時(shí)間：2023-08-01 17:08:01
導(dǎo)語(yǔ)：在化學(xué)與工程材料的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：培養(yǎng)計(jì)劃；培養(yǎng)目標(biāo)；材料科學(xué)與工程；麻省理工學(xué)院
歐美國(guó)家在20世紀(jì)60―70年代開(kāi)始設(shè)立材料科學(xué)與工程系。名稱變更反映了對(duì)材料領(lǐng)域研究認(rèn)識(shí)的變遷，即“材料研究需要依據(jù)其行為和特征，而不是依據(jù)材料類型來(lái)進(jìn)行”。1998年教育部對(duì)材料類本科專業(yè)目錄進(jìn)行了調(diào)整，將原來(lái)劃分過(guò)細(xì)的十多個(gè)材料類小專業(yè)合并成了現(xiàn)在的冶金工程、金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料與工程、材料物理、材料化學(xué)等六個(gè)專業(yè)。同時(shí)，在引導(dǎo)性專業(yè)目錄中還設(shè)置了材料科學(xué)與工程一級(jí)專業(yè)。雖然以材料科學(xué)與工程一級(jí)大學(xué)科來(lái)設(shè)置專業(yè)是必然趨勢(shì)，但材料科學(xué)與工程人才培養(yǎng)模式仍在探索之中[1]。同濟(jì)大學(xué)當(dāng)年就設(shè)置了材料科學(xué)與工程本科專業(yè)，期望以歐美的模式來(lái)培養(yǎng)材料學(xué)科人才。實(shí)際上，早在20世紀(jì)80年代，當(dāng)時(shí)的同濟(jì)大學(xué)建筑材料工程系就為建筑材料專業(yè)的本科生開(kāi)設(shè)了材料科學(xué)導(dǎo)論、斷裂力學(xué)、表面物理化學(xué)和傳熱、傳質(zhì)與動(dòng)量傳遞（簡(jiǎn)稱三傳）4門(mén)基礎(chǔ)課程。近幾年因?yàn)閰⑴c學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的修訂工作，查閱了國(guó)內(nèi)外許多大學(xué)這個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃，國(guó)內(nèi)高校在材料科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃上的認(rèn)識(shí)一直存在爭(zhēng)議。美國(guó)麻省理工（MIT）材料科學(xué)與工程專業(yè)本科培養(yǎng)計(jì)劃的公開(kāi)信息最多，不僅有課程列表和學(xué)分要求，還有課程的詳細(xì)簡(jiǎn)介。尤其是麻省理工的開(kāi)放課程服務(wù)（OpenCourseWare），使得我們還能夠進(jìn)一步了解課程大綱和部分內(nèi)容。此外，MIT材料學(xué)科是USNews全美排名第一的，他們的培養(yǎng)
計(jì)劃應(yīng)該具有更好的借鑒意義。本文在反復(fù)仔細(xì)研究其有關(guān)本科培養(yǎng)的各種公開(kāi)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)其培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行了分析，結(jié)合自己的教學(xué)工作實(shí)踐，總結(jié)了一些心得體會(huì)，希望與國(guó)內(nèi)同行共享。
一、麻省理工材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃
MIT材料科學(xué)與工程系設(shè)3個(gè)專業(yè)（Course）。其一為一般意義上的材料科學(xué)與工程專業(yè)（Course 3），學(xué)生所得學(xué)位是材料科學(xué)與工程理學(xué)學(xué)士（Bachelor of Science in Materials Science and Engineering），其所授學(xué)位是被ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology，美國(guó)工程與技術(shù)鑒定委員會(huì)）授權(quán)的，絕大部分學(xué)生都選讀這個(gè)專業(yè)。其二為課程選擇度更大的一般專業(yè)（Course 3-A），這個(gè)專業(yè)的畢業(yè)生將獲得沒(méi)有特別指定專業(yè)領(lǐng)域的理學(xué)學(xué)士（Bachelor of Science without specification）學(xué)位，系里并不尋求ABET對(duì)這個(gè)學(xué)位的授權(quán)，只有很少學(xué)生選擇這個(gè)專業(yè)，常常是醫(yī)學(xué)、法學(xué)、MBA預(yù)科生選擇這個(gè)專業(yè)。第三是考古與材料專業(yè)（Course 3-C），學(xué)生所得學(xué)位是考古與材料理學(xué)學(xué)士（Bachelor of Science in Archaeology and Materials），系里也不尋求ABET對(duì)這個(gè)學(xué)位的授權(quán)。從系里是否尋求對(duì)所授學(xué)位授權(quán)就可以看到，MIT材料科學(xué)與工程系本科生的主要專業(yè)是一般意義上的材料科學(xué)與工程專業(yè)（Course 3）。后面的討論主要針對(duì)Course 3的培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行。
1. 課程和學(xué)分要求
該培養(yǎng)計(jì)劃的要求包括：（1）MIT的一般要求，共17門(mén)課程，其中自然科學(xué)6門(mén)，人文社科8門(mén)，限選科技課程2門(mén)，實(shí)驗(yàn)課程1門(mén)。（2）交流能力課程（Communication Requirement）4門(mén)。（3）系內(nèi)課程，包括一套核心課程（Core subjects，共10門(mén)課），一個(gè)論文或2個(gè)實(shí)習(xí)以及4門(mén)限選課程，合計(jì)184～195學(xué)分。其2011―2012版本的課程和學(xué)分要求見(jiàn)表1，表中課程名稱前面的數(shù)字表示課程號(hào)，后面跟表示學(xué)分的數(shù)字、課程性質(zhì)、前修或同修課程號(hào)。MIT每門(mén)課程的學(xué)分由三部分組成，表示學(xué)習(xí)課程所需要的時(shí)間分布，中間用短線隔開(kāi)，第一個(gè)數(shù)字表示講課時(shí)間，第二數(shù)字表示實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)或者野外工作時(shí)間，第三個(gè)數(shù)字表示預(yù)習(xí)的時(shí)間，是以中等學(xué)生所需要時(shí)間估計(jì)的。1個(gè)學(xué)分大約相當(dāng)于一學(xué)期需要14小時(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)間。從表 1可見(jiàn)，一般專業(yè)課程，預(yù)習(xí)所需時(shí)間是講課時(shí)間的2～3倍。
備注
*可以代替本先修課程的其他先修課程列在課程描述頁(yè)面。
（1）這些課程可以算作必修課程或者限選課程的一部分，但不能同時(shí)計(jì)算。
（2）可以選9-12學(xué)分。
（3）通過(guò)申請(qǐng)，可以被類似課程替代。
2. 限選課程的選擇
中列出了21門(mén)限選課程，每個(gè)學(xué)生只需要選擇4門(mén)課（48學(xué)分）。理論上，學(xué)生可以在21門(mén)課程中任選48學(xué)分，甚至經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)，還可以選擇其他系的課程或者研究生課程來(lái)代替。實(shí)際上，由于材料的范圍很廣，這些選修課程是根據(jù)主要的研究領(lǐng)域來(lái)設(shè)置的，它們是： 生物與聚合物材料（Bio-and Polymeric Materials），電子材料（Electronic Materials），結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料（Structural and Environmental Materials），基礎(chǔ)與計(jì)算材料科學(xué)（Fundamental and Computational Materials Science）。
因此，在MIT材料學(xué)院的網(wǎng)頁(yè)上，曾經(jīng)列出了各領(lǐng)域推薦的限選課程。網(wǎng)頁(yè)上還列出了每一個(gè)方向的咨詢教授，以方便對(duì)上述領(lǐng)域某一方面更感興趣的學(xué)生選課。
3. 部分課程大綱和教學(xué)情況分析
（1）材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)課程
這個(gè)課程為15學(xué)分（5-0-10），總是與“材料實(shí)驗(yàn)”一起選修。課程安排也是交叉進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)周不上課，一共有4個(gè)實(shí)驗(yàn)周。這樣，材料科學(xué)與工程課程講課時(shí)間就縮短為9周（一個(gè)學(xué)期14周，最后一周為考試）。其課程安排為周一、三、五各2小時(shí)的講課（lecture），周二和四各1小時(shí)的復(fù)習(xí)課（recitation）。所以一共27次講課，18次復(fù)習(xí)課。實(shí)際講課為24次，另外3次課為測(cè)驗(yàn)和考試。最后一次考試并不是考全部課程內(nèi)容，即每次測(cè)驗(yàn)和考試都是分段內(nèi)容。
這個(gè)課程由兩個(gè)教授分別講授，每個(gè)教授都是24次課，因此可以推論，每次每個(gè)教授將講1小時(shí)。一個(gè)講授結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵（Structure and Bonding），一個(gè)講授熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)學(xué)（Thermodynamics and Statistical Mechanics）。
兩部分課程分別布置6次作業(yè)，每部分每次都是2～3個(gè)題目，都有交作業(yè)的期限，沒(méi)有按期交作業(yè)的，該次作業(yè)成績(jī)?yōu)?。作業(yè)答案在交作業(yè)期限過(guò)后就會(huì)立即公布。課程總成績(jī)由作業(yè)成績(jī)占20%、三次測(cè)驗(yàn)占80%構(gòu)成。得分標(biāo)準(zhǔn)為：總評(píng)80分以上A，70～79分為B，55～69分為C，低于55分為不及格。
（2）實(shí)驗(yàn)課程
MIT材料系內(nèi)有2門(mén)必修的實(shí)驗(yàn)課程，即材料實(shí)驗(yàn)和材料綜合實(shí)驗(yàn)。這兩門(mén)課程同時(shí)還是加強(qiáng)專業(yè)交流能力培養(yǎng)的課程，所以，教學(xué)過(guò)程特別注意專業(yè)交流方面（包括論文寫(xiě)作、口頭技術(shù)報(bào)告等）的形式要求。材料實(shí)驗(yàn)與材料科學(xué)與工程課程同時(shí)選修，在2年級(jí)第一學(xué)期進(jìn)行。材料綜合實(shí)驗(yàn)課（Materials Project Laboratory）基本上就是幾個(gè)同學(xué)合作的科研項(xiàng)目，在3年級(jí)下學(xué)期進(jìn)行。下面以二年級(jí)的材料實(shí)驗(yàn)為例，介紹其教學(xué)和考評(píng)辦法。
如前所述，材料實(shí)驗(yàn)共4個(gè)實(shí)驗(yàn)周，實(shí)驗(yàn)周沒(méi)有其他專業(yè)課。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括量子力學(xué)原理演示、熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)，同時(shí)囊括了幾乎全部現(xiàn)代材料分析研究方法（XRD、SEM/AFM、DSC、光散射等），并通過(guò)口頭和書(shū)面方式加強(qiáng)交流能力培養(yǎng)。從教學(xué)內(nèi)容看，這門(mén)實(shí)驗(yàn)課承擔(dān)了教授材料研究方法的任務(wù)。
一般將50個(gè)左右學(xué)生（2011年的2年級(jí)學(xué)生只有43人）分成6個(gè)組。每個(gè)實(shí)驗(yàn)周有3個(gè)實(shí)驗(yàn)主題，每個(gè)主題下面2個(gè)實(shí)驗(yàn)，2個(gè)組共選一個(gè)主題，每組選做其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)。6個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。一周3次實(shí)驗(yàn)，每次4小時(shí)。因此，每個(gè)組每周只做3個(gè)實(shí)驗(yàn)（每個(gè)主題做1個(gè)實(shí)驗(yàn)），共12個(gè)實(shí)驗(yàn)。由于每個(gè)組只做了一半的實(shí)驗(yàn)，對(duì)另一半實(shí)驗(yàn)的了解，通過(guò)每周2次的1小時(shí)交流課程（recitation sections，一般隔天舉行）來(lái)實(shí)現(xiàn)。交流課上，大家各自在黑板上即興介紹實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)，回答教師和同學(xué)的提問(wèn)。
該實(shí)驗(yàn)課由3個(gè)教授上，其中一個(gè)總負(fù)責(zé)。課程成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
二、分析和討論
1. 關(guān)于必修課和選修課
系內(nèi)必修課程除畢業(yè)論文或企業(yè)實(shí)習(xí)外，共有10門(mén)。大學(xué)一般要求的17門(mén)課，理論上可以自由選擇，但從表1系內(nèi)課程的先修課程可以看出，微積分I和II，物理I和II是需要先修的，大學(xué)一般要求的6門(mén)自然科學(xué)課程就去掉了4門(mén)，能夠自由選擇的大學(xué)自然科學(xué)課程剩下2門(mén)。從系里建議的選課表（roadmap）可以看到，另外2門(mén)自然科學(xué)是化學(xué)和生物。所以，自然科學(xué)的必修課程實(shí)際上相當(dāng)于14門(mén)。
限選課程要求包括GIR類型2門(mén)和48學(xué)分的系內(nèi)選修課。有3門(mén)系內(nèi)課程（共39個(gè)學(xué)分）可以作為GIR課程來(lái)選，但不能同時(shí)作為系內(nèi)課程要求的學(xué)分。大多數(shù)系內(nèi)選修課程的學(xué)分為12分，這樣的話，系內(nèi)限選課48學(xué)分需要選讀4門(mén)。所以，每個(gè)學(xué)生可以有6門(mén)專業(yè)選修課程。有意思的是，在表1中只有21門(mén)限選課程，而該系主要的研究領(lǐng)域（或者說(shuō)相當(dāng)于我們的專業(yè)方向）有4個(gè)，平均每個(gè)方向只有5.25門(mén)課。如果去掉2011―2012年新增的2門(mén)課程，過(guò)去幾年只有19門(mén)課，平均每個(gè)方向只有4.75門(mén)課程?？磥?lái)，MIT材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程設(shè)置，并不鼓勵(lì)學(xué)生選單一專業(yè)方向的課程。實(shí)際上，在以前分專業(yè)方向限制選修課時(shí)，每個(gè)專業(yè)方向僅僅提供2～3門(mén)課程，進(jìn)一步的分析見(jiàn)下文。
反觀我們的培養(yǎng)計(jì)劃，我們的專業(yè)方向必修課程有5門(mén)（14學(xué)分），選修課程應(yīng)選4門(mén)（8學(xué)分），合計(jì)9門(mén)課程22學(xué)分。因?yàn)槲覀兊膶W(xué)分是按照每周上課學(xué)時(shí)數(shù)計(jì)算的。如果按照MIT的學(xué)分計(jì)算方法，學(xué)分約為每周上課學(xué)時(shí)數(shù)的3～4倍，考慮到我們的上課周數(shù)為17～18周，而MIT才14周，因此，我們的專業(yè)方向應(yīng)選學(xué)分至少相當(dāng)于MIT的88學(xué)分，比其4門(mén)課程（48學(xué)分）的要求多了5門(mén)課程（40學(xué)分）?？梢?jiàn)，我們的培養(yǎng)計(jì)劃更加注重學(xué)生專業(yè)方向知識(shí)和技能的培養(yǎng)。
另外，MIT材料科學(xué)與工程系的研究領(lǐng)域非常廣泛，關(guān)于其主要研究領(lǐng)域的介紹出現(xiàn)在3個(gè)網(wǎng)頁(yè)上。其一是在該系的學(xué)位要求中關(guān)于限選課程的介紹網(wǎng)頁(yè)，4個(gè)主要的研究領(lǐng)域分別是生物與聚合物材料、電子材料、結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料、基礎(chǔ)與計(jì)算材料科學(xué)。其二是在MIT的招生網(wǎng)頁(yè)，4個(gè)主要的研究領(lǐng)域分別是：半導(dǎo)體材料和低維系統(tǒng)（Semiconductor materials and low-dimensional systems）、能源材料（Materials for Energy）、納米結(jié)構(gòu)材料（Nanostructures）、材料的生物工程（Bioengineering of Materials）。在介紹全體教師（Faculty）的網(wǎng)頁(yè)，列出了30個(gè)研究方向（discipline），共122人次（有重復(fù)計(jì)算，因?yàn)閷?shí)際教師只有35人），平均每個(gè)研究方向4.07人次（或1.17人）。少的方向僅1人如微技術(shù)、半導(dǎo)體，最多的是納米技術(shù)，23人次。上面列出的生物工程（包括生物物理和生物技術(shù)）9人次，能源材料（包括能源與環(huán)境、儲(chǔ)能）9人次。人數(shù)比較多的研究方向還有結(jié)構(gòu)與環(huán)境材料9人次，高分子材料7人次，電、光和磁材料7人次。
可見(jiàn)，盡管MIT研究的材料類型很多，但其本科生培養(yǎng)計(jì)劃中，涉及具體材料類別方向的課程特別少。
2. 關(guān)于考核與成績(jī)
MIT很多課程的成績(jī)?cè)u(píng)定都包括平時(shí)作業(yè)和出勤與課堂參與情況。有的課程，考試以外的項(xiàng)目在成績(jī)?cè)u(píng)定中所占份額可達(dá)到50%，有的實(shí)驗(yàn)課程則更是高達(dá)85%這在一定程度上反映了MIT對(duì)大學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的管理是非常嚴(yán)格的，與我們頭腦中關(guān)于國(guó)外大學(xué)生“自由”學(xué)習(xí)的圖像截然不同。
3. 關(guān)于選課進(jìn)度安排
MIT材料系沒(méi)有規(guī)定統(tǒng)一的選課進(jìn)度表。但從其推薦的選課安排（roadmap）看，具有如下特點(diǎn)：
（1）8門(mén)大學(xué)一般要求的社科課程（GIR）分布在8個(gè)學(xué)期選修，即每學(xué)期選修1門(mén)社科課程；
（2）一年級(jí)把大學(xué)要求的6門(mén)自然科學(xué)課程（GIR）學(xué)完，包括數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)。
（3）二年級(jí)起全面進(jìn)入專業(yè)學(xué)習(xí)。第一學(xué)期學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)、材料實(shí)驗(yàn)2門(mén)課程，兩門(mén)課交叉進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)周不上課。上課周每天都有材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)課，實(shí)驗(yàn)周每天都有實(shí)驗(yàn)或交流，學(xué)習(xí)安排非常集中。
（4）每學(xué)期的課程一般為4門(mén)，其中1門(mén)為社科課程。
MIT二年級(jí)第1學(xué)期就學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課程，這比我們的教學(xué)計(jì)劃提前很多。國(guó)內(nèi)的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)度安排曾經(jīng)強(qiáng)調(diào)，前兩年不安排專業(yè)課，以至于我們的材料科學(xué)與工程課程被安排在第5學(xué)期，材料研究方法更是被安排在第6學(xué)期，使得高年級(jí)學(xué)習(xí)特別緊張，深入接觸專業(yè)知識(shí)和方法的時(shí)間被推遲。
4. 關(guān)于培養(yǎng)計(jì)劃的修訂
從網(wǎng)頁(yè)上能夠追溯到MIT材料系1998年的培養(yǎng)計(jì)劃，其培養(yǎng)計(jì)劃在2003年做了很大的調(diào)整。兩者的比較
這兩個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃的最大差別在必修課，課程名稱幾乎完全變了。但對(duì)比課程名稱和教學(xué)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，新培養(yǎng)計(jì)劃中的“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”包含結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)兩大部分內(nèi)容，分別由兩位教授講授，似乎代替了原來(lái)的“材料熱力學(xué)”、“材料物理化學(xué)”和“材料化學(xué)物理”3門(mén)課程，因?yàn)槠浣滩闹蝗匀皇俏锢砘瘜W(xué)（Engel， T.， and P. Reid. Physical Chemistry. San Francisco， CA： Benjamin Cummings， 2005. ISBN： 9780805338423）。“材料實(shí)驗(yàn)”應(yīng)該與原先的“材料結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)”對(duì)應(yīng)，“材料綜合實(shí)驗(yàn)”應(yīng)該與原來(lái)的“材料加工實(shí)驗(yàn)”對(duì)應(yīng)?！安牧系奈⒔Y(jié)構(gòu)演變”與原來(lái)的“材料結(jié)構(gòu)”相似。取消了“材料力學(xué)”、“材料工程中的輸運(yùn)現(xiàn)象”2門(mén)課程。增加了“材料的電光磁性能”、“材料的力學(xué)性質(zhì)”、“有機(jī)和生物材料化學(xué)”、“材料加工”4門(mén)課程。取消2門(mén)，合并2門(mén)，增加4門(mén)，課程總數(shù)不變。
選修課變化較小，只是增加了若干課程，特別是生物材料和納米材料的課程。其實(shí)，兩門(mén)生物材料課程是2000年增加的，當(dāng)時(shí)選修課由4方向增加為5個(gè)方向。選修課的最大變化是理論上不再分專業(yè)方向，學(xué)生可以任意選課。但實(shí)際操作時(shí)，仍然向?qū)W生推薦各專業(yè)方向的課程組合。無(wú)論如何，每個(gè)專業(yè)方向的課程不足4門(mén)，學(xué)生必然需要選修其他方向的課程。
從2003年至今，必修課沒(méi)有變化，選修課則有一些小的調(diào)整（表5）。其中2005年減少了高分子化學(xué)、化學(xué)冶金學(xué)（Chemical Metallurgy）2門(mén)課程。增加了2門(mén)數(shù)學(xué)，材料熱力學(xué)（原來(lái)的必修課），先進(jìn)材料加工，衍射和結(jié)構(gòu)，材料的對(duì)稱性、結(jié)構(gòu)和張量性質(zhì)，材料選擇，共7門(mén)課程。可見(jiàn)，增加的這些課程仍然是與具體材料種類無(wú)關(guān)的。2007年和2011年分別增加了1門(mén)生物材料方面的課程。可見(jiàn)，即使是選修課的調(diào)整，仍然在繼續(xù)加強(qiáng)有關(guān)材料行為特征方面的課程，減少有關(guān)具體材料種類的課程。
5. 關(guān)于培養(yǎng)目標(biāo)與課程設(shè)置
過(guò)去，MIT材料科學(xué)與工程系培養(yǎng)目標(biāo)分四類，研究型學(xué)位（Course 3）、預(yù)科型學(xué)位（Course 3A）、實(shí)踐型學(xué)位（Course 3B，2003年取消）和考古型學(xué)位（Course 3C）。其中，研究型學(xué)位與實(shí)踐型學(xué)位培養(yǎng)要求的唯一差別是不變的，即前者在四年級(jí)做畢業(yè)論文，后者在二年級(jí)暑假和三年級(jí)暑假做2個(gè)20周的企業(yè)實(shí)習(xí)，其他課程要求完全相同?，F(xiàn)在把實(shí)踐型學(xué)位取消了，但仍然保留了學(xué)生向這個(gè)方向發(fā)展的渠道，即學(xué)生仍然可以選擇做畢業(yè)論文或者企業(yè)實(shí)習(xí)，學(xué)位合并在研究型學(xué)位（Course 3）中。
從2003年培養(yǎng)計(jì)劃大調(diào)整來(lái)看，MIT材料科學(xué)與工程專業(yè)（Course 3）的主要培養(yǎng)目標(biāo)是讓本科畢業(yè)生繼續(xù)深造。也可能是社會(huì)需求的變化促使MIT對(duì)培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。這從MIT選讀實(shí)踐型學(xué)位人數(shù)變遷或許可以看出一些端倪（表6）。從1998年到2002年，實(shí)踐型學(xué)位人數(shù)多于研究型學(xué)位的人數(shù)，2002年突然降低，與研究型學(xué)位相當(dāng)。查看大學(xué)2年級(jí)實(shí)踐型學(xué)位學(xué)生注冊(cè)數(shù)，從2002年起突然減少，由原來(lái)每年約20人突然減少為6人。2003年培養(yǎng)計(jì)劃調(diào)整當(dāng)年，還有5人注冊(cè)為實(shí)踐型學(xué)位，這應(yīng)該是此前培養(yǎng)計(jì)劃延續(xù)所致。
那么，沒(méi)有了實(shí)踐型（Course 3B）學(xué)位，是否還有學(xué)生仍然會(huì)選擇實(shí)習(xí)代替論文呢。下面從2002～2008年MIT材料系本科畢業(yè)生去向分析。除了一些研究生院，網(wǎng)頁(yè)一共列出了38家企業(yè)和17家政府部門(mén)或咨詢機(jī)構(gòu)。統(tǒng)計(jì)2002年以后（至2005年結(jié)束，當(dāng)年僅剩下1人）各年4年級(jí)實(shí)踐型學(xué)位人數(shù)（也約等于當(dāng)年畢業(yè)人數(shù)）總和恰為38人，與畢業(yè)生去向統(tǒng)計(jì)的企業(yè)單位數(shù)剛好相同。這難道是巧合？是否可以推論，2003培養(yǎng)計(jì)劃修改之后幾乎就沒(méi)有學(xué)生選擇去企業(yè)實(shí)習(xí)了？
MIT材料專業(yè)取消實(shí)踐型學(xué)位，以及此后可能幾乎沒(méi)有人選擇實(shí)習(xí)代替畢業(yè)論文事實(shí)，一方面可能與美國(guó)產(chǎn)業(yè)向國(guó)外轉(zhuǎn)移，本國(guó)企業(yè)對(duì)工程師的需求減少有關(guān)；另一方面，MIT培養(yǎng)計(jì)劃中的課程設(shè)置調(diào)整也起了一定作用。因?yàn)檫x擇實(shí)踐型學(xué)位人數(shù)銳減在前（2002年），培養(yǎng)計(jì)劃調(diào)整在后（2003年）。培養(yǎng)計(jì)劃中去掉的必修課“材料力學(xué)”和“材料工程中的輸運(yùn)現(xiàn)象”，顯然屬于工程類課程。因此，其培養(yǎng)計(jì)劃課程中增加材料研究型基礎(chǔ)知識(shí)、減少工程知識(shí)的傾向十分明顯，也說(shuō)明其培養(yǎng)計(jì)劃隨社會(huì)需求進(jìn)行了及時(shí)調(diào)整。
另外，盡管2003年培養(yǎng)計(jì)劃中的必修課有較大調(diào)整，但選修課調(diào)整比較有限。而且調(diào)整前后，沒(méi)有改變其材料類本科生寬專業(yè)培養(yǎng)的模式。
但在選修課中，把專業(yè)方向的基礎(chǔ)課程去掉，仍然讓人有點(diǎn)匪夷所思。例如，高分子化學(xué)在高分子材料領(lǐng)域歷來(lái)就被認(rèn)為是專業(yè)基礎(chǔ)課。MIT在2005年卻把這門(mén)課從本科生培養(yǎng)計(jì)劃中去掉了。查看其高分子方向研究生培養(yǎng)計(jì)劃核心課程，可以看到高分子物理化學(xué)、高分子合成、高分子合成化學(xué)等基礎(chǔ)課程?？梢?jiàn)，MIT把專業(yè)方向的一些基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)放在了研究生階段。
以上似乎給人這樣的印象，如果不繼續(xù)讀研究生，則專業(yè)方向的基礎(chǔ)知識(shí)是不太夠的，無(wú)形中將人才培養(yǎng)的周期拉長(zhǎng)到研究生階段了。但從我自己教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，學(xué)習(xí)高分子物理就可以了解高分子材料的行為和特征，未必需要清楚地知道高分子材料的合成與制備方法。我的一些研究生以前從未學(xué)習(xí)高分子方面的課程，為了讓他們?cè)谘芯恐心軌蚶斫夂褪褂酶叻肿硬牧?，我就是先給他們講授高分子物理的基本知識(shí)。
另外，注意到MIT材料專業(yè)研究生數(shù)量是本科生數(shù)量的2.2倍，有很多研究生來(lái)自校外，特別是來(lái)自國(guó)外。所以，MIT材料專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中對(duì)專業(yè)方向選修課程的調(diào)整，結(jié)合研究生階段的課程安排，既考慮到了本科寬專業(yè)基礎(chǔ)的培養(yǎng)模式，又打通了本科生培養(yǎng)與研究生培養(yǎng)之間的關(guān)聯(lián)，在研究生階段加強(qiáng)專業(yè)方向基礎(chǔ)知識(shí)的培養(yǎng)，也便于接受其他教育背景的學(xué)生來(lái)讀研究生，還是十分合理的。
MIT材料專業(yè)的本科培養(yǎng)計(jì)劃，不斷強(qiáng)化了按照材料大類進(jìn)行培養(yǎng)的模式，必修課和選修課都加強(qiáng)了材料基本行為知識(shí)的課程，減弱了材料類別基礎(chǔ)知識(shí)的課程，把后者移到研究生教育階段。這說(shuō)明國(guó)外關(guān)于“材料研究依據(jù)其行為和特征，而不是依據(jù)材料類型來(lái)進(jìn)行”的認(rèn)識(shí)形成30多年以來(lái)，不僅沒(méi)有改變，還在進(jìn)一步加強(qiáng)。MIT在2003年對(duì)培養(yǎng)計(jì)劃大調(diào)整時(shí)，加強(qiáng)了材料研究基礎(chǔ)知識(shí)課程，減少了工程類課程，其本科生的主要去向是進(jìn)一步深造，直接到企業(yè)就業(yè)的比例急劇減少。本科生階段加強(qiáng)研究基礎(chǔ)知識(shí)課程，把專業(yè)方向基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)放在研究生階段，加強(qiáng)了研究生的知識(shí)培養(yǎng)，可能是其材料研究能夠長(zhǎng)期在美國(guó)名列前茅的原因之一。
【關(guān)鍵詞】高職院校 “教學(xué)做一體化” “實(shí)驗(yàn)教室” 工程材料與檢測(cè)
【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2013）32-0052-02
隨著我國(guó)不斷加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，各地工程不斷開(kāi)工建設(shè)，國(guó)家對(duì)工程技術(shù)人員的需求越來(lái)越大。在這樣的大環(huán)境下，高職院校的土木工程專業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，學(xué)校的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)也得到了大力支持。與此同時(shí)，社會(huì)對(duì)高職院校所培養(yǎng)的人才也有了更高的要求。從以前的會(huì)動(dòng)手，到現(xiàn)在的還要會(huì)動(dòng)腦，無(wú)疑要求高職院校在教育教學(xué)手段上做出改變。
一 高職院校工程材料與檢測(cè)課程現(xiàn)狀
高職院校是國(guó)家規(guī)定的具有?？茖哟无k學(xué)資質(zhì)的院校，其教育層次低于本科，因此，在生源水平上，學(xué)生大多沒(méi)有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)習(xí)熱情也不高，加之感覺(jué)不到學(xué)習(xí)壓力，很容易被周圍諸多誘惑吸引而迷失前進(jìn)的方向，忘記在校學(xué)習(xí)的目的?？紤]到生源的質(zhì)量，高職院校的課程在教學(xué)理念上，不能把教學(xué)對(duì)象當(dāng)作“目標(biāo)明確的成年人”來(lái)對(duì)待，不能認(rèn)為“他們已經(jīng)是成年人了，能對(duì)自己的未來(lái)負(fù)責(zé)”，而是要像中學(xué)時(shí)一樣，讓他們?cè)谡n堂上知道“學(xué)了這門(mén)課，我能干什么”，而且要隨著學(xué)習(xí)的深入，讓他們看到自己學(xué)到的東西在工作中是怎樣發(fā)揮作用的。這樣才能保持他們對(duì)學(xué)習(xí)的熱情，從而完成教學(xué)任務(wù)。
工程材料與檢測(cè)是一門(mén)基于實(shí)驗(yàn)的具有“理論+實(shí)踐”要求的課程，所教授的是在工程建設(shè)過(guò)程中使用的水泥、砂石、鋼筋、瀝青等一切原材料的性質(zhì)，以及原材料、工程構(gòu)筑物的質(zhì)量檢測(cè)方法、判定依據(jù)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，要掌握多種常用材料的物理、力學(xué)性能，以及國(guó)家規(guī)范對(duì)材料性能指標(biāo)的要求和這些指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法。因此，課程中設(shè)置了若干個(gè)材料實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，供學(xué)生強(qiáng)化理論知識(shí)，并培養(yǎng)動(dòng)手操作能力。
在教學(xué)中，主講教師多采用在課堂內(nèi)介紹材料的組成、特性及應(yīng)用的理論講解，再到實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)操作，最終以學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為評(píng)定學(xué)生成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。但在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生理論是否掌握，實(shí)驗(yàn)的目的是否明確，操作步驟是否規(guī)范，實(shí)驗(yàn)報(bào)告并不能完全體現(xiàn)。
二 “教學(xué)做一體化”教學(xué)法的引入
當(dāng)前高職院校教育強(qiáng)調(diào)以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)高技能人才為目標(biāo)。學(xué)生是否掌握教師傳授的知識(shí)并融會(huì)貫通，是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的最終標(biāo)準(zhǔn)。在多年的教學(xué)實(shí)踐中我發(fā)現(xiàn)，高職院校學(xué)生對(duì)課堂理論教學(xué)的耐性較低，當(dāng)課堂內(nèi)容相對(duì)生動(dòng)有趣時(shí)，大部分學(xué)生都能跟隨教師的思路聽(tīng)下去，但當(dāng)講到理論性強(qiáng)一些的內(nèi)容時(shí)，還能保持聽(tīng)課耐性的學(xué)生就少了很多。無(wú)論什么教學(xué)內(nèi)容，想保持全程活潑生動(dòng)的難度相當(dāng)大，以講授為主的課程模式對(duì)知識(shí)的傳授是有限的。而在實(shí)踐課上，大部分學(xué)生因?yàn)槟懿僮鲀x器，在教師的講解下能看到自己從一竅不通到基本能操作的過(guò)程，就對(duì)能動(dòng)手操作的教學(xué)內(nèi)容保持較高的積極性，經(jīng)過(guò)1～2周的實(shí)訓(xùn)，大部分學(xué)生都表示比平時(shí)課堂學(xué)習(xí)收獲更大。從對(duì)比中可以看出，高職院校學(xué)生的特點(diǎn)是：動(dòng)手操作的意愿遠(yuǎn)大于單純的動(dòng)腦學(xué)習(xí)。為了順應(yīng)學(xué)生的這一特點(diǎn)，“教學(xué)做一體化”的教學(xué)方法勢(shì)在必行。
“教學(xué)做一體化”的核心是將講授、學(xué)習(xí)、操作整合在一起，以學(xué)生動(dòng)手操作為課堂主要學(xué)習(xí)形式，在學(xué)生操作的同時(shí)，教師從旁觀察、發(fā)現(xiàn)并解答學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題。在工程材料課程的設(shè)計(jì)上，則是以砂石基本性質(zhì)、水泥檢測(cè)、混凝土、砂漿、鋼筋、瀝青等若干個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分別作為教學(xué)單元，以熟悉掌握實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為目的進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)。相比傳統(tǒng)的教學(xué)方法，課程的表現(xiàn)形式主要有以下兩點(diǎn)差別：
1.一體化教學(xué)場(chǎng)地
由于課程的主要目的是學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作的步驟，不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及大大小小的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器，普通教室無(wú)法滿足數(shù)十名學(xué)生同時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)和操作。因此，必須把教室搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在“實(shí)驗(yàn)教室”中進(jìn)行教學(xué)和操作。為了同時(shí)滿足教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的要求，實(shí)驗(yàn)教室的內(nèi)部布置也應(yīng)針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以實(shí)驗(yàn)設(shè)備為核心，增加教學(xué)設(shè)備。以水泥實(shí)驗(yàn)教室為例，實(shí)驗(yàn)教室中教師所在的講臺(tái)由實(shí)驗(yàn)臺(tái)取代，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上放置水泥實(shí)驗(yàn)所需要的量筒、天平、水泥刀、維卡儀、水泥凈漿攪拌機(jī)等設(shè)備，水源、電源齊備。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)旁，電腦及多媒體設(shè)備也必須到位。講臺(tái)下，按班級(jí)人數(shù)設(shè)置若干個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以每臺(tái)4～6人為宜，儀器設(shè)備等與教師實(shí)驗(yàn)臺(tái)相同。教室四周設(shè)置4～6臺(tái)水泥膠砂振實(shí)臺(tái)，另外放置一排鐵架，放置水泥膠砂試模及油等輔助材料，并在角落堆砌一個(gè)水泥試塊養(yǎng)護(hù)池，以滿足水泥試塊的養(yǎng)護(hù)需要。
2.一體化課堂組織
通過(guò)對(duì)不同材料實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的研究和分析，將各個(gè)大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分解為若干個(gè)分部實(shí)驗(yàn)，每次課圍繞一個(gè)分部實(shí)驗(yàn)，先由教師進(jìn)行理論講授，再組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。
在“教學(xué)做一體化”教學(xué)的水泥技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)章節(jié)，水泥需要檢測(cè)五項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，安排12課時(shí)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有“水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量”、“水泥凝結(jié)時(shí)間”、“水泥體積安定性”、“水泥細(xì)度”、“水泥膠砂強(qiáng)度”五項(xiàng)（其中，進(jìn)行“凝結(jié)時(shí)間”及“水泥體積安定性”檢測(cè)的前提條件是水泥凈漿達(dá)到“標(biāo)準(zhǔn)稠度”，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間存在前后連續(xù)關(guān)系，因此安排在同一次課中進(jìn)行。由于“水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量”需要多次重復(fù)試驗(yàn)，嘗試使用不同的用水量，以期得到標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥漿，故需要安排4個(gè)課時(shí)以保證實(shí)驗(yàn)順利完成）。
以“水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量”課堂組織為例，該課程安排4個(gè)課時(shí)，分配如下：理論講授1個(gè)課時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)步驟1個(gè)課時(shí)，學(xué)生動(dòng)手2個(gè)課時(shí)。
第一，在理論講授環(huán)節(jié)，主要利用多媒體課件的圖片講解水泥技術(shù)指標(biāo)對(duì)水泥性質(zhì)的影響，以及對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的意義。通過(guò)對(duì)比合格與不合格的水泥對(duì)工程構(gòu)筑物的不同影響，讓學(xué)生對(duì)水泥各技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)的重要性有一定的直觀認(rèn)識(shí)，初步建立質(zhì)量檢測(cè)意識(shí)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)安全意識(shí)（包括工程安全、設(shè)備安全以及人員的安全）。
第二，理論講授完成后，介紹“水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量”實(shí)驗(yàn)需要的各種儀器設(shè)備的使用方法以及設(shè)備使用的注意事項(xiàng)，并進(jìn)行演示。在演示過(guò)程中，逐一指出實(shí)驗(yàn)可能存在的危險(xiǎn)，并強(qiáng)調(diào)自我保護(hù)，盡量減少發(fā)生意外的概率。根據(jù)《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量”實(shí)驗(yàn)中水泥凈漿的攪拌要求，攪拌機(jī)會(huì)按已編程序低速攪拌120s，停頓15s后高速攪拌120s。根據(jù)規(guī)范要求，在停頓的15s中，實(shí)驗(yàn)者應(yīng)迅速將粘在攪拌葉上的水泥凈漿刮至攪拌鍋中。但由于學(xué)生首次操作，對(duì)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)不熟悉，動(dòng)作也不可能迅速地完成刮水泥漿的操作，稍有不慎就可能受到突然啟動(dòng)的攪拌葉的傷害。因此，必須提醒學(xué)生在停轉(zhuǎn)的15s內(nèi)不可進(jìn)行任何操作，以保證安全。攪拌好的凈漿需裝入圓臺(tái)試模，在裝填的過(guò)程中，需強(qiáng)調(diào)“插搗”及“振搗”?！安鍝v”和“振搗”對(duì)于水泥產(chǎn)品有著極其重要的意義，能否得到內(nèi)部均勻、密實(shí)的水泥產(chǎn)品，主要就看“插搗”及“振搗”是否充分到位。最后講解維卡儀的使用，主要講解讀數(shù)方法以及判定水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度的標(biāo)準(zhǔn)。
第三，后兩個(gè)課時(shí)就交由學(xué)生自行支配，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師則巡視全場(chǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，糾正不規(guī)范的操作。由于該實(shí)驗(yàn)需要不斷重復(fù)操作，通過(guò)反復(fù)攪拌水泥漿、檢測(cè)稠度的過(guò)程，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室的工作性質(zhì)有初步的認(rèn)識(shí)，鼓勵(lì)并要求學(xué)生在多次失敗后繼續(xù)堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)，直至得出最終結(jié)論。
三 “教學(xué)做一體化”教學(xué)的教學(xué)效果
在近一個(gè)學(xué)期的“教學(xué)做一體化”課程實(shí)踐中，通過(guò)對(duì)比常規(guī)教學(xué)與“一體化”教學(xué)班級(jí)的學(xué)習(xí)效果，在排除教師差異的影響后，有如下區(qū)別：
1.理論知識(shí)掌握情況對(duì)比
在兩個(gè)班級(jí)的對(duì)比中，以相同知識(shí)點(diǎn)在講授一個(gè)月后的整體記憶情況來(lái)判斷，普通班級(jí)有34%的學(xué)生能直接回答出來(lái)，52%的學(xué)生表示只有一些印象，需要翻看課本才能作答，另外有14%的學(xué)生則毫無(wú)反應(yīng)。而使用“教學(xué)做一體化”教學(xué)授課的班級(jí)對(duì)于同一知識(shí)點(diǎn)，近80%的學(xué)生還有很清晰的記憶，能直接回答，剩余20%的學(xué)生則能很快在書(shū)上翻找到相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)并作答，掌握程度明顯好于普通班級(jí)。
2.實(shí)踐操作情況對(duì)比
由于普通教學(xué)和“一體化”教學(xué)在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前，都會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行演示及講解，因此兩個(gè)班級(jí)在初次實(shí)驗(yàn)的表現(xiàn)基本相同。但采用“一體化”教學(xué)的班級(jí)在實(shí)驗(yàn)原理掌握、操作規(guī)范及數(shù)據(jù)處理能力方面要好于普通班級(jí)。
四 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)比，采用“教學(xué)做一體化”教學(xué)法的授課班級(jí)的知識(shí)掌握程度明顯優(yōu)于普通班，動(dòng)手能力略高。對(duì)高職院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，在掌握動(dòng)手操作技能的基礎(chǔ)上，能記住更多的理論知識(shí)，不但“能動(dòng)手”，還“會(huì)思考”，使他們區(qū)別于其他專科生，接近本科的水平，這使他們?cè)谖磥?lái)的職業(yè)道路上會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)
2、非織造材料與工程。主要課程：紡織材料學(xué)、有機(jī)化學(xué)、現(xiàn)代非織造材料測(cè)試技術(shù)、短纖維非織造材料工程學(xué)、紡熔非織造材料工程學(xué)、非織造材料后整理等。
3、安全工程。主要課程：工程力學(xué)、煤礦開(kāi)采學(xué)、煤礦災(zāi)害防治理論、礦井通風(fēng)與安全、安全系統(tǒng)工程、安全人機(jī)工程、煤礦安全管理、安全法規(guī)等。
4、城市地下空間工程。主要課程：工程力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)與工程、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、城市地下空間開(kāi)發(fā)利用與規(guī)劃、地下工程通風(fēng)與空調(diào)、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理等。
關(guān)鍵詞:化學(xué)工程工藝;綠色化工;分離技術(shù);超臨界流體
1概述
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種化學(xué)制品已經(jīng)充斥在我們周圍，成為我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中不可或缺的基本物品。然而，這些物品的原材料生產(chǎn)，都是來(lái)自于化學(xué)工程與工藝?；瘜W(xué)工程與工藝是通過(guò)對(duì)化學(xué)材料的處理，從而實(shí)現(xiàn)了化學(xué)生產(chǎn)的環(huán)保資源的高效優(yōu)化，生產(chǎn)過(guò)程也變得非常完善。尤其是當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也隨之帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，化學(xué)工程與工藝更是要朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展，尤其是與化學(xué)工程工藝相關(guān)而且環(huán)境問(wèn)題息息相關(guān)的行業(yè)，例如石油化工行業(yè)、材料化工行業(yè)、生物化工行業(yè)等，這些都是利用化學(xué)工程與工藝的技術(shù)來(lái)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的行業(yè)，對(duì)于我國(guó)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)說(shuō)，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。所以利用高新科技實(shí)現(xiàn)的化學(xué)工程與工藝，不僅有利于科學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，而且對(duì)于經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)意義重大。尤其是目前化學(xué)工程與工藝正朝著高精化、自動(dòng)化、數(shù)字信息化的方向發(fā)展，加強(qiáng)對(duì)化學(xué)工程工藝的研究是非常有必要的。
2化學(xué)工程工藝
化學(xué)工程與工藝是涵蓋冶煉、藥物生產(chǎn)、食品加工、材料化工、印刷業(yè)等多行業(yè)一門(mén)科學(xué)，其實(shí)現(xiàn)是以化學(xué)的基本理論知識(shí)為基礎(chǔ)的，具有工業(yè)特色的技術(shù)。化學(xué)工程工藝涵蓋了原有化學(xué)的理論知識(shí)，結(jié)合了現(xiàn)代最新的環(huán)保思想和理念，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展、人類的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)化來(lái)說(shuō)意義重大。目前環(huán)境保護(hù)越來(lái)越被人們所看重，也是人們?cè)谖镔|(zhì)經(jīng)濟(jì)條件逐漸優(yōu)越的前提下追求更高質(zhì)量生活的體現(xiàn)。而化學(xué)工程工藝的相關(guān)研究，這實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能、優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑，它的出現(xiàn)，能夠使人們?cè)跍p能節(jié)排的前提下使其經(jīng)濟(jì)利益最大化，也是目前更多企業(yè)愿意嘗試和追求的環(huán)保生產(chǎn)途徑?？萍嫉陌l(fā)展帶動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的提升勢(shì)必會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成破壞，在綠色環(huán)保、減能節(jié)排的前提下，化學(xué)工程工藝勢(shì)必為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)，這對(duì)于社會(huì)發(fā)展來(lái)說(shuō)，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。新型的化學(xué)工程工藝與傳統(tǒng)的化工相比，更加注重環(huán)境保護(hù)，更加看重生產(chǎn)效率，例如綠色化工技術(shù)、最新的分離技術(shù)以及超臨界流體萃取技術(shù)等，都是當(dāng)前化學(xué)工程工藝最新興的生產(chǎn)技術(shù)。
3綠色化工技術(shù)
綠色環(huán)保、節(jié)能減排是當(dāng)前企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)一直看重和強(qiáng)調(diào)的生產(chǎn)方式，化學(xué)工程工藝中的綠色化工技術(shù)，則是對(duì)綠色環(huán)保的工業(yè)生產(chǎn)的最好的詮釋，綠色化學(xué)工程又被人成為環(huán)境優(yōu)化化學(xué)工程，核心理念就是注重環(huán)境保護(hù)、降低環(huán)境污染、節(jié)能減排，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染與企業(yè)生產(chǎn)利益最大化之間的最佳平衡，對(duì)人類的健康和發(fā)展具有非常積極的意義。所以綠色化學(xué)工程工藝就是在化學(xué)工程過(guò)程中原材料選取、催化劑選用以及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中都在強(qiáng)調(diào)綠色化工的理念，從而從化學(xué)工程生產(chǎn)的源頭阻止環(huán)境污染，促進(jìn)廢物利用。
3．1選用綠色化學(xué)原料
綠色化工源頭做起就需要對(duì)化學(xué)工程的原材料入手，通過(guò)選擇綠色環(huán)保的、無(wú)害的化學(xué)化學(xué)物質(zhì)作為企業(yè)生產(chǎn)的原材料，在根本上減少或消除化工生產(chǎn)的污染物的排放，進(jìn)而將對(duì)環(huán)境污染源消滅在萌芽之中。當(dāng)前，在企業(yè)生產(chǎn)中原材料的選取非常重要，尤其是在各種高新科技的快速發(fā)展下，各種化工原材料、催化劑、溶劑等都已經(jīng)能夠加工成無(wú)毒無(wú)害或低毒少害的化學(xué)材料，所以在針對(duì)化學(xué)工程原材料選取時(shí)，盡量選擇使用高新技術(shù)生產(chǎn)的無(wú)毒無(wú)公害的原材料，或者采用天然的植物、農(nóng)作物或其他很多自然生物作為企業(yè)生產(chǎn)的原材料，從而有效地促進(jìn)化學(xué)工程原材料綠色化，從根本上消除自然環(huán)境污染源。
3．2選用綠色化學(xué)催化劑
在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，很多都需要催化劑來(lái)加速整個(gè)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，從而節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間成本，提升經(jīng)濟(jì)收益。然而，在傳統(tǒng)的化學(xué)工程生產(chǎn)過(guò)程中，很多催化劑雖然加速了化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，但是在污染物生產(chǎn)和排放量等方面，都對(duì)環(huán)境造成了很嚴(yán)重的污染。目前在綠色化工技術(shù)中，大都采用天然無(wú)公害的催化劑的開(kāi)發(fā)和使用，在化學(xué)工程中，盡量選擇無(wú)污染公害或少污染的催化劑替代傳統(tǒng)的污染重的催化劑，從而促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)工程的綠色無(wú)公害。目前，部分化學(xué)工程工藝研究人員發(fā)現(xiàn)一種烷基化固相催化劑，其在促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中基本上能夠做到無(wú)污染物排放，同時(shí)能夠加大廢棄物的使用率，這對(duì)于企業(yè)綠色化工生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，將是一個(gè)很大的福音。
3．3選擇綠色的化學(xué)反應(yīng)
在企業(yè)化工成產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)有很多化學(xué)反應(yīng)，而對(duì)于這些化學(xué)反應(yīng)的選擇，盡量提升化學(xué)反應(yīng)的選擇性，從而將化工過(guò)程中減少污染排放和能源消耗，使生產(chǎn)物更加純凈化、提取更加便捷。以石油化工生產(chǎn)為例，對(duì)于烴類的處理常常選擇氧化處理，這個(gè)操作會(huì)對(duì)生產(chǎn)物造成污染和破壞，所以在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，要盡量避免此種反應(yīng)，通過(guò)優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)的選擇性，選擇綠色生產(chǎn)，從而提升整個(gè)化學(xué)反應(yīng)的綠色生產(chǎn)過(guò)程。
4化工分離技術(shù)
在化學(xué)工程工藝中，有很多物質(zhì)都是混合的，對(duì)于化工企業(yè)的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能符合生產(chǎn)所需的，那么在化學(xué)工程工藝的物質(zhì)分離技術(shù)，則是將物質(zhì)進(jìn)行凈化、提純的重要過(guò)程，是使物質(zhì)從雜亂無(wú)章、無(wú)規(guī)律的變化，通過(guò)外在作用力，如壓力、重力、溫度、電磁場(chǎng)等作用下能夠有序的轉(zhuǎn)變的過(guò)程，而過(guò)程中是需要消耗能量的，而這種過(guò)程這是化學(xué)工程工藝中的物質(zhì)分離技術(shù)。在化工分離技術(shù)中，應(yīng)用最為廣泛的是蒸餾法，這種方法的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)外在的燃料燃燒對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加熱，通過(guò)混合物中不同物質(zhì)的氣化溫度點(diǎn)，來(lái)充分掌握加熱溫度的變化，使得混合物的溫度在預(yù)期溫度點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)加熱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)氣化分離。在我國(guó)，對(duì)于蒸餾分離的技術(shù)和工程實(shí)現(xiàn)，都已經(jīng)積累了深厚的理論知識(shí)和豐富的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)的化工也生產(chǎn)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。但是，蒸餾法整體來(lái)說(shuō)速度比較慢，效率相對(duì)較低，所以在化學(xué)工程分離技術(shù)的實(shí)現(xiàn)中，目前推出了各種熱門(mén)的物質(zhì)分離方法和技術(shù)，無(wú)論是在時(shí)間效率上、還是在生產(chǎn)成本上，都能很好地應(yīng)用在企業(yè)化工生產(chǎn)過(guò)程中。
4．1膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是當(dāng)前化學(xué)工程工藝領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離技術(shù)中比較流行的分離方法，在環(huán)保節(jié)能、低污染、高效率等諸多方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。膜分離技術(shù)是以各種材質(zhì)的膜作為基本的分離介質(zhì)，膜的介質(zhì)可以采用氣體材質(zhì)、固體材質(zhì)、液體材質(zhì)或混合材質(zhì)，最終構(gòu)成一個(gè)膜兩邊互不連通的界面，根據(jù)其自身的滲透特性，在不同的外在作用力(例如重力、壓力、電磁場(chǎng)、滲透壓差)下，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離。按照膜不同材質(zhì)劃分，常見(jiàn)的膜有包括支撐液膜、乳化液膜的液體材質(zhì)膜以及無(wú)機(jī)材料膜、聚合物膜的固體材質(zhì)膜，這些膜的材質(zhì)、特性不同，最終實(shí)現(xiàn)的分離過(guò)程也不盡相同，有滲透、電滲析、微濾、液膜分離等，這些分離技術(shù)和過(guò)程在氣體干燥、廢水處理等方面廣泛應(yīng)用，正式因?yàn)槟し蛛x技術(shù)效率高、耗能少、工作條件需求低，也逐漸化學(xué)工程工藝中分離技術(shù)的主體。
4．2吸附技術(shù)
在分離技術(shù)發(fā)展迅速的今天，新型吸附技術(shù)也逐漸進(jìn)入了物質(zhì)分離工程中，通過(guò)變壓吸附、層析、模擬移動(dòng)長(zhǎng)等分離方法，新型的吸附技術(shù)也成為了分離技術(shù)中的新型技術(shù)，在工業(yè)制造和化工生產(chǎn)中起到非常重要的作用。
4．3反應(yīng)分離耦合技術(shù)
反應(yīng)分離耦合技術(shù)是提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化化學(xué)工程生產(chǎn)過(guò)程、降低生產(chǎn)成本中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。反應(yīng)分離耦合技術(shù)是通過(guò)利用物質(zhì)分離來(lái)促進(jìn)反應(yīng)或通過(guò)物質(zhì)反應(yīng)來(lái)促進(jìn)分離的一種化工分離技術(shù)，整個(gè)技術(shù)的應(yīng)用效率非常高，操作費(fèi)用也很低。以醋化反應(yīng)為例，該反應(yīng)過(guò)程就是在精餾塔中進(jìn)行可逆的醋化反應(yīng)，利用精餾的反應(yīng)來(lái)分離醋和水，同時(shí)逆向反應(yīng)也能夠加強(qiáng)醋化過(guò)程，從而在原料成本等多方面節(jié)約成本。
5超臨界流體萃取技術(shù)
超臨界流體又稱為SCF，是SupercriticalFluid的縮寫(xiě)，一般的氣體或液體在溫度或者壓力的持續(xù)變化下，達(dá)到某個(gè)臨界點(diǎn)就會(huì)發(fā)生氣體到液體的變化或者液體向氣體的變化，但是，超臨界流體是某種流體物質(zhì)在達(dá)到臨界壓力點(diǎn)或溫度點(diǎn)時(shí)，如果持續(xù)提升外界條件，該流體密度不斷增加，但是并沒(méi)有真正發(fā)生液化或氣化的現(xiàn)象，此時(shí)的物體就成為超臨界流體，該流體既具有氣體的特性，又具有也提到特質(zhì)，利用超臨界流體來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的技術(shù)，則被稱為SCFE超臨界流體萃取技術(shù)，該技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用在食品加工、化學(xué)工程和企業(yè)生產(chǎn)、生物制藥等諸多領(lǐng)域。SCFE的超臨界流體萃取技術(shù)，是對(duì)混合物進(jìn)行施加溫度或壓力的條件，從而使其進(jìn)入超臨界狀態(tài)，進(jìn)而使萃取物從其中分離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。流體物質(zhì)在超臨界狀態(tài)下，融合了氣體和液體的綜合特性，密度上比氣體大得多，一般與液體比較接近，但是粘性度方面則與氣體接近，比液體小得多，而且超臨界流體自身的溶解度非常高、而且很容易流動(dòng)和擴(kuò)散，而且在壓力或溫度的臨界點(diǎn)，能隨著外加條件的微小變化，密度則發(fā)生顯著變化，極易實(shí)現(xiàn)混合物中萃取物的提取和分離。利用超臨界流體萃取技術(shù)，一般是使用流體作為萃取物的溶劑，使其進(jìn)入超臨界狀態(tài)，然后與物料進(jìn)行接觸，使其中的萃取物溶于流體中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)萃取物與物料的分離，而后降低外在施加條件，如降低壓力或溫度，流體密度發(fā)生變化，溶解度降低，萃取物則很容易從流體溶劑中解析出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)萃取物的分離。利用SCFE的超臨界流體萃取技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)物料萃取物的分離，在提取速率、萃取物兼容范圍等方面都非常優(yōu)異，而且外在條件是通過(guò)溫度或者壓強(qiáng)的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流體密度、溶解度的控制，從而能夠有效地實(shí)現(xiàn)萃取物的分離，而且提取萃取物的純度非常高，對(duì)于化工生產(chǎn)來(lái)說(shuō)非常重要。其次，流體溶劑的選擇一般選擇二氧化碳流體，這種低溫、無(wú)氧環(huán)境的操作可以有效地分離熱敏或容易氧化的物質(zhì)，此外，SCFE技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以從固體或中液體中快速提取有效地萃取物成分，整個(gè)過(guò)程無(wú)污染、耗能少，而且對(duì)于有機(jī)物的分離提取和精致都有非常顯著的功效。
6總結(jié)
化學(xué)工程工藝是目前涵蓋冶煉、藥物生產(chǎn)、食品加工、材料化工、印刷業(yè)等多行業(yè)的專業(yè)學(xué)科，其實(shí)現(xiàn)的專業(yè)技術(shù)對(duì)于企業(yè)的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在化學(xué)工程工藝中，常見(jiàn)的技術(shù)有綠色化工技術(shù)，該技術(shù)是從原材料、催化劑以及化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中選取綠色無(wú)毒無(wú)公害的物質(zhì)和反應(yīng)選擇性來(lái)提升化工的低污染率，分離技術(shù)則是通過(guò)蒸餾分離、膜分離等分流技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的化工材料的分離，超臨界流體萃取技術(shù)則是采用超臨界流體對(duì)物料中萃取物的提取，通過(guò)改變外在條件來(lái)實(shí)現(xiàn)萃取物的提取，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離。這些化學(xué)工程工藝都在為企業(yè)的生產(chǎn)、化工過(guò)程等起到非常重要的作用，為促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
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1．1背景
武漢科技大學(xué)是由武漢鋼鐵學(xué)院等隸屬于原冶金工業(yè)部的三所在漢高校通過(guò)合并和改名而來(lái)。1998年，根據(jù)國(guó)家高等教育管理體制改革需要，學(xué)校成為第一批實(shí)行“中央與地方共建，以湖北省人民政府管理為主”的劃轉(zhuǎn)院校。劃歸湖北省管理后，學(xué)校立足于湖北建設(shè)、面向中南地區(qū)、輻射全國(guó)。武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)始建于1958年，原名為“煉焦化學(xué)專業(yè)”，1985年改為“煤化工專業(yè)”。1992年，按“煤化工”、“城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€(gè)專業(yè)分別招生。1996年，隨著教育部大學(xué)本科專業(yè)目錄的調(diào)整，“煤化工”、“城市燃?xì)狻焙汀疤克夭牧稀比齻€(gè)專業(yè)歸并為“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)［1］?？傊?，化學(xué)工程與工藝專業(yè)以煤化工(焦化)為特色，是武漢科技大學(xué)的傳統(tǒng)特色專業(yè)。武漢科技大學(xué)是我國(guó)焦化專業(yè)人才的搖籃，所培養(yǎng)的焦化專業(yè)人才遍布全國(guó)各地，且大多成為企業(yè)的技術(shù)骨干或領(lǐng)導(dǎo)。為了適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)、進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和擴(kuò)大畢業(yè)生的就業(yè)面，需要不斷完善培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的教學(xué)和采用多學(xué)科復(fù)合型培養(yǎng)模式，對(duì)多學(xué)科交叉課程進(jìn)行整合和調(diào)整;強(qiáng)化工程實(shí)踐能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng);在采用寬口徑和重基礎(chǔ)培養(yǎng)模式的同時(shí)突顯專業(yè)特色。
1．2目標(biāo)
所構(gòu)建的化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程體系能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，培養(yǎng)出具有寬厚基礎(chǔ)理論、合理知識(shí)結(jié)構(gòu)、較強(qiáng)創(chuàng)新能力、較全實(shí)踐技能和明顯煤化工特色的復(fù)合型化工類高級(jí)工程技術(shù)人才。畢業(yè)生能在焦化、炭素材料、燃?xì)?、石油化工、精?xì)化工、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)從事生產(chǎn)管理、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)和科學(xué)研究等方面的工作。
2課程體系建設(shè)
2．1整合與優(yōu)化原有課程
2．1．1整合《工程力學(xué)》與《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》
武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)在課程整合之前，所開(kāi)設(shè)的《工程力學(xué)》學(xué)時(shí)數(shù)為82?！豆こ塘W(xué)》是整個(gè)課程體系中學(xué)時(shí)數(shù)很大的課程之一，且有些內(nèi)容對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)并不是十分重要。為了增加學(xué)生社會(huì)的適應(yīng)能力，加大學(xué)生的知識(shí)面和提高綜合素質(zhì)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究和綜合權(quán)衡，決定壓縮一些已開(kāi)設(shè)課程的學(xué)時(shí)和增加一些新的課程?！豆こ塘W(xué)》就是這次課程體系改革的壓縮對(duì)象?？紤]到《工程力學(xué)》與《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》關(guān)系最密切，就將壓縮后的《工程力學(xué)》與《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》整合成一門(mén)課程，取名為《化工設(shè)備與材料》。整合的《化工設(shè)備與材料》定位為化學(xué)工程與工藝類專業(yè)一門(mén)綜合性的機(jī)械類技術(shù)基礎(chǔ)課，其內(nèi)容包括工程力學(xué)、化工設(shè)備材料與焊接和化工容器設(shè)計(jì)三大部分。其任務(wù)是使學(xué)生具備基本工程力學(xué)知識(shí)，了解化工設(shè)備的選材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和過(guò)程及典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，強(qiáng)化化工類專業(yè)本科生對(duì)化工設(shè)備的機(jī)械知識(shí)和設(shè)計(jì)能力。整合后的《化工設(shè)備與材料》總學(xué)時(shí)數(shù)為46，其中工程力學(xué)部分由原來(lái)的82學(xué)時(shí)壓縮到16學(xué)時(shí)，為其它課程騰出66學(xué)時(shí)［2］。
2．1．2整合《化工設(shè)計(jì)》與《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)》
很多學(xué)校將《化工設(shè)計(jì)》是列為化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課。課程主要介紹化工工藝設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和方法，包括原料路線、技術(shù)路線的選擇，工藝流程設(shè)計(jì)，物料衡算、能量計(jì)算，工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，車間布置設(shè)計(jì)，化工管路設(shè)計(jì)，非工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目的考慮和設(shè)計(jì)文件的編制等內(nèi)容。學(xué)習(xí)該課程可提高綜合運(yùn)用已學(xué)過(guò)的化工原理、物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、反應(yīng)工程、分離工程、化工工藝學(xué)和機(jī)械制圖等方面知識(shí)解決化工工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)原來(lái)的課程體系中沒(méi)有設(shè)置這門(mén)課，主要是因?yàn)槭芸倢W(xué)分和總學(xué)時(shí)的限制，沒(méi)有富余學(xué)時(shí)來(lái)開(kāi)設(shè)這門(mén)課，現(xiàn)在通過(guò)整合《工程力學(xué)》與《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》騰出66學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)的問(wèn)題已得到解決。所騰出66學(xué)時(shí)不能全部用于開(kāi)設(shè)《化工設(shè)計(jì)》，經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究后決定將《化工設(shè)計(jì)》與已開(kāi)設(shè)的《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)》進(jìn)行整合，取名為《化工工程設(shè)計(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析》，定位為專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)時(shí)數(shù)由原來(lái)的18調(diào)整為54。
2．1．3優(yōu)化《能源化學(xué)》
《能源化學(xué)》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其前身為《煤化學(xué)》，為了拓寬學(xué)生的就業(yè)面，重新整理了傳統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容，在煤化學(xué)課程的基礎(chǔ)上，將其它一些主要能源也引進(jìn)來(lái)，從而形成了能源化學(xué)課程，總學(xué)時(shí)數(shù)為54，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)為8。經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，由于教學(xué)內(nèi)容較多，該課程的教學(xué)時(shí)數(shù)過(guò)于緊張，尤其是實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足。在本次課程體系建設(shè)中，將該課程的理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分離和單獨(dú)設(shè)課。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容取名為《能源化學(xué)實(shí)驗(yàn)》，學(xué)時(shí)數(shù)為18;理論教學(xué)內(nèi)容仍用原來(lái)的課程名稱，學(xué)時(shí)數(shù)為46。
2．1．4優(yōu)化《能源化學(xué)工學(xué)》
《能源化學(xué)工學(xué)》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)模塊1(煤化工模塊)的主干專業(yè)課程，由《煉焦學(xué)》和《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工》整合而成。以前的課程體系設(shè)置時(shí)為了強(qiáng)調(diào)重基礎(chǔ)，對(duì)該課程的學(xué)時(shí)進(jìn)行了大幅壓縮，總學(xué)時(shí)數(shù)為54，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)為18。經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，該課程的教學(xué)時(shí)數(shù)壓縮過(guò)大，對(duì)教學(xué)效果產(chǎn)生較大影響，用人單位的反饋意見(jiàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。在本次課程體系建設(shè)中，將該課程的理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分離和單獨(dú)設(shè)課。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容取名為《能源化學(xué)工學(xué)實(shí)驗(yàn)》，學(xué)時(shí)數(shù)為18;理論教學(xué)內(nèi)容仍用原來(lái)的課程名稱，學(xué)時(shí)數(shù)為46。
2．1．5優(yōu)化《高炭化學(xué)與碳材料工程基礎(chǔ)》
如前所述，炭素材料曾是武漢科技大學(xué)化工類的招生專業(yè)之一。在化工專業(yè)課程體系中設(shè)置炭素材料類的課程也是一大特色，這種特色為化工類畢業(yè)生的就業(yè)提供了更多機(jī)會(huì)。每年都有化工類的畢業(yè)生在炭素材料行業(yè)中就業(yè)，在全國(guó)的主要炭素企業(yè)中都有武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院畢業(yè)的校友。但有一段時(shí)間為了強(qiáng)調(diào)重基礎(chǔ)，弱化了炭素材料課程的教學(xué)，僅開(kāi)設(shè)了《碳材料工程基礎(chǔ)》，而且還是任意選修課，教學(xué)時(shí)數(shù)只有28學(xué)時(shí)。根據(jù)畢業(yè)生和用人單位的反饋意見(jiàn)，在本次課程體系建設(shè)中，決定優(yōu)化該課程的教學(xué)設(shè)置，將該課程定位為指定選修專業(yè)課，教學(xué)時(shí)數(shù)增至44，課程名稱改為《高炭化學(xué)與碳材料工程基礎(chǔ)》。
2．2增設(shè)《化工CAD繪圖與識(shí)圖》
工程圖紙是工程技術(shù)上用來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)思想和進(jìn)行技術(shù)交流的主要手段，任何工程技術(shù)方案的實(shí)施，都必須以其為依據(jù)，因而被喻為“工程界的技術(shù)語(yǔ)言”。很多學(xué)校的化工類專業(yè)都開(kāi)設(shè)計(jì)《化工制圖》這門(mén)課程，主要內(nèi)容有化工工藝圖和化工設(shè)備圖兩大部分，用于培養(yǎng)學(xué)生閱讀和繪制化工專業(yè)圖樣的能力。同時(shí)，它也為學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和適應(yīng)今后工作需要提供了不可缺少的基本能力。武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)原課程體系中只設(shè)置了《機(jī)械制圖》，沒(méi)有開(kāi)設(shè)《化工制圖》。根據(jù)畢業(yè)生和用人單位的反饋意見(jiàn)，在本次課程體系建設(shè)中，決定增設(shè)《化工CAD繪圖與識(shí)圖》這門(mén)課程。該課程由《化工制圖》和《Auto-CAD繪圖》整合而成，內(nèi)容包括:AutoCAD繪圖軟件及其應(yīng)用、工藝流程圖、設(shè)備布置圖、管道布置圖和化工設(shè)備圖，教學(xué)時(shí)數(shù)為36，其中14學(xué)時(shí)為上機(jī)實(shí)踐學(xué)時(shí)。
3教學(xué)方式改革
3．1在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力
依托湖北省煤轉(zhuǎn)化與新型炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)開(kāi)設(shè)本科生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性研究等課外實(shí)踐活動(dòng)，為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力提供保障。鼓勵(lì)和扶持本科生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能和化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽。本科生從三年級(jí)開(kāi)始下到實(shí)驗(yàn)室，參與到指導(dǎo)教師的實(shí)際科研項(xiàng)目中去，熟悉科研過(guò)程，鍛煉實(shí)踐技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
3．2組建和培養(yǎng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)
原來(lái)大多數(shù)專業(yè)課都只有一名任課教師，待其退修或調(diào)離工作崗位后再找教師接替?，F(xiàn)在每門(mén)課至少有兩門(mén)任課教師，一般采取以老帶新的模式，且任課教師都要有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。如《能源化學(xué)》教學(xué)團(tuán)隊(duì)，由2名老教師、1名中年教師和2名年輕教師組成，其中3名教師具有博士學(xué)位，4名教師有正教授職稱，2名教授為博士生指導(dǎo)教師。已有8名沒(méi)有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的年輕教師被派到河南、云南等地焦化企業(yè)進(jìn)行了3個(gè)月實(shí)踐鍛煉，回校后教學(xué)效果有了明顯提高。
3．3多種途徑組織實(shí)踐教學(xué)
近年來(lái)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)建立了一批相對(duì)穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)習(xí)基地?？紤]到專業(yè)特色和培養(yǎng)方向的要求，實(shí)習(xí)基地以武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化有限公司為主體。該公司在國(guó)內(nèi)具有技術(shù)力量雄厚，生產(chǎn)工藝先進(jìn)的特點(diǎn)，并具有較高的管理水平。同時(shí)，該公司可以說(shuō)是焦化的一部“百科全書(shū)”，建有4．3m、6m、7．63m焦?fàn)t，所采用的配套工藝也有多種，是一個(gè)相當(dāng)理想的焦化特色化工專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)基地［3］。但是現(xiàn)在化學(xué)工程與工藝專業(yè)的招生人數(shù)越來(lái)越來(lái)多，一年的招生人數(shù)達(dá)280人之多。一個(gè)焦化公司能一次接納這么學(xué)生去實(shí)習(xí)已經(jīng)勉為其難，實(shí)習(xí)過(guò)程只能用走馬觀花來(lái)形容，很難深入下去。為了解決這一問(wèn)題，采取了一系列措施，如下廠前先給學(xué)生分工段介紹現(xiàn)場(chǎng)工藝流程和主要設(shè)備，播放現(xiàn)場(chǎng)錄制的錄像，開(kāi)發(fā)主要設(shè)備的三維數(shù)字模型供學(xué)生在電腦進(jìn)行自主觀察、解剖和組裝，購(gòu)置計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)軟件供學(xué)生在電腦上進(jìn)行仿真操作。
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程與工藝 環(huán)保 發(fā)展趨勢(shì)
化學(xué)工程與工藝就是對(duì)材料進(jìn)行加工處理，然后進(jìn)行再次利用實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，這樣高效環(huán)保完成資源的優(yōu)化配置，優(yōu)化產(chǎn)品加工生產(chǎn)的過(guò)程?；瘜W(xué)工程與工藝的發(fā)展由來(lái)已久，它以化學(xué)工程相關(guān)理論還有實(shí)際的一些運(yùn)用為指導(dǎo)，利用這一學(xué)科知識(shí)對(duì)各種產(chǎn)品進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)跟生產(chǎn)?；すこ填I(lǐng)域的相關(guān)行業(yè)非常多，比如石油化工、生物化工、材料化工、冶煉化工等相關(guān)行業(yè)?；瘜W(xué)工程領(lǐng)域相關(guān)的行業(yè)都是關(guān)乎我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要領(lǐng)域，化工工程還與一些高新科技領(lǐng)域相互影響作用，共同推動(dòng)著科技的發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步。目前化學(xué)工程領(lǐng)域正向著自動(dòng)集約化、高效精細(xì)化方向發(fā)展?？偠灾?，化工工程涵蓋的專業(yè)領(lǐng)域范圍非常廣，因此，加強(qiáng)對(duì)化工工程與工藝發(fā)展研究時(shí)非常有必要的。
一、化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展特點(diǎn)趨勢(shì)
1.化學(xué)工程與工藝特點(diǎn)
化學(xué)工程簡(jiǎn)稱化工，是研究以化學(xué)為代表的相關(guān)工業(yè)的，化學(xué)工程與工藝這門(mén)學(xué)科是一門(mén)工業(yè)特色十分顯著學(xué)科，化學(xué)工程與工藝的研究范圍廣，是一門(mén)應(yīng)用十分寬泛的專業(yè)。如一些食品加工業(yè)、印刷業(yè)、冶煉業(yè)、醫(yī)藥生產(chǎn)、材料化工等都是建立在化學(xué)工程與化學(xué)工藝的基礎(chǔ)之上?；瘜W(xué)工程與工藝這門(mén)課就是培養(yǎng)學(xué)習(xí)化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的理論知識(shí)，想要在這一門(mén)學(xué)科能夠?yàn)槲覈?guó)各個(gè)行業(yè)都做出貢獻(xiàn)，就必須要組織構(gòu)建一個(gè)能夠發(fā)展化學(xué)工程與工藝學(xué)科的研究基地。構(gòu)建適合專業(yè)特點(diǎn)的，有利于人才培養(yǎng)的創(chuàng)新型體系。
2.化學(xué)工程與工藝研究對(duì)環(huán)境保護(hù)的意義
化學(xué)工程與工藝這門(mén)學(xué)科是一門(mén)工業(yè)特色明顯的專業(yè)，它覆蓋了原有的各種化學(xué)相關(guān)的專業(yè)。現(xiàn)階段，環(huán)保已經(jīng)是人們普遍追求的一種生活方式跟生活態(tài)度?；瘜W(xué)工程與化學(xué)工藝的相關(guān)研究是實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能這一理念的重要實(shí)現(xiàn)途徑。對(duì)于化學(xué)工程跟化學(xué)工藝的研究發(fā)現(xiàn)，人類在降低污染節(jié)約能源的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)利益的最大化，這樣的前提條件下，人們都愿意進(jìn)行節(jié)能環(huán)保方面的嘗試。很多跨國(guó)大型企業(yè)都針對(duì)這種情況成立專門(mén)的科研小組，進(jìn)行相關(guān)綠色環(huán)保方面的研究。社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)科技的發(fā)展，科技發(fā)展不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)。這就要求綠色環(huán)保的概念?？萍嫉陌l(fā)展過(guò)程中化學(xué)工程與化學(xué)工藝的發(fā)展一定會(huì)占據(jù)重要位置。針對(duì)這樣的情況，應(yīng)該積極改變策略加大對(duì)化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的研究。
二、相關(guān)新興化學(xué)工程與工藝的技術(shù)研究
1.綠色化學(xué)工程
綠色化學(xué)也就是現(xiàn)今的人們所說(shuō)的環(huán)境友好化學(xué)，這種化學(xué)方面的術(shù)語(yǔ)是現(xiàn)如今最為流行的術(shù)語(yǔ)。綠色化學(xué)就是環(huán)保，降低污染，用一些化學(xué)方面的技術(shù)還有方法來(lái)減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，降低環(huán)境污染對(duì)人類健康的影響。運(yùn)用化學(xué)工程與化學(xué)工藝減少一些有害的原料還有催化劑等的生產(chǎn)還有使用。從根本上杜絕環(huán)境污染的產(chǎn)生，綠色化學(xué)的技術(shù)就是從源頭來(lái)阻止污染的產(chǎn)生，用無(wú)毒無(wú)害的原料，并且對(duì)一些廢棄物進(jìn)行回收再利用。
2.化學(xué)工程與化學(xué)工藝的分離工程
分離工程就是使物質(zhì)從無(wú)序向有序轉(zhuǎn)變的一種非自發(fā)的過(guò)程，在一些重力、壓力還有一些溫度、電的影響下由外力的作用，這是一個(gè)消耗能量的過(guò)程，并且這也是化學(xué)工程與化學(xué)工藝分離工程研究的重要內(nèi)容之一?，F(xiàn)今使用比較多的分離工程方法就是蒸餾法，我國(guó)在蒸餾分離方法方面的研究已經(jīng)有了非常深厚的理論依據(jù)跟實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是蒸餾分離方法在速度方面還是要進(jìn)一步的改善。并且在一些蒸餾設(shè)備上也值得改進(jìn)，蒸餾分離法如果在設(shè)備上采用現(xiàn)今新型的材料會(huì)取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。并且對(duì)于提高蒸餾吸收的效率，降低蒸餾分離時(shí)間上，可以采用新型的吸收劑，吸收劑對(duì)蒸餾時(shí)間的長(zhǎng)短也有很大的影響，因此，吸收劑的研究開(kāi)發(fā)也是值得關(guān)注的。
膜分離技術(shù)也是現(xiàn)今比較流行的分離技術(shù)，膜分離具有節(jié)能、高效、易于清理等一些特點(diǎn)，被許多國(guó)家的科學(xué)家認(rèn)為是當(dāng)下最有發(fā)展?jié)摿Φ姆蛛x技術(shù)。膜分離就是吸附分離，這種吸附分離的辦法被廣泛運(yùn)用一些氣體的干燥、廢水等污染物的處理等等。膜分離的研究重點(diǎn)在于新型吸附劑的開(kāi)發(fā)，膜分離的主要問(wèn)題就是膜的污染還有防治。膜分離的研究必須要實(shí)現(xiàn)膜使用的長(zhǎng)壽還有高效。
3.Supercritical Fluid，SCF（超臨界流體）
Supercritical Fluid，SCF（超臨界流體）是一種溫度還有壓力都在臨界點(diǎn)之上的無(wú)氣體液體的相界面，同時(shí)具有液體跟氣體性質(zhì)的一種流體。這一技術(shù)在化工、食品加工還有生物醫(yī)藥工程中都有非常廣泛的應(yīng)用。SCF質(zhì)量高、工藝要求高。開(kāi)發(fā)附加值高使其有著廣闊的發(fā)展前景十分誘人的發(fā)展利潤(rùn)。近幾年來(lái)，SCWO（超臨界水氧化法）用于環(huán)境治療保護(hù)方面的研究比較多，在化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的研究較少，還處于研究試驗(yàn)期。
三、結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)今世界面臨著資源還有能源的短缺，全球國(guó)家都指出社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)，并且提出資源的節(jié)約還有保護(hù)環(huán)境的要求，這就需要化學(xué)工程與化學(xué)工藝的配合共同發(fā)展，我國(guó)在此基礎(chǔ)上提出了轉(zhuǎn)變可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的概念，所以，相關(guān)的化學(xué)工程與化學(xué)工藝的行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)該要積極配合，對(duì)于化學(xué)工程與化學(xué)工藝的相關(guān)技術(shù)研究必須要重視其發(fā)展的環(huán)保性，推動(dòng)傳統(tǒng)的化學(xué)工程與化學(xué)工藝成為綠色的工藝。最大限度的減少環(huán)境污染，節(jié)約資源，積極研究開(kāi)發(fā)新能源，走科技發(fā)展與環(huán)境友好的道路。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：灌漿材料；高強(qiáng)；波特蘭水泥
1 灌漿材料的發(fā)展
灌漿材料就其所用的原材料可大致分為四個(gè)階段，分別是：原始粘土漿液階段、初期水泥漿液階段、中期化學(xué)漿液階段和現(xiàn)代注漿階段。
1.1原始粘土漿液階段
1802年法國(guó)土木工程師查里士·貝里尼（Charles Bering）首次成功地運(yùn)用粘土漿液為港口城市戴佩（Dieppe）維修加固砌筑墻，自此之后，這種灌漿方法相繼傳入英國(guó)和埃及。這一階段的注漿技術(shù)處于原始萌芽階段，注入方法比較原始，漿液主要是黏土、火山灰、生石灰等簡(jiǎn)單材料。
1.2初期水泥漿液注漿階段
1824年，英國(guó)建筑工人J.阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權(quán)，并大量應(yīng)用于土木工程中。自此，水泥基材料開(kāi)始進(jìn)入灌漿材料的領(lǐng)域【1】。1838年英國(guó)湯姆遜隧道開(kāi)始用水泥作為灌漿材料。此后黏土灌漿，水泥灌漿一直占據(jù)著主導(dǎo)地位【2】。1845年W.E.Worthln第一次將水泥注入水庫(kù)溢洪道的基礎(chǔ)中以提高基礎(chǔ)的承載能力；1864年德國(guó)人在勤恩礦井內(nèi)用手搖泵注水泥漿加固豎井井壁。1880～1905年期間在德國(guó)北部和比利時(shí)煤礦工作的Reumax、Porticr、Saelier、Francors等人成功研制出高壓注漿泵，改進(jìn)了灌漿材料的混合方式等灌漿工藝，并將之用到隧道和大壩的建設(shè)中，成為現(xiàn)代注漿法的基礎(chǔ)【3】。標(biāo)志注漿技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入初期水泥漿液注漿階段。
1.3中期化學(xué)漿液注漿階段
人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)普通水泥的粒徑較大，當(dāng)向較小的間隙中灌入時(shí)顯得無(wú)能為力，這使得人們開(kāi)始研究更好地灌漿材料——溶液性灌漿材料也即化學(xué)灌漿材料。1884年英國(guó)豪斯古德在印度建橋時(shí)，首次采用化學(xué)藥品固砂；1887年，佐斯基利用一個(gè)鉆孔注濃水玻璃，鄰近孔注氯化鈣，創(chuàng)造了原始的硅化法而獲專利，化學(xué)灌漿材料才發(fā)展起來(lái)；1909年，比利時(shí)人勒馬爾塔蒙特在水玻璃中加入稀酸，發(fā)現(xiàn)了改變水玻璃pH值的凝固機(jī)理，提出了雙液?jiǎn)蜗到y(tǒng)的一次壓注法并獲得專利【4】；1920年荷蘭采礦工程師尤斯登首次論證了化學(xué)注漿的可靠性，并提出了使用水玻璃、氯化鈣的雙液雙系統(tǒng)的注入方式，于1926年獲得專利。由于水玻璃價(jià)格便宜、無(wú)毒，所以得到了很快的發(fā)展【5】。
直到20世紀(jì)40年代，水玻璃類的灌漿料幾乎占據(jù)了整個(gè)灌漿領(lǐng)域【6】。隨著工程上的需要和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，化學(xué)灌漿也在不斷的發(fā)展與進(jìn)步，從而補(bǔ)充水泥灌漿的不足，使化學(xué)灌漿逐步滿足工程需要。20世紀(jì)50年代，美國(guó)研制了黏度接近水，膠凝時(shí)間可以任意調(diào)節(jié)的丙烯酰胺漿液（AM-9）。
1956年左右，又出現(xiàn)了尿素-甲醛類漿液，此后國(guó)際上相繼推出了木素類（英國(guó)的TDM鉻木素漿液，中國(guó)東北大學(xué)杜嘉鴻教授領(lǐng)導(dǎo)研制的微毒性鉻木素漿液）、丙烯的鹽類、聚氨脂類、環(huán)氧類等品種繁多的化學(xué)灌漿材料【7】。但當(dāng)化學(xué)灌漿料再發(fā)展到了1974年時(shí)，日本福岡發(fā)生了灌注丙烯酰胺引起中毒的事故后，日本開(kāi)始禁用有毒的化學(xué)漿液。隨后一些國(guó)家也參照日本的“暫行規(guī)定”禁止使用毒性漿材。美國(guó)也于1978年停止了AM-9的生產(chǎn)并禁止其使用【8】。直道20世紀(jì)70年代后期世界各國(guó)相繼禁止用有毒化學(xué)注漿材料，并且其他化學(xué)注漿材料的使用也有一定限制。至此，化學(xué)灌漿劑即將走下其主導(dǎo)地位。
1.4現(xiàn)代注漿階段
由于化學(xué)灌漿材料有毒，而水玻璃類漿材在固結(jié)強(qiáng)度和耐久性方面又不能滿足大型工程的需要。因此，人們又開(kāi)始把目標(biāo)轉(zhuǎn)到硅酸鹽水泥的開(kāi)發(fā)利用上，但是由于水泥顆粒的粒徑較大，導(dǎo)致其在一些細(xì)小縫隙上的灌入能力大打折扣。為此，Shimoda和Clarke分別于1982年和1984年用超細(xì)水泥，很好的解決水泥基灌漿料在應(yīng)對(duì)細(xì)小縫隙上的困難。當(dāng)時(shí)他們使用的超細(xì)水泥是日本奧羅達(dá)水泥聯(lián)合公司和吉涯德巖土化學(xué)聯(lián)合公司生產(chǎn)的MC-500號(hào)水泥；粒徑為1～5μm，50%（wt）的中間粒徑為4μm，該漿液可灌入到3.75×10-4cm的細(xì)砂層，固結(jié)砂膠體的滲透系數(shù)提高到1×10-6 cm/s，固結(jié)砂試樣的3 d和28 d的抗壓強(qiáng)度分別為25 MPa和54 MPa【9】。隨后日、美、法等國(guó)開(kāi)發(fā)了超細(xì)水泥、濕磨水泥灌漿技術(shù)，并聲稱其應(yīng)用范圍大體等同于化學(xué)灌漿材料。
我國(guó)于20世紀(jì)80年代中期在一些科研機(jī)構(gòu)、大專院校等單位開(kāi)始研制超細(xì)灌漿水泥。目前中、日、德、法、瑞士等國(guó)均能生產(chǎn)出比表面積800～1600m2/kg的超細(xì)水泥，最大粒徑小于20μm，平均粒徑小于5μm。20世紀(jì)90年代初，我國(guó)已開(kāi)始自主研發(fā)并生產(chǎn)水泥基灌漿材料。水泥基灌漿材料是以高強(qiáng)度材料作為骨料，以水泥作為結(jié)合劑，輔以高流態(tài)、微膨脹、防離析等物質(zhì)配制而成。它在施工現(xiàn)場(chǎng)加入一定量的水，攪拌均勻后即可使用。
與化學(xué)灌漿料相比，水泥灌漿料的材料來(lái)源廣、價(jià)格低、無(wú)毒、環(huán)保、運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便，固結(jié)體強(qiáng)度高，抗?jié)B性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。
自此，水泥基灌漿材料再次被人們所重視，它主要被應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)、改造和加固、設(shè)備基礎(chǔ)的二次灌漿、橋梁接縫連接等工程領(lǐng)域。
2 國(guó)內(nèi)水泥基灌漿料現(xiàn)狀
2005年4月11日，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)了建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥基灌漿材料》JC/T986-200。
2008年3月31日，中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB/T50448-2008，系統(tǒng)地對(duì)灌漿工程的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制與工程驗(yàn)收提出具體要求。
目前國(guó)內(nèi)從事水泥基灌漿材料的生產(chǎn)企業(yè)達(dá)200余家，年產(chǎn)量近50萬(wàn)噸。由于改革開(kāi)放、我國(guó)與世界接軌、各種新技術(shù)運(yùn)應(yīng)而生，各種公司相繼來(lái)中國(guó)建廠、建公司，這使得建筑業(yè)發(fā)展迅猛。這也使灌漿料的使用范圍，已逐漸從早期單一的冶金建設(shè)全面拓展到市政、建筑等各行業(yè)，并獲得了良好的效果。目前它主要被應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)、改造和加固、設(shè)備基礎(chǔ)的二次灌漿、橋梁接縫連接等工程領(lǐng)域。
近些年來(lái)，隨著人們對(duì)環(huán)保、健康的重視，使得水泥基高強(qiáng)灌漿料更有了很好的發(fā)展。相比之化學(xué)灌漿料，生產(chǎn)水泥基高強(qiáng)灌漿料所造成的污染以及其自身的毒性被極大的降低了。這也使得它被廣泛的應(yīng)用于建筑的修補(bǔ)、加固領(lǐng)域。
3 灌漿材料的定義及分類
按化學(xué)組成可分為有機(jī)灌漿材料、無(wú)機(jī)灌漿材料和有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合灌漿材料三大類。
3.1有機(jī)灌漿材料
隨著灌漿技術(shù)的發(fā)展，研究和應(yīng)用低毒甚至無(wú)毒的有機(jī)灌漿材料已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。有機(jī)化學(xué)灌漿材料有許多優(yōu)點(diǎn)，可以解決傳統(tǒng)水泥基灌漿料所不能解決的問(wèn)題，但有它致命缺點(diǎn)，比如受稀酸、稀堿和其他外界因素的影響很敏感，且大多數(shù)有毒，污染周圍環(huán)境和地下水資源。雖然有機(jī)灌漿材料向低毒甚至無(wú)毒型發(fā)展，但在市場(chǎng)上能滿足環(huán)保要求的產(chǎn)品少之甚少，在加上耐久性差，而且其昂貴的價(jià)格更讓使用單位望而卻步。
3.2無(wú)機(jī)灌漿材料
由于有機(jī)灌漿材料具有毒性和耐久性差等缺點(diǎn)，人們就進(jìn)一步深化研究無(wú)機(jī)灌漿材料，比如采用水玻璃與水泥復(fù)合、水泥的改性、堿膠凝材料的引入和超細(xì)水泥的應(yīng)用等，其中以超細(xì)水泥灌漿材料發(fā)展為主導(dǎo)。超細(xì)水泥最早在日本得到了大批量的生產(chǎn)和應(yīng)用，第一個(gè)超細(xì)水泥產(chǎn)品是MC-500，它是以波特蘭水泥和?；郀t礦渣以4∶1的比例混合而成的超細(xì)水泥；還有一種更細(xì)的超細(xì)水泥MC-100，比表面積達(dá)到1 300 m2/kg，它是由磨細(xì)高爐礦渣通過(guò)氫氧化鈉堿激發(fā)而成，其尺寸大于7.8μm的顆粒含量小于30%。
美國(guó)的工程實(shí)踐表明：超細(xì)水泥灌漿可以灌入細(xì)砂和細(xì)裂縫的巖石與混凝土中，其可灌性能與化學(xué)漿材相當(dāng)。無(wú)機(jī)及無(wú)機(jī)復(fù)合灌漿材料雖然具有材料來(lái)源廣、價(jià)格低、無(wú)毒、運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便，固結(jié)體強(qiáng)度高，抗?jié)B性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，但也有諸如可灌性受到粒子尺寸的限制、注入能力有限、凝固前很容易被水稀釋、初凝與終凝時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)；超細(xì)水泥可灌性和穩(wěn)定性大大提高，但流動(dòng)性能變化大，灌漿阻力大，而且超細(xì)粉磨能耗高。這些缺點(diǎn)限制了其廣泛推廣使用。
3.3有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合灌漿材料
發(fā)展有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合灌漿材料的最終目的是要疊加有機(jī)、無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，使兩類材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。與純水泥漿體相比，聚合物改性水泥漿體可灌性得到了明顯的改善。在水泥漿體黏度相同的情況下，聚合物改性水泥漿可以灌入更深的縫隙，且與老混凝土的黏結(jié)性能得到很大的改善。鐵道部科學(xué)研究院生產(chǎn)的ZV性混凝土修補(bǔ)膠，是以高分子共聚物為基本原料，摻加適量的改性劑、有機(jī)助劑配制而成，具有無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)腐蝕、不燃、耐酸堿等特點(diǎn)，它與水泥配置成的聚合物水泥漿或砂漿，能封閉混凝土表面微裂縫，填充修補(bǔ)混凝土裂縫或缺陷。這些灌漿材料在性能上具有一定的優(yōu)勢(shì)，但也不能突破儲(chǔ)存、使用不便和耐久性差等缺點(diǎn)。
4目前灌漿材料存在的問(wèn)題
（1）在生產(chǎn)工藝方面
生產(chǎn)超細(xì)水泥的廠家普遍存在規(guī)模小，磨機(jī)效率低，成本較高等劣勢(shì)，從而限制了其大量使用；且品種、性能單一，沒(méi)有形成系列產(chǎn)品，以適應(yīng)于各種灌漿工程的需要。
（2）在材料的組成方面
目前對(duì)水泥基灌漿材料的改性存在盲目性，追求個(gè)別性能的改善，而忽視灌漿材料的總體性能，很少考慮各組分之間的可匹配性。
（3）在耐久性方面
灌漿材料的耐久性問(wèn)題雖已引起廣泛關(guān)注，但專門(mén)從事灌漿材料耐久性的研究幾乎還是空白，在實(shí)際應(yīng)用中也常常被忽略，往往存在灌漿過(guò)的部位幾年后又出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象。
5高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿材料研究意義
高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿材料應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的建筑物，其構(gòu)件截面小，鋼筋用量大，分布密集，施工難度大，當(dāng)施工不慎時(shí)，澆搗的混凝土容易出現(xiàn)蜂窩、松散和孔隙，為確保建筑物的安全和耐久，需要采用一種與高強(qiáng)混凝土彈性模量相近、收縮微小、可灌性強(qiáng)的材料對(duì)蜂窩和孔隙的部位進(jìn)行灌漿修補(bǔ)。另外，為了提高大型機(jī)械設(shè)備的安裝精度，也需要采用高強(qiáng)度、收縮小、可灌性強(qiáng)的材料灌注地腳螺栓及機(jī)器底座。
因此，目前高性能灌漿材料擁有相對(duì)較大的應(yīng)用范圍。
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關(guān)鍵詞：道路工程；廢舊橡膠粉；改性瀝青材料
1廢舊橡膠粉改性瀝青材料
廢舊橡膠粉改性瀝青材料屬于一種復(fù)合材料，將瀝青與廢舊橡膠進(jìn)行有效結(jié)合，廢舊橡膠能夠有效吸收瀝青中的樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的物理化學(xué)反應(yīng)后，廢舊橡膠粉改性瀝青的穩(wěn)定性會(huì)不斷提高。在這個(gè)過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以適當(dāng)加入一些外加劑，進(jìn)一步提高橡膠與瀝青的穩(wěn)定性。廢舊橡膠粉改性瀝青的原理是將橡膠粉進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，在攪拌的過(guò)程中，工作人員需要嚴(yán)格控溫度，如果溫度過(guò)高，會(huì)嚴(yán)重影響攪拌質(zhì)量，降低瀝青與橡膠粉的反應(yīng)速度，如果溫度過(guò)低，瀝青與橡膠粉的反應(yīng)速率也會(huì)明顯下降。為了保證廢舊橡膠粉與瀝青能夠更好的融合在一起，工作人員可以添加適量的催化劑，從根本上提高廢舊橡膠粉改性瀝青材料的穩(wěn)定性。
2道路工程中應(yīng)用廢舊橡膠粉改性瀝青
材料的重要意義近些年來(lái)，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境質(zhì)量。在道路工程中，應(yīng)用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠有效保證工程的施工進(jìn)度，減少能源的浪費(fèi)。由于橡膠主要來(lái)源于廢舊輪胎，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行充分利用，能夠有效減少能源的消耗。在道路工程中應(yīng)用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠減輕施工人員的工作負(fù)擔(dān)，保證其工作質(zhì)量。由于我國(guó)道路工程起步較晚，施工人員的專業(yè)素養(yǎng)普遍不高，采用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，不僅能夠減少能源的消耗，還能夠提高施工人員的工作積極性，保證其工作質(zhì)量。將廢舊橡膠粉改性瀝青材料應(yīng)用到道路工程中，能夠有效提高施工人員的環(huán)保意識(shí)，讓施工人員能夠更好的認(rèn)識(shí)到自身工作的重要性。橡膠生產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)，降低了環(huán)境質(zhì)量，而廢舊橡膠粉改性瀝青材料的制成，需要大量的廢舊橡膠，提高了橡膠資源的利用率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。將廢舊橡膠粉改性瀝青材料應(yīng)用到道路工程中，能夠有效提高路面的承載力，促進(jìn)我國(guó)道路工程能夠更好的發(fā)展。
3廢舊橡膠粉改性瀝青材料應(yīng)用
3.1作用機(jī)理
廢舊橡膠粉改性瀝青材料主要以廢舊橡膠粉與瀝青為原料，由于廢舊橡膠粉與瀝青的化學(xué)性質(zhì)不同，將其進(jìn)行有效結(jié)合，并添加適量的外加劑，能夠有效提高其穩(wěn)定性。相關(guān)研究表明，廢舊橡膠粉改性瀝青材料的作用機(jī)理主要分為三種，分別是物理共混作用機(jī)理、化學(xué)共混機(jī)理與網(wǎng)絡(luò)填充學(xué)機(jī)理[1]。其中，物理共混作用機(jī)理主要指的是廢舊橡膠粉與瀝青在反應(yīng)的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一定的物理反應(yīng)，廢舊橡膠粒子會(huì)吸收改性瀝青中的組分，并產(chǎn)生膨脹，廢舊橡膠粉與瀝青會(huì)形成一種混合體系。有部分學(xué)者認(rèn)為，廢舊橡膠粉與瀝青在反應(yīng)的過(guò)程中，是一個(gè)相互作用的過(guò)程，物理反應(yīng)居多。化學(xué)共混機(jī)理主要指的是廢舊橡膠粉與瀝青的反應(yīng)過(guò)程屬于化學(xué)溶混過(guò)程。在高溫的作用下，廢舊橡膠粉與瀝青進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，由于廢舊橡膠粉中的極性化合物較多，會(huì)與瀝青中的組分發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，最終生成新的化學(xué)鍵。而網(wǎng)絡(luò)填充學(xué)原理主要根據(jù)廢舊橡膠粉與瀝青的物理性質(zhì)來(lái)考慮，廢舊橡膠粉與瀝青在反應(yīng)的過(guò)程中，需要添加相應(yīng)的外加劑，提高瀝青的改性[2]。在這個(gè)過(guò)程中，廢舊橡膠粉與瀝青會(huì)形成一定的聚合物，聚合物會(huì)凝聚成團(tuán)，最終形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為保證網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性，工作人員需嚴(yán)格控制廢舊橡膠粉與瀝青的反應(yīng)時(shí)間與溫度，保證催化劑的活性。
3.2提高路面的穩(wěn)定性
在道路工程中，應(yīng)用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠有效提高路面的穩(wěn)定性，從而保證公路工程的整體施工進(jìn)度與質(zhì)量。工程中的施工人員在實(shí)際施工中，可以按照以下施工流程：首先，施工人員需要嚴(yán)格控制廢舊橡膠粉改性瀝青材料的出廠溫度，盡量保證廢舊橡膠粉改性瀝青材料的出廠溫度與運(yùn)輸溫度一致；其次，工程中的材料運(yùn)輸車在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，減少移動(dòng)次數(shù)，減少?gòu)U舊橡膠粉改性瀝青材料出現(xiàn)離析現(xiàn)象；最后，施工人員需要將廢舊橡膠粉與改性瀝青材料進(jìn)行攪拌，并嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間，并做好相應(yīng)的驗(yàn)收工作，進(jìn)一步提高工程的施工質(zhì)量。為保證廢舊橡膠粉改性瀝青材料在道路工程中得到更好的應(yīng)用，工程中的施工人員需要嚴(yán)格控制材料的攪拌溫度，如果攪拌溫度過(guò)低，其改性效果越差，攪拌溫度過(guò)高，廢舊橡膠粉與瀝青材料中的催化劑活性會(huì)降低，影響其反應(yīng)速率。另外，施工人員需要選擇合理的拌和工藝，保證廢舊橡膠粉與瀝青形成一個(gè)良好的體系，不斷提高其改性。由于廢舊橡膠粉改性瀝青材料的穩(wěn)定性較高，將其應(yīng)用到公路工程中，能夠提高路面的穩(wěn)定性，有效延長(zhǎng)道路的使用壽命[3]。
3.3減少施工裂縫的產(chǎn)生
為了保證廢舊橡膠粉改性瀝青材料得到更好的使用，道路工程中的施工人員需要結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，在廢舊橡膠粉改性瀝青材料中添加適量的外加劑，通過(guò)添加外加劑，能夠有效減少施工裂縫的產(chǎn)生，提高工程的施工質(zhì)量。由于廢舊橡膠粉與瀝青反應(yīng)過(guò)程中具有一定的可逆性，在攪拌的過(guò)程中，施工人員需要嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間，提高廢舊橡膠粉改性瀝青材料的可靠性。除此之外，由于廢舊橡膠粉改性瀝青材料具有一定的穩(wěn)定性，將其應(yīng)用到道路工程中，能夠有效減少施工裂縫，保證工程中的各項(xiàng)施工工作能夠順利進(jìn)行。在道路工程中，施工人員需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，合理采用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，并控制其用量。由于冬季的施工溫度較低，路面很容易產(chǎn)生裂縫，影響工程的施工質(zhì)量，應(yīng)用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠有效減少施工裂縫的產(chǎn)生，保證道路工程的整體施工質(zhì)量，減少施工資源的浪費(fèi)。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在道路工程中，應(yīng)用廢舊橡膠粉改性瀝青材料，能夠有效提高路面的穩(wěn)定性，減少施工裂縫的產(chǎn)生，保證工程的施工質(zhì)量。但是，工程中的施工人員在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，依然會(huì)遇到很多困難，這就需要施工人員在原有基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)與創(chuàng)新，提高自身的專業(yè)技能，從而推動(dòng)我國(guó)道路工程的可持續(xù)發(fā)展。
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關(guān)鍵詞：印制電路 培養(yǎng)模式 卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（a）-0189-02
國(guó)家教育部推出卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃（以下簡(jiǎn)稱卓越計(jì)劃）[1]，旨在通過(guò)在試點(diǎn)高校及專業(yè)實(shí)施卓越計(jì)劃，摸索建立具有中國(guó)特色工程教育模式。卓越計(jì)劃強(qiáng)調(diào)要“重視國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的人才需求，適度超前培養(yǎng)人才”。從當(dāng)前卓越工程師人才培養(yǎng)目標(biāo)的發(fā)展情況來(lái)看，隨著電子化學(xué)科技發(fā)展的不斷綜合化及加速化，著力提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的國(guó)際視野及參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的能力，探索電子領(lǐng)域中化學(xué)工程教育規(guī)律，創(chuàng)建與電子科技大學(xué)辦學(xué)定位和特色相適應(yīng)的化學(xué)與電子的復(fù)合人才的印制電路專業(yè)人才培養(yǎng)模式勢(shì)在必行。目前我國(guó)電子化學(xué)教育的體系還不夠完善，特別是在電子化學(xué)“材料制備-印制電路設(shè)計(jì)與制作-器件應(yīng)用”系統(tǒng)化的印制電路教學(xué)領(lǐng)域，教育教學(xué)水平相對(duì)落后于歐美先進(jìn)國(guó)家，而隨著電子化學(xué)品成分趨于復(fù)雜，技術(shù)密集程度越來(lái)越高，將化學(xué)知識(shí)與電子工藝結(jié)合在一起，著重培養(yǎng)在信息產(chǎn)業(yè)重要組成部分的電子工藝技術(shù)領(lǐng)域的高技術(shù)復(fù)合型人才，印制電路工藝是一門(mén)必不可少的課程[2]。我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是我國(guó)目前唯一培養(yǎng)電子技術(shù)與化學(xué)技術(shù)相結(jié)合的綜合性印制電路高科技人才的專業(yè)，在應(yīng)用化學(xué)教育專業(yè)人才培養(yǎng)體系中逐漸完善“化學(xué)”與“電子”相結(jié)合的人才培養(yǎng)在國(guó)內(nèi)是首創(chuàng)，是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的擴(kuò)展[3]。2013年我國(guó)印制電路行業(yè)總產(chǎn)值到達(dá)236億美元，占全球產(chǎn)值的43%，盡管我國(guó)是印制電路制造大國(guó)，但不是強(qiáng)國(guó)。高技術(shù)含量、高附加值的高端印制電路產(chǎn)品，國(guó)外從制造設(shè)備、材料、工藝技術(shù)等方面對(duì)我國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷。要想改變我國(guó)高端印制電路落后于發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)狀，培養(yǎng)具有扎實(shí)的電子-化學(xué)理論基礎(chǔ)，能將所學(xué)理論知識(shí)靈活應(yīng)用到印制電路工藝、制造等相關(guān)工作中，創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力較強(qiáng)的具有卓越工程師潛質(zhì)的畢業(yè)生是十分必要和緊迫的。
我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)被教育部批準(zhǔn)為卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施專業(yè)。該文從分析卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，探討本科生印制電路工程專業(yè)工程師培養(yǎng)存在的問(wèn)題，提出針對(duì)卓越計(jì)劃修訂印制電路教學(xué)大綱、編寫(xiě)實(shí)用教材、建立校外實(shí)習(xí)基地、校企聯(lián)合培養(yǎng)等培養(yǎng)實(shí)用創(chuàng)新型印制電路工程人才的思路。
1 印制電路教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
1.1 教學(xué)現(xiàn)狀
近年來(lái)，我國(guó)印制電路（PCB）產(chǎn)業(yè)每年以25%以上的高速度發(fā)展，已跨入世界PCB大國(guó)之列，伴隨著印制電路產(chǎn)品發(fā)展，要求有新的材料、新的工藝技術(shù)和新的設(shè)備。我國(guó)印制電器材料工業(yè)在擴(kuò)大產(chǎn)量的同時(shí)，更要注重于提高性能和質(zhì)量。我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是我國(guó)目前唯一培養(yǎng)電子技術(shù)與化學(xué)技術(shù)相結(jié)合的綜合性高科技人才的基地，但目前對(duì)印制電路教學(xué)的重視度同市場(chǎng)需求相比存在一定差距，單從學(xué)時(shí)分配上就可見(jiàn)一斑。從我校情況看，應(yīng)用化學(xué)系本科生印制電路教學(xué)分成《印制電路原理與工藝》（專業(yè)必修課，32學(xué)時(shí)）、《雙面印制電路板制作》（專業(yè)實(shí)驗(yàn)選修課，8學(xué)時(shí)）二個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行，在第三學(xué)年第2學(xué)期內(nèi)完成?！队≈齐娐吩砗凸に嚒氛n程組在教學(xué)中，按照PCB技術(shù)發(fā)展歷史與基礎(chǔ)、基本材料、線路設(shè)計(jì)、線路制作、三廢處理、質(zhì)量管理和發(fā)展趨勢(shì)的順序組織安排教學(xué)，內(nèi)容包括印制電路基板材料、印制板設(shè)計(jì)與布線、照相制版和圖形轉(zhuǎn)移、刻蝕和焊接技術(shù)、化學(xué)鍍與電鍍技術(shù)、孔金屬化技術(shù)、多層及HDI板的制作技術(shù)、特種印制板制作技術(shù)、印制板工業(yè)三廢的控制、印制板質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化、印制電路技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)等部分內(nèi)容?！峨p面印制電路板制作》實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練項(xiàng)目包括：PCB布線貼圖的設(shè)計(jì)與制作相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)、PCB照相底版的設(shè)計(jì)與制作、孔金屬化工藝及技術(shù)、印制電路板圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)與工藝、印制電路板線路制作及線路保護(hù)技術(shù)與工藝等幾部份實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
1.2 存在問(wèn)題
印制電路課程知識(shí)點(diǎn)多，涉及知識(shí)面廣，工藝制造問(wèn)題及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)難度大，加之很多學(xué)生材料化學(xué)與工藝、應(yīng)用電化學(xué)與電子化學(xué)品基礎(chǔ)不扎實(shí)，雖然采用多媒體教學(xué)手段，嘗試將互動(dòng)討論式教學(xué)、PCB工業(yè)制造案例教學(xué)、學(xué)生調(diào)研式教學(xué)、學(xué)生小組作報(bào)告等多種教學(xué)方法引入到教學(xué)中，因課時(shí)所限及學(xué)生工程實(shí)踐能力要求高，授課時(shí)往往還是無(wú)奈停留在學(xué)生對(duì)PCB制造的基本原理的掌握及工藝能夠正確了解的層次，很難引導(dǎo)幫助學(xué)生提升到對(duì)印制電路線、孔構(gòu)件、電氣信號(hào)穩(wěn)定性及任意層Cu互連技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理構(gòu)造處理，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及工程創(chuàng)能能力。同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外印制電路電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的比較介紹也難以進(jìn)行，對(duì)印制電路結(jié)構(gòu)新理論、新材料、新技術(shù)介紹也不足。所以依據(jù)“卓越計(jì)劃”人才培養(yǎng)的要求，從印制電路原理與工藝的授課內(nèi)容及授課效果分析，印制電路課程教學(xué)主要存在的問(wèn)題有：
（1）印制電路課程的課程大綱面向卓越工程師計(jì)劃的針對(duì)性不強(qiáng)；（2）教學(xué)內(nèi)容對(duì)國(guó)內(nèi)外最新印制電路制造的新理論、新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)吸收不及時(shí)；（3）印制電路課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的工程實(shí)際針對(duì)性不強(qiáng)；（4）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及熱情較低，整合高校、企業(yè)、科研資源配置的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)基地較少；（5）課時(shí)偏少，未做到因材施教；（6）很多學(xué)生側(cè)重與理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，動(dòng)手能力較差，從而對(duì)印制電路板制作工藝產(chǎn)生畏難心理。
2 印制電路課程改革思路
應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)應(yīng)是以知識(shí)學(xué)習(xí)為載體，著力培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力。印制電路技術(shù)橫跨信息電子與新材料兩大國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，而長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)的培養(yǎng)方式對(duì)于化學(xué)與電子融合領(lǐng)域復(fù)合人才能力培養(yǎng)的重要性認(rèn)識(shí)不足，基于我國(guó)印制電路領(lǐng)域的高技術(shù)人才匱乏現(xiàn)狀，通過(guò)分析印制電路教學(xué)存在的問(wèn)題，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行教改嘗試。
2.1 課題教學(xué)及實(shí)驗(yàn)科目中注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)
通過(guò)實(shí)施“卓越計(jì)劃”，探索應(yīng)用化學(xué)系印制電路特色專業(yè)教育部卓越工程師計(jì)劃實(shí)施與實(shí)踐教學(xué)的人才培養(yǎng)的新途徑，結(jié)合現(xiàn)代印制電路材料、結(jié)構(gòu)、體系及設(shè)計(jì)方面的最新發(fā)展，制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃和課程大綱，開(kāi)發(fā)出基于“材料制備-印制電路設(shè)計(jì)與制作―器件應(yīng)用”系統(tǒng)化的印制電路教學(xué)的課件。并科學(xué)劃分及銜接本科與研究生的印制電路課程內(nèi)容。針對(duì)印制電路學(xué)時(shí)少而內(nèi)容多的矛盾，采取凝練授課內(nèi)容、主講精講基本概念及基本原理、課后結(jié)合作業(yè)自學(xué)理解掌握相關(guān)知識(shí)的方式精煉教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)將實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綇闹v授式逐步轉(zhuǎn)化為開(kāi)放式，在優(yōu)化理論點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上制定印制電路課程開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，啟動(dòng)印制電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，引入實(shí)際工程設(shè)計(jì)討論，啟發(fā)學(xué)生深入思考及掌握印制電路理論知識(shí)及設(shè)計(jì)方法，構(gòu)筑開(kāi)放實(shí)驗(yàn)體系培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
2.2 加強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練
積極拓展校外資源，形成了一條走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)的辦學(xué)模式，努力建立校企聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制，為多樣化拔尖人才培養(yǎng)創(chuàng)造“研發(fā)訓(xùn)練、工程實(shí)踐、創(chuàng)業(yè)體驗(yàn)”的多樣化拔尖人才培養(yǎng)環(huán)境，將先進(jìn)工業(yè)化技術(shù)引進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)及假期讓部分學(xué)生到校外實(shí)習(xí)基地、校企聯(lián)合培養(yǎng)基地參與印制電路的設(shè)計(jì)及制造工藝，印制電路課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)題目逐步改進(jìn)為實(shí)際工程設(shè)計(jì)題目。通過(guò)校外實(shí)習(xí)基地、校企聯(lián)合培養(yǎng)使印制電路實(shí)驗(yàn)學(xué)科更具有自己獨(dú)特氣質(zhì)，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)研究階段的轉(zhuǎn)變，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)研究脫節(jié)的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)體驗(yàn)大生產(chǎn)線的工藝流程和管理方式，使我校應(yīng)化系學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰驮O(shè)計(jì)能力得到提高，為今后成長(zhǎng)為技術(shù)或管理人員打下堅(jiān)實(shí)的工程基礎(chǔ)。
2.3 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，力求因材施教
現(xiàn)代印制電路技術(shù)是許多學(xué)科與技術(shù)相互滲透、交叉的產(chǎn)物，是一個(gè)從事電子儀器與設(shè)備設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域合格的專業(yè)人員應(yīng)具備的知識(shí)、技能等。以資深教師進(jìn)行印制電路課程學(xué)習(xí)動(dòng)員，緒論課主要介紹印制電路發(fā)展的最新特點(diǎn)、國(guó)內(nèi)外應(yīng)用及研究現(xiàn)狀、印制電路面臨的瓶頸技術(shù)課題、印制電路未來(lái)的光電路發(fā)展前景、印制電路行業(yè)狀況及國(guó)內(nèi)外重大印制電路技術(shù)革新等。通過(guò)印制電路學(xué)習(xí)動(dòng)員開(kāi)闊學(xué)生視野也有益于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)印制電路的興趣。鼓勵(lì)對(duì)設(shè)計(jì)感興趣的學(xué)生利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)LPKF ProtoMat H100數(shù)控鉆機(jī)Board Master5.0、CR5000等印制電路工藝設(shè)計(jì)軟件，為做畢業(yè)設(shè)計(jì)及適應(yīng)畢業(yè)后從事印制電路設(shè)計(jì)工作做準(zhǔn)備；鼓勵(lì)對(duì)科研感興趣的學(xué)生參與任課老師的科研課題，構(gòu)建“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 專業(yè)實(shí)驗(yàn)?工程實(shí)訓(xùn)?創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”的遞進(jìn)式、工程化、創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)體系，建立體現(xiàn)個(gè)性化教育和研究性學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式；建立化學(xué)虛擬工程模擬與工程實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的先進(jìn)工程教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣、開(kāi)拓學(xué)生個(gè)性潛力、以期達(dá)到開(kāi)闊學(xué)生知識(shí)視野、陶冶學(xué)生情操、發(fā)展學(xué)生健全身心、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的目的。
2.4 電子―化學(xué)相關(guān)知識(shí)的拓展
在電子科學(xué)技術(shù)日新月異的當(dāng)今時(shí)代，各種新型材料、新型元器件以及各種新型整機(jī)的研制、生產(chǎn)與應(yīng)用，都與化學(xué)及其工藝過(guò)程密切相關(guān)，印制電路課程是以化學(xué)與電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合的電子化學(xué)學(xué)科方向?yàn)橹骶€，整合電子科學(xué)與技術(shù)、有機(jī)合成與光電技術(shù)、能源化學(xué)科學(xué)與技術(shù)、應(yīng)用化學(xué)等資源。這就要求學(xué)生在化學(xué)課學(xué)習(xí)階段對(duì)印制電路所需的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)扎實(shí)掌握，鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生閱讀印制電路課外書(shū)籍及科研文獻(xiàn)、撰寫(xiě)讀書(shū)報(bào)告等，從而改善學(xué)生因化學(xué)基礎(chǔ)差而對(duì)印制電路學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難心理的狀況，保證學(xué)生印制電路知識(shí)的系統(tǒng)性。
3 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)要從印制電路制造大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)橛≈齐娐窂?qiáng)國(guó)及至創(chuàng)新強(qiáng)國(guó)，培養(yǎng)出一大批高素質(zhì)應(yīng)用創(chuàng)新型印制電路專門(mén)人才是當(dāng)務(wù)之急。以實(shí)施卓越計(jì)劃為契機(jī)，修訂印制電路系列課程教學(xué)大綱，編寫(xiě)側(cè)重工程應(yīng)用型現(xiàn)代印制電路制作實(shí)驗(yàn)教材，精煉實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，采用現(xiàn)代化教學(xué)手段及多種教學(xué)方法想方設(shè)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)印制電路熱情和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)獨(dú)立思考的能力，把化學(xué)知識(shí)與電子產(chǎn)品結(jié)合起來(lái)，利用校企聯(lián)合培養(yǎng)方式即印制電路實(shí)習(xí)基地培養(yǎng)學(xué)生印制電路制造的工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)出卓越計(jì)劃要求的未來(lái)卓越工程師的后備軍。
參考文獻(xiàn)
[1] 林文松，劉延輝，何亮.“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”下的工程材料課程建設(shè)[J].大學(xué)教育，2013（6）：139-140.