導語：如何才能寫好一篇化學工程研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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生物化學工程基礎課程結合現代分子生物學及傳統生物技術，不僅有扎實的理論基礎，而且結合典型產品的開發過程進行闡述，反映了現代生物技術的發展方向，體現了生物技術發展和應用的最新前沿。生物化學工程基礎是隨著生物科學的發展而不斷更新的課程，需及時調研最新的發展方向及研究熱點。該課程全面闡述了基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和生化工程等課程的基礎內容，其主要囊括以下幾個方面。工業微生物工程：介紹微生物的特點、分類、生理、育種及培養等方面的技術和方法；代謝工程：介紹微生物次生代謝產物的代謝調控機制和方法；基因工程：介紹生物遺傳的基本知識及應用現代基因工程技術改變微生物遺傳特性的方法，并且介紹蛋白類藥物的研發和生產過程；細胞工程：介紹應用植物組織培養和動物細胞培養生產高附加產值的花卉、藥物等；酶工程：介紹工業用酶和藥用酶的性質、結構、固定化及開發等方面的技術；生物反應器：介紹生物反應器的工作原理、設計方法以及應用；全面介紹生物技術的最新進展、應用以及生物技術應用過程中需要化工知識的范例。生物化學工程基礎課程是在無機化學、有機化學、分析化學、生物化學基礎上進行學習的。本課程對于非生物類專業學生進行了系統的生物學技術及最新研究進展的介紹，讓學生了解生物學的基本思想及技術，同時將現代生物技術的應用與化學工程技術進行交叉講授，重點說明了化學工程技術在生物工程領域可能的應用范圍，使學生掌握現代生物技術的基本工藝流程及發展前沿。目前，化學工程與技術專業的學生普遍存在生物學基礎知識薄弱的問題，如何在較短的學時內，將生物工程的關鍵基礎問題講解清楚，并且將生物工程技術和化學工程有機的結合起來，讓學生充分感受到交叉學科帶來的機遇和挑戰，這無疑對授課教師提出了更高的要求，需要教師不斷總結現有的教學模式，不斷地改進教學過程和教學方法。

二、化工專業生物化學工程基礎教學中存在的問題

鑒于該課程屬于學科交叉，在教材選擇、實驗配套、講解內容難易程度把握等方面，均需要不斷地探討和摸索。目前，該課程教學過程中存在的重點和難點問題主要有：如何在現有教材的基礎上豐富教學內容，利用多媒體等手段，及時地更新課程內容并介紹最新的發展動態；如何把握教學過程中深度與廣度的平衡；如何在現有基礎上提高學生的學習熱情，使他們能夠主動深入地探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰；如何能夠將課程講解內容與生產實際結合起來，讓同學們切實體會到化學工程在生物產品生產過程中的應用；如何鼓勵學生在假期或平時尋找一切機會去生物制品生產企業進行實踐，從中體會化學工程技術在生物產品生產中的具體應用。

1.教材很難在深度和廣度間平衡

目前，本課程所選教材為化工出版社的《生物化學工程基礎》（工科專業適用，李再資主編，2006年版本），該教材在國內高校化學工程專業有較為廣泛的應用，具有簡單明了、講解清楚的特點，適合于生物工程專業以外的其他專業使用。但是該教材也存在諸多不足之處，如教材內容仍然沒有擺脫理科教學的模式和框架，生物工程原理的講解深度不足，同時，教材對于化學工程與生物工程如何結合方面的內容也講解得太少。為了做好生物化工導論的教學工作，必需結合化學工程專業學生的特點和研究應用實例，選擇相關學科的教材作為補充，以便在授課過程中增加相應的內容，進而提高學生的理解和吸收程度。

2.實驗環節缺乏

現在的課堂教學仍然以教師講授為主，學生處于被動接受的狀態。由于生物化工導論是理論與實踐緊密結合的課程，而教學實驗環節缺乏，學生往往很難理解生化反應及其應用過程。所以，需要進一步改變傳統的課堂教學模式，可以采用講授與討論相結合、課堂內外相結合、理論與實際相聯系等多種教學形式，利用先進的多媒體技術和網絡技術，豐富和活躍教學過程，激發學生的學習熱情，提高整體教學質量。同時，也可以通過講解學生身邊的研究實例，調動學生的積極性，并且配備一些實驗講解及生產實習來提升學生的興趣和理解程度。

三、生物化學工程基礎課程教學的幾點體會

筆者從2001年開始一直從事生物化學工程基礎的教學工作，課程面向對象主要為化學工程與工藝專業、過程控制專業及分子工程專業的學生，每年選修人數在200人以上。在授課過程中，注重以產品為例，說明化學工程技術在生物產品開發過程中的重要性，從而加強了學生對于化學工程知識應用于生物工程領域的信心。另外，注重將理論內容與本?；W院及兄弟院系的科研內容進行融會貫通地講授，大大提高了同學們對于該課程的理解和熱愛，也促進了學生對于生物工程與化學工程有機結合的全新認識。在教學實踐中，結合介紹天津市著名生物工程企業大量需要化學工程的實例，力求讓同學們明白，生物工程的下游產業化的實質就是化學工程的應用。教學實踐也使筆者體會到，要完成好該課程的教學任務，需要授課教師熟悉生物化學、生物工程、化工原理等教學內容，更需要授課教師不斷總結教學經驗，以便逐步提高教學質量。

1.建設教學團隊，認真調研學習

授課教師需要組織強有力的課程建設小組，對國內外工科類生物化工導論課程進行調研，包括其他院校的教改情況、已有的化工類的生物化工導論教材、學生本人對課程內容及授課方式的期望、相關專業對該課程的反饋信息等諸多方面。授課教師還需要吸收先進的教學思想、技術與內容，借鑒國內外其他院校教學情況，結合專業設置的特點和實際，總結教學經驗與效果。針對面向21世紀的教學和培養要求，要認真總結化工類本科生生物化學工程基礎課程的教學內容、教學計劃及教學方式及教學中的注意事項，要通過對其他優秀或重點課程的學習觀摩或邀請教學經驗豐富的老教授親臨課堂指導等多種途徑，進行教育素質訓練，以提高教師的授課水平。

2.提供并選好主講教材和高水平的輔助教材

針對現有的試用教材，及時引入前沿科學和技術的最新成果，篩選、引進配套的輔助教材（包括國外教材），編寫與之相配的教學大綱。李再資老師主編的生物化學工程基礎教材知識點全面，重點內容詳盡。除此之外，我們還注重推薦國內知名的生物化學、生物工程、工業微生物學等相關教程以及國外英文原版教材作為課外輔助教材，建議學生每人手里都有一本英文原版教材。另外，在每次授課結束時，都提前告之下次課程內容的基本點和重點，要求學生提前做好預習或難點標注，注重發揮學生自身學習的主動性和積極性，使他們永葆學習的熱情和動力。實踐表明，學生通過使用英文教材獨立預習課程，他們的專業英語水平也會得到快速提高，為今后使用英語完成相關工作任務打下良好的基礎。

3.探索新的授課模式和教學手段

多媒體教學可以讓學生通過圖和動畫直觀地理解生物過程和反應機理，也可以直觀地學習生物工程科學研究和生產的各個環節。為此，要完善多媒體系統，適時增加課堂教學信息量。同時，可以采用啟發式、討論式、研究式等教學方法，將課堂講授與課外輔導相結合，培養學生的創新與自學能力。如果能夠將課程講解內容與生產實際結合，將課堂講授內容與具體的實驗相結合，加強與學生交流，深入探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰，必將會進一步激發學生學習的積極性，提高教學質量。

4.課堂講授內容與前沿性專業知識緊密結合

在大學課堂里，讓學生隨時了解相關學科的前沿進展是一個重要的授課內容。因此，在每節課學習重點知識的過程中，需要用最新發表的相關研究進展信息豐富課堂內容，使學生了解學科前沿和發展方向。比如，在介紹酶的開發過程時，可介紹量子力學、分子動力學和計算機工具在研究酶的反應過程和機理中的應用，并且把研究中的困難展示給大家，激發學生探究和追尋科學發展的欲望，吸引他們投入到生命科學的研究和生物技術的開發中去。同時，也可以介紹酶的生產過程中所面臨的問題和挑戰，鼓勵學生用化工知識嘗試解決生產中的問題。

5.鼓勵課堂教學和生產實踐結合

生物化學工程基礎偏向實際應用，課堂講授內容需要與具體的生產實踐相結合，因此，要讓同學們切實體會到化學工程的知識在生物制品生產過程中的應用。另外，要積極聯系生物工程方面的生產企業，組織同學們進行參觀，結合課堂教學內容，讓同學們充分體會到化學工程技術與生物工程技術學科交叉的意義和重要性，鼓勵感興趣的同學去相關的生物工程企業進行短期實習，了解生物工程產品的生產原理、生產流程和注意事項，體會化學工程技術在生物產品開發和生產過程中的重要地位。

6.培養學生良好的學習方法

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關鍵詞：化學工程；化工生產；工藝解析

化學生產工藝的提升有助于實現良好的綠色生產效果，減弱傳統化學生產對環境的污染和資源的大量消耗。進而營造良好的化工環境，為此化工工藝的提升在如今環境壓力不斷增大、資源浪費極為嚴重的情形下具有顯著的意義，筆者根據多年的生產和實踐經驗，將在下文對化工生產工藝進行詳細的分析與研究。

1當前化工生產存在的實際問題

1.1化工生產效率有待提升

化工生產效率的低下長期以來困擾著化學工業的進步，當前諸多化工企業為了實現對生產效率的提升便采取諸多對自然環境有害的方法進行生產技術的革新，工藝設備的質量和排污的能力缺失是目前諸多化工生產廠家在現實環境中遇到的問題，這種缺憾將無法在現實環境中提升化工生產效率，最終只能訴諸對生產時間以及排放標準的忽略而實現定量生產，長期必然造成環境壓力的增大。

1.2環境壓力進一步增大

上述提及了現在諸多化工生產廠家的實際生產效率較低，不注重環保生產的問題，而化工企業盲目擴充生產量，導致資源極速耗散、環境壓力與日俱增的問題也日漸突出和尖銳。化學工業的相關生產附屬物大多具有有毒有害的性質，廢氣和廢水的實際危害十分巨大，可導致土壤肥力喪失、霧霾加重、溫室效應等一系列后果。而由于現時化學工藝的不完善導致實際的生產環節缺乏控制，將會給人們的生活環境帶來極大的破壞。

2有效加強化學工程中化工生產工藝的分析

2.1依據實際狀況對化學反應條件和環境進行改善

在化工生產中，化學反應條件是一個極為重要的影響條件，改善化學反應條件可以極大的促進化學反應過程的效率并保證排放物的規模和毒性的降低，因此，在實際的化學生產中，務必要嚴格保證生產環境并在經驗和理論的基礎上做到對反應條件的合理改善，同時注重化學反應過程中不同催化劑使用的具體要求，對于濫用催化劑或者通過提高反應物的配比加速反應的情況要及時制止和整頓，保證化學生產環節嚴格按照相關理論和條例的約束進行，以此來優化反應的整體效率并提升工業三廢的環保性，減輕對環境的壓力。

2.2合理處理工業廢料，促進循環利用

眾所周知，許多化學反應之后殘余的反應物仍然具有二次利用價值，即使在完全反應之后變成工業廢料的反應物也應該遵循相關的廢物處理條例進行無害化處理，杜絕簡單的填埋和燃燒等可能加重污染的廢物料處理方式。積極利用現代科技尋求可以循環利用或者簡單的二次利用的方式。由于化學行業本身的特性，參與化學生產的工業原料本身就可能是工業生產的產物，而相關的化工生產也將為之后的化學工藝服務，這就為循環利用這種發展的理念提供了良好的使用場景。未來只需要讓參與工業生產的工人以及相關化工產品生產企業的負責人明確工業生產綠色化的概念和具體措施，引導其在實際的工業生產安排過程中積極進行環保革新，促進化學生產工藝的進步，減少有毒有害品的排放。

2.3依據實際情況對工藝進行調整

化工生產所涉及到的化學反應是極其廣泛的，但從反應環境和條件來對其進行改善顯然是不夠的。若想從根本上提高化工生產的工藝，那就必須根據不同的化學反應原理來進行不同的生產工藝調整，在尊重規律的前提下對化工生產工藝做出創新和提高，這種工藝的調整給予了化工生產綠色、節能的可能。工藝的調整是化學生產過程中必要的環節，由于不同時期的環保要求和化學生產品的不同致使化學工業生產與普通的工業品生產存在較大的差異，而化學工藝的革新既有化學工業自身的特點也是順應時代環保要求的選擇，因而不同的化學品生產企業在進行化工生產的過程中要明確根據不同的生產品類型以及可能的污染物排放水平來確定不同的工藝進行生產與調整，這涉及到對化工生產人員專業技術和知識儲備的要求，同時也是對化工生產工藝整體彈性能力的考量。這是現代化學工業必須具備的生產能力，同時也是對化工生產整個過程負責的表現。

3結語

綜上所述，我國雖然在化學工業領域取得了重要成就，但是在化工發展道路的規劃和如何同時實現環保與效益的現實問題思慮還略顯不周全，未來，我國面臨的環境壓力將不斷加大，而對化工生產工藝的革新是完善我國化學工業發展的必由之路，同時也是促進綠色化學的有效措施之一。

參考文獻：

[1]王玲華,凌越.化學工程中化工生產的工藝解析[J].中國石油和化工標準與質量,2015,33：192-193.

[2]劉軍.化學工程中化工生產的工藝解析[J].電子技術與軟件工程,2016,01:215.

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從廣義上說,分離強化首先是對設備的強化,然后是對生產工藝的強化,綜合起來說就是只要能將設備變小、將能量轉化效率提高的技術都是化工分離技術強化的結果,有利于實現可持續發展,這也是化工分離技術的主要趨勢之一.古老的化工分離技術原理:利用沸點的不同,將不同的組分從分離塔里分離出來.隨著科技的發展及國內外的分工合作共同研究除了大量新的分離技術,具有廣闊的發展前景,但是這些在應用中同樣也存在著很多問題,那就是:此項研究對相關分子蒸餾的基礎理論探究比較少,沒有在理論上充分說明和指導,對設計刮膜式分子蒸餾器也沒有深入的研究.隨著信息技術的不斷進步,分離技術也不斷得到改善,取得了長足的進步,逐漸信息技術引入到分離技術的研究與開發上,例如在研究熱力學和傳遞的性質、多相流等方面,這些都是信息技術發生功效的主要分離技術,再如分子模擬大大提高了預測熱力學平衡和傳遞性質的水平.對分子的設計加速了可以加速分離,因此對研究和開發新的高效的分離劑有深遠的意義.信息技術的引進有利于新的分離過程的深入,提高工作效率.

傳熱過程的一些新的研究進展和方向

1微細尺度傳熱學研究進展

微細尺度是從空間尺度和時間尺度微細的探討和研究傳熱學規律,現在在傳熱學中已經自成一個分支,發展前景廣闊.當物體的特征尺寸遠大于載體粒子的平均尺寸即連續介質時假定依然會成立,但是由于尺度的微細,原來的假設的影響因素也會相對的發生變化,這就導致了流動和傳入規律發生著惟妙惟肖的變化.目前,微米、納米科學已經取得長足的進步,受到人們的廣泛關注,諸多領域都是圍繞微細尺度傳熱學進行研究的.其中高集成度電子設備、微型熱管、多空介質流動傳熱等多項研究都是微熱尺度傳熱學研究取得的豐碩成果.

2傳熱設備研究進展

通過近十年的研究,利用翅片可以達到促進和增強傳熱的效果

3強化傳熱過程的研究進展

這項研究主要是從改進換熱器設備的形式入手,提高傳熱的效率,并想辦法改進設備使其持續對外放熱,這種改進包括發明新的傳熱材料和改進生產工藝,將過去的設計進行優化等方法.

4傳熱理論研究進展

近年來,傳熱研究者一直都致力于滴狀冷凝在工業生產上的應用,但至今仍未能很好的實現,主要問題是如何獲得實現滴狀冷凝,并且使其冷凝表面壽命延長.改變冷凝界面的性質,將滴狀冷凝應用到工業上進行傳熱改造是傳播熱學研究的主要熱點之一.沸騰的傳熱方式不僅在機械、動力和石油化工等傳統的工業之中廣泛使用,而且在航空航天技術等高科技領域也廣泛的應用著.長期以來,人們都在對液體發生核態沸騰的原因和具有高換熱強度的機理進行著深入的探究.由于沸騰的現象是復雜和多變的,這些都導致了我們不能利用常規的計算方法來計算出沸騰所能傳輸的熱量.到現在為止,加熱器表面受到水沸騰時產生的氣泡的影響,這一問題是最需要得到解決的,也是研究的重點所在,對沸騰傳熱進行計算大都采用機理模型,這種方法存在嚴重的缺陷就是計算的準確率很低,而且需要大量的實驗做基礎,所以目前應用的范圍較窄,目前沒有能較準確計算沸騰傳熱的計算式,因此我們有另辟蹊徑,從新的角度來探究和研究問題,從基本理論出發,提出新的理論與計算方法或研究出新的模型,將數學與之相結合計算出沸騰所傳出的熱量,這將成為今后研究的重中之重.

5與計算機技術相結合

計算機技術的進步使化學中大量的計算問題和數據采集分析的問題得到了解決,同時解決了人力物力和財力,也增加了數據的準確度與精確度,主要表現在計算機技術對計算流體力學和數值傳熱學上的主要貢獻,其主要的研究方法是數值模擬法.這種方法的特點是需要大量的數據計算,而且需要大量的實驗作為補充,采用計算機進行分析和計算,有利于將數據直觀的表現出來,方式更加靈活多變,費用更加低廉,并且得出結論的周期比較短,對于應對此類問題計算機技術是最好的選擇.

化學工程學科未來的發展動態

1將化工過程與系統過程研究相結合

化學變化是一個復雜的過程,這是因為性質決定的,其非對稱性和不平衡性打破了人們的慣性思維,使其控制因素增多,結構尺度變多,其中結構是對過程工程研究的中心問題,主要解決辦法是簡化其結構,使復雜的結構變得簡單,更具有使用價值;首先研究特殊系統,然后推理出一般性的結論,進而推而廣之,這些都為解決結構問題打下了良好的基礎,解決了復雜系統不容易被分析的問題,采用整體法和還原法研究復雜的系統有利于把握系統的主要變換方向,多尺度的思考問題的方式可以將過程問題轉換成平時的時間和空間問題,對研究化學工程的復雜結構有好處.化學工程的這一轉變趨勢預示著化學正在向著應用領域進行擴張,更加注重其實用性和價值性,而非學科本身理論的研究.這也在化學課堂上出現了明顯的改革,從只有實驗和理論兩個過程的化學轉換成有實驗、有計算最后才產生結論的過程,這就需要化學與數學物理等相結合,甚至與計算機技術相結合,進而實現化學過程的更好研究.

2將化學工程與材料科學研究相結合

科學的進步使大量新的技術和產品能源不斷涌現,并且在先進技術的引導下得到了廣泛的應用,這就為化學工程的研究提出了新的問題那就是如何為新的產業的形成和發展提供良好的服務并不斷形成新的完整的理論,化學工程的發展就此進入老人一個新的發展階段.在學科研究的方法上更多的注重學科的交叉,更多的研究材料其中包括信息和化學、生物與化學、能源與化學、環境與化學相結合的工程學科,這些都為化學工程的發展提出了新的發展方向和研究課題,為化學的發展做了良好的鋪墊.

3將化學工程與信息工程研究相結合

化學工程技術的熱點是將化學工程與信息工程研究相結合,隨著信息技術的發展,信息技術已經深入各行各業,通過計算機技術可以收集大量信息,并對此進行精細的計算,隨著大量的數據的統計和分析,可以得出很多重要的規律和結論,這些規律可以用來作為提高效率和生產效益的理論依據,同時可以預見,將化學工程和材料科學結合起來進行分析必將是化學工程領域的重點研究課題,必將成為引領化學研究的主要方向.

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1、化學工程技術的產生于發展

19世紀的歐洲出現了化學工程,并且在20世紀在石油的開采中逐漸的興起,先后在一戰期間和二戰期間有著重大的工程技術進展,相繼研發出了許多化學武器以及原子彈的出現,該項技術在20世紀60年代進一步的開展,并且取得了突破性的作用,逐漸的從一些小型的化工產品邁向大型化工設備領域,并且研制出了許多大型的裝置,這對于一些大型的生產有著重要的作用。之后在20世紀60年代,化學工程在計算機的應用中,展開了更廣泛的應用和發展,之后再計算機的應用下出現了許多化學工程產品,能夠為人類的生活提供日新月異的新產品。

2、化學工程技術在新世紀的發展趨勢

由于化學工程能夠帶動新世紀的變化,它作為一項綜合的學科推動者社會經濟各個領域的發展,因此該項工程對于新世紀的發展趨勢表現在:

2.1化學工程與其他學科的交叉存在

在化學工程中,它能夠與高分子化學以及高分子的物理學科交叉的存在,因此這就推動了材料化學工程的進一步發展,能夠根據化學工程的基本原理對材料的制造過程進行科學的生產,能夠將自然的資源材料加工成比較精細的化學物質,在學科的交叉中,對于一些汽車器材的制造以及纖維技術都有著重要的推動作用;對于化學工程技術與生物學科的交叉來說:它能夠將化學技術的手段應用于生物技術的研究中,在該項技術中的重要成果是:生物藥品的產生、各種農藥、氨基酸、以及酶制劑的出現,這些產品對于人類的生活都有著重要的作用;化學工程技術與有機化學、無機化學的交叉,由于化學工程是一門比較精致的學科,因此它與有機化學和無機化學的結合能夠對化肥生產有重要作用,并且在石油的開采中能夠指導正常的生產。

對于化學工程來說,與之交叉的學科還有,環境學和物理、微電子學。在環境中,通過化學工程技術的發展,對于環境學工程有著促進作用,保證了環境的質量,對于凈化環境有進一步的改善意義;而在物理、微電子中,由于學科之間的交叉,產生了各種微電子以及線路板的進一步發展,這些產品給人類的生活帶來了不少方便。

2.2化學工程與數、理、化相結合

在化學工程的發展趨勢中,它與數學的結合表現在:該項技術能夠在數學工具的使用中,積極的推廣線性代數的使用。在與物理學的結合中,它能夠在X光衍射、氣相色譜程序以及電鏡等一些高科技的產品中進行進一步的研發,方便了人們的日常生活。在基礎化學的結合中,其主要的體現在人力參數的預測以及生物環境的治理工作中,二者相互結合,推動了高科技產品的發展,能夠在不同的領域不斷的進行突破。

3、促進化學工程技術的發展對策

對于化學工程技術的研究對策分別從以下幾個方面進行研究,其具體的表現在:應該全面的提高化學工程的整體技術水平。這就需要做到:能夠以全局的思想進行考慮,結合于化學學科交叉的學科進一步探究,能夠做到統籌全局,整體的規劃,并且要協調好各個學科之間的關系,相互配合、相互促進,為進一步推動化學工程技術的發展做充分的準備。

在發展化學工程的技術中,要不斷的提高化學工程機械設備的研究水平。這就需要在發展的過程中要采用先進的機械設備,并且選用高科技的硬件設備進行,在提高技術人員的水平中,加大研發的力度,向世界化學工程逐漸的邁進。不斷的更新研究的設備,在技術中逐日的提高。

在工程技術中還需要做好化學工程技術的基礎教育工作以及要進行積極地拓展化學工程技術的應用范圍。具體的措施是,能夠根據技術的更新及時的對該項技術的人才進行培訓教育,這就需要技術人員要在增強自身知識水平的同時要不斷的提高自身的技術能力,通過相關的培訓來加強各方面的理論知識和技術要領,在技術中增強實踐的能力,為建設高水平、高質量的化學工程人才做充分的保障。除此之外,在化學工程技術的應用領域中還需要進一步的研究,對于一些新產品,新技術要增加研發的力度,這樣才能夠為尋求更大的技術市場做可靠的保障,進而促進化學工程技術的不斷提高。

4、總結

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1 化工分離工程概述

“化工分離工程”是高等院校化工工程專業課程中重要課程之一，其主要包含了化工原理、物理化學、化工熱力等，屬于綜合性較強的重點學科。伴隨著化工行業的快速發展，分離工程在現代化工工業和有關工程領域內的運用更加廣泛。

“化工分離工程”課程有著廣大的內容覆蓋面、并且應用性較強，難度高，培養的能力是學生今后畢業工作直接需要具備的。[2]針對過去以掌握理論知識和應試為目的的傳統教學模式的缺陷，結合化工分離工程課程的培養目標，實行以實際應用為目的的教學研究和時間，完全拋棄填鴨式的傳統教學方法，促使學生主動掌握知識，鍛煉其自主發現和解決問題的能力。

對化工分離工程課程實行改革的理念是培養工程意識和實踐能力都較強的學生，重點培養學生的能力。實現零散知識模塊化和系統化，并且促使學生主動尋求解決問題的思路，充分掌握分離過程單元操作的特征，并且靈活使用理論知識對實際生產的問題進行解決，并且重點要培養學生的獨立分析能力，滿足將來的崗位能力需求。

2 教學內容的改革

2.1 精細挑選合適的教材

近年來，出版了多種化工分離工程教材，按照我?；瘜W工程及工藝培養專業人才，因此在制定該課程的內容中必須保證其內容具有先進性，必須反映出該學科行業的最新研究成果，并且要對大量的優良教學經驗進行洗手，積極借鑒其他高校教學成果，體現出最新的科技發展和人才培養要求。[3]本文推薦一本多數高校反映都很好的教材――《分離過程》（由劉家祺主編），其不但重視和先修課之間的銜接，并且在章節編排與內容取舍上實行擴展和更新，而且要重視對學生理論和實際結合能力的培養，對分離工程知識面進行擴展，不斷滿足高校追求新世紀人才培養需要。

2.2 進一步優化教學內容

當前我校設立的化工分離工程課程的課時比較少，但是課程中的很多內容都需要講述。為了更好地適應社會發展，進一步推動高等教育發展，實現對應用型高等化工人進行培養的目標，依據教學大綱，積極調整教學內容，將傳統分離單法與最新分離技術展開有效結合，基于對傳統分離方法的傳授上結合現代分離技術最新研究成果，分析近幾年發展快速、應用廣泛的新型分離技術知識、特點等，例如臨界流體萃取、膜分離技術等。伴隨著學科發展以及教學需求來對教學內容實行擴展。[4]并且在各個章節中結合適當例題講解和練習，方便學生對各項基本原理和方法的掌握及運用。

2.3 注重理論和實踐的結合

化工分離工程屬于應用型學科，教師教授課程中，要詳盡的講解課程基本理論，積極聯系工業生產實際與基本知識理論，在講授中引入實例分析，調動學生積極性。對相關的工程實例進行舉出后，不但可以幫助學生更加透徹地理解知識和理論，幫助學生更加深刻理解分離工程實踐的重要性，為今后的實習及工作打下堅實基礎。

3 教學方法的改革

3.1 有效運用多媒體技術

伴隨著網絡和通信技術的迅猛發展，促使多媒體教學逐漸成為當前生命力最強和最先進的教學手段?；し蛛x工程課程有著較強的實踐性，能夠實現在教學課程中將活動影像和動畫等以多種媒體的方式結合教學的內容，更加形象的將復雜的分離過程操作和分離設備的內部機構呈現給學生，將復雜的問題變得簡單化，使得抽象的概念更加直觀，并且可以對課堂教學的內容進行豐富。[5]采用多媒體教學能增加課堂的信息量，幫助學生獲得更多的知識并且接觸到最先進的研究成果，提升學生興趣。如在講解怎樣從乙醇-水體系內分離出無水乙醇時，可以借助多媒體技術將這一過程展現給學生，學生就可以很好的理解分離的基本原理以及流程。但是我們還要認識到多媒體教學并非是在任何情況下都適用。并且多媒體教學的瀏覽速度太快，不容易幫助學生加深對知識的印象，記憶不夠牢固，并且很容易出現混淆。對此在多媒體教學內可以輔助黑板教學，以彌補單純多媒體教學的缺陷。

3.2 增加計算機模擬教學

化工分?x工程這一課程內還要保證學生具備良好的計算機應用能力。教學中，借助化工單元仿真模擬系統和是由常減壓蒸餾仿真系統實行化工仿真實驗教學，幫助學生從教室過渡至工廠實踐提供了良好的平臺，可以更好地對綜合實驗基本技術和技能進行掌握，提升了學生的動手能力、分析能力。此外這一方針系統對于科研十分的重視，并且能夠開展智能訓練，培養學生開拓創新意識，這為專題實驗及科研工作打下了堅實的基礎。[6]

3.3 加強產學結合

化工分離工程是理論和實踐結合得十分緊密的課程，為了加強化工分離工程的理論知識，學院必須長期加強和企業之間的合作，對校外的實習基地展開積極的建設。[7]學校要經常帶領學生到各個大型的和化工分離工程相關的企業進行參觀和實習，結合自身的理論知識和實際應用。在實習中教師要按照教學大綱以及實習指導書，制定實習實施的計劃表，對詳細的實習內容、目的和要求進行明確。鼓勵學生多看、多聽、多思考，實現對化工原理、工藝和分離工程等各項理論知識與生產實際的聯系，若是有問題就要及時向現場的技術人員進行提出，這樣不僅能促使學生產生濃厚的理論知識學習興趣，并且可以通過學生提出自己發現的問題，隨后在現場進行解決，進而提升學生的實際應用能力。

此外積極鼓勵學生參與工程實踐，讓學生將化工分離工程課本理論知識運用在實踐中，如舉辦一些化工設計競賽。競賽中學生不僅能鞏固所學專業知識，如化工原理、化工反應工程和等；并且可以提高學生的實踐能力，更好地對學生工藝設計理念進行培養，特別是在新工藝、新設備和節能降耗等多個方面的創新思維能力培養上，同時還能夠培養學生的團隊精神和堅韌的毅力。[8]

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關鍵詞：化學反應工程；研究方法；教學應用

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2012）29-0078-02

化學反應工程是化學工程與工藝專業的核心課程，以化學反應過程的共性規律、反應器的設計、放大和優化為主要研究對象，用自然科學的原理考察、解釋和處理工程實際問題，是一門實踐性很強的工程學科。面向本科生的化學反應工程課程教學的目標，是使學生掌握化學反應工程基礎知識，學習化學反應工程的研究方法和思路，了解化學反應工程最新進展和發展方向，提高創新思維能力。[1]筆者在長期的教學中將“方法論”作為重點，不斷總結教材各章節、研究各類反應過程的共同方法，并應用于教學，對學生掌握化學反應工程的基本觀點和工程方法，培養學生分析與解決工程問題的實際能力起到了很好的作用。

一、數學模型方法

工業反應器中進行的化學反應過程往往與物料的流動、混合、傳質、傳熱、反應計量學、催化劑性能等有直接關系，濃度、溫度、壓力等參數影響反應結果，影響因素多，相互耦合，通常表現出很強的非線性，傳統的因次分析和相似方法不能反映化學反應工程的基本規律。[2]教學中，把反應器中進行的過程分解為化學反應過程和物理傳遞過程，反應器中進行的過程分解為化學反應過程和物理傳遞過程，分別建立反應動力學模型和反應器傳遞模型，然后通過物料衡算和能量衡算把它們綜合起來，建立反應器的數學模型，用數學模型方法來研究化學反應工程，進行反應器設計、放大與優化，比傳統的經驗方法能更好地反映其本質。因此，數學模型方法是化學反應工程的基本研究方法，可以通過數學模型的建立和求解去預測和模擬反應器的實際操作狀況。[3]在闡明化學反應工程基本概念和原理的基礎上，將各類反應器的數學模型作為講授重點，尤其突出間歇反應器、平推流反應器、全混流反應器數學模型的建立和求解方法，借此培養學生利用數學模型方法設計反應器的能力。

二、物料、能量衡算中非線性問題的線性化處理方法

反應速率一般是由反應實際進行場所的濃度和溫度決定。而工業上廣泛使用的氣固相催化反應器、流固相非催化反應器，氣液反應器中物料溫度和濃度的變化呈現非線性特點。處理的共同方法為反應器設計中物料衡算、能量衡算時，衡算范圍取一個微元，在微元內物料溫度和濃度的變化近似按線性關系計算。在氣固相催化反應工程討論中、以單顆粒的球形催化劑為基礎，在其中距中心R處取一厚度dR的微元球殼進行物料衡算、能量衡算；在氣液反應工程討論中、以雙膜理論為基礎，在液膜中距界面x處取一厚度dx的單位面積微元液膜進行物料衡算；在流固相非催化反應工程討論中，以收縮未反應芯模型為基礎，對單個球形固體顆粒，在其固相產物層內距中心R處取一厚度dR的微元球殼進行物料衡算；平推流反應器、非理想流動反應器軸向混合模型的計算中，在距反應器進口L處取一厚度dL的微元管段進行物料衡算、能量衡算。這些問題的研究方法有相似性，在教學中強調相互的聯系，可以加深學生對內容的理解和對反應器設計中線性化處理非線性問題方法的掌握。

三、解決復雜問題時先分解后綜合的方法

影響工業反應過程的因素多，關系復雜，若直接全面分析求解，往往比較困難，不容易理解。在教學中可采用先分解后綜合的方法，把復雜的問題分成若干步、先研究每一步的規律，再綜合得出整體的規律。氣固相催化反應工程討論中，先分外擴散、內擴散、化學反應過程分別討論三個過程的規律和計算公式，再綜合三個過程得出單個催化劑顆粒的反應規律，再進一步綜合得出整個床層的反應規律；氣液反應工程討論中，先分氣液兩相間的傳遞規律、液膜中的擴散反應規律，液相主體中的擴散反應規律，再綜合得出整個氣液相反應規律；流固相非催化反應工程討論中，先分流體滯流膜擴散控制、固體產物層（或惰性殘留物層）內擴散控制、化學反應控制分別討論，再綜合得出總體的規律和計算公式；討論吸附動力學方程中，先按單組分反應物的化學吸附控制、表面化學反應控制、單組分產物的脫附控制分別討論，再綜合得出總體的吸附動力學方程。這樣的教學方法，往往能使復雜的問題變得簡單明了，復雜的計算過程得到簡化。

四、理論推演與實驗結合的方法

化學反應工程自設立以來，作為一門工程學科，其復雜性往往不僅表現在過程本身，而更表現在化學反應器復雜的幾何形狀及千變萬化的物性，[4]因此，廣泛采用理論推演和實驗相結合的研究方法。通過理論推演得出軸向混合模型、多級串聯全混流模型等非理想流動模型，通過實驗測定實際反應器停留時間分布、計算出無因次時間方差、選擇合適的非理想流動模型，利用實驗數據計算出模型參數，進行實際反應器的設計；氣固相催化反應內擴散影響的判別中，通過理論推演得出判據式，通過實驗測定判據式的值，可判斷出內擴散的影響程度；流固相非催化反應中通過理論推演得出不同過程控制時的計算公式，通過溫度對總體速率的影響實驗，可判別過程是化學反應控制還是擴散控制，通過流速對總體速率的影響實驗，可判別過程是流體滯流膜擴散控制還是固相產物層內擴散控制，然后選擇相應過程控制的公式，能使計算過程大為簡化。反應動力學模型的建立更需要理論推演與實驗結合，雖然可以通過理論計算確定化學反應的機理和速率，但對大多數反應體系，這類理論計算所能達到的準確程度尚不能滿足工業反應過程開發和反應器設計的要求，實驗研究仍然是認識反應過程動力學特征的主要途徑。化學反應工程在其發展過程中已形成了一整套動力學實驗測定和數據處理方法。[3]教學中，應著重強調利用冪函數型模型，雙曲線型模型擬合實驗數據的方法，以及它們的優缺點，使學生較好地理解和掌握反應動力學模型的建立方法。

工科院校培養的工程技術人才，不僅要有豐富的理論知識，理論還應當聯系實際，具有較高的獨立思考能力、發現、分析和解決實際生產問題的能力，這就要求教師不僅要對學生傳授知識，更重要地是教給學生求索知識的方法和應用知識的能力。[5]長期的教學中，筆者體會到數學模型方法，物料、能量衡算中非線性問題的線性化處理方法、解決復雜問題時先分解后綜合的方法、理論推演與實驗結合的方法，并在化學反應工程研究中普遍應用，將這些方法重點介紹給學生，使他們在學習中觸類旁通，舉一反三，取得了良好的學習效果。

參考文獻：

[1]王垚等.化學反應工程教學新理念和實踐探索[J].化工高等教育，2009，（2）.

[2]朱炳辰.化學反應工程（第五版）[M].北京：化學工業出版社，2012.

[3]朱開宏，袁渭康.化學反應工程分析[M].北京：高等教育出版社，2002.

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【關鍵詞】制藥工程　教學過程優化　教育改革

優化教學過程是指選擇的教學過程的方法，可以使師生耗費少的必要時間和精力而收到優質教學效果。優化教學過程并不是某一種特別的教學方法和方式，它是教師對教學過程的一種明確的安排，根據對教學規律與原則的把握，有意識地、有科學地選擇一種最適合于具體情況的教學方案。

目前我國醫藥工業發展迅速，制藥工業技術和裝備的整體水平有了較大提高，但仍存在很多問題，缺乏制藥工程專業技術人才是制藥業面臨的嚴峻現實。國家發展綱要“卓越工程師教育培養計劃”對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用。作為培養制藥工程專業技術人才的主干課程一制藥工程，必須促進培養創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。因此，我們必須對制藥工程教學過程進行有效優化，積極開展教育改革，優化教學目標、教學內容、教學方法、教學手段、課堂教學結構、反饋評價機制等，以取得較好的教學效果。

一、優化制藥工程教學目標

教學目標既是教學的出發點和歸宿，也是檢查和評價教學效果的依據，構建有利于學生全面發展的教學目標是優化教學過程的關鍵一步。優化后的教學目標，要求全面、具體、適當、明確，既要符合教學大綱要求，又要符合學生實際，還要考慮學生的差別，設不同層次性目標，有因材施教措施。為培養社會發展需要的制藥工程人才，制藥工程的培養目標是使學生能將所學理論知識與工程實際銜接起來，從工程和經濟的角度去考慮工業化技術問題，逐步實現向制藥工程師的轉變。

二、優化制藥工程教學內容

課程內容優化是完成教學目標，提高教學效果，促進學生發展的重要途徑。優化教學內容，就要抓住本學科知識的重點、難點、連接點，并判斷它是否能完成人才培養目標的任務，統觀全局，形成“立體”化的知識系統。制藥工程是一門實踐性很強的課程，醫藥工業的迅速發展，產生大量新的信息，包括制藥工程工業化方面的規范等，教師應認真、深入分析教材內容，精心選擇、完善、補充、調整相關教學內容，優化重組教學內容，使教材內容與生產實踐、工業化等緊密結合，促進學生掌握基礎知識的基礎上形成本學科的知識結構。

三、優化制藥工程教學方法

制藥工程教學有理論課和實踐課教學，尤其注重實踐能力的培養，在教學過程中，要根據受眾對象――學生的不同特點、個性，科學、靈活地選擇和組合多樣的教學方法，才能達到優化的教學效果。

1.靈活運用啟發式教學。啟發式宗旨在于激勵學生的興趣和探索精神，調動學生學習的主動性和積極性，培養學生主體精神、參與意識、獨立思想和創造才能。如在教學時，設計與學生所學理論知識有關的工程問題開展討論，讓學生有一定的前期基礎，并引導思考，使其簡明、具體，有啟發性。

2.注重多種教學方法的合理結合，靈活選用教學方法。教學方法具有多樣性、可綜合性、可優選性等特點。每屆授課學生的特點也隨時發生明顯變化，制藥工程是一門綜合性很強的學科，需要具備較強的多學科基礎和能力，一種或幾種教學方法并不能適合所有學生，要隨時做相應的調整和組合，采用靈活多樣的教學方法，充分調動學生，強化學生的參與意識，使學生的心理活動處于主動、活躍的狀態。

3.重視對學生學法的積極指導，引導學生培養自主研究解決問題的能力。教學方法是教法與學法的統一，教師不僅要向學生傳授大量知識和信息，幫助學生形成學科知識框架，還要注重如何引導學生自己進行思考，提高學生自己解決問題的方法和能力，開展有效的自主學習。教師可根據學生實際水平，采用專題、分組討論等形式，將某一工程實際問題交給學生自己解決，有針對性地引導學生自己查閱文獻，自己分析解決問題，開拓學生思路，樹立準確的工程理念，提高綜合素質，為培養創新性制藥工程人才打下基礎。

優化教學就要因材施教，構建本學科知識框架，指導學生學會學習，為學生的終身發展奠定堅實的基礎。

四、優化制藥工程教學手段

傳統的教學媒體如實物、粉筆等，有利于學生實際觀察能力的培養。近年來隨著信息技術和計算機技術高速發展，現代化媒體在課堂教學中綜合應用文字、圖片、Flas、聲音、視頻錄像等，使教學內容變得更直觀、形象、豐富，尤其是制藥工程，信息量大，工程內容需要結合多種現代媒體的應用，來激發學生的學習積極性，促進學生積極思維，達到較好的課堂教學效果。但要避免盲目濫用，影響了課堂上師生的互動；避免信息量過大，學生跟不上教學步伐；合理使用各項制作技巧，避免質量低，影響教學效果。教師應該取長補短，不斷優化教學手段，合理選擇使用教學媒體，認真分析教學內容和學生實際，選擇最佳媒體，使教學內容和教學媒體進行現代化結合后，配合學生的理解水平，付諸于課堂教學實踐，充分體現教學過程的動態性質，活躍課堂氣氛，提高課堂教學效果。

五、優化制藥工程教學結構

教學結構是為了完成教學目標，教師在時間和空間上，對各種教學因素的“排列”和“組合”，對教學的整體安排，促進學生個性發展。制藥工程是一門實踐性很強的課程，目前在實際教學中由于課時、實踐、實訓教學資源缺乏等，同時作為中醫院校學生工科基礎較為薄弱，學生學習難度較大，且很難突出制藥工程的工程觀點，學生很難從實驗性研究轉向工業化生產研究，從工程理念出發思考。因此應積極思考如何優化本課程導入，優化提問，如何引入已學知識在工業化中的應用，合理安排整個教學，甚至每節課程，整合各項有利的教學因素，以創設一種和諧、愉快、民主的課堂氣氛，促進優秀制藥工程師的培養。

六、優化制藥工程教學反饋評價過程

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輕化工程是高校輕工行業中重要的工科專業。輕化工程綜合實驗的效果的評價來自于對參加綜合實驗的學生的學習效果的評估。選取本專業學生作為研究對象，在學生參與綜合實驗的前后對學生的專業知識和運用知識解決問題的能力進行測試。測試的題目前后難度大體相當。參與綜合實驗后學生的專業知識掌握得更加全面，而且養成了運用所學知識解決問題的思維習慣，對于一個問題能夠提出多個解決方案。

［關鍵詞］輕化工程；綜合實驗；教學研究

一、前言

輕化工程是高校輕工業中的一個重要的專業，包括三個專業方向，它們是制漿造紙工程、皮革工程、染整工程。在我校輕化工程主要是紙漿造紙方向，因此該研究主要是造紙綜合實驗的教學研究。造紙工業是一個以植物纖維為原料生產紙張的工業，該行業具有資金密集、技術密集、能源密集的特點。因此，輕化工程專業的培養應該符合工科專業的特點，該專業的實驗培養應該是專業培養的重要組成部分。目前，很多高校都意識到僅僅提高學生的基本實驗知識和技能是不夠的，學生僅僅掌握基本的實驗知識和技能只是提高了基本的動手能力，但對實驗中出現的問題和現象不能進行分析，解決問題的能力亟待提高?；谶@樣的現狀，越來越多的高校都在研究開展綜合性的基礎實驗研究，比如上海交通大學材料科學與工程學院開展的材料綜合實驗，河北農業大學的食品綜合實驗，上海交通大學海科院的水下技術綜合實驗等。[1][2][3][4]一些有關綜合實驗的教材也相繼出版，比如科學出版社出版的《遺傳學綜合實驗》《光信息綜合實驗》等。有條件的高校已經開始著手于建設綜合實驗室，通過對實驗硬件的建設為學生提供學習提高的平臺，使學生通過實驗環節，不僅加深理解專業基礎課中的基本概念、重點和難點內容，而且有機會自己思考設計實驗，自己動手完成實驗，將學到的基礎知識及專業知識靈活地應用到實驗設計中去，培養學生的實踐動手、分析和解決問題以及科學創新等綜合能力和素質。[5][6][7][8]從以往畢業生的信息反饋的情況看，學生的基本知識和基本技能是可以的，但是在處理生產中的具體問題上表現出沒有辦法，手足無措。在國內開辦制漿造紙專業的高校中，在本科教學中開展綜合實驗的高校不多，我校已開展了在這方面的探索，但在這方面的研究還很欠缺。怎樣合理有效的開展綜合實驗，又不和已經開展的專業基礎實驗重復，是一個需要認真研究和分析的重要課題。

二、調查研究

該研究的目標是，通過對輕化工程綜合實驗的研究，找到學生在專業知識的掌握及綜合運用方面存在的問題和不足，找到學生在實驗技能及綜合運用實驗手段方面存在的問題，進一步提高學生在具體的實驗中綜合利用相關專業知識及實驗手段和技能的能力，激發學生的實驗興趣，變“要我做”為“我要做”，充分調動他們的積極性和創造性，提高實驗教學的效果，進一步提高學生獨立解決問題的能力，使學生能進一步適應行業的要求，成為優秀的工程技術人才。任何教學工作的開展都是要面向授課對象的，綜合實驗課的開展同樣是面對本專業學生的。學生對本專業專業知識的掌握情況如何，基本的實驗技能掌握到什么程度，對具體問題的分析和處理能力都是綜合實驗開展前要調查的內容。以輕化工程專業的大四學生為調查對象，調查的開展分理論和實驗兩個方面。理論調查的形式是以口頭回答問題和小型筆試進行的?？陬^回答問題主要是一些基本專業知識，通過學生的回答情況判斷其對基本專業知識的掌握情況。小型筆試主要是考查學生對造紙企業生產中具體問題的解決能力，學生對具體問題提出解決思路，然后經過分析，找到學生的問題和不足。實驗調查，主要是考查學生的基本動手能力和通過實驗解決具體問題的能力，通過對基本實驗操作考查學生的基本實驗技能。教師提出一個具體的問題，讓學生通過實驗來解決，考查學生的通過實驗解決問題的能力。通過調查，發現學生對基本的專業知識是清楚的，并且具備了基本的實驗技能。但是，學生運用知識解決問題的能力較差，缺乏分析能力，對具體的問題如何解決缺乏方法，從而難以獨立解決問題。

三、綜合實驗研究設計過程

（一）根據調查研究，先設計小型的實驗性的綜合實驗，讓一部分有代表性的學生進行實驗，實驗后分析實驗效果。代表性學生的選擇非常重要，因為這是小型綜合實驗設計效果評價的主要依據。一般依據學生的專業課成績，分別從優、良、中、及格、不及格五個層次篩選一些學生。因為我校輕化工程專業有兩個方向，分別是造紙工藝和造紙化學品，因此小型綜合實驗的設計也分成兩個思路：第一個思路是造紙工藝方面的，第二個思路是有關造紙化學品的。

（二）小型試驗做完后，加強和學生的互動，讓學生寫出對實驗的認識、心得體會和收獲，和同學交流，分析在做實驗時他們哪些地方感到困難，如何通過分析總結找到產生這些困難的原因，并找到解決這些困難的方法。同時，聽聽他們對實驗設計方案的意見和建議，綜合分析對實驗方案進行相應的改進。

（三）不斷循環上述過程，指導師生雙方均認為小型的綜合實驗的方案和效果比較滿意。

（四）在小型實驗的基礎上，初步設計大型的綜合實驗，提出一個需要解決的問題，讓學生根據問題，自行設計實驗，自行決定實驗所需的原料和儀器，通過不斷的論證，開展實驗，最終解決問題。

（五）聽取學生對綜合實驗的方案的意見和建議，對實驗方案進行相應改進，不斷循環，最終得到較理想的綜合實驗的設計方案。

四、綜合實驗研究的評價和結論

輕化工程綜合實驗的效果的評價來自于對參加綜合實驗的學生的學習效果的評估。選取本專業學生作為研究對象，在學生參與綜合實驗的前后對學生的專業知識和運用知識解決問題的能力進行測試。測試的題目前后難度大體相當，通過前后的對比，發現參與綜合實驗后學生的專業知識掌握得更加全面，而且養成了運用所學知識解決問題的思維習慣，對于一個問題能夠提出多個解決方案，這充分說明綜合實驗的開展取得了一定的效果。通過綜合實驗教學研究的開展，明顯發現學生對實驗的參與熱情顯著提高，改變了過去被動應付的局面。同時，發現學生的思維活躍，能夠對提出的問題認真思考，積極討論，并查閱相關的專業教材和文獻，提出初步解決方案，然后進行試驗，根據實驗的結果對提出的實驗方案進行修正和進一步的論證，不斷對解決方案進行完善，最終達到較好的實驗效果。通過綜合實驗的開展，發現學生的動手和思考能力明顯提高，能初步利用已有的知識解決具體的問題，具有一定的分析和研究能力，這不論對以后到企業就業的同學還是考研深造的同學都是非常有利的。綜合實驗的研究只是取得了初步的成果，如何進一步評價該研究體系的科學性及成效，如何進一步提高學生的獨立解決問題能力，還需要在綜合實驗的開展過程中不斷總結和分析，不斷和學生進行雙向的交流和探討，以獲得更大的成果。

［注釋］

［1］熊言林，江家發，閻蒙鋼，等．高師“化學教學論實驗”課程改革的嘗試［J］．化學教育，2006（1）：42－43．

［2］李遠蓉，李鳳艷，盧一卉．構建高師“化學實驗教學研究”內容體系的新思路［J］．化學教育，2006（1）：45．

［3］鐘啟泉，等．基礎教育課程改革綱要（試行）解讀［M］．上海：華東師范大學出版社，2001．

［4］苗深花“．化學實驗教學研究”課程的改革與實踐［J］．實驗室研究與探索，2004（4）：60．

［5］姚利民，鄭銀華．高校教師教學研究現狀與原因分析［J］．高等理科教育，2007（4）：137－140．

［6］殷慧．大學教師投身教學的研究［D］．長沙：湖南大學，2004：20．

［7］唐智松．青年教師教學、科研投入狀態調查［J］．高等師范教育研究，2001（1）：73－78．

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[關鍵詞] 工程光學；教學改革；多元化；實踐教學

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）02-0089-04

0 引言

《工程光學》是測控技術及儀器專業的專業平臺課，根據燕山大學本科生培養方案設置，其總學時為40學時，其中實驗學時為6學時。在知識結構上，該課程以大學物理和高等數學知識為先導，同時又以光電檢測技術、光學儀器設計、激光檢測技術、紅外檢測技術和光纖傳感及通信等課程為延拓。將幾何光學和物理光學作為主要授課內容，講授測量過程中涉及光學測量的各種方法，講授其基本思想、原理與技術，并以此為理論基礎，使學生在光學參量測量的過程中進行測量系統的分析與設計，并對其性能進行優化及誤差分析，從而滿足系統設計參數的要求和工程實際中的特定需要。

1 教學現狀及存在問題分析

在目前的《工程光學》教學過程中，存在著以下問題。

1）在教學內容上，原來的教學大綱強調教學內容的系統性和完整性，導致物理光學的部分章節與大學物理中的相應內容存在一定重復[1，2]，在幾何光學部分，存在大量的理論公式推導，抽象晦澀。

2）教學方法與手段單一。在以往的教學過程中，由于理論分析和公式推導內容較多，《工程光學》主要以板書教學為主。隨著計算機輔助教學模式在教學中的推廣，多媒體教學方式雖然提高了單位學時內的授課信息量，但也沒有改變以教師為中心、學生被動式學習的基本狀況，互動環節明顯缺失，忽視了授課效果的及時反饋，未能充分地發揮學生的主觀能動性，教學效果不理想[3，4]。

3）實驗內容陳舊，只能完成一些基礎性驗證實驗，而對設計性實驗的實現能力較差。光學器件的設計和加工過程都十分繁雜，因此，根據設計性實驗的要求購買或加工光學組件，其可行性不高。隨著實踐教學模式的探索與推廣，實驗室的作用應得到重視和充分的顯現[5，6]。

在《工程光學》的教學改革過程中，探索多元化教學模式，實現課堂教學與實踐性環節的有機結合，是十分必要的。

2 多元化教學模式探索

在《工程光學》教學改革過程中，嘗試課堂教學與信息網絡平臺、實踐教學和光學前沿講座相結合的多元化相輔相成的改革方案。其框架見圖1。

2.1 引入先進教學理念，改進課堂教學方法

本科生教育在整個教育體系中是一個系統性基礎理論教育部分，而后續的研究生教育階段將主要著眼于知識創新和技術攻關，具有更強的理論性、技術性、應用性和方向性。因此，本科生教育恰是一個打基礎的階段，應注重對學生科學思想的培養，對基礎理論知識的全面系統性學習必須被視為重中之重。

在課堂教學過程中，應精選教學內容，課堂教學內容的設計必須以問題的解決為主線，致力于對學生分析和設計能力的培養。針對每個教學單元的重要知識點，教師選擇有代表性、難度適中、綜合性較強的光學系統，合理設計問題，以點帶面，使學生在遇到實際問題時學會分析問題和解決問題，加深學生對光學原理在測量中實際應用的認識，鍛煉分析和系統設計的能力，激發學生的學習動力。

板書教學這種傳統的課堂教學方式，能夠將教師的語言和肢體動作相結合，教學方式生動，能夠使學生集中注意力，并使教學思路得以逐步地展示，從而使教師的講解過程與學生的理解過程同步。以板書教學為主體，注重學生對基礎性原理知識的掌握，最終達到較為理想的教學效果。多媒體教學能夠綜合文字、圖像、聲音、動畫和視頻，立體教學更適合人的思維習慣和記憶規律。通過聲音、圖像進行多維教學，使課堂上教與學的交流更為流暢、學生的思維更為敏捷、學生的學習效率和自主學習的積極性得到提高。由于授課學時的限制和系統化授課的要求，在保證知識結構完整性的前提下，將物理現象的呈現、應用背景的圖片等通過多媒體的方式進行形象地展示，可使學生獲得的信息豐富且直觀，并激發學生的學習興趣，使其帶著問題對理論性的內容進行學習。

2.2 課堂教學與網絡信息平臺相結合

由于授課學時有限，除了課堂教學所涉及的核心內容之外，對于其先導課程大學物理中已經涉及的內容和難度較小的輔內容，可以通過網絡信息平臺的授課視頻和學習資料來完成。與此同時，網絡信息平臺可以幫助學生完成課前預習、課后復習，并培養學生網絡提問和教師離線解答的師生交流模式，更好地保證授課效果，并排查授課過程中的薄弱環節。

網絡信息平臺除了作為課堂教學的延伸之外，還應為教學內容和教學方式的改革提供及時的信息反饋。為了加強對教學過程的監督和管理，不斷提高教學質量，在過去幾年的教學工作中，學校教務部門也建立了教學質量評價體系，通過學生評分和督導組的教學評價，對每門課程的運行情況進行評價。這種方式在很大程度上對教學改革起到了促進作用，但過去時的反饋信息只能指導今后的教學工作，缺乏實時性。通過網絡信息平臺的留言板，方便老師對后續課程的教學內容及方式進行及時調整，并以此作為增進師生交流的互動平臺。

建設《工程光學》課程網絡習題庫。為了配合課堂教學，使之產生更好的收效，課后的練習和自我測試是十分必要的。根據教學重點和難點問題，編制各類習題，并以期末考試和考研等各類考題為參照，編制典型習題，并提供習題講解，從而方便學生課后復習和考前準備。

2.3 引入任務式教學模式，培養學生的實踐能力

《工程光學》的教學改革嘗試，要注重培養學生的工程能力、創新能力、學習知識和運用知識以及解決問題的能力，乃至團隊協作能力。目前，《工程光學》課程設計、大學生創新訓練、科技創新比賽以及《工程光學》開放性實驗，是課程教學改革要涉及到的實踐性環節。在實踐性教學環節中，教師要轉變教學觀念，從教學的主導位置變為指導和輔助學生學習的角色。以明確的任務為驅動，使學生以主動的和實踐的方式進行學習，并建立實踐環節和課程教學內容之間的有機聯系，實現課堂所學的書本理論知識的運用，從而培養學生的工程實踐綜合能力。

Zemax是目前功能較為強大的光學設計軟件，因此，在課程設計中，可以用其完成光學系統的輔助設計，并幫忙學生完成課堂幾何光學教學中各種典型光學系統的像差分析。在課程設計的過程中，以分組的形式安排了“照相物鏡鏡頭設計與像差分析”、“牛頓望遠鏡設計與像差矯正”、“帶有非球面矯正器的施密特-卡塞格林系統設計”、“多重結構配置的激光束擴大器”、“折疊反射鏡面和坐標斷點”和“消色差透鏡設計”等多個設計任務。例如，在照相物鏡鏡頭的設計中，如圖2所示，應用Zemax軟件可以對后置光闌三片物鏡原始結構（其中，分別代表該多光組系統中的3個透鏡元件）進行參數優化，輸入參數并進行焦距縮放，從而生成初始參數及結構。如圖3所示。

進而在Zemax中進行像差分析及參數優化，在初始結構的MTF 曲線中，可看出成像質量很差， 因此需要校正像差，如圖4所示。調整其可變參量（包括6個曲率半徑，2個空氣間隔和3個玻璃的厚度），對物鏡的結構進行逐次優化。每次調整后再次優化實時關注MTF圖的曲線變化，最后使各個參數都在可接受范圍之內，如圖5所示。通過課程設計中對具體光學系統的設計和分析，學生們對課堂所學知識有了更新和更深刻的理解，通過學以致用，更加體會到所學知識的重要性。

在課程設計的基礎上，鼓勵學生結合課堂所學理論知識，開展創新性研究，申報大學生創新訓練計劃項目，教師指導學生進行選題和方案論證，以項目組的形式，明確每個學生的任務分工，使每個學生都有機會參與實際項目的研究或開發，通過項目的實施來驅動學習，在實踐中加深和強化對理論知識的理解。對于大學生創新計劃項目，導師不需特意強調成果，應注重其研究和實施的過程。

在創新訓練基礎上，鼓勵學生參加科技創新比賽，通過賽事培養學生的自主創新意識和團隊協作精神。學生可以親身體驗科學研究的全過程，以個性化的思路提出設計方案，從而大大增強學生解決問題的能力。通過精心的賽前準備，所設計的“光電主動式紅外報警器”在燕山大學校團委組織的“世紀杯”科技創新大賽中獲得了優異的成績，這也極大地增強了學生的自信心，促使學生在實踐中運用所學知識，進一步加深了對知識的理解。

利用實驗室條件，《工程光學》課程設計的設計任務、大學生創新訓練的相關內容、科技創新比賽的前期準備和方案實施等實踐環節對實驗的需求都可以得到很大程度上的解決。將開放性設計性實驗、競賽題目、科研課題與工程光學某些知識相聯系，制定項目的實施方案，規劃實驗流程，列出實驗儀器及元器件清單，通過實驗驗證項目方案的可行性。在不斷發現問題、研究問題和解決問題的過程中，學生會對探索和追求未知的科學領域產生極大的興趣，在學習的過程中變被動為主動，在研究過程中也不斷提高了自身的創新能力，真正實現了以人為本、自主學習的教學理念。

2.4 開展現代光學前沿知識講座

《工程光學》課程所講授的內容是光學的基礎性應用知識，通過開設光學講座的方法，向學生傳遞這些知識在現代光學技術中應用的信息，更能使學生了解光學前沿的概況，給課堂教學內容賦予時代氣息，拓展學生的知識面。通過這類活動，不但能增進學生對學科和本專業科研方向和科研梯隊的了解，更能使學生充分認識到學習《工程光學》的意義，而且也增強了學生熱愛專業、致力于專業課程學習的積極性，從而取得良好的收效。

2.5 教學安排及課時調整

《工程光學》教學改革已經在教學實踐中推進了一年，取得了初步的成果，并將在今后的教學過程中不斷探索、總結和提高。在上一個教學周期中，針對多元化教學模式的采用，已將整個學時安排進行了必要的調整。采用網絡信息平臺，針對大學物理中已經涉及的部分知識點，縮減了每堂課復習舊知識點和考前總復習的時間，網絡試題庫的建設節約了習題課的時間，以上兩方面節約學時數約6個學時，從中分配4個學時進行課堂項目式教學，其余2個學時開設光學前沿講座。更為深入復雜的設計任務則在為期1.5周的《工程光學》課程設計中完成。另外，學生通過大學生科技創新訓練及科技創新比賽，除了獲得實踐能力的鍛煉之外，還獲得了大學四年中必修的“科技創新”學分。

3 結束語

在現今的高等教育中，注重人才的全面發展，多出人才、出好人才，是高等教育的最終目的。在工程光學教學和實踐中，發現了不少問題，有些教學改革的想法還不完善，還將在今后的教學實踐中不斷探索行之有效的改革措施。通過教學實踐和經驗總結，提高教師的理論教學和實踐教學水平，完善教學方法，取得更好的教學效果。通過多元化教學模式的嘗試，在優化課程理論教學內容的同時，引入豐富的實踐教學環節，使學生的工程應用能力、創新能力和綜合素質得到有效的培養，為學生今后的研究和就業開辟更為廣闊的空間。

參考文獻

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篇10

關鍵詞：新課程；學生素質；化學實驗功能；化學實驗教學模式

我們知道，應試教育造成學生高分低能，嚴重脫離實踐，缺乏創造性。而基礎教育是培養創造性人才的關鍵階段，因此我們要改變以應試考試為目的的教學方法，著力培養學生的各種能力以及創新思維，為學生能夠適應未來的發展打基礎，為國家培養創造性人才。中學化學實驗因為其功能，正越來越受到各個國家的重視。在新的課程改革中，特別把實驗方面的內容單列出來，以示重視。我作為一線的教師，主要結合我們的實際，論述化學新課程實驗功能與教學模式。

一、化學實驗功能

我們知道，未來的社會，將是創新的社會，在化學中能體現和培養學生的創新能力的方面不多，但是化學實驗能起到很好的作用，同時也能激發學生的學習興趣?！芭d趣是最好的老師”，只有學生對化學科學有著強烈的探索欲望和對化學知識及規律的擁有欲以及將所學化學知識應用于日常生活造福人類的動機，才可能激發創新潛能，才可能產生創新欲望。另外，化學教師良好的教師形象；生動、準確的講授；熱情真誠的關心鼓勵；幽默大方的舉止等因素在培養和強化學生學習化學的興趣和動機方面也起著不可忽視的情感作用。

二、實驗教學模式的改革

1.加強化學實驗，培養學生動手和動腦能力。化學是一門實驗科學。對于中學生而言，化學實驗對于掌握知識，形成能力具有重要的意義，教學中，在認真做好課本要求的學生必做實驗前提下，大力加強學生選做實驗的容量及演示實驗，通過實驗引入概念，得出規律，檢驗假設，發展思維，培養學生探究知識的興趣和能力。例如：在講鈉的化學性質時，可增加一個實驗：取一小塊鈉投入到裝有硫酸銅溶液或硫酸鐵溶液的小試管中，會有沉淀生產，這種現象必然很快引起學生的好奇，思維開始活躍，產生積極的探究欲望。

2.教法改革―重在指導，讓學生放手去做。學生實驗操作前，教師的“導”要從實驗本身的特點和學生的實際情況出發，采取啟發講授模式，幫助學生明確實驗的目的和要求，激活學生認知結構中的知識，并啟迪學生遵守一定的要求，把握實驗的操作要領等，以消除學生實驗中的知識、思路、方法、操作等方面的障礙。

教師的具體操作是：

（1）闡明實驗目的，導入學生實驗。在學生動手前，要引導學生弄清實驗的目的與要求，明確實驗的關鍵和注意事項，從而使學生的實踐活動沿著既定的教學目標得以順利進行。我們要引導學生去想問題，自主地揭示實驗中心內容，并找到最佳的方案及實驗方法，從而培養學生思維能力及創新能力，最終達到提高學生探究能力的目的。例如：探究“二氧化碳的制取和性質實驗”，可讓學生先通過預習、查找資料，然后設計實驗自己觀察對比：塊狀大理石、碳酸鈉粉末與同濃度鹽酸反應現象；塊狀大理石與同濃度稀硫酸反應情況，以此找到理想的反應藥品；給學生錐形瓶、平底燒瓶、廣口瓶、大試管、長頸漏斗、分液漏斗、導管、集氣瓶、水槽等儀器，由學生自己組裝實驗，再分析討論，找到制氣裝置的選擇原則，并學會儀器裝配的關鍵點，這將有助于學生運用已有知識解決新問題的能力培養。最后布置家庭小實驗：用堿面和食醋制取二氧化碳、推測雞蛋殼或水壺中水垢的成分等。

（2）演示操作，引路示范。實驗中如果有實驗儀器和操作屬于學生首次接觸或難度較大、綜合性較強的，教師要為學生作出操作示范，并結合操作點明操作要領及注意事項，學生操作結束后，要在實驗思維方面加強指導，及時把學生的思維引導到實驗總結中來。具體內容有三個方面：

a.根據實驗過程中觀察到的現象，進行歸納處理，得出正確的實驗結論。b.根據實驗操作的體會和已有的知識經驗，推理演繹、獲取規律性知識。c.針對實驗過程中存在的問題，進行實驗的改革與創新。

如在完成《濃硫酸的性質硫酸根離子的檢驗》實驗后，啟發學生思考：①通過本實驗，可以得出濃硫酸具有哪些特性？在實驗中是如何體現的？②如何進行SO42-的檢驗？試歸納出檢驗的一般操作規程。③在取用濃硫酸進行實驗時要注意哪些問題？④許多實驗中常常產生有害氣體，試舉出防止尾氣污染空氣的方法等等。同時還要對學生實驗過程作出評價性指導，即根據實驗目的和要求對全體學生存在的普遍性問題或帶有傾向性問題以及對發展學生智能和實驗水平有關的問題進行講評，促使學生認識水平產生新的飛躍。

充分利用現代教育技術手段，傳統的教學手段有很多長處，但也有局限性。而多媒體教育手段可以為學生提供良好的個別學習環境，能真正實現因材施教。計算機的模擬功能可使抽象的內容形象化、靜止的內容運動化，以便于學生獲取準確深刻的直觀感知，從而形成完整的理性認識，例如：紅外光譜、核磁共振氫譜、質譜等概念很抽象，中學化學實驗室一般沒有這樣的儀器，教師用語言、掛圖均不易表達清楚，采用多媒體仿真技術模擬這些操作，學生可以直觀地感覺到這些實驗現象，從而加深對相關知識的理解。

新課程改革的實質――讓學生真正的動起來，充分發揮學生的主觀能動性，充分發揮化學實驗的功能，為學生未來的發展打下良好的基礎。

【參考文獻】

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[2]裴新寧主編．《化學課程與教學論》．浙江教育出版社．

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[4]鄭長龍等，《化學實驗教學新視野》．高等教育出版社．