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化學(xué)工程師論文范文1
1．1實(shí)驗(yàn)試劑
乳酸發(fā)酵菌種:植物乳桿菌;發(fā)酵液500mL;電極室用水:0．3mol/L的Na2SO4溶液1000mL(陰極室和陽(yáng)極室各500mL);酸室和堿室為蒸餾水。發(fā)酵培養(yǎng)基每升含:蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母粉5g、葡萄糖50g、乙酸鈉2g、檸檬酸二胺2g、吐溫-801g、磷酸氫二鉀2g、七水硫酸鎂0．2g、一水硫酸錳0．05g。
1．2實(shí)驗(yàn)儀器
恒溫振蕩器、高壓蒸汽滅菌鍋、發(fā)酵罐、干燥箱、電子天平、pH計(jì)、生物傳感分析儀、分光光度計(jì)、冰柜。其他常規(guī)實(shí)驗(yàn)器皿:燒杯、量筒、玻璃棒、酒精燈、接種環(huán)、培養(yǎng)皿、移液管等。直流穩(wěn)壓電源;明道式電滲析膜堆一套，外配容量為1000mL的燒杯5只，硅膠管(約0．5m)10根;小型潛水泵5個(gè)。通過(guò)發(fā)酵罐控制主機(jī)箱上的蠕動(dòng)泵，將雙極膜電滲析的堿液隔室與發(fā)酵罐進(jìn)行連接。為了降低發(fā)酵罐中染雜菌的風(fēng)險(xiǎn)，必須對(duì)連接的管子進(jìn)行滅菌操作。發(fā)酵罐內(nèi)由pH計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)pH低于設(shè)定值時(shí)，由蠕動(dòng)泵自動(dòng)將雙極膜電滲析的堿液隔室中的堿液泵入發(fā)酵罐進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于軟管內(nèi)是強(qiáng)堿環(huán)境，故堿液室與發(fā)酵罐之間的連接管不需要進(jìn)行滅菌操作。
2實(shí)驗(yàn)步驟
2．1雙極膜電滲析的準(zhǔn)備
(1)組裝膜堆:按“陽(yáng)極板—隔板—雙極膜—隔板—陰膜—隔板—陽(yáng)膜—隔板—雙極膜—陰極板”順序組裝膜堆，用長(zhǎng)螺桿釘壓緊膜堆。為了確保裝置的嚴(yán)密性，應(yīng)使隔板之間的墊圈厚度不超過(guò)墊圈槽，并使雙極膜的陽(yáng)膜側(cè)朝向陰極板。此外，在用螺釘壓緊裝置時(shí)，應(yīng)注意均勻用力，以防止裝置變形甚至斷裂。
(2)連接設(shè)備:在隔板出口分別連接出水管和進(jìn)水管。將進(jìn)水管與外置燒杯中的潛水泵出口連接，將出水管的出口端連接到燒杯中，以確保循環(huán)通路暢通。
(3)注入料液和電極水:在鹽室中注入料液，在極室中注入電極水，在酸室和堿室中注入蒸餾水，此過(guò)程應(yīng)保證料液淹沒(méi)潛水泵。對(duì)于雙極膜電滲析，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將各個(gè)隔室、燒杯和潛水泵內(nèi)的料液或電解質(zhì)溶液清洗干凈。若長(zhǎng)期不用，應(yīng)將裝置拆卸還原，并確保各組件干燥和清潔。
2．2發(fā)酵過(guò)程的準(zhǔn)備
(1)種子培養(yǎng)基的培養(yǎng):配制一定量的種子培養(yǎng)基，并在高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌。滅菌條件為:121℃，20min。待培養(yǎng)基冷卻至室溫后，取新鮮斜面菌種，接入種子培養(yǎng)基中，在轉(zhuǎn)速為150r/min的搖床中培養(yǎng)24h，溫度恒定在37℃。
(2)發(fā)酵罐滅菌:將配制好的發(fā)酵培養(yǎng)基加入到發(fā)酵罐中，此處應(yīng)注意體積不能超過(guò)發(fā)酵罐總體積的2/3。然后將發(fā)酵罐和培養(yǎng)基一起放入滅菌鍋中進(jìn)行滅菌。
(3)火焰接種法:先用醫(yī)用酒精擦拭接種口;在火圈中加入酒精，點(diǎn)燃后套在接種口上;關(guān)小空氣進(jìn)氣閥，調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)，降低罐壓，打開(kāi)接種口蓋;在火焰范圍內(nèi)打開(kāi)種子培養(yǎng)基的瓶塞，在火焰上燒灼幾秒鐘后，迅速將種子液倒入發(fā)酵罐中;在火焰上燒灼接種口蓋子數(shù)秒后，迅速蓋好接種口蓋，關(guān)閉空氣進(jìn)氣閥。
(4)發(fā)酵培養(yǎng):接種結(jié)束后，對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，開(kāi)始培養(yǎng)。發(fā)酵過(guò)程中要打開(kāi)冷凝器水閥。具體操作參數(shù):轉(zhuǎn)速為150r/min;溫度為37℃;pH為6．7。
2．3發(fā)酵罐與雙極膜電滲析集成操作過(guò)程的監(jiān)測(cè)
在集成操作過(guò)程中，要對(duì)發(fā)酵罐和雙極膜電滲析同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止任一方出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致集成操作失敗。發(fā)酵過(guò)程:
①通過(guò)發(fā)酵罐的主機(jī)控制發(fā)酵的pH條件、溶氧濃度和實(shí)驗(yàn)溫度。每1h記錄pH、溫度和溶氧濃度，通過(guò)數(shù)據(jù)判斷發(fā)酵過(guò)程是否正常;
②每4h測(cè)量殘余葡萄糖的量、生物量和乳酸的生成量，以判斷細(xì)菌的生長(zhǎng)情況和乳酸的生成情況。雙極膜電滲析過(guò)程:
①雙極膜電滲析過(guò)程調(diào)整穩(wěn)壓電源的電壓和電流值來(lái)控制實(shí)驗(yàn)條件，每1h記錄電壓、電流。
②每4h測(cè)量酸室中的乳酸濃度、堿室濃度和堿室堿液體積。
3分析方法
3．1葡萄糖和乳酸的測(cè)量
在發(fā)酵過(guò)程中，要間斷地取樣進(jìn)行監(jiān)測(cè)。發(fā)酵液中含有有機(jī)酸鹽、無(wú)機(jī)鹽、菌絲體、蛋白質(zhì)、脂肪和糖類等。雙極膜電滲析過(guò)程的料液是經(jīng)過(guò)超濾和脫色之后的發(fā)酵液，主要成分為有機(jī)酸鹽(主要為乳酸鹽)和無(wú)機(jī)鹽類物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中使用生物傳感分析儀獲得葡萄糖和乳酸含量。
3．2生物量的測(cè)量
在發(fā)酵過(guò)程中，要及時(shí)監(jiān)測(cè)乳酸菌的生長(zhǎng)情況。取樣后，用0．3mol/L的稀鹽酸溶液稀釋，目的是消除一些沉淀性鹽的影響。在波長(zhǎng)為600nm處，測(cè)量吸光度。對(duì)于產(chǎn)酸量(Na)、產(chǎn)堿量(Nb)以及它們各自的電流效率(ηa和ηb)，可根據(jù)下面的公式計(jì)算
4實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
(1)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要完成乳酸發(fā)酵液的初步提取工作。應(yīng)及時(shí)向發(fā)酵罐中加入NaHCO3，使pH升高到10左右。同時(shí)升高溫度至90℃，使菌體和其他懸浮物下沉。發(fā)酵原液澄清后，將上清液收集到塑料桶中，放入冰柜中保存并用于下一步的提純。對(duì)澄清后的沉淀物集中進(jìn)行處理。
(2)在利用發(fā)酵罐控制主機(jī)進(jìn)行發(fā)酵液pH調(diào)節(jié)時(shí)，要控制堿液的添加速度，以使堿液與發(fā)酵液充分混合反應(yīng)，并確保發(fā)酵液的pH不被調(diào)節(jié)得過(guò)高而影響微生物生長(zhǎng)。
化學(xué)工程師論文范文2
在化學(xué)課程中，課堂演示實(shí)驗(yàn)是大家所熟悉的常用教學(xué)手段。化學(xué)工程是研究化學(xué)工業(yè)和其他過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中所進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程共同規(guī)律的一門工程學(xué)科。化學(xué)工程的一個(gè)重要任務(wù)就是研究有關(guān)工程因素對(duì)過(guò)程和裝置的效應(yīng)，特別是在放大中的效應(yīng)，以解決關(guān)于過(guò)程開(kāi)發(fā)、裝置設(shè)計(jì)和操作的理論和方法等問(wèn)題。它以物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)的原理為基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用各種實(shí)驗(yàn)手段，與化學(xué)工藝相配合，去解決工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題。化學(xué)工程是一門基礎(chǔ)工程學(xué)科，它雖發(fā)源于近代化學(xué)工業(yè)，但經(jīng)過(guò)與各種科學(xué)理論和先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，業(yè)已形成了獨(dú)具一格的科學(xué)體系。近來(lái)化學(xué)工程雖日趨理論化和數(shù)字化，但它仍然是一門切合實(shí)際又饒有興趣的學(xué)科。可是對(duì)于缺乏實(shí)際知識(shí)的青年在校學(xué)生來(lái)說(shuō)，初次接觸這門課程時(shí)，往往反而覺(jué)得該課程比數(shù)理課程還難以捉摸，大學(xué)低年級(jí)學(xué)生更覺(jué)困惑。在進(jìn)行化學(xué)工程啟蒙教學(xué)時(shí)，不僅需要按學(xué)科自身的邏輯進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)理演繹，還需要運(yùn)用一些生動(dòng)直觀的教學(xué)手段，為初學(xué)者鋪平入門之路。因此，在化工課程中，課堂演示實(shí)驗(yàn)的地位和作用，顯得尤為重要。在教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)化演示實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生的研究性思維，培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、研究實(shí)驗(yàn)規(guī)律、理解事物本質(zhì)的能力。
2.強(qiáng)化化學(xué)工程課堂演示實(shí)驗(yàn)
在當(dāng)今多媒體教學(xué)盛興的時(shí)代，課堂演示實(shí)驗(yàn)仍然是一種不可缺少的教學(xué)手段。其根本原因，是它具有較強(qiáng)的真實(shí)感。這種特性對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)尤為重要。多媒體教學(xué)手段雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但屏幕上顯示的形象，畢竟與現(xiàn)實(shí)的事物或現(xiàn)象有差異，如果不與生活中已經(jīng)熟悉的對(duì)象相比較，就難以感知事物的真實(shí)形象。因此，學(xué)生還要進(jìn)一步開(kāi)動(dòng)腦筋，去再現(xiàn)視頻形象與真實(shí)事物或現(xiàn)象之間那些缺少了的環(huán)節(jié)。課堂演示實(shí)驗(yàn)可以直接感知真實(shí)的形象，這正是它同多媒體教學(xué)手段相比，所具有的突出特點(diǎn)之一。但實(shí)驗(yàn)裝置或模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工業(yè)規(guī)模的化工設(shè)備相比畢竟有所不同，還需要實(shí)物教具、幻燈片、電視錄像或是電影等手段來(lái)補(bǔ)充。這正好說(shuō)明，不可能存在一種在任何條件下都適用的，盡善盡美的教學(xué)手段和教學(xué)方法，而是根據(jù)學(xué)科性質(zhì)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)境等具體條件，選擇采用，或者多種手段配合使用，以各展其長(zhǎng)。課堂演示實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室教學(xué)實(shí)驗(yàn)，各有其不同的目的。如上所述，課堂演示實(shí)驗(yàn)是課堂教學(xué)的一種手段，旨在提高課堂教學(xué)的效率。實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是教學(xué)過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，或可作為一門獨(dú)立開(kāi)設(shè)的課程，其主要目的是讓學(xué)生初步掌握一些有關(guān)化學(xué)工程的實(shí)驗(yàn)研究方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐能力。因此，兩者對(duì)于實(shí)驗(yàn)裝置的要求，以及實(shí)驗(yàn)的能容和方法都有所不同。對(duì)于學(xué)生來(lái)講，某些實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練價(jià)值不大的項(xiàng)目，例如雷諾實(shí)驗(yàn)、流體阻力測(cè)定、流體機(jī)械能轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)等這一類實(shí)驗(yàn)，作為課堂演示實(shí)驗(yàn)是必要的，而作為實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的意義就不是很大。對(duì)于既有作為演示實(shí)驗(yàn)的必要，又有實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練價(jià)值的某些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法上，應(yīng)盡可能使兩者在小型化的基礎(chǔ)上結(jié)合起來(lái)。在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量考慮到教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要，以提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。自然，課堂演示實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室教學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的要求不同，期望所有裝置都能通用也是不現(xiàn)實(shí)的。
3.化學(xué)工程演示實(shí)驗(yàn)需要注意的幾個(gè)問(wèn)題
化學(xué)工程演示實(shí)驗(yàn)最大的特點(diǎn)是工程實(shí)踐性。它不同于化學(xué)類實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)對(duì)象從燒瓶、酒精燈、玻璃棒變?yōu)閷?shí)際生產(chǎn)的模型設(shè)備，具有顯著地工程實(shí)踐性，而學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)往往非常匱乏，這就要求教師把握化工實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，注重研究性教學(xué)模式，在課堂演示實(shí)驗(yàn)中采取教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的形式，盡量讓所有學(xué)生都參與演示課程，并且盡可能的引用一些與實(shí)際生產(chǎn)緊密聯(lián)系的工程問(wèn)題進(jìn)行演示。在演示過(guò)程中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)思考，勇于提出自己觀點(diǎn)，敢于創(chuàng)新。課堂演示實(shí)驗(yàn)是一種很好的教學(xué)手段，這種手段的合理運(yùn)用，則是一種教學(xué)藝術(shù)。如果運(yùn)用得法，與教學(xué)內(nèi)容配合緊密，視聽(tīng)結(jié)合得巧妙，就一定能發(fā)揮它應(yīng)有的效能，否則就會(huì)事倍功半。化學(xué)工程的課堂演示實(shí)驗(yàn)，能否達(dá)到提高課堂教學(xué)效率的目的，演示實(shí)驗(yàn)裝置的性能也尤為重要。為此，在實(shí)驗(yàn)裝置方面至少要達(dá)到如下一些基本要求:①實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)盡可能做到小型化和儀器化;②演示實(shí)驗(yàn)裝置盡可能做到直觀、生動(dòng)、形象;③演示實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)做到穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確、合乎科學(xué);④演示裝置需盡最大努力消除噪音和其他污染。此外，在實(shí)驗(yàn)物系的選擇上，也需綜合考慮原料價(jià)格、氣味、毒性等要求，一般以空氣、水等價(jià)廉易得且環(huán)保原料為佳。課堂教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)側(cè)重點(diǎn)不同，大致可分為:①展示現(xiàn)象，該類演示實(shí)驗(yàn)通過(guò)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，了解現(xiàn)象，進(jìn)而驗(yàn)證并鞏固所學(xué)知識(shí);②展現(xiàn)概念，該類演示實(shí)驗(yàn)通過(guò)化抽象為具體，從而實(shí)現(xiàn)抽象概念直觀化、具體化;③獲得規(guī)律，該類演示實(shí)驗(yàn)通過(guò)顯現(xiàn)的結(jié)果，通過(guò)觀察分析并進(jìn)一步歸納演繹從而得出其中的規(guī)律。這就需要教師準(zhǔn)備多套課堂演示實(shí)驗(yàn)，從而根據(jù)情況有選擇的開(kāi)展相應(yīng)課堂演示實(shí)驗(yàn)工作。
4.結(jié)語(yǔ)
化學(xué)工程師論文范文3
(一)建設(shè)內(nèi)容
一是多維創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)硬件建設(shè)。針對(duì)能源化學(xué)工程專業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)已有的校外生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行鞏固和規(guī)范，實(shí)現(xiàn)專業(yè)和企業(yè)的有機(jī)銜接;開(kāi)拓新的生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地，豐富和加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié);優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室資源分配和管理機(jī)制，增加公共和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放數(shù)量和時(shí)間;引導(dǎo)和加強(qiáng)專業(yè)教師研究室和企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作，促進(jìn)校企產(chǎn)學(xué)研中心的有序高效運(yùn)行，增進(jìn)校企的緊密聯(lián)系。二是多維創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)硬件建設(shè)運(yùn)作機(jī)制的建設(shè)。以校企產(chǎn)學(xué)研中心為橋梁，學(xué)校和企業(yè)簽署共同建設(shè)協(xié)議，確定雙方的責(zé)任和義務(wù)，成立協(xié)調(diào)辦公室，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室、教師研究室和企業(yè)的協(xié)調(diào)互助，加強(qiáng)和完善學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的了解和行業(yè)發(fā)展的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力。
(二)建設(shè)目標(biāo)
通過(guò)多維創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)，造就一支結(jié)構(gòu)合理高水平的教學(xué)科研隊(duì)伍，利用區(qū)域優(yōu)勢(shì)和學(xué)科優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步加強(qiáng)多種形式的協(xié)作，滿足具有鮮明特色的專業(yè)人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)需要。通過(guò)多維創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的有效運(yùn)作，增加實(shí)踐教學(xué)比重，改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，完善實(shí)踐教學(xué)條件，切實(shí)提高能源化學(xué)工程專業(yè)大學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。通過(guò)多維創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)，培養(yǎng)新形勢(shì)下的優(yōu)秀本科生，促使其更快、更好地適應(yīng)社會(huì)需要。
二、多維實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)的實(shí)施方案
對(duì)學(xué)生的多維創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)應(yīng)該是在專業(yè)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的，目的是充分激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生真正掌握理論知識(shí)，并且可以運(yùn)用自己所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。以此來(lái)落實(shí)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)課外相結(jié)合，教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)目標(biāo)。
(一)對(duì)教師研究室的建設(shè)加以完善
可以根據(jù)每個(gè)教師的專長(zhǎng)和研究方向，來(lái)建設(shè)尖子教師研究室，并且對(duì)考核目標(biāo)作出明確規(guī)定，支持本科生“進(jìn)團(tuán)隊(duì)、進(jìn)課題”，積極參與教師的教學(xué)與科研活動(dòng)，增進(jìn)教師研究室和企業(yè)的交流，實(shí)現(xiàn)教研相長(zhǎng)。
(二)強(qiáng)化校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理
把突破口瞄準(zhǔn)建設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)室，綜合考慮教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)的全面配套改革，提升實(shí)驗(yàn)室教師的專業(yè)水平，發(fā)揮學(xué)生的自主性，完善生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。主要是鞏固原有生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地，開(kāi)拓新的實(shí)習(xí)基地;采用靈活多樣的指導(dǎo)方式，充分考慮學(xué)生的個(gè)體差異，有針對(duì)性地選擇實(shí)習(xí)教師和實(shí)習(xí)場(chǎng)所;強(qiáng)化校企產(chǎn)學(xué)研中心的作用，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展。設(shè)計(jì)完善的多維實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)運(yùn)作機(jī)制，滿足其發(fā)展和提升的需求，更好地服務(wù)于科技創(chuàng)新。
(三)加強(qiáng)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)
堅(jiān)持“以人為本”、“服務(wù)廣大師生”的指導(dǎo)思想，構(gòu)建服務(wù)化的、人性化的、可持續(xù)發(fā)展的新理念，調(diào)動(dòng)教師積極性，保障高素質(zhì)人才的培養(yǎng)，全面推進(jìn)教育教學(xué)改革。
三、結(jié)語(yǔ)
化學(xué)工程師論文范文4
1.1應(yīng)用型本科人才要求
根據(jù)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的特征及社會(huì)對(duì)化工人才需求的趨勢(shì),應(yīng)用型高校化學(xué)工程與工藝專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)化學(xué)化工理論基礎(chǔ)扎實(shí),實(shí)踐動(dòng)手能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力及外語(yǔ)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力較強(qiáng),適應(yīng)化工、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等部門從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才[2]。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)用型本科人才應(yīng)具備的基本素質(zhì)與專業(yè)能力包括7個(gè)方面:①樹(shù)立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學(xué)素養(yǎng),能處理好人與環(huán)境、人與社會(huì)的關(guān)系;②掌握化學(xué)工程與工藝的基本理論和基本知識(shí);③掌握化學(xué)裝置工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)方法,掌握化工過(guò)程模擬優(yōu)化方法;④具有對(duì)新工藝、新產(chǎn)品、新技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的初步能力;⑤了解化學(xué)工程的理論前沿,了解新工藝、新技術(shù)與新設(shè)備的發(fā)展動(dòng)態(tài);⑥掌握文獻(xiàn)檢索的基本方法,具有一定的科學(xué)研究和實(shí)際工作能力;⑦具有創(chuàng)新意識(shí)和獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力[2]。因此,根據(jù)現(xiàn)代科技和生產(chǎn)的發(fā)展需要,以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展為目標(biāo),把握高等教育規(guī)律和化學(xué)工程與工藝專業(yè)特征,制定化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。在人才培養(yǎng)方案制定的過(guò)程中,合肥學(xué)院借鑒德國(guó)應(yīng)用科學(xué)大學(xué)培養(yǎng)應(yīng)用型人才成功經(jīng)驗(yàn),非常重視企業(yè)的作用,將企業(yè)要求與學(xué)生的培養(yǎng)相結(jié)合,構(gòu)建理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相學(xué)體系,確定了以“面向企業(yè)、立足崗位、注重素質(zhì)、強(qiáng)化應(yīng)用、突出能力”為指導(dǎo)思想的“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)模式。理論教學(xué)體系體現(xiàn)“三個(gè)服務(wù)”原則:基礎(chǔ)理論教學(xué)要為專業(yè)技術(shù)課教學(xué)服務(wù),理論教學(xué)為提高學(xué)生綜合素質(zhì)服務(wù),把素質(zhì)教育貫穿于教學(xué)全程,為培養(yǎng)學(xué)生具有獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力服務(wù),注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)成果的吸納和綜合應(yīng)用能力。建立與培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)體系,形成基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)、專業(yè)實(shí)訓(xùn)及校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)一體化,完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)。促進(jìn)學(xué)生掌握專業(yè)技能,實(shí)施“四年九學(xué)期制”,提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。
1.2化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才要求
化學(xué)工程與工藝專業(yè)是為了適應(yīng)新世紀(jì)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展而設(shè)置的,是由原來(lái)的化學(xué)工程、有機(jī)化工、無(wú)機(jī)化工、高分子化工、精細(xì)化工、煤化工、工業(yè)催化等專業(yè)合并而成的寬口徑專業(yè),覆蓋面寬、涉及領(lǐng)域廣[3]。該專業(yè)具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領(lǐng)域涉及無(wú)機(jī)化工、有機(jī)化工、精細(xì)化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫(yī)藥化工、微電子化工等諸多領(lǐng)域;二是工程特色顯著。該專業(yè)以化學(xué)工程與化學(xué)工藝為兩大支撐點(diǎn),化學(xué)工程主要研究化工過(guò)程及設(shè)備的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、優(yōu)化和管理。化學(xué)工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動(dòng)植物等自然資源為原料,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和分離加工技術(shù)制取各種化工產(chǎn)品。化學(xué)工程與工藝專業(yè)涉及的工程放大技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù),不僅在化工領(lǐng)域,而且在醫(yī)藥、材料、食品、生工等眾多相關(guān)領(lǐng)域均大有用武之地。因此,化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)有較強(qiáng)的工程能力和工作適應(yīng)性,需掌握化工生產(chǎn)技術(shù)的基本原理、專業(yè)技能與研究方法,具有從事化工生產(chǎn)控制、化工產(chǎn)品和過(guò)程的研究開(kāi)發(fā)、化工裝置設(shè)計(jì)與放大的初步能力[4]。
1.3應(yīng)用型化工人才實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建
高等工程教育強(qiáng)調(diào)綜合素質(zhì)的基礎(chǔ)作用和工程素質(zhì)的定型作用。培養(yǎng)應(yīng)用型化工特色人才,核心就是培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才。以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo),以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),遵循教育教學(xué)基本規(guī)律,堅(jiān)持育人為本,教學(xué)為綱,根據(jù)學(xué)生需要,圍繞學(xué)生能力拓展和知識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系。該體系由基本技能、專業(yè)能力、綜合能力三層次訓(xùn)練組成,將課外創(chuàng)新活動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐有機(jī)融合。借鑒德國(guó)成功的經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)能力及創(chuàng)新能力。實(shí)踐教學(xué)根據(jù)能力要求可分為3個(gè)層次:基礎(chǔ)實(shí)踐層、專業(yè)實(shí)踐層、綜合和創(chuàng)新實(shí)踐層。基礎(chǔ)實(shí)踐層以強(qiáng)化“三基”,培養(yǎng)基礎(chǔ)能力為目的,將基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為3個(gè)層次和5個(gè)模塊,構(gòu)成一個(gè)彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過(guò)化學(xué)專題研究訓(xùn)練,強(qiáng)化了知識(shí)和技能的綜合性;認(rèn)知實(shí)習(xí)在實(shí)踐教學(xué)體系中處于承上啟下階段。學(xué)生在與自己相近或相關(guān)的崗位上經(jīng)過(guò)認(rèn)知實(shí)習(xí),了解專業(yè)所需要的專業(yè)知識(shí)、能力、素質(zhì),有利于他們結(jié)合自己的興趣,規(guī)劃未來(lái)發(fā)展,在專業(yè)方向的選擇、課程模塊的選擇上會(huì)更加理性。2周金工實(shí)習(xí)和1周電工電子實(shí)習(xí),實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)能力培養(yǎng)目標(biāo);專業(yè)實(shí)踐層是在理論教學(xué)和基礎(chǔ)能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,通過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、工程實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)的環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)專業(yè)能力培養(yǎng);綜合和創(chuàng)新能力是對(duì)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力和知識(shí)遷移能力的綜合體現(xiàn),反映學(xué)生整體素質(zhì)。通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),配合第二課堂科技活動(dòng),達(dá)到培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的目的。總之,各層實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)層層遞進(jìn)、相互滲透,達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)規(guī)定的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的要求。
2圍繞工程能力培養(yǎng),實(shí)施實(shí)踐教學(xué)改革
2.1突出強(qiáng)化實(shí)踐鍛煉,提高教師實(shí)踐教學(xué)水平
教師是實(shí)踐教學(xué)體系的主導(dǎo)者,也是實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)踐者。要培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才,必須要有高水平的教師隊(duì)伍。按照這一思路,為所有的實(shí)驗(yàn)室配備了具有碩士學(xué)位的專職實(shí)驗(yàn)教師,采取走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)的辦法培養(yǎng)教師的實(shí)踐能力,派合肥學(xué)院高學(xué)位高職稱的教師到企業(yè)去鍛煉6~12個(gè)月,增加教師的工程意識(shí)和實(shí)踐能力。根據(jù)學(xué)院要求成立了實(shí)驗(yàn)技術(shù)教研室,這不僅是名稱和內(nèi)涵的改變,更重要的是教育理念的轉(zhuǎn)變,建立實(shí)驗(yàn)技術(shù)教研室,由教授、博士擔(dān)任主任,具有研究生學(xué)歷的教師為成員,研究實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、方法和手段,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和方法改革等工作。目前,和化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)有關(guān)的合肥學(xué)院院級(jí)教研立項(xiàng)6項(xiàng),安徽省教育廳立項(xiàng)3項(xiàng),獲得教學(xué)成果獎(jiǎng)合肥學(xué)院二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、三等獎(jiǎng)一項(xiàng);安徽省三等獎(jiǎng)一項(xiàng)。聘請(qǐng)企業(yè)和設(shè)計(jì)院等單位人員擔(dān)任教師,讓學(xué)生參與解決實(shí)際工作問(wèn)題,提高實(shí)踐能力。
2.2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)條件建設(shè),提供實(shí)踐教學(xué)載體
實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)基地是完成實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容所必需的保障平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面,加強(qiáng)以無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)課程為支撐的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),和以化工原理為支撐的化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室。專業(yè)實(shí)驗(yàn)作為一門最能反映專業(yè)特色,與專業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展關(guān)系最為密切的實(shí)踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構(gòu)建一個(gè)能夠全面反映化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展方向、適合按專業(yè)大類組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)、有利于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的新框架。根據(jù)化學(xué)工程與工藝核心課程化工熱力學(xué)、傳遞過(guò)程原理、化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程和技術(shù)化工工藝學(xué)作為構(gòu)架,遵循以下原則:緊扣化工過(guò)程研究與開(kāi)發(fā)的方法論;充分考慮工程學(xué)與工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)的適當(dāng)平衡;具有典型性、力求先進(jìn)性、增加綜合性;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既符合化學(xué)工程與工藝學(xué)科發(fā)展規(guī)律,又具有鮮明的先進(jìn)性和特色,建立了化工熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)室等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)專業(yè)和學(xué)生發(fā)展需要,在專業(yè)方向上設(shè)立分離工程和精細(xì)化工2個(gè)化工專業(yè)方向,并建立精細(xì)化工和分離技術(shù)2個(gè)實(shí)驗(yàn)室,建立膜材料和膜過(guò)程院級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1個(gè)。校外實(shí)習(xí)是強(qiáng)化專業(yè)知識(shí)、增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新能力的重要綜合性教學(xué)環(huán)節(jié),校外實(shí)習(xí)基地是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要場(chǎng)所,是學(xué)生接觸社會(huì)、了解社會(huì)的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機(jī)制,開(kāi)展產(chǎn)學(xué)合作,和中鹽四方集團(tuán)等14家企業(yè)建立良好的合作關(guān)系,與企業(yè)合作共建實(shí)驗(yàn)室2個(gè)。每年由校內(nèi)和企業(yè)教師共同指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí),并在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))環(huán)節(jié),由企業(yè)提出課題,真題真做,學(xué)生將所學(xué)知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,取得在書(shū)本上得不到的收獲。中鹽四方集團(tuán)、東華集團(tuán)工程技術(shù)人員指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)多次獲合肥學(xué)院優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)獎(jiǎng)。
2.3第一課堂與第二課堂相結(jié)合,著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)課培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的更高目標(biāo),以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn),以學(xué)生個(gè)性化能力培養(yǎng)為重點(diǎn),學(xué)院制定了《合肥學(xué)院學(xué)生第二課堂活動(dòng)學(xué)分管理暫行辦法》,將第一課堂與第二課堂結(jié)合起來(lái),收到明顯的效果。化學(xué)工程與工藝專業(yè),以化學(xué)工程師之家和學(xué)生參與教師科研為主要內(nèi)容開(kāi)展第二課堂科技活動(dòng)。化工工程師之家于2007年11月建成運(yùn)行。以培養(yǎng)“未來(lái)的工程師”為目標(biāo)、以工程設(shè)計(jì)為核心、以模型制作為基礎(chǔ),通過(guò)形式多樣的活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí);通過(guò)加強(qiáng)合作促進(jìn)團(tuán)隊(duì)精神;通過(guò)模型制作提高工程應(yīng)用能力;通過(guò)工程設(shè)計(jì)提高工程素養(yǎng);通過(guò)企業(yè)化運(yùn)作模式培養(yǎng)學(xué)生效率意識(shí)、責(zé)任意識(shí)和管理能力。作為第二課堂的重要平臺(tái),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力、管理能力、協(xié)調(diào)組織的領(lǐng)導(dǎo)能力和團(tuán)隊(duì)精神。通過(guò)借鑒企業(yè)化管理模式,營(yíng)造企業(yè)氛圍,培養(yǎng)學(xué)生效率意識(shí)、責(zé)任意識(shí)和管理能力,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。目前,累計(jì)培訓(xùn)學(xué)生500人以上。化學(xué)工程與工藝學(xué)生在各種全國(guó)性競(jìng)賽中取得了一系列好成績(jī)。2010年,在科技部等單位舉辦的青年科技創(chuàng)新競(jìng)賽獲得二等獎(jiǎng),“三井化學(xué)”杯第四屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽二等獎(jiǎng)和華南地區(qū)第四屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)創(chuàng)業(yè)大賽二等獎(jiǎng)。近3年來(lái),學(xué)生34篇,其中被SCI、EI收錄的9篇。
化學(xué)工程師論文范文5
目前許多院校廣泛采用主輔修方式培養(yǎng)復(fù)合型人才，即學(xué)生在完成主修專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，再輔修第二專業(yè)的課程。輔修課程的上課時(shí)間經(jīng)常與主修課程的上課時(shí)間相沖突，或者輔修課程的上課時(shí)間統(tǒng)一被安排在周末或晚上，這給輔修課程的學(xué)習(xí)帶來(lái)不便。環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的培養(yǎng)可采用特色班級(jí)方式培養(yǎng)，即在招生時(shí)就用固定班集體招生、統(tǒng)一培養(yǎng)。這種培養(yǎng)方式便于課程體系的學(xué)習(xí)，尤其是便于實(shí)踐課程的教學(xué)與管理。湖南城市學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院同時(shí)擁有化學(xué)工程和環(huán)境工程兩個(gè)專業(yè)，這使得該學(xué)院在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的招生、教學(xué)與管理有獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)。
2環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的課程體系
在課程體系設(shè)計(jì)上，不能簡(jiǎn)單地將環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)的課程“拼盤”。根據(jù)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和要求，我們?cè)谡?qǐng)教專家、調(diào)查學(xué)生的基礎(chǔ)上對(duì)環(huán)境工程專業(yè)、化學(xué)工程專業(yè)的相關(guān)課程進(jìn)行了有機(jī)整合，形成了培養(yǎng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才的課程體系，該課程體系由5個(gè)課程模塊組成。公共基礎(chǔ)和素質(zhì)課程模塊。該課程模塊包括中國(guó)近現(xiàn)代史綱要、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、基本原理、思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論、大學(xué)生心理健康教育、軍事訓(xùn)練、大學(xué)體育、大學(xué)英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、大學(xué)語(yǔ)文。專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊。該課程模塊包括高等數(shù)學(xué)、工程制圖及CAD、無(wú)機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、儀器分析及實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)及實(shí)驗(yàn)、化工原理及實(shí)驗(yàn)、波譜分析。專業(yè)核心課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境化學(xué)、管網(wǎng)工程、環(huán)境微生物學(xué)及實(shí)驗(yàn)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及實(shí)驗(yàn)、水污染控制工程及實(shí)驗(yàn)、大氣污染控制工程及實(shí)驗(yàn)、固體廢物處理工程及實(shí)驗(yàn)、噪聲污染控制工程、環(huán)境影響評(píng)價(jià)。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環(huán)境保護(hù)、化工污染控制工程、化工污染控制設(shè)備、綠色氧化技術(shù)、突發(fā)性化工環(huán)境污染事故的預(yù)防與處置等課程。實(shí)踐教學(xué)課程模塊。該課程模塊包括環(huán)境工程仿真實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理、PIDCAD工藝流程制圖、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))。該課程體系在保留環(huán)境工程專業(yè)的核心課程基礎(chǔ)上，《無(wú)機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《分析化學(xué)》、《物理化學(xué)》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容和學(xué)時(shí)與化學(xué)工程專業(yè)一致，在課程設(shè)置上體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)課程的復(fù)合；特色課程模塊和實(shí)踐教學(xué)課程模塊體現(xiàn)出環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程專業(yè)課程的融合。
3環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)方法
對(duì)于環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才，要求綜合培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境工程、化學(xué)工程兩專業(yè)的知識(shí)和能力，達(dá)到綜合培養(yǎng)的目標(biāo)，這就要求其相應(yīng)的教學(xué)不能采用灌輸性的教學(xué)風(fēng)格，而應(yīng)采用滲透式教學(xué)、融合式教學(xué)、案例式教學(xué)和研究性教學(xué)等。(1)滲透式教學(xué)是指在上述專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊中滲透環(huán)境工程專業(yè)知識(shí)的教學(xué)，在上述專業(yè)核心課程模塊滲透化學(xué)工程專業(yè)知識(shí)的教學(xué)。例如，《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生動(dòng)手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應(yīng)速率常數(shù)和活化能的測(cè)定”。(2)融合式教學(xué)是指在上述特色課程模塊和實(shí)踐教學(xué)課程模塊中將環(huán)境工程和化學(xué)工程中的知識(shí)、原理、技能融成一體進(jìn)行教學(xué)。例如，《化工污染控制工程》中教師可結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行“流化床化學(xué)反應(yīng)器處理農(nóng)藥廠廢水”的專題教學(xué)，將流化床工藝設(shè)計(jì)參數(shù)、原理、廢水排放標(biāo)準(zhǔn)等融合在一起進(jìn)行教學(xué)。(3)案例式教學(xué)就是指在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容運(yùn)用工程中的實(shí)際案例進(jìn)行教學(xué)。例如，《水污染控制工程》中教師可結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學(xué)。(4)研究型教學(xué)是指在環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)過(guò)程中教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，促進(jìn)、支持和指導(dǎo)學(xué)生完成研究型學(xué)習(xí)活動(dòng)，來(lái)綜合培養(yǎng)學(xué)生能力與素質(zhì)的一種教學(xué)方法。例如，在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應(yīng)速率常數(shù)和活化能的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料，引導(dǎo)學(xué)生思考如何測(cè)定溶液中2,4-D的濃度？如何用計(jì)算機(jī)軟件繪制2,4-D濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線？讓學(xué)生自己確定實(shí)驗(yàn)中所需要的儀器和使用的方法，引導(dǎo)學(xué)生思考FeSO4和H2O2使用量對(duì)2,4-D降解速率的影響，如何求算該降解過(guò)程中的速率常數(shù)K和表觀活化能Ea？
4環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資隊(duì)伍建設(shè)
良好的師資隊(duì)伍是實(shí)施環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。要培養(yǎng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才，首先必須有環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型的師資。筆者認(rèn)為，要改變目前環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型的師資匱乏問(wèn)題，可從如下幾個(gè)方面加強(qiáng)環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資隊(duì)伍建設(shè)。(1)引進(jìn)、培養(yǎng)具有環(huán)境工程和化學(xué)工程雙專業(yè)學(xué)位的高水平的博士或碩士，他們?cè)趯W(xué)士、碩士或博士學(xué)位教育期間接受過(guò)環(huán)境工程、化學(xué)工程的專業(yè)教育，具備環(huán)境工程和化學(xué)工程復(fù)合的知識(shí)結(jié)構(gòu)和科研素養(yǎng)，是環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的理想師資隊(duì)伍。(2)教師交叉自學(xué)和資格認(rèn)證。在學(xué)院內(nèi)部要求有環(huán)境工程專業(yè)學(xué)位的教師參加化學(xué)工程的本科理論與實(shí)踐教育，要求有化學(xué)工程專業(yè)學(xué)位的教師參加環(huán)境工程的本科理論與實(shí)踐教育，教育期滿后進(jìn)行考試認(rèn)證，達(dá)到認(rèn)證資格的教師才能評(píng)聘為環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的師資。(3)聘請(qǐng)企業(yè)有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，且有良好師范素養(yǎng)的工程師參與環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的教學(xué)和科研工作。
5學(xué)生自主學(xué)習(xí)是環(huán)境工程與化學(xué)工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的重要手段
化學(xué)工程師論文范文6
研究團(tuán)隊(duì)、制藥產(chǎn)業(yè)及醫(yī)療服務(wù)業(yè)已經(jīng)認(rèn)可生命科學(xué)仿真系統(tǒng)的作用。在化學(xué)工程師和計(jì)算機(jī)輔助過(guò)程工程專家的幫助下，生物工程師可以運(yùn)用這些手段解決諸多生理學(xué)和醫(yī)學(xué)問(wèn)題。
2仿真技術(shù)的研究進(jìn)展
系統(tǒng)生物學(xué)要使用定量分析來(lái)研究生命系統(tǒng)。起因于處理大量數(shù)據(jù)的需要。學(xué)者通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，利用定量分析來(lái)處理臨床問(wèn)題，產(chǎn)生了名叫系統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)的新學(xué)科。化學(xué)工程師長(zhǎng)期參與生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的定量分析。Peppas和Langer認(rèn)為在20世紀(jì)60年代早期化學(xué)工程師就參與生物醫(yī)藥工程。Bailey和同事研究出一種控制新陳代謝的手段，這種手段不僅可用于生物制造技術(shù)，也可用于其他生物問(wèn)題。2005年，Solis和Stephanopoulos指出了納米級(jí)的系統(tǒng)工程需要解決的問(wèn)題。2006年，Doyle和Stelling回顧了用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)去分析代謝網(wǎng)絡(luò)的一些重要的成果。2009年，Eissing、Chaves和Allgower利用仿真模型來(lái)分析細(xì)胞死亡。近年來(lái)，有許多論文概述了計(jì)算機(jī)工程師和化學(xué)工程師在醫(yī)療系統(tǒng)中的作用。對(duì)化學(xué)工程師，尤其是工藝系統(tǒng)工程師來(lái)說(shuō)，免疫系統(tǒng)是一個(gè)采用仿真技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)，化學(xué)工程師能夠研究免疫系統(tǒng)和病毒之間的相互作用。2004-2005年，Deem開(kāi)發(fā)了一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)研究了病毒和疫苗造成的免疫反應(yīng)的定量模型。Chakraborty在2003年用仿真技術(shù)研究了免疫系統(tǒng)的細(xì)胞間的通信，以及免疫反應(yīng)。2006年，Joly和Pinto認(rèn)為HIV-1發(fā)病機(jī)理的數(shù)學(xué)模型優(yōu)化了藥物治療的方法。這種方法會(huì)導(dǎo)致藥物設(shè)計(jì)和配方設(shè)計(jì)的改進(jìn)。Yin在2007年提議把病毒當(dāng)作一種產(chǎn)品，研究病毒生長(zhǎng)和傳播時(shí)需要考慮時(shí)空的影響。可以預(yù)見(jiàn)，將來(lái)人們會(huì)用生理學(xué)模型和計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)出最佳藥物配方。為了有效地進(jìn)行仿真，需要根據(jù)生物具體的特性建立多種生理學(xué)計(jì)算模型。幾年前，學(xué)者啟動(dòng)生理組計(jì)劃（PhysiomeProject），旨在尋找人和其他真核生物的計(jì)算模型。迄今為止，該計(jì)劃主要關(guān)注使用CellML標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞電生理學(xué)的數(shù)學(xué)模型。CellML標(biāo)準(zhǔn)是一種使用細(xì)胞進(jìn)程模型的生物物理學(xué)模型標(biāo)準(zhǔn)。另外SBML標(biāo)準(zhǔn)是一種能夠辨識(shí)生物進(jìn)程的計(jì)算機(jī)可讀標(biāo)準(zhǔn)。最近，一個(gè)名為虛擬生理人的項(xiàng)目進(jìn)一步促進(jìn)了歐洲學(xué)者研究生物醫(yī)學(xué)的建模和仿真。學(xué)者開(kāi)發(fā)了一些數(shù)據(jù)庫(kù)去存儲(chǔ)生物模型。細(xì)胞模型系統(tǒng)和生物模型數(shù)據(jù)庫(kù)是其中兩個(gè)重要的數(shù)據(jù)庫(kù)，兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都建議使用CellML標(biāo)準(zhǔn)和SBML標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)者可使用這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)探索復(fù)雜的生命系統(tǒng)。生物模型在藥物的使用方面有重要作用，這不僅是一個(gè)通用手段，而且對(duì)癌癥治療和眼病治療也有特殊的貢獻(xiàn)。2002年，Cstete和Doyle提出一種生物反饋系統(tǒng)的逆向工程分析原理。2003年，Tyson、Chen和Novak回顧一些生物控制模塊的設(shè)計(jì)原則。
3簡(jiǎn)單系統(tǒng)的建模
2001年，Hangos和Cameron強(qiáng)調(diào)明確建立模型的目的，模型是在對(duì)現(xiàn)象總結(jié)的基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)能夠接受的方式反映規(guī)律，建模是下一步仿真計(jì)算的基礎(chǔ)。對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)建模十分必要。復(fù)雜系統(tǒng)不可能設(shè)計(jì)出含所有現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)椴糠至坎豢蓽y(cè)量，并且?guī)讉€(gè)現(xiàn)象間很難找到相互關(guān)系。盡管學(xué)者已經(jīng)在測(cè)量基因與代謝領(lǐng)域取得巨大進(jìn)展，但仍有許多生物量無(wú)法測(cè)量，即便能夠測(cè)量出一些，測(cè)量的準(zhǔn)確性也不夠高。下面的例子是倫敦大學(xué)研究得到的一種模型，該模型模擬了血流改變時(shí)動(dòng)脈壁內(nèi)皮細(xì)胞的反應(yīng)。血流改變刺激細(xì)胞產(chǎn)生化學(xué)信號(hào)，而這些化學(xué)信號(hào)拉長(zhǎng)了內(nèi)皮細(xì)胞，在某些條件下，巨噬細(xì)胞在動(dòng)脈壁上增加了，最后導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的位置與血流改變的區(qū)域息息相關(guān)。并造成影響。學(xué)者研究出兩個(gè)模型來(lái)探索這種影響。模型一是細(xì)胞表面的血液模型，首先把細(xì)胞表面分解成許多不同的小三角形區(qū)域（0.4um），這個(gè)模型可以看成一個(gè)斯托克斯公式的邊界積分表達(dá)式，通過(guò)該模型可以研究在血流作用下細(xì)胞的受力情況。模型二研究了力對(duì)細(xì)胞骨架的影響，細(xì)胞骨架保持細(xì)胞形狀，可以使用開(kāi)爾文體模型研究這個(gè)問(wèn)題，它是由1個(gè)緩沖器和2個(gè)平行的彈簧構(gòu)成的黏性彈性系統(tǒng)，開(kāi)爾文體代表一種將機(jī)械力轉(zhuǎn)化成生化信號(hào)的細(xì)胞成分，這種生化信號(hào)會(huì)導(dǎo)致Src激酶的活化，Src激酶會(huì)調(diào)節(jié)Rho激酶和GTP酶（Rac和Rho），而Rho激酶和GTP酶可以控制細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)。簡(jiǎn)單的展示了該過(guò)程。此模型可以解釋很多現(xiàn)象，但仍然有一些問(wèn)題解釋不了，例如當(dāng)涉及體內(nèi)細(xì)胞間的通信時(shí)，該模型不適用。研究人員建立復(fù)雜的仿真模型，這些模型涉及化學(xué)和機(jī)械領(lǐng)域，可以使用這些模型來(lái)進(jìn)一步研究各種生理學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)現(xiàn)象。
4復(fù)雜系統(tǒng)的建模
生命系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性，生命系統(tǒng)和多反饋的魯棒性系統(tǒng)相似。建模時(shí)要識(shí)別模型中的薄弱區(qū)域，在該薄弱區(qū)域模型可能不夠準(zhǔn)確，需要用模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，這要求修改模型。在復(fù)雜模型中，特別要注意內(nèi)部參數(shù)不能測(cè)量的區(qū)域，當(dāng)處理涉及復(fù)雜生理問(wèn)題時(shí)，這些區(qū)域變得很重要。原料中包括必要成分A，A和其它成分一起加到反應(yīng)器。在該反應(yīng)器上，一些原料反應(yīng)生成副產(chǎn)物B。在這個(gè)過(guò)程中，在一定范圍內(nèi)控制成分A的數(shù)量很重要。在反應(yīng)器上，A在催化劑C的催化下生成B，B在催化劑D的催化下生成A。A的數(shù)量決定CSTR產(chǎn)生C或者D的數(shù)量。如果A加入很多，將會(huì)產(chǎn)生C催化正反應(yīng)。如果A加入的很少，將產(chǎn)生D催化逆反應(yīng)。與此同時(shí)，膜反應(yīng)器過(guò)濾掉廢物。這個(gè)簡(jiǎn)單的工藝流程初步反映了血液中葡萄糖調(diào)節(jié)機(jī)制。葡萄糖由腸道進(jìn)入血液，并供給其它所有的器官。葡萄糖維持在一定濃度很重要，因?yàn)榫S持在一定濃度可以確保人類各種機(jī)能的良好反應(yīng)，這種調(diào)節(jié)過(guò)程稱為葡萄糖穩(wěn)態(tài)。如果葡萄糖糖濃度高，胰腺產(chǎn)生胰島素，指示肝臟把葡萄糖轉(zhuǎn)化成糖原，如果血液中的葡萄糖濃度低，胰腺產(chǎn)生胰高血糖素，將糖原轉(zhuǎn)化回葡萄糖。肝細(xì)胞還將血液中廢品送入膽汁，并通過(guò)膽管過(guò)濾并排泄。這是一個(gè)涉及多個(gè)器官的復(fù)雜系統(tǒng)，探索該系統(tǒng)需要考慮許多器官間的聯(lián)系，葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)可以用7個(gè)模型表示。
1）.胰高血糖素受體模型
通過(guò)胰高血糖素模擬肝細(xì)胞表面受體的活化，受體活化產(chǎn)生三磷酸肌醇。該模型由5個(gè)微分方程構(gòu)成，分別描述受體的各種狀態(tài)、G蛋白的活化和三磷酸肌醇的產(chǎn)生。
2）.鈣模型
模擬由三磷酸肌醇活化產(chǎn)生的鈣信號(hào)通路。該模型由2個(gè)微分方程構(gòu)成，分別涉及細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣濃度。鈣模型的前提是Hill方程。
3）.環(huán)磷酸腺苷模型
模擬受體的活化和環(huán)磷酸腺苷的產(chǎn)生。該模型由5個(gè)微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于環(huán)磷酸腺苷的濃度、S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的濃度、受體的比例、不活動(dòng)的比例以及核定位蛋白激酶A的比例。模型遵守Hill方程。
4）.胰島素模型
模擬肝臟對(duì)于胰島素的反應(yīng)，該模型由1個(gè)描述糖原合成酶激酶（GSK）活化的微分方程構(gòu)成。
5）.血液模型
模擬葡萄糖在血液、肝臟和胰腺之間的運(yùn)輸，該模型由1個(gè)描述血液中葡萄糖濃度的微分方程構(gòu)成。
6）.糖原分解模型
模擬控制糖原分解與合成的4個(gè)因素，葡萄糖及6磷酸葡萄糖的控制、鈣離子的控制、環(huán)磷酸腺苷的控制、胰島素的控制。該模型是一個(gè)模糊邏輯模型，該模型描述糖原合成酶（Sta，控制糖原合成速率）及糖原磷酸化酶（Pho，控制糖原分解速率）的活性水平。該模型由4個(gè)微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于糖原磷酸化酶（Pho）、糖原合成酶（Sta）、糖原和細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖。
7）.胰腺模型
模擬胰高血糖素或胰島素的釋放。該模型由2個(gè)微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于胰島素和胰高血糖素的血液濃度。每一個(gè)微分方程都要遵循Hill方程。上述7個(gè)模型共同構(gòu)成葡萄糖的調(diào)控模型，需要軟件管理系統(tǒng)來(lái)協(xié)調(diào)它們。Saffrey等人在2007年描述一種模型管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)用來(lái)存儲(chǔ)模型和數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，上述的7個(gè)模型互相聯(lián)系，共同模擬出葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。Hetherington等人詳細(xì)描述這個(gè)葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的模型。
5完善和應(yīng)用模型
建立模型以后，需要進(jìn)一步完善。可以選擇各種不同的實(shí)驗(yàn)者，將實(shí)驗(yàn)者分成多個(gè)小組，分別觀察和記錄他們的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)完善和調(diào)整模型，甚至改變模型，最終確定適合不同人的具體的模型。通過(guò)這些具體的模型可以預(yù)測(cè)未來(lái)的變化情況，為了達(dá)到某些目的也可以設(shè)計(jì)一些干預(yù)措施。在其他領(lǐng)域中，學(xué)者已經(jīng)充分研究了基于模型工程的設(shè)計(jì)方法，利用這些設(shè)計(jì)方法可以達(dá)到一些想要的結(jié)果，雖然這些設(shè)計(jì)方法還不成熟，需要進(jìn)一步完善，但值得借鑒。在生命科學(xué)中，要特別注意干預(yù)措施也可能會(huì)導(dǎo)致一些危害。這些干預(yù)措施包括環(huán)境干預(yù)、藥理學(xué)干預(yù)或基因干預(yù)。環(huán)境干預(yù)通過(guò)物理或化學(xué)因素，藥理學(xué)干預(yù)主要通過(guò)臨床干預(yù)。在上一部分描述的復(fù)合模型中，廣泛的使用了計(jì)算機(jī)輔助過(guò)程工程技術(shù)，和優(yōu)化技術(shù)尋找最佳解決方案，如糖尿病患者的最佳胰島素劑量；使用隨機(jī)技術(shù)尋找高敏感度模型的解決方案；使用區(qū)間方法確定能夠接受的最壞情況。上述方法和模型已經(jīng)被用來(lái)預(yù)防一些疾病。如糖尿病患者很可能患非酒精性脂肪肝（NAFLD），利用上述方法可以提出一些措施，有效地避免Ⅱ型糖尿病患者患非酒精性脂肪肝（NAFLD）。基于模型的方法（例如優(yōu)化、隨機(jī)分析、間隔方法）將促進(jìn)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，并且隨著生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，這些方法將更完善。要在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中很好地使用這些方法和模型，必須要掌握生命科學(xué)的知識(shí)和計(jì)算機(jī)的知識(shí)，單個(gè)的研究者常常不具有這兩個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，因此合作很重要。那些希望從事相關(guān)研究工作的學(xué)者必須合作，例如通過(guò)短期或長(zhǎng)期項(xiàng)目，建立一個(gè)促進(jìn)合作的機(jī)制。
6結(jié)論
