实验教学方式直接影响实验教学的效果。科学的教学方式应能充分激发学生的学习自主性,由被动学习变为主动学习。同时应着重培养学生实际操作能力、协作能力、团队合作精神,提
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高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。为此,我们改变以往以教师为主体,主导整个实验教学的模式,而采用学生为主体、教师为主导的教学模式。每位指导教师负责2个实验项目,教师只把实验的总体要求和基本思路介绍给学生,由学生根据相关知识去设计实验方案,完成实验,并对数据进行分析处理。学生在实验过程若遇到问题,可以与指导教师讨论,指导教师提出解决问题的思路,由学生改进实验方案。在整个实验过程中,学生的实验积极性和主动性得到了充分发挥,创新能力和合作精神得到培养。实验成绩考核注重实验方案的设计能力、实验过程的操作能力。成绩评定中,实验方案设计和操作能力占50%,实验报告的质量占50%,其中实验报告的内容包括实验名称、实验目的、实验原理、实验步骤、数据处理及分析、结论及讨论等。为进一步保证实验教学的质量,我们对实验课的课程安排还进行了调整。把学生分成两个班,分别在上午和下午进行实验。每个班的学生又分成8组,每组2~3人。每次实验课同时开出8个不同实验,每组同学分别进行其中1个实验项目,8组之间依次轮换,8天完成8个实验。而后的实验依上述安排进行,直至完成全部实验。
3.实验指导教师队伍的建设。首先安排一名教师全职负责学生的实验教学工作,包括实验讲义的编写、修订;实验设备的保养、维护;实验试剂、药品和材料的采购和保管;实验室规章制度的编写、制订;以及日常实验室管理工作。开设实验课程时,抽调若干名专业骨干教师参与实验的准备和教学工作。所有抽调的教师必须有两年以上专业教学经历,至少具有硕士学位,博士学位率达到90%以上。新留校的教师或新调入的教师需经两年以上的辅助实验教学工作后,方可单独指导本科生的实验。
【摘要】 从工学和药学有机融合的角度,探索制药工程专业课程体系的改革,以培养“厚基础、博知识、强能力、高素质、宽口径”的“化学-生物-制药工程学”于一体的复合型高级制药工程技术人才。
【关键词】 制药工程 课程体系 改革
制药工程专业是以药学、化学工程技术、生物工程为主相互交叉的新兴学科,是化学工程和制药类专业的前沿学科。自1995年美国新泽西州立大学开设制药工程高等教育以来,国外很多院校在工程学院或化工学院下设了制药工程专业。我国国务院学位委员会和教育部于1998年把制药工程专业设置为本科教育,我校(原郑州工业大学,现郑州大学)于1999年在化工学院设置了制药工程专业,经过几年的开拓办学,我们已经积累了一定经验。但由于我国制药工程专业刚刚设置不久,对于各个高校来说制药工程专业都是新兴的专业,再加上该专业交叉性极强,既是工程技术的一个分支,又是药学的重要组成部分,如何根据社会的需求,将生物、化学、药学、医学、化学工程等各学科有机的融合在一起,培养出合格的、高素质的制药工程专业人才,以改变我国制药工业规模小、生产水平落后的状况,就显得十分紧迫和必要。本研究根据目前制药业存在的问题及人才需求,从工学和药学有机融合的角度出发,探索制药工程专业课程体系的改革。
1 制药业存在的问题及人才需求[1]
建国以来,我国医药工业发展迅速,特别是改革开放20年来,大多数制药企业进行了改造或扩建,引进国外先进技术和设备,并通过消化、吸收和革新,提高了我国制药工业技术和装备的整体水平,但仍存在很多问题,如规模与我国综合国力和用药需求很不相称、现代生产工艺技术落后、制药设备陈旧、制药工程技术的力量十分薄弱等等。
随着现代医药工业的高速发展,医药生产企业要想在市场中生存,必须增强实力,形成规模经济,重视技术革新和新产品研制开发。首先从制药工程和生产效率的角度考虑,应以现代工程技术为基础,注重品种开发的连续性,实现高效、低耗、优质的集约化大生产。其次要注重新产品的研制开发与生产。对化学原料药,要提高现有紧缺产品的生产能力,重视新路线、新工艺的研究;对药物制剂要研究和开发新剂型、新品种和新辅料,重视粘膜、粘附制剂和单克隆抗体与药物偶联的靶向制剂等新技术的研究,重视缓释透皮吸收以及脂质体、微囊、微球、乳剂等新型制剂的研究与开发;对制药机械要发展高度自动化、微机控制和无泄漏成套设备,加强膜过滤、凝胶过滤和超临界二氧化碳提取等新技术和新设备的应用与开发。
同时,随着我国加入WTO及GMP、GSP、GCP、GLP、GAP等质量管理规范的实施,我国医药工业将进入世界经济体系,直接参与国际医药市场竞争,一切滞后和有悖于WTO条例法规的地方需要尽快完善。医药企业要通过联合形成规模经济,增强实力,走集团化、现代化生产经营之路,要掌握各种新工艺、新技术、新剂型及生产过程管理和控制工程等方面的知识,并在此基础上合理进行老产品技术改造和新产品的开发生产,以取得更好的经济效益和社会效益。而只懂得药物制剂、生产工艺知识的药学类专业人才已不能适应现代医药生产企业发展的要求。医药生产企业需要既懂得药物制剂、生产工艺、质量控制知识,又要懂现代制药工程技术的复合型人才。
2 课程体系改革
目前,制药业的全貌和制药技术正在发生迅速变化,缺乏制药工程专业技术人才是制药业面临的严峻现实。我国制药工程专业的设置只是从形式上解决了制药类人才由原来药学、工程和管理等院系分别培养的局面。虽然国外制药工程教育起步较早,但是所涉及高校较少,主体又是研究生教育,学生人数少,还没有形成成熟的培养方案。国内制药工程专业教育是以本科人才培养为主体,更多的院校在起步中。作为新设专业,制药工程专业的学科基础、培养方案、课程体系等专业建设深层次问题是我国高等教育改革与发展急需解决的重大课题。
2.1 改革课程设置和课程内容,注重工程能力培养
目前,各高校制药工程专业的基础和方向不同,课程设置也不同,综合型大学、理工类大学对工程学、化工、生物工程方面的课比较重视,药科类大学、中医药类高校则注重药学方面的课程设置。根据制药工程的特点,制药工程专业课程的设置必须保证培养出来的制药工程专业人才具备厚基础、宽口径的知识结构,熟练的语言表达、准确的外语阅读、理解能力;掌握计算机基本知识,并能熟练操作及应用;掌握化工制图的基本知识和技能,能识图、绘图;具有一定的化学实验、专业实验的基本技能及工艺操作能力、工艺分析计算能力和组织管理能力;掌握专业基础理论、专业知识,具备选择工艺流程、生产设备、工艺操作条件的能力,以及选择常用电器、仪表的能力等。为此,所设课程的内容应尽量结合生产实际,跟踪制药行业的发展,教材应该是理论、教师的实践经验与工程师的生产经验的融合结果,专业教学应突出主干课程,课程教学突出制药专业主体。为此我校制药工程专业的课程设置分为4大体系:①公共基础课,包括数理化、人文社科、计算机等;②专业基础课,包括物理化学、有机化学,生物化学、化工原理、化工热力学、化工设备设计基础、电工基础、热工基础等;③专业必修课,包括微生物学、药物合成反应、药物化学、制药反应工程、制药工艺学、制药分离工程、专业实验及实践性环节等;④专业选修课:包括天然药物化学、药物分析、药剂学、药事管理与法规、药用高分子材料、生物化工、化工安全与环保、抗生素工艺学等。在4大体系中,形成以制药工程专业制药反应工程、制药分离工程、制药工艺学、药物合成反应课程教学为龙头,以药物分析、微生物学、生物化学、药物化学、制剂工程、化工原理、化工热力学等课程教学为基础的系列制药工程课程群。各体系课程与选修课程在各年级交互进行、循序渐进、互相渗透、手脑兼顾、多层综合。改革后的课程设置,既有化学、药学等理论作基础,又能突出工科院校的特点,特别注重学生工程能力培养[2,3]。
2.2 更新教育观念,改革课堂教学
根据学生的实际特点和教学目标的要求,在教学过程中,要求任课教师更新教育观念,改革课堂教学,改变过去陈旧的教学内容和教学方法,改变满堂灌的教学方式,改变学生处于被动的教学模式,坚持与时俱进,充分利用现有的教学资源,最大限度的提高教学质量,培养学生创新思维和创新意识,努力做到学以致用,学有所用,使学生获得最大的收获。
在教学的内容上,对每门课程不要求讲课内容与教材内容完全一致,而是提倡精讲教学内容,注意本学科的发展与后继、相关课程的衔接。如,制药工业近数十年来发展极为迅速,在不增加学生课堂教学时数,给学生以充分的自主学习空间的前提下,通过改革教学方法和删减陈旧落后、重复的教学内容,增加新技术、新知识,让学生充分掌握制药工业的基础理论和基本技能,充分了解基础理论与技能和前沿科学的关系,充分了解制药工业的新发展,培养学生创新思维和开阔的视野。如纳米制药技术,生物制药技术(长效注射微球、口服纳米粒等),中药加工现代化工程技术:超临界萃取技术、三相流化床浓缩技术、膜分离、固液分离技术等目前研究的前沿领域。
在教学方法上,注重引进先进的教育思想和教育观念,积极推进以学生为中心的教学方法改革,开展启发式、讨论式、计划内自学与授课结合、围绕制药工程的实际问题开展开放式教学等生动活泼、多种形式的教学方式,增强互动性,改变以往"一人主讲众人听"的授课方式,增强教师与学生进行面对面、深层次的交流;也可以利用网络与学生进行研讨式交流,或通过研讨教学、课堂讨论、课后查阅文献并撰写综述性小论文等多种形式相结合,提高学生的学习效率,提高教学效果。并积极推进双语教学,提高学生的专业外语水平和实际应用能力。
在教学手段上,要求大部分课程能够充分利用现代信息技术,如能集文字、图形、声音、动画等各种信息于一体的多媒体课件、网络课件等教学手段进行授课,激发学生的学习积极性和主动性。目前,本专业的部分专业课程已经制作了内容规范、技术水平高和使用效果好的多媒体课件。
2.3 组织学生开展第二课堂活动,提高学生参与科研的能力
长期以来,学生学习与研究很少相关,这使得不少学生缺乏独立性和创造性。其实,学生完全可以进行研究性学习。目前,让学生进行小课题研究,已经成为国内外教学中布置作业的一个重要趋势。在美国,小课题被称为project,美国的教学材料中有很多project,学生对完成小课题很有兴趣。在教学过程中,教师可积极组织学生开展第二课堂活动,让学生进行project研究,提高学生参与科研的能力。
2.4 加强实践性环节,强化能力培养
实验教学在整个教学过程中具有重要的地位和作用,在学生能力培养方面具有不可替代的作用。实验教学质量的高低,直接影响到学生能力的培养,因此, 我们非常重视实验教学质量。
在实验教学方法上,采用课堂讲授、多媒体预演与实际操作相结合的方式进行,课堂讲授在实验前进行,由教师介绍实验总体情况,实验室的安全操作规程及实验室各种规章制度,每个实验的背景及主要实验内容,设备、仪器的操作使用情况等,使学生对实验内容有总体了解。网络课件挂在学校网上,学生可模拟试验,实际操作由学生在教师指导下独立完成。实验前学生要进行预习并写出预习报告,在实验中要掌握仪器、仪表的使用方法,要求学生独立完成操作,记录实验数据并独立完成数据处理、实验报告及结果分析,要求对实验结果进行讨论并得出合理的解释与结论。
在实验内容上,采用与科研紧密结合, 不断更新实验内容的方式。教学与科研是相辅相成的,将科研与实验有机地结合起来,对提高实验教学质量有很大好处。从教师的科研中选取一部分较成熟的、内容比较新颖的、与实际联系较紧密的实验内容,学生做起来感兴趣,在一定程度上提高了学生主动学习的积极性,学生不仅开阔了视野,还能取得较好的学习效果。
专业实习突破原有工科或药科学生的实习模式,要突出工科院校的特点,贴近工业实际,把制造技术、质量意识、市场竞争、工业安全与法律约束等内容联系起来,注意发挥传统学科的交叉作用,充分发挥化学工程的传统特色和生物化工的成果,围绕重要药用原料、中间体和辅助材料的生产工艺,以及典型药品的合成与制剂,带领学生到有特点的药厂参观学习,了解制药企业的生产实践,让学生在制药车间感受工业化制药过程,建立工程制药观念与思想,解决应用工程实际问题的能力。
毕业设计课题尽量与教师的科研课题或生产实际相结合。毕业论文题目应具有新颖性,与医药工业相结合,解决工业上存在的实际问题。毕业设计或论文的内容要具有一定的理论研究水平,在一定程度上体现国内外医药研究的新趋势、新工艺、新技术。
3 结论
经过几年的实践,我校制药工程专业建设已经取得了很大的发展和提高,在招生规模、师资队伍、课程体系、教学实践和专业实验室建设等方面成效显著。已经有三届制药工程专业的本科毕业生,而且走上工作岗位的毕业生受到了省内、国内生物和制药领域用人单位的称赞,他们成为所在工作单位的技术业务骨干。这些教学成绩的取得,归结于本专业本科生教学过程中,兼顾生物、化学、化工、制药科学与工程学科等多学科交叉性的特点,既注重理工科基础知识的学习,又能将实际生物化工和制药工程问题和最新科技成果纳入专业课教学之中,归结于制药工程专业课程体系的改革。
【参考文献】
1 邓胜松,朱慧霞,姚日生,等.制药工程专业产学研教育模式研究.药学教育, 2006,22(4):1~3.
英文名称:Chemical Engineering & Machinery
主管单位:中国昊华化工(集团)总公司
主办单位:化工部化工机械及自动化研究设计院
出版周期:双月刊
出版地址:甘肃省兰州市
语
种:中文
开
本:大6开
国际刊号:0254-6094
国内刊号:62-1041/TQ
邮发代号:54-22
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1974
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
核心期刊:
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
百种重点期刊
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关键词:切粒水回用 技术创新 节能减排
一、概述
ABS树脂是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体经聚合、混炼而制成的一种热塑型合成树脂。该树脂具有抗冲击强度高、耐高温、易加工成型等特点,被广泛地应用于汽车、电子、家用电器等行业。
1997年10月建成投产的中国石油吉林石化分公司合成树脂厂10万吨/年 ABS装置是引进日本合成橡胶公司(JSR)乳液接枝—连续本体SAN掺混专利技术。2002年和2004年通过技术改造,使装置能力达到18万吨/年ABS。目前吉林石化有2套6.1万吨/年SAN装置。
中国石油吉林石化公司注重企业的技术更新和节能减排工作,我们通过长期的生产实践探索和查阅中外有关资料以及与外商进行的技术交流,认为SAN单元切粒工序可以通过技术创新,做到切粒水回用。为企业20万吨/年ABS国产化技术提供理论基础。
二、工艺流程设计及关键设备选择
1.SAN单元切粒机水浴生产技术
中国石油吉林石化公司合成树脂厂SAN装置采用连续本体法,两级反应、单级脱挥,反应后的聚合物溶液,经脱挥脱出未反应单体和溶剂送到自动切粒机中,经挤出、水浴冷却后,由切粒机切成圆柱状颗粒后送到SAN料仓。对于6.1万吨/年SAN生产装置单元,原切粒机水浴冷却是每小时使用0.35MpaG的低压蒸汽2.33t/h,与过滤水混合制得切粒机顶部和导向板喷淋降温用水。同时来自界区外的过滤水进入循环水池,经过运送水循环泵增压后通过过滤器过滤,然后与界区外的过滤水调温后进入切粒机斜道喷淋用水和运送颗粒用水中。水浴冷却水最后回到循环水池。循环回循环水池的水浴冷却水,由于温度升高,再去循环喷淋满足不了水温要求,需要每小时排除39.4 t/h水。
2.SAN单元切粒机水浴生产改进技术
我们通过长期的生产实践探索和查阅中外有关资料以及与外商进行的技术交流,认为这部分切粒机水浴冷却水是可以回用的。回用需要解决2个问题,第一是经过水浴冷却后的回水温度升高,需要降低到切粒机水浴冷却进水温度,才可以回用。因此我们在流程优化过程中增加了1个板式换热器。第二是经过水浴冷却后的回水含有SAN微粉,直接回用会堵塞切粒机干燥器以及造成颗粒尺寸的不均匀性,影响产品质量。经过与国外切粒机厂家的技术交流,对方给出需要经过25μm过滤后的脱盐水可以回用。对于6.1万吨/年SAN生产装置单元,改进后技术切粒机水浴冷却只在开车的几小时内使用0.35MpaG的低压蒸汽给脱盐水加热到70℃,经过运送水循环泵增压后通过过滤器(40目)过滤,板式换热器降温后,送往切粒机顶部、导向板喷淋、斜道喷淋和运送颗粒用水中。水浴冷却水最后经循环水粉末分离器精制后回到循环水池。由于水浴冷却水可以循环使用,平均每小时需要补充的脱盐水为0.01 t/h,平均每小时消耗0.35MpaG的低压蒸汽0.1 t/h,无废水排放。
3.关键设备选择
改进后技术切粒机水浴冷却水回用的关键设备是循环水粉末分离器。工作状况,是含有0.002%SAN聚合物粉末,固体粒径为10~300μm,过滤等级为25μm,要求有效去除率为95%,正常流量为50m3/h,设计流量为60m3/h;操作温度为50~80℃,操作压力为ATM,过滤面积为2.5m2,正常压力降为0.05MpaG,使用材料为非纺织品过滤纸。