绿色化学化工论文实用13篇

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绿色化学化工论文

篇1

即使人们都十分清楚绿色化工化学的优点与好处,但是在实际的生产过程中很少有人对其高度重视,所以绿色化学化工在我国发展过程中有着诸多的问题,例如社会关注程度不够、发展模式单一、人才匮乏等。现阶段我们能做的就是利用一切可利用的方法,最大限度地将绿色化工化学进行全面推广与宣传,从根本上减少环境污染,实现经济的可持续发展。

2.1加大宣传力度,转变生产方式

虽然绿色化学化工产业已经兴起多年,但在全社会范围内,它还未能被深刻的认知与了解,这在很大程度上,阻碍了其良性发展。因此,我们要从全社会范围内,通过各大平面媒体和网络、电视、广播对绿色化学化工加大宣传力度,使人们对绿色化学化工有深刻的认知与了解。

2.2在学科教育上加大投入与合作,力求创新

绿色化学化工的发展不仅仅是依靠微观的分子水平的化学,还要依赖宏观的大规模的化工技术,因此,要在一定层次上促进两者的结合与协作。国家应加大对绿色化学化工的资金投入,建立与绿色化学化工有关的国家实验室以及教学基地,作为发展绿色化学化工的创新性平台,设置激励机制,鼓励创新,并持续不断地为实验室和教学基地的发展提供资金保障。

2.3重视人才培养

在我国,绿色化学化工属于新兴产业,因此,相关部门必须建立起完备的人才培养体系,为了长远发展储备人才力量。具体来说,高校应该开设有关绿色化学化工的相关学科课程,供感兴趣的学生进行学习。化学化工产业应该制定严格的培训体系,对相关从业人员进行培训,从而保障这一新兴产业的可持续发展。

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二、绿色化学工程与工艺对化学工业节能产生的促进作用

目前,在各工业产业的生产过程中均已广泛应用到绿色化学工程与工艺。该工程中具有的应用性能不仅可有效改善化工产业发展过程中存在的资源浪费和环境污染问题,同时还可有效促进化工生产的结构不断得到优化。绿色化学工程与工艺在化工产业中的应用主要表现在如下几点。

(一)清洁生产技术的应用清洁生产技术是一种具有较高价值的绿色技术,该种技术主要是通过对化工原料进行无害、无毒、无废处理,实现原料利用率得到提高,进而促进化学工程的生产质量得到提高。在清洁技术中,应用最为普遍的技术分别为脱硝和脱硫两种技术。应用该两种技术对存在较为严重的污染的化学废物、生活垃圾等进行绿色处理,经过相关技术的处理后,生活垃圾可有效转化为沼气。应用自然发电技术来代替传统发电技术。太阳能、风能的开发和应用是清洁生产技术飞速发展的重要标志。在生物工程中合理应用清洁生产技术,可有效促进细胞及基因工程的发展效果得到显著提高。在辐射加工中应用清洁生产技术,可促进催化剂的作用得到显著提高。

(二)与生物技术相互结合的应用在生物技术领域中,其技术范畴具体包含细胞、微生物、基因、酶等多种技术。其在各化工生产中的应用主要包含有生物化工合化学仿生学两个方面的内容。在生物体内,生物酶作为催化剂存在,其具有显著的专一性和高效性,在生物合成的每个过程中均无法脱离酶的作用。在绿色化学工程与工艺中对生物技术进行合理应用,通过相关技术处理,可使再生资源转化为相应的化学品。早期所应用的有机化合物原料大部分是直接源自动物和植物,后来才逐渐发展为将煤炭、石油作为原材料使用。在绿色化学工程与工艺中,通常情况下均是应用工业酶或存在于自然界中的酶作为催化剂。将酶与通常应用的化学催化剂进行比较,酶在应用过程中的优点主要表现为无污染、产物性质好、反应条件温和等。例如通常情况下均是应用丙烯腈进行丙烯酰胺制备,当使用酶作为催化剂后,能耗消耗量大大降低,反应具有彻底性,并且在反应过程中无任何副产物产生。

(三)生产环境友好型产品绿色化学工程与工艺的主要发展目的之一即为为社会生产处环境友好型产品,如清洁汽油、磷洗衣粉等无毒无害产品。通过绿色化学工程可以生产出与社会、自然环境发展相符合的友好型产品。绿色化学工程生产的出现在很大程度上起到了保护环境的作用。在社会生产、生活中,人们的购买的产品均为绿色产品,不仅有效保证了人们身体健康,同时也可促进社会健康、和谐发展。因此,在化工生产过程中,如能够促进绿色化学工程与工艺对的优势得到充分发挥,可有效降低生态环境的染污,促进国家自然环境和社会经济得到可持续发展,对国家的长远发展及社会的进步具有重要意义。

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在化学反应中使用选择性高的试剂也是绿色工艺应用的一个途径。以石油化工为例,生产过程中烃类选择性氧化反应较为普遍,作为一种强方热性反应,具有生成物不稳定、易进一步氧化等特征,所以,催化反应中此反应并非最佳选择,生成物的不稳定也不利于提取最终产物,所以,为改善这种情况,使用选择性高的试剂是最佳途径。如此一来,不仅可以降低成本,节约资源,还能够降低分离产品的难度提升纯度,无疑实现了提升效益和减少污染的双赢,所以,绿色化学工程在这方面的研究实践也非常热门。随着越来越多的化学反应被应用到工业生产中,催化剂对提升反应速率效果显着,所以目前化学工艺领域积极研究无毒无害的高效催化剂成为主流发展方向不一,不仅有利于工业的发展,对于推动化学分子深入研究也有助益,分子筛催化剂和烷基化固相催化剂就是其中较为典型的代表。

2。绿色化学工程工艺应用

分析绿色化学工艺是实现节能减排的重要途径,对绿色工艺的重视与开发也彰显了当前世界范围内节能减排的重要性。长达两百余年的工业化路程,使得人类活动对自然资源环境的危害越来越大,尤其中国作为当前世界最大的工业国,“三废”问题十分突出,PM2。5问题也成为了悬在人们头上的一把利剑,将资源枯竭、环境污染、生态失衡、人口问题等推到了台前更加显着的位置。大型化工企业作为与人们生存发展息息相关的企业,石油化工与煤炭除去提供能源之外,还提供多种衍生化工产品为人们衣食住行服务,生产过程中产生的废水废渣废气、消耗的大量原材料都警示着当前必须积极发展绿色化工工艺,以达到节能减排、实现可持续发展的目的。就目前而言,节能减排的实现途径主要以下几种:研发新科技、新工艺全过程控制污染;利用先进清洁工艺从源头控制污染;利用技术和工艺创新打造可循环绿色生态产业链;发展循环经济等。绿色化学工程与工艺作为节能减排目标得以实现的重要保障,广泛应用于多个领域,就目前来说,主要以三种表现为主,分别是清洁生产技术、生物技术的应用及生产环境友好型产品。

绿色化学工程与工艺使用生物技术服务可再生能源的合成,像有机化合物原料的应用经历了从动植物到石油煤炭的发展过程,现如今已经开始广泛应用各类再合成的有机化合物。在绿色化工中,所使用的催化剂多以工业酶和自然界中存在的酶,酶与其他化学催化剂相比,具有反应条件温和、生成物优良、污染少等优势,对于当前化工领域而言,生物酶的利用和研发就成为了绿色化工的重要发展方向。像丙烯酰胺的制备,最早使用丙烯晴,在环城生物酶催化后,不仅能耗与成本大幅度减低,且反应完全无副产物,对工业生产而言有多重积极意义。

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主办单位:中国石油抚顺石化分公司;中石化抚顺石油化工研究院;沈阳化学化工学会

出版周期:月刊

出版地址:辽宁省沈阳市

种:中文

本:大16开

国际刊号:1671-0460

国内刊号:21-1457/TQ

邮发代号:8-24

发行范围:国内外统一发行

创刊时间:1972

期刊收录:

CA 化学文摘(美)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

核心期刊:

期刊荣誉:

篇6

Several Discussions on Chemistry and Chemical

Engineering Disciplines Construction

――Take School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuzhou Institute of Technology as an example

WANG Xiaohui

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou, Jiangsu 221111)

Abstract Development and construction of disciplines should combine faculty construction, all aspects of professional disciplines, teaching innovation, teaching equipment and laboratory construction, scientific research and construction. In this paper, combined with the department of the college where the current development status and the current development situation and background, development and construction of chemistry and chemical engineering disciplines by thinking.

Key words chemistry and chemical engineering; discipline construction; thinking

徐州工程学院坚持学科建设为龙头,教学科研为主线,培养高素质应用型人才为目标,依靠我院学科、专业和人才优势,面向地方经济建设需要,加强学科建设,进一步凝练学科方向,构建科技创新平台,创新管理制度和高效运行机制,坚定不移地走人才强院和产学研紧密结合的办学之路,加快学院向教学研究型型学院转化的步伐。

1 化学化工学院发展现状

化学化工学院是在始建于1959年徐州教育学院化学系基础上于2007年成立的二级学院,已有50多年办学历史。化学化工学院原有化学教育、应用化工技术两个专科专业,现有应用化学、化学工程与工艺和高分子材料与工程三个本科专业。现有教职工36人,任课教师30人,其中教授5人,副教授6人。教师中具有博士学位的13人,年轻教师均具有硕士及硕士以上学位。

学院现有国家级大学生校外实践基地1个、省级基础化学实验示范中心1个、市级工程中心2个(徐州市生物质燃料工程中心、徐州市环保涂层新材料工程技术研究中心)、市级重点实验室1个(徐州市农药绿色技术实验中心)、校级研究中心和研究所各1个(徐州工程学院应用计算化学研究中心、徐州工程学院新材料与技术研究所)。校级优秀教学团队2个(基础化学教学团队,应用化学教学团队)、校级科研创新团队2个(构效学应用研究团队,生物能源清洁生产关键技术)。《根据省教育厅关于开展2011年学科目录新增一级学科“十二五”省重点学科遴选建设工作的通知》(苏教研(2011)15号)精神,我院积极申报的生态学(毒理学方向)被遴选为一级学科省重点建设学科,学科代码0713。

2 化学化工学院发展建设的探讨

2.1 三学期制的实施思考

当前本科教育普遍采取四年制,医学类等课程学时较多专业采取五年制学习。我校化学化工专业学生采取四年制教育。四年制教育例行多年,形成了教育传统,满足学生课时的需求,让学生有了更多的业余时间。但是和其他重点大学相比较,我校科研以及教学设施还处于落后阶段,相当数量的学生业余时间不能得到充分利用。实施三学期制能加强学生的自主学习意识、学习紧迫感、科研积极性。弹性制的学制要求更能使优秀学生更好地提升自己的综合素质,从而带动全院系学生的整体教育质量的提高。

2.1.1 三学期制度带来的益处

(1)有利于课程的精益化。对长学期中的部分课程课时精简,选取对学生比较实用章节,令教学内容更加精益化,使既能体现课程的系统性和连续性,又有利于学生在课程课时不增加的基础上汲取更多实用知识,扩展专业面,提升专业技能。(2)有利于教师教学与科研的有机结合。教师团队可以自课时完成的基础上有充足的时间从事科研项目,从而提升学校的师资力量以及科研水平。三学期制度下学生和教师有更多的互动机会,课时的安排、课程的设计、科研的投入也使教师有更多的机会参与教学实践和教学研究。(3)有利于学院教学以及管理的深化改革。在当前改革的大背景下,教育体制的改革也势在必行。学校试用三学期制度会使得校领导更加关注教育质量提升、教学规划设计、学生实习机会争取等。教学方式改进对于师生都是效率提升的原动力,三学期制度更有利于学生在有限的时间内加强动手能力培训,根据社会用工需求从而更好地就业。(4)有利于学校教育教学资源的充分协调,提高学校的办学效益。在三学期制下,能够更好地利用各种优质教育资源,充分挖掘和发挥本校师资潜力。体现一定的办学特色。

2.1.2 实行三学期制过程中存在的问题

(1)作为参与主体的部分学校管理人员、师生等没有转变观念,仍沿袭原有的教学思维和学制惯性,并未领会三学期制的精髓。教师还不能充分利用短学期进行自身提高和教学研究。(2)还不能在短学期开设出更为灵活、多元、丰富的选修课程。(3)配套的后勤保障工作难以实现,如就餐问题、学校图书馆开放问题、自习场所开放问题等,这些都有待进一步的研究和协调。

2.2 化学化工学院就业问题探索

当前中国毕业生数量年创新高,就业形势日趋严峻。高等教育的大众化使得地方院校的毕业生更处于劣势地位。一个学校的就业质量和高校的生存息息相关,就业形势严峻会影响到学院招生;学院招生的规模和学院的经费有密切关联,所以加强就业是每个学院当前形势下必须深刻考虑和狠抓的问题。化学化工学院在解决本院系学生就业难问题时采取了“突出应用型教学为主,狠抓考研、突出重点、打造名牌,以及辅导员积极指导毕业生就业”等措施。

2.2.1 准确定位,校企联合,培养实用性人才

(1)徐州工学学院化学化工类毕业生就业范围集中在江苏省以及周边邻近省份,单位集中在地方化工企业以及质检中心。相对于省内其他名牌高等院校,地方院校才人才市场不具备明显的竞争优势。对于徐州工程学院毕业生培养定位应偏向应用型人才模式,所以学院应进一步加强应用性教学。所以在加强专业设置应用化的同时,学校师资力量也要适应社会人才市场的需求。主动地、积极地、有意识地去提升学生的实际应用能力。(2)针对应用型教学,培养实用型人才,学校需进一步加强校企联合培养模式。让学生走出去了解社会需求,让企业走进来告诉学生社会需要什么样的人才。“走出去“走进来”战略思想需要进一步实施和完善。提升地方院校在人才市场的知名度,促进毕业生优质高效地就业。

2.2.2 狠抓学生考研、进入高等学府,实现腾飞

化学化工学院的考研率一直在校内名列前茅,录取率近几年也是屡创新高。化学化工学院高考研率、高录取率和院领导的重视与关怀是分不开的。为了让更多的学生能进入较高的学府,学院还要继续增加考研的支持度。

(1)狠抓教学质量。优质的教学质量以及基础扎实的人才是高等学府导师最为看重的科研基础能力。某些高校在研究生教育走向极端化,学生课程偏重考研应试课程导致学生专业知识薄弱,对以后的科研较为不利。所以地方院校要主动积极培育一批有技术、肯吃苦的毕业生。

(2)针对考研的动员以及课程的辅导,学院应设置专门的机构。为考生答疑解惑,提供专业以及其他方面的支持。学院从事科研项目的导师应积极从本科学院中选取优秀的学生加以培养和教育,使学生尽早接触科研项目,提升科研能力,为进入高等学府进行深入科研打下良好基础。

2.3 跨学科建设探索

地方院校也都具有一定的办学历史,在某些科学专业已经具有一定的就业竞争力,化学化工学院是在始建于1959年徐州教育学院化学系基础上于2007年成立的二级学院。在当地企业已经具有一定的行业知名度,但是同其他工科专业相比较仍然存在差距。当前交叉学科培养已经成为社会需求用工潮流,复合型人才越来越受到社会的欢迎。

徐州工程学院在专业分流时可以采取学生多样化培养。第一种是针对校企联合培养模式则针对该企业用工需求,开设基础课程以及相应的企业需求专业课程。第二种是加强化学化工学院和校内其他有着较强就业优势的专业进行跨学科培养,并培养出特色的、实用的复合型人才。在跨学科建设上我校相关负责人应多与其他跨学科成功院校进行交流,学习他们的成功经验并应用到自己学校跨学科建设,为师生谋福利,促进学校发展与繁荣。

2.4 学科硕士学位申请与创建

徐州工学学院学术队伍的知识结构、年龄结构以及专业技术职务结构均较合理,有一定数量的具有硕士、博士学位的专业人员,各层次人员配备齐全,且团结合作,学术思想端正。有本单位积极培养以及引进一定数量的硕士研究生指导教师,分别为该一级学科内各学科专业主要研究领域的学术带头人,能持续不断地开展较高水平的教学和研究工作。

在硕士生完成硕士学业以及毕业论文基础上能提供研究生完成硕士学位论文所必备的实验设备和图书资料,实践性强的学科有相应的培养研究生实践能力的条件和基地。这些条件我院需要进一步加强与改善。

3 总结

以学习实践科学发展观活动为契机, 促进学院各项事业又好又快发展,坚持从学院实际和社会需求出发,坚持有所为、有所不为的原则,加强学科建设,进一步凝练学科方向,构建科技创新平台,创新管理制度和高效运行机制,坚定不移地走人才强院和产学研紧密结合的办学之路,加快学院向教学研究型学院转化的步伐。

(1)充分利用好学校和企业创建的实验室专项资金,把学院的徐州市生物质燃料工程中心、徐州市环保涂层新材料工程技术研究中心、市级重点实验室(徐州市农药绿色技术实验中心)建设好。做到面向本科教育,保证购进仪器设备先进、使用率高,实验资源共享,投资效益最大化,实验室硬件建设上新水平。(2)加强国家化学特色专业建设,加强市级化学实验教学示范中心建设,力争达到国家级实验示范中心标准。争取优势学科硕士学位授权点。

总之,学院发展面临的形势相当严峻,机遇也十分明朗。当前教育改革大背景下,只有认认真真贯彻落实科学发展观,不断研究新问题新对策,发现和遵循人才培养的新规律,才能够促进化学化工学院的又快又好发展。使我校成为淮海经济区具有相当知名度的高等学府。

参考文献

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绿色化学是化学学科的一个新兴分支,它以“原子经济性”为原则,研究如何在生产目标产物的过程中充分利用原料及能源,将反应的效率达到最高,损耗降到最少,从源头到最终产物的过程中减少废物的产生,从而对环境的伤害降到最低。从源头开始的绿色化学,使清洁生产跟上环保主题前进的步伐,有着广阔的应用前景[1]。绿色化学提出后,立即得到了科学界和各国政府的高度重视。1995年美国设立“总统绿色化学挑战奖”,其目的是鼓励和支持那些具有基础性和创新性并对工业有实用价值的化学新工艺、新方法,以减少资源消耗和防止污染。

随着绿色化学研究的不断深入,绿色化学的思想和内容已被引入到化学教学之中,国内外很多设置化学化工专业的高校都为学生开设了“绿色化学”这门课程。1998年“绿色化学”作为一门独立的新课,在中国科技大学由中科院院士、中国科技大学校长朱清时顺利实施[2]。四川大学胡常伟教授已经把“绿色化学”这门课程建设成了国家级精品课[3]。“绿色化学”课程作为一门新兴课程,对于加强大学生的环境意识,实践绿色化理念,培养综合素质人才具有重要作用。然而“绿色化学”不像其他化学课程那样有成熟的知识点体系及教学大纲[4],大部分高等学校都将其设为选修课[5],也没有配套的以绿色化学方法应用为目标的实验课程。因此,绿色化学作为一门课程还未得到广泛的重视,课程的教学质量及教学效果有待进一步提高。

本文对绿色化学课堂教学方法提出了一些改革思路,并在教学活动中加以实践和探索。

一、课程内容建设

(一)教材选用

近年来出版了较多的绿色化学著作[2],其中很多都适合作为绿色化学课程的教材。如《绿色化学化工导论》、《现代绿色化学技术》、《绿色化学原理与应用》等。对化学化工专业的学生,在接受过无机化学、有机化学、物理化学、分析化学等基础教育后,学习绿色化学专业课。教学内容应涉及绿色化学的专业知识,具有一定的深度,授课应能反应当前绿色工艺和技术的最新发展水平[2]。因此选择原理、应用并重的“绿色化学原理与应用”作为基本教材。该课程重点介绍绿色化学原理、绿色化学方法及应用、绿色化学品设计方法及应用、绿色化学的发展趋势等理论性内容。较为适合化学化工专业的学生。

(二)增加教学内容

1.适当增加毒理学内容。绿色化学品设计需要充分了解物质的毒性机理,从而对分子进行结构修饰,直接或间接地减少其毒性。这部分内容在”绿色化学原理与应用”中作了简单介绍,但不够详细,对学生关注的各种毒物的毒性机理未做全面介绍,因此,可以增加毒理学中环境化学物的生物转动与生物转化、环境化学物的毒性作用、环境化学物的一般毒性及其评价、环境化学物的安全性和健康危险度评价等作为“绿色化学”的教学内容。这不仅有利于学生应用绿色化学方法使用和设计安全有效的化学品,而且可使学生进一步认识一些有毒有害的化学品,在日常生活及化学实验中能有意识地规避这些有毒化学品,保护自己的身体健康。

2.增加最新的绿色化学研究成果。绿色化学在飞速地发展,不断地有新的绿色化学方法、如绿色催化剂、绿色原料、绿色溶剂、绿色化学品及绿色化学化工过程被研究和开发。如美国总统绿色化学挑战奖每年都会奖励在研究、开发和应用绿色化学技术方面获得杰出成就的个人、集体或组织。英国皇家化学会的杂志“Green Chemistry”,刊登了大量的绿色化学领域的最新原创性研究成果和评论性文章。“绿色化学”课程的教学不能局限于教材中介绍的方法和陈旧的例子,而要查阅最新的文献,给学生介绍最新的绿色化学方法和绿色化学品。同时让学生自己也参与查询一些最新的文献资料,并撰写科研小论文,实现师生互动,教学相长。

(三)教学内容的深化

“绿色化学”课程作为一门新兴课程,不像其他化学课程那样有成熟的知识点体系。对很多绿色化学方法的介绍还是停留在举例子的形式,缺乏规律性或机理性的探讨。因此,在教学过程中可以在教材内容的基础上进行一些规律性总结。如在烃类的氧化反应中,可以采用CO作为作为羰基化试剂,从而取代剧毒的氢氰酸、光气等,并减少反应步骤,提高原子经济性。

二、教学形式多样化

“绿色化学”是一门选修课,很多内容都较为浅显易懂,若简单地照本宣科,就会显得枯燥乏味。可以适当减少讲授内容,将更多的课时用于课堂讨论、学生演讲及实践等环节。

1.播放视频。在课堂上适当插播一些与知识点相关的视频,使学生更能直观地了解和理解相应的知识点,提高课堂生动性。

2.学生讲演。将教材中一些简单易理解的知识点以及一些较新的研究领域作为作业,由学生预习并查阅相关资料,然后由学生自己上台讲,通过讲演可以加深其对这些知识点的印象;

3.专题报告。针对社会热点问题与学生最关注的问题,设计2~3个课题,由学生查阅资料、做专题报告;以小组形式完成,各小组分工合作并进行评比,以此可以培养同学们的团队精神和解决实际问题的能力。

如针对绿色原料的应用,要求学生做一个关于电池或塑料回收利用的专题,从电池(塑料)的种类、组成,可回收物质、回收方法、废弃物处理等方面进行调查,并作某种电池(塑料)回收方案的设计。

针对绿色化学品设计或绿色合成路线,布置学生用绿色方法合成一个绿色化学品(如苯甲醛二乙缩醛、亚氨基二琥珀酸),从绿色原料、绿色溶剂、绿色催化剂、绿色能源、绿色合成路线等方面进行查阅资料,设计合成方案。

4.绿色化学实验。利用课外时间指导学生做一些绿色化学实验。如绿色化学品苯甲醛二乙缩醛、1,2-二缩乙醇的绿色合成实验,绿色催化剂纳米TiO2的制备,绿色化工强化微反应器的设计和制备,光催化微反应器的制备及应用,以及在微反应器中进行反应条件筛选试验等,使学生做到很好地理论联系实际,在实验中发现和解决问题,对绿色化学的内涵和方法有更直观、更深刻认识,提高学习兴趣,并实现探究性教学。

采用这些不同的教学方式来提高学生的学习兴趣,引导学生主动参与、独立思考,增强对知识点的理解,促使学生探究和应用绿色化学的方法。

此外还可以建设网络课程,将相应内容挂在网上,让感兴趣的学生可事先了解并自主完成部分课程内容的学习。

三、课程评价方式

由于采用了多种教学方式,包括课堂讨论、学生专题报告,还有实验等,因此,学生的学习成绩不能用单一的考试成绩来评价,而要充分考虑学生在整个学习过程中的表现,通过考察学生课堂讨论的积极程度、学生专题报告的质量、作业的完成质量以及实验的表现等来综合考查学生成绩。

四、结语

绿色化学课程对于拓宽学生视野、优化学生知识结构、培养学生社会责任感具有重要作用。我们在教学过程中要不断地加强教学内容的凝练和深化,尝试新的教学方式,给学生介绍最新的绿色化学方法和内容,以提高学生的学习效果和学习兴趣。并通过问卷的形式了解学生对该课程学习的体会和意见,针对所提的意见进行教学方式和教学内容的改进,收到了良好的效果。我们将在今后的教学过程中不断地完善教学内容和教学方法,从而建立一套完善的绿色化学课程教学体系。

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篇8

化工类专业作为高等教育的重要专业之一,其重要目标是培养具有扎实化工基础理论、基本实践技能和工程素质的应用性人才,并要求培养的学生具备运用所学知识和技能进行应用研究、技术开发和科技管理的能力。在化工类本科专业培养计划中,毕业论文一般是作为最后一个教学环节安排在第四学年进行,不让学校在毕业论文完成时间上也有差异,一般在十几周到二十几周不等。同时越来越多的高校要求毕业论文须做到“一人一题”,并要求毕业论文选题必须遵循客观性、创造性和科学性。这些因素客观上就要求毕业论文选题必须结合学校的专业培养计划和要求,以确保学生在规定时间内能够完成毕业论文各阶段的工作任务和目标,并提交具有一定科学性的毕业论文。在毕业论文选题时,切忌选择在规定的时间内难以完成的课题,以避免由于论文选题上的不足给学生造成的不良影响。

二、结合学生学习兴趣,提高学生完成毕业论文的效率

学生在完成毕业论文时拥有的兴趣会成为学生搜集资料的主要动闪,它会影响到学生对文献资料的占有和理解及对所遇问题的思考,最终会影响到学生在完成毕业论文时是否能进行更多的创造性思维和劳动。因此在论文选题时,教师不但要发现和培养学生完成论文的兴趣,而且要正确引导和挖掘学生的学习兴趣,只有这样才能保证毕业论文的完成效率。

在2007年本科毕业论文选题时,我曾为一名学生选择了利用天然高分子壳聚糖的化学改性制备高性能吸附树脂的课题,但是通过与学生的交流发现他对利用植物油、多元醇和多元酸制备醇酸树脂更感兴趣。其后,我对课题及时进行了调整,研究中学生也很快进入了角色,并成功地完成了如何通过化学方法去除存在于醇酸树脂中微量水的研究,得到的醇酸树脂无论是粘附性能还是成膜性能都明显改善。

三、结合学生学习能力和基础,确保毕业论文的完成质量

毕业论文是学生从学校到社会的过渡环节,具有很强的实践性和综合性。通过毕业论文,可以使学生的实践和创新能力、分析问题和解决问题的能力、科研精神和独立工作意识切实得到锻炼。但在毕业论文完成过程中,学生由于基础、学习能力和方法等方面的差异,使他们在课题的理解、资料的收集和整理及分析等方面的完成程度上也不同步。这就要求教师在毕业论文实施的具体过程中,尤其是毕业论文的选题上。必须要针对学生具体情况,做到因材施教,分层次教学。

根据作者对近几年盐城工学院化工专业学生毕业论文完成情况的分析。认为学生可以大致分为三种类型:提高型、巩固型和弥补型。提高型学生不但学习基础和能力较好,而且还学有余力,具有较强的运用基础理论、基本知识和技能解决实际问题的能力;巩固型学生在毕业论文以前的学习中通过自己的努力,基本掌握了化工专业所需化学化工基础理论知识和实践技能,具有一定的运用基础理论、基本知识和技能解决实际问题的能力,但在面对创新性课题时还需教师更多地指导和帮助:弥补型的学生在毕业论文以前的学习中。对化工基础理论知识和实践技能的掌握还存在一定不足,对创新性专题文献的分析和总结更是由于学习能力方面的原因而难以独立完成。对于这三种类型的学生,在毕业论文的选题上应有所差异:提高型学生可选择一些具有较高创新性要求的课题:巩固型学生可选择一些具有一定创新性要求的课题;弥补型学生主要考虑选择一些相对成熟并有验证性特点的课题。这样就可以使学生在力所能及的情况下,完成质量达到要求的毕业论文。

四、结合教师科研项目,培养学生从事科学研究的能力

学生介入教师科研课题是提高毕业论文创新性的有效措施。教师的科研课题是教师对某一领域经过较长时间思考和研究之后形成的成果,一般具备较好的创新性。将毕业论文选题与教师科研课题结合起来,不但可使学生对教师所从事的研究工作有较好了解,而且也可通过学生参与教师部分科研项目的研究,使他们能更好地了解专业发展的新水平、新动向和新特点,从而在培养学生从事科学研究的能力上获得较高的起点。

在2007年盐城工学院化工专业2003级毕业论文选题阶段,作者将承担的盐城市社会发展项目《基于两性壳聚糖的靶向药物缓释载体材料的研究与开发》的部分研究内容进行了分解,并以分解后的课题作为毕业论文备选课题。在论文选题初期,通过教师向有意参与这些课题研究的学生介绍课题的主要研究内容、目的及课题的研究价值,使学生对这些课题产生了兴趣。其后通过具体研究过程中教师与学生间的不断交流,使学生对壳聚糖及其衍生物的特点有了更多了解,也使他们的创新能力、实践精神和科研素质得到了提高,保证了毕业论文的质量。学生完成的《季铵化羧乙基壳聚糖的制备及其吸湿保湿性能研究》和《季铵化羧甲基壳聚糖的制备及其吸湿保湿性能研究》两篇毕业论文被评为盐城工学院优秀毕业论文,并且《季铵化羧乙基壳聚糖的制备及其吸湿保湿性能研究》还获得2007年江苏省普通高等学校本专科优秀毕业设计(论文)二等奖。

五、结合社会需要和企业要求,培养学生的实践能力

根据对学生毕业后所承担的工作性质和任务的统计和分析可知,化工类学生毕业后承担的任务主要有技术革新、企业管理、产品研发、工艺改造、设备设计、环境治理、节能降耗、工程施工及产品营销等,内容相当广泛,而高校自身又承担着传递知识、培育人才和服务社会的功能。这就要求毕业论文选题需要结合学生未来可能从事的工作和社会的需要及企业的要求,尽可能选择一些与实际工业生产和工程实践密切相关的课题。这些与社会需要和企业要求结合的课题往往具有实用背景,因而通过相关课题的研究可以直接强化学生的工程实践能力,并通过学生在论文研究过程中激发出的兴趣提高他们的创新能力。而论文完成过程中的每次进步更可使学生获得成就感。

在2006年,作者根据江苏一家农药企业的实际生产状况,拟定了一个从乐果生产废水中回收硫磷酯和氯化铵的课题作为毕业论文备选课题。在论文选题初期,通过向学生介绍该企业现有乐果生产工艺特点及硫磷酯和氯化铵的应用价值,使学生对所选课题产生了一定的兴趣和认识。其后通过论文研究过程中与学生的多次探讨以及实验方案的完善,顺利解决了该企业乐果生产废水的处理及资源化利用问题。学生通过对该课题的研究,不但在工程实践和创新性思维方法上得到提高,而且完成的毕业论文内容翔实、完整,具有较高质量。

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化学工业在国民经济中占有重要的地位,由于化工行业的特殊性,化工人才需求特别强调学生工程素质的培养,要求学生具有较强的实践能力和创新能力。2010年教育部在天津大学启动了“卓越工程师教育培养计划”,其宗旨就是要联合有关部门和行业协(学)会,共同培养适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[1-2]。化学工程与工艺专业实施“卓越工程师教育培养计划”,为高素质化工人才的培养搭建了良好的平台。桂林理工大学化学工程与工艺专业在2011年入选了教育部第二批“卓越工程师教育培养计划”,并于2012年招收了本校第一批化工卓越工程师班的学生。经过几年的实践,对化工专业如何实施“卓越计划”,如何构建化工专业实践教学平台,培养学生的实践能力和创新能力,有了一定的思考,下面谈谈笔者的认识与体会。

一、当前化工专业实践 教学面临的问题

桂林理工大学化学工程与工艺专业建立于1986年,当时名称为工业分析专业,1998年更名为化学工程与工艺专业,专业方向包括化学工程、电化学工程、石油化工。经过近30年的发展,专业建设取得了长足的进步,2006年被确定为广西高校优质专业,2008年获国家级高等学校特色专业建设点,2011年入选教育部卓越工程师培养计划,2008年专业所属的化学化工教学团队成为广西区教学团队,拥有的《普通化学》课程在2008年评为国家级精品课程,在2013年评为国家级精品资源共享课程,1人获得广西区教学名师奖,2人入选广西高校优秀人才资助计划。在长期专业办学实践中,我们深感化工专业实践教学存在的诸多问题,阻碍了学生实践能力和创新能力的提高,也对实施“卓越计划”造成了一定程度的困扰。这些问题主要体现在以下几个方面:

1.大多数化工企业,由于担心学生的安全问题,对学生进企业进行生产实习,表现得不是很积极。各校多采取让学生自己找单位实习,回来交一个实习报告解决实习难的问题,导致生产实习教学环节存在“放羊”现象。

2.化工专业普遍生产实习时间较短,一般为4――5周,企业很难给予一个真正的岗位让学生进行生产实习,更无法给予学生动手,进行实际操作的机会,导致学生的生产实习轮为“参观式实习”。

3.实践教学内容比较陈旧,综合性、工程设计性实验项目偏少,没有建立一个完整的给予学生进行工程实践的教学平台,没有将学生实践能力和创新能力的培养,贯穿于整个大学教育的实践教学体系中,另外各类实验(基础实验、专业实验),各类实习(认识实习、生产实习、毕业实习)有机衔接不够,需要进行深层次的改革。

二、基于卓越工程师培养的化工专业实践教学体系的构建

1.学生实践能力和创新能力构成要素。深入认识学生实践能力和创新能力构成要素,是有效的构建专业实践教学体系的基础。创新能力就是创造新的思想,将新的思想付诸实践,创造一个新的事物的能力[3-4]。创新能力主要由创新思维能力、非智力因素和创新实践能力三个要素构成,而实践能力则表现为基本实践能力、综合实践能力、创新实践能力三个由低到高的层次。很明显创新实践能力的培养,对提升学生实践能力和创新能力意义重大。影响创新实践能力的主要因素有学生的创新实践品质、创新实践技能和创新实践环境[5]。作为高等学校的教育工作者,在对学生创新实践品质培养时,既要注重开发和培育学生的共性,也要尊重学生个性的差异,要因材施教,促进多样化人才的发展,同时要将创新实践技能的培养融入人才培养方案中,根据学生在不同阶段的特点,开设不同类型的实践课程;要尽量依托学科优势平台,打破教学实验室和科研实验室壁垒,将重点实验室的优质资源和教师的科研成果融入教学中,构建良好的创新实践环境。

2.多层次立体化化工实践教学体系的构建。在入选了教育部“卓越工程师教育培养计划”后,我们及时对化工专业人才培养方案进行了修订,构建理论(Theory)课程体系和课程内容、验证(Test)体系、创新(Try)体系的“3T”化学工程与工艺专业课程体系,特别是形成以“工程实践与工程应用创新”为亮点的实践教学体系,其核心是体现了对学生创新实践能力的培养。该实践教学体系由“基本技能层次”、“综合应用能力与初步设计能力层次”、“工程实践与创新能力层次”三个层次构成。“基本技能层次”由大一、大二开设的无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、分析化学实验、化工原理实验、以及由大三开设各专业方向的综合实验等组成,通过课程实验、上机等实践环节,学生加深了对理论课基本概念、基本理论的理解,培养了学生基本实践技能;“综合应用能力与初步设计能力层次”则由化工设计、精细化学品配方工程师实训、工业分析技能实习实训、电化学工艺技能实训,以及认识实习、生产实习、毕业实习组成,通过课程设计、综合实训、在企业进行的各类实习等环节,实现对学生综合应用工程能力与初步设计能力的培养;“工程实践与创新能力层次”通过开设应用研究型选修课、“工程实践与创新”自选实验项目和暑期到企业“顶岗实践”,同时通过组织学生参加全国大学生化工设计竞赛、各级“挑战杯”大学生学术科技作品竞赛、各级大学生创新创业训练项目等方式,培养学生的工程实践与工程应用创新能力,通过雁山大讲坛的引导,开展各种形式的讲座、研讨会,丰富校园化工科技文化生活。

几年来,为了使化工实践教学体系能够获得良好的教学效果,我们对实践教学内容和教学方法进行了改革。一方面鼓励教师在教学中立足先进性、前沿性更新充实课程内容,将化学化工学科最新科研成果及个人的科研成果有机融入到课程教学中,如电化学工程方向教师利用广西区科技进步奖的“高性能二次电池电极活性材料合成的新方法”和电镀新工艺研究的科研成果以及发明专利,设计并开设了“锂离子电池的装配及性能测试”、“电镀镍的工艺设计及性能测试”等电化学工程专业实验,并出版教材《电化学实验》,化学工程方向教师利用绿色化学科研成果,出版《有机化学实验绿色化教程》、《精细化工工艺学》教材,并在教学中使用。另一方面在开设的各种技能实训中,努力开发具有中试规模的实训项目,尽量确保学生能在真实工作岗位环境条件下进行实训,如与东莞金赛尔科技有限公司合作,从企业引进了软包装锂离子电池小试生产线,开设了与生产实际接近的电化学工艺技能实训项目,精细化学品配方工程师实训项目所采用的配方及工艺,均来自生产实际。在2014年,学校加大了对校内实践基地的投入力度,打造校内化工生产仿真实训装置平台。该化工生产仿真实训装置采用真实的化工企业生产工艺流程,运用仿真技术,结合化工生产真实设备、仪表及工业控制系统进行构建,全面模拟生产工艺过程。化工生产仿真实训装置平台的建立,弥补了学生在化工企业不能动手的,只能参观的缺陷,提高了实训实习质量。

三、实践教学体系教学效果

1.新的实践教学体系的实施,在一定程度上解决了当前化工专业在企业实习效果不理想的问题,提高了实践实习教学质量。

2.实施新的实践教学体系,极大提高了学生的创新实践能力,多年来本专业毕业生一次性就业率保持在90%以上。近三年来,化工专业全体学生(约200人)均参加了全国大学生化工设计竞赛,5人获得全国一等奖,18人获全国二等奖,33人获全国三等奖,其余学生获优秀奖,在广西同类高校名列前茅;同时化工专业各班级约有一半的学生参加导师课题组的科研活动,在导师指导下参加包括大学生创新创业在内的科研项目近30项,并获得不少科技成果奖,其中获广西区级“挑战杯”二等奖1项(2012年)、三等奖1项(2014年),广西高校化学化工类论文及设计竞赛,11人获一等奖,3人获二等奖。本科生以第一作者发表学术研究论文每年在2~3篇左右,申请国家发明专利2~3项。

3.“化学工程与工艺特色专业建设与实践”成果在2012年获广西区级优秀教学成果奖一等奖,其中对学生实践创新能力的培养,引起了同行们广泛关注,起到了很好的示范作用,弥补了学生在化工企业不能动手的,只能参观的缺陷,提高了实训实习质量。

参考文献:

[1]林健.高校“卓越工程师教育培养计划”实施进展评析(2010-2012)上[J].高等工程教育研究,2013,(3).

[2]陈启元.对实施“卓越工程师教育培养计划”工作中几个问题的认识[J].中国大学教学,2012,(1).

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“化学工程基础”是理科院校化学专业的专业基础课程,主要内容为化学工程的基本原理和化工生产的各种单元操作,包括化工过程的动力学原理、热力学原理、能量守恒与转换原理、质量传递原理以及相应过程的控制机理、操作方法、影响因素、设备结构和工艺过程等,具有与生产实践紧密联系的特点,应用性很强,是理科化学类专业唯一的一门工程技术课程。

一、人才培养的要求

当代化学工业对化学化工类人才的培养提出了更高的要求。如何培养基础理论知识扎实、工作适应性强、具有创新能力的人才,是综合性大学化学化工教学改革面临的重要课题。目前,综合性大学化学与应用化学专业每年都有相当一部分毕业生进入化学、化工和制药等企事业单位业从事研究开发或工程技术工作,这种趋势还会随着创新性国家的建设而逐年增长。化学工程基础是综合性大学化学专业的专业基础课,也是唯一的一门工程技术类课程,该课程的教学改革与实践对于理工学科交叉与学生综合素质的培养是综合性大学化学与应用化学专业其他课程所不能替代的。在充分发挥综合性大学基础理论研究优势的同时,通过对理科专业化学工程基础课程教学内容的更新、充实和调整,为化工类企事业单位培养和造就具有开拓创新精神、胜任科学研究与工程技术工作、适应性强的化学化工专业人才。

二、教学内容与教学方法的优化

以创新教育思想为指导,研究改革化学工程基础课程教学内容和教学方法,建立培养学生创新能力的化学工程基础课程内容新体系。动量传递、热量传递、质量传递与化学反应工程(“三传一反”)仍将是化学工程基础教学的核心内容,应不断充实更新才能反映学科发展现状和适应社会经济需求。化学和化学工程学是支撑物质转化相关工业的学科,前者研究分子之间发生反应的可能性、必要的条件和产物的结构,后者研究物质的流动、质能传递及其对反应过程与产物的影响。

1.优化更新教学内容,反映体现学科发展与技术进步。化学工程基础作为理科化学专业的工程技术课程,其教学内容除了动量传递、热量传递、质量传递与化学反应工程以外,还应当及时反映和体现学科的发展与技术进步。根据授课学时,突出教学重点,优化教学计划,精选教学内容。以化学工程学的基本观点、基本原理和基本方法为核心,结合典型化工过程,理论联系实际,使学生在有限的教学学时内,掌握本门课程的基本知识,熟悉研究与应用对象,为今后从事化学化工专业技术工作打下坚实基础。在其他科学技术的带动和社会需求的推动下,化工分离技术近年来取得了很大进步。新技术不断涌现,膜分离和超临界流体萃取等新型分离技术就是其中的代表。我们在教材的编写和课堂教学中,有意识地加入这些内容,便于学生从课堂上了解新的科学知识,拓宽学术视野。

2.引导学生建立工程技术与技术经济观点,提高学生综合素质。科学与技术的交叉和渗透,要求我们培养的学生不仅要掌握扎实的基础理论知识,还要学会运用所学的理论解决工程实际问题。综合性大学理科化学专业的学生基础理论知识比较扎实,在课堂教学中,我们根据教学内容,结合工程实际,启发学生从工程实际问题出发,强调工程实际的特点,突出工程实践的技术经济问题,灌输学生节能减排与绿色环保的理念,训练学生综合运用数学、物理与化学等多学科知识,综合分析化工单元操作与工业装置中涉及的复杂问题,培养学生的工程技术思维方法与工程设计等综合素质。

3.改进教学方法,提高教学效率。化学工程基础课程的课堂教学内容涉及化工单元操作与工艺过程。综合性大学化学专业的学生一般没有见过真实的化工设备,对化工厂与化工设备和装置缺乏感性认识,通过多媒体教学技术和传统课堂教学方法,可以促进学生感知与思维、理论与实践的结合,提高学生对化学工程基础的学习兴趣,激发他们的学习热情,使他们由不熟悉、不了解化工企业与装置转变为喜欢应用学科、乐于进入与应用密切相关的教师实验室开展业余科研。为此,我们一方面利用多媒体的优点,在课堂教学中放映一些设备的实物图像。另一方面,在有关课程中增加了实习参观环节,组织学生到石油化工厂、有机化工厂和精细化工厂等企业参观实习,增强学生对加热炉、精馏塔、泵、换热器等主要化工设备的感性认识。

三、教学团队与课程体系的建设

以先进的教学理念为先导,以高水平的教学团队为根本,以科学的课程新体系为核心,以优良的规划教材为保障,强化教学团队的建设,使所有主讲教师成为教学改革的高水平运动员和创新教育的优秀教练员。

1.建设高水平教学团队。从事课堂和实验教学的主讲教师也要承担高水平的科研项目,提高教师的科研水平。我们承担“化学工程基础”的主讲教师都具有教授职称并担任博士生导师,承担了一些科学研究项目。同时,也积极思考和实践课程的教学改革,奠定了学生创新能力培养的坚实基础。没有高水平的教学团队,不可能进行教学改革的实践,更不可能培养出具有创新精神的学生。

2.构建工程教育、创新教育的课程体系。夯实基础,将理科化学知识和工程知识有机结合。理科化学基础课程、化工过程开发、化学工程基础及多门专业课程的开设,可将学生所学知识形成知识链。重视对学生业余科研和毕业论文的指导,吸引对化学工程有兴趣的同学来实验室和博士研究生、硕士研究生一起进行科学研究,培养学生的创新意识和对科学研究的兴趣。通过毕业论文阶段的培养,加强了学生对知识的掌握和运用,特别是对“应用”和“工程”概念的强化。近年来,来我们化工实验室进行业余科研和毕业论文的学生每届都在十人以上,占理科化学专业学生的5%作用。

3.将科研成果向教学实践转化,形成教学促进科研、科研反哺教学的良性循环。构建应用学科人才培养、现代科技发展相适应的“基础性、综合性、工程性、创新性”体系。我们承担了国家和企业的一些化工类科研项目,特别是在水与废水处理、化工分离和国防化学等方面取得了一些科研成果,我们注意将教师的科研成果和科研实践融入课堂教学。从事课堂教学的主讲教师与实验课指导老师一起合作,将“渗透汽化膜分离”编入了实验教材和开展了教学实验,受到学生的欢迎。

化学是实验性很强的学科,化学工程作为一个共性的工程学科,我们应充分利用科学技术发展和教学改革带来的机遇,加强化学与化学工程的结合,为国家培养更多复合型创新人才。

参考文献:

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先后主持国家自然科学基金项目3项、国家自然科学基金重大项目子课题1项,参与国家“863”计划重点项目1项,在研项目主要集中在新型催化材料(分子筛)的设计与制备、催化反应机理研究等方面。相关研究成果已在Small, Journal of Materials Chemistry A, Chemical Engineering Science, Applied Catalysis A, Industrial & Engineering Chemistry Research等国内外核心期刊发表SCI收录论文40余篇,获国家授权发明专利6件。

蓝天、绿地、碧水,清洁、安宁、宜人的环境,是全人类共同的渴望,也是人类可持续发展的基本要求。化学为人类文明和社会进步做出了巨大的贡献,并且还将继续发挥其不可替代的作用。然而,许多传统的化学化工过程目前还存在严重的环境污染和资源浪费。

近年来,以从源头上消除污染和安全隐患、节省资源为核心的绿色化学引起国内外专家的普遍关注。在解决经济、资源、环境三者矛盾的过程中,绿色化学将发挥重要的作用。据统计,绝大多数化学品的生产过程都有催化剂的参与, 因此绿色催化反应是绿色化学的重要内容。

浙江大学求是青年学者、博士生导师程党国就是一位专注于绿色催化领域的科研工作者。近年来他主要致力于催化及催化反应工程等领域,针对分子筛催化过程开展了一系列的工作。他带领的创新团队在科研上引导前沿,在产业化上立足国家重大需求,取得了一系列具有国际领先水平的重要研究成果,为我国科技创新体制建设做出了重要贡献。

基础研究 创新为本

上世纪50年代中期,美国联碳公司首先生产出X-型和Y-型分子筛,它们是具有均一孔径的硅铝酸盐结晶体,其孔径为分子尺寸数量级,可以筛分分子。

自分子筛出现后,1964年联合石油公司与埃索标准油公司推出负载金属的分子筛裂化催化剂。利用分子筛的择形性,继20世纪60年代在炼油工业中取得的成就,70年代以后在化学工业中开发了许多以分子筛为基础的重要催化过程。

“分子筛,是具有规整孔道结构且能将不同大小分子分离或选择性反应的固体吸附剂或催化剂,是一种结晶型的硅铝酸盐,有天然和合成两种。其结构因SiO2与Al2O3等比例的不同,有不同的型号。分子筛在化学工业、石油工业及其他部门有广泛的应用,如气体和液体的干燥、脱水、净化、分离、回收及催化裂化等石油加工过程。”程党国形象地告诉记者,“分子筛催化剂,又称沸石分子筛催化剂,指以分子筛为催化活性组分或主要活性组分之一的催化剂。它具有离子交换性能、规整的孔道、酸催化活性,并有良好的热稳定性和水热稳定性,可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。广泛应用在催化裂化、裂解、催化重整等石油化工反应当中。”

在研究中,程党国发现分子筛催化过程的复杂程度远远超过他的预期和想象,他和课题组成员付出了超过预料的努力。

“具体来讲就是,在催化过程中,研究者一般希望将反应的活性位分散于分子筛孔道中,这样分子筛孔道尺寸会影响活性位大小,从而影响反应活性;另一方面,分子筛孔道也会影响反应物与产物在其内的扩散,即在分子筛孔道中存在反应与传递的协同作用的现象,通过对此研究可以为催化剂的结构设计提供指导。我的工作主要针对两个典型反应体系开展工作。”程党国对研究的指向做了简单的阐述。

“第一个反应是甲烷等小分子转化过程,在这个反应中分子筛孔道主要影响活性位结构及反应机理。我们通过不同的制备方法,调控活性位的种类和空间分布,不但加深反应机理的认识,同时提出了催化剂孔道中存在活性位空间位阻的学术观点,得到研究者的认同。”程党国对自己的科研充满了激情。“选择的第二个反应体系是大分子催化裂解为小分子的过程,如轻油裂解。为了提高大分子反应物在分子筛孔道的扩散行为,提出了合成多级孔分子筛,即在分子筛微孔的基础上引人介孔,从而实现的分子筛性能的提高。将多级孔分子筛体系应用于催化裂解中,催化剂的活性和选择性得到很大提高。在这个研究过程中,同时又发现了一种一步法制备整体型多级孔分子筛的新方法,这个方法区别于传统的分子筛合成工艺,具有环保、高效等特点,已在材料类权威的国际学术期刊作为封面论文报道。”

为了追求科学真理,他认真钻研、奋发向上、甘当幕后、乐于奉献,有着实事求是的科研作风、严谨的科学态度,从不追名逐利,从不弄虚作假,以一个平凡的科研工作者姿态投身分子筛催化的科学研究领域。

立足国需 领航发展

随着石油资源的日渐衰竭,低碳烷烃作为石油的替代和补充用作化工原料已成为必然,以它们为原料直接转化合成其他化工产品无论从技术还是商业方面都有巨大的吸引力,是当前化工技术领域的一个研究热点。

从2011年立项开始,三年的历程,国家自然科学基金项目“分子筛孔道限域下低碳烷烃氧化反应与传递协同作用机理研究”凝聚了程党国及其科研团队无尽的心血和汗水。

项目以甲烷等低碳烷烃的直接氧化为研究对象,采用包括XAFS、原位反应技术及分子模拟等各种表征和研究手段,对铁磷酸铝分子筛上低碳烃转化反应与传递协同作用机理进行了系统的实验和理论研究。通过认识分子筛孔道结构对活性位形态和产物脱附的影响机制、氧化反应过程反应中间产物结构的演变规律等,深入地探析了分子筛孔道微环境对甲烷催化氧化反应过程的影响,阐明反应与传递协同作用的机理,以此来进一步指导分子筛的优化设计。

项目的实施不但能为实现低碳烷烃直接转化提供新的催化技术和理论方法,同时也为化工过程强化提供一种新的研究思路。

成果的背后是对清寂的坚守和对科学的执著,这份执著使他视科学研究为自己生命的一部分。对科研的热忱是程党国不断奋勇向前的源源动力,对信念的坚持是程党国坚守科研阵地的精神支柱。带着这份激情与执着,他在科研的路上走得更好更远。

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一、探究式教学概念

探究式教学,又称发现法、研究法,是美国教育学家杜威在20世纪初提出的,他认为科学教育不仅仅要使学生掌握大量的理论知识,更重要的是学会科学研究的过程和方法[6-8]。其实古人在很多年前就提到“授人以鱼,不如授人以渔”,已经明确表明了学会方法的重要性。探究式教学方法具体是指从学科研究领域或者从现实社会中选择和确定一个主题,然后在教学中设置一个类似于科学研究的问题,以学生为主体,在教师的引导下,学生自觉、主动地探索科学知识,找出解决问题的方法,进行修改和完善,形成自己思想的学习过程。相比于传统实验教学方法,尝试让学生发现实验教学中存在的问题并主动地提出相应的解决方法,可以提高学生的参与度和积极性。探究式教学方法的实施可以促使教师教学方法和学生学习方式的转变,有利于学生创新意识和动手能力的培养。

二、高分子化学实验教学中存在的问题

传统高分子化学实验教学和有机化学实验等实验教学一样,以“验证式”实验教学为主。使用的实验教材,对每一个实验的目的、原理、操作、注意事项等都有具体描述。课前学生预习翻看一遍,上课时教师讲解一遍,最后学生按照教材上操作进行实验过程“验证”。学生对教材和教师存在着严重的依赖性,而且对实验课也不重视,认为是理论课的附属,因此无法充分发挥实验课程的作用。目前高分子化学实验教学中存在的主要弊端可以归结为:第一,“照方抓药”式传统教学方法无法有效调动学生的学习积极性、培养学生的独立思考能力和创新能力,最终导致学生无法有效地使用这些实验知识,在大四实习和毕业论文写作时就表现出明显的弱势;第二,教科书里的方法与现代化工的绿色化、可持续发展方向的要求依然跟不上,教材里描写的原理和方法无法反映当今绿色化学的迫切要求[9-10],即使是全国广泛采用的新版教科书,依然没有及时反映化工技术发展的新成果,容易给学生造成“现行技术就是如此水准”的印象,导致很多学生毕业后就放弃了本专业。

三、探究式教学的实施策略

目前高分子化学实验主要针对高分子专业三年级学生进行开课。高分子专业学生在开展高分子化学实验时,已经经过了无机化学、分析化学和有机化学等化学实验的训练,具有一定的实验操作技能,因此完全可以采用要求更高的探究式教学法来完成高分子化学实验。教师不仅要向学生详细地传授知识(原因与机理),而且要求学生在探究学习的过程中,实现知识的掌握和科研能力的培养。在实验过程中,教师根据教学内容、目标和学生实际情况,设置合适的探究性问题,并根据这些问题让学生展开相应的实验探究活动。这些问题的设置要合适,既有一定的针对性,又要有一定的难度,但是学生通过努力后可以得到解决。虽然教材上的实验步骤非常经典,但与现实生产特别是“绿色化学”要求存在一定的差距,因此我们在开展高分子化学实验的探究性实验时,主要针对教材中实验方案的“绿色性”展开探究性研究。针对这个问题,要求学生在预习过程中,通过查阅文献资料,提出实验中违反“绿色化学”的地方,然后再提出更为合理的实验方案来解决教材中实验方案存在的问题,并在教师的指导下改进实验方案;最后在开展实验过程中,将学生分成两个组分别采用改进实验方案和教材上的实验方案展开实验,在实验中进行比较分析,总结两套实验方案的优缺点。例如,《高分子化学实验》中的双酚A环氧树脂制备实验[11],该实验主要存在以下三个问题:一,该反应用到的化学试剂用量是过量的,完全可以用较少的化学试剂用量来完成整个实验,但是化学试剂的最终用量需要根据最后产品的使用量进行倒推设计;二,在该反应中用到苯作为环氧树脂的溶剂,而苯是一种剧毒性的试剂,那么有没有可能选择一种可以实现相似功能,但是无毒或者低毒性的其他试剂来替代呢?通过查阅资料,甲苯完全可以作为环氧树脂的溶剂,而且毒性低的多;三,在黏结实验中,教材中采用了挥发性很强的刺激性剧毒乙二胺作为固化剂,而事实上环氧树脂的固化剂很多,目前已经有许多低毒甚至无毒的固化剂来替代乙二胺,如多乙烯多胺,而且多乙烯多胺固化后的环氧树脂具有更好的黏结强度。采用探究式教学法,就可以让学生从这三个角度进入,通过查阅文献资料设计更为合理绿色的的实验方案,还可以进一步根据实验结果写出科研小论文,接受真正的科研锻炼,同时,对绿色化学有更深入的理解。因此,采用探究式教学法不但可以培养学生积极的科学探索精神、合作精神,有利于提高学生的实践动手能力和创新能力,同时由于学生采用的实验方案与教材多少会有一些差异,而且实验方案会有学生心理上一些期待,从而有利于学生学习积极性的提高,更加认真负责的去完成整个实验过程,避免学生在实验间隙聊天玩手机等开小差。

四、探究式教学的考核方式

实验的考核方式对学生的学习积极性具有非常重要的影响。传统实验考核主要分为两块:平时成绩(40%),主要包括实验预习(10%)和实验操作(30%);实验报告成绩(60%),主要包括考核实验结果(20%)和实验报告(40%)[12]。但探究式教学法由于采用了超越教材的实验方案,因此要求考核的重点和考核面都有所改变。比如,预习设计实验时,学生需要大量的时间查阅资料来寻找实验中有违“绿色化学”的地方,并设计合适的实验方案;完成实验后,学生需要对实验结果进行详细的对比分析讨论,总结传统和改进后实验方案的优缺点,并写出自己的实验心得。这两部分内容在以前的实验考核中比例很少,甚至没有,但探究式教学法中这两块内容可以在很大程度上反映学生的主动性和创新性,因此这两块内容在最后成绩中所占的比重需要大幅提高。为此,我们将实验预习的考核比例提高到20%;作为探究性实验,实验结果往往具有不确定性,因此实验结果比例降为10%,而传统和对比实验结果的分析讨论是探究式实验教学的重要组成部分,是在实验报告中一起上交完成,因此实验报告的比例提高到50%,其中实验对比分析讨论部分为20%,其他实验报告部分为30%,促使学生认真地对实验结果进行分析总结。

五、结语

采用探究式教学方法,通过设置合理的实验目标,在教师的指导下,让学生积极地设计合理的实验方案并实施,可以促使学生更为专注认真地去完成实验,提高学生的学习主动性和积极性,锻炼学生分析问题和解决问题的能力,取得了良好的教学效果。

作者:邵林军 齐陈泽 单位:绍兴文理学院

参考文献:

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篇13

前言

近年来,随着科学技术的更新换代,我国不断加快改革开放的步伐,传统的化学工业对于自然资源的利用率不断提高,经济获得了突飞猛进的发展,但是也带来了突出的环境污染问题。高校本文阐述了绿色化学理念的涵义,介绍了绿色化学理念在高校教学中的作用,分析了绿色化学理念在高校化学教育中的实施方法,并且给出了一定的讨论和建议,为高校化学教育中绿色化学理念的应用研究提供科学的建议和参考。现综述如下。

一、绿色化学理念

随着我国提出可持续发展的中国特色之路以来,绿色化学理念充分的体现了国家对于污染问题的重视,也能够引导人们保护环境,降低对于环境的破坏。绿色化学理念(Conceptofgreenchemistry)是指应用绿色、环保、天然的自然能源、化学原理或化学工作技术,在无毒无害的反应条件下,进行无害且节能能源的制造与开发的理念。该理念能够在产品的制造与开发时,采用预防环境污染的科学技术工艺,控制化学工业生产过程中废物、废气以及废水等的排放量,合理处理废弃物,减少对于自然环境的破坏。

二、绿色化学理念在高校教学中的作用

首先,绿色化学理念渗透到高校化学的课堂教学过程中,能够提高学生的环保意识,树立正确的可持续发展观。高校老师可以介绍传统工业对于环境破坏,带来的农作物污染、水污染、大气污染的实例,向学生阐明传统工业的弊端。让学生注意保护人们赖以生存的自然环境,珍惜能源和物质,尤其是一些不可再生资源。另外渗透可持续发展观的教学内容,让学生了解目前国家发展的主流方向,从而引导学生树立正确的绿色化学原则观。其次,绿色化学理念渗透到高校化学的课堂教学过程中,能够加强学生对于新型绿色化学技术工艺的认知,培养创新能力。高校老师可以通过对比传统的化学工艺技术,介绍绿色化学新型技术,并讲解优缺点,如用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯的新方法;在固态熔融的状态下,采用双酚A和碳酸二甲酯聚合生产聚碳酸酯的新技术等,加强学生对于新型绿色化学技术工艺的兴趣,引导对于传统化学工艺进行改进和新型技术的创新。再次,绿色化学理念渗透到高校化学的课堂教学过程中,能够为国家培养新型绿色化学高端技术人才,为国家将来的经济发展做储备。高校教师通过介绍目前市场上已经推出的新型化学工艺技术,新型绿色化学技术专业公司以及环境友好产品,向学生说明绿色化学技术的市场竞争力强大,应用前景广阔,加强学生对于这门专业的认知和认可,从而为国家培养新型的技术人才。

三、绿色化学理念在高校化学教育中的实施方法

首先,高校教师应该转变理念,提高对于绿色化学重要性的认识。在熟悉绿色化学理念的基础上,高校教师应该充分的了解教材的教学目的,科学地根据教材内容和课时安排进行备课。并且在课堂教学过程中,通过讲解传统化学工艺的弊端、对于环境和人们健康造成的破坏,结合绿色化学理念的定义、发展历程以及国内外实例,对于绿色化学理念进行有效的渗透,加强学生对于绿色化学理念的理解和兴趣,另外可以通过安排小组讨论的方式,让学生自己去发掘目前可用的绿色化学技术,强化对于绿色化学理念和新型技术的认知。其次,重视实验教学,开发绿色实验。良好的课堂知识讲授虽然能够提高学生对于绿色化学的认知,但是实验教学,往往更加的贴近实际,能够让学生更加直观地了解绿色化学的重要性。开发绿色实验,要以小型实验为主。要重视在实验开始前,对学生讲解重要的注意事项,加强人身防护。实验准备前,避免使用有毒、有害的物质,尽量减少试剂的使用量,避免不必要的衍生步骤,强调反应物质回收和再利用,对于废弃物质一定要加强专门的处理,防止对于环境的污染。另外,一定要鼓励学生积极参与,自己动手,积极提出问题,能够提高学生对于绿色化学的兴趣,加强对于绿色化学理念的认识。再次,加强理论联系实际,增加课外实习机会。先进的新型化学工艺技术不仅仅停留在实验教学阶段,最终的目的是发展生产力。只有加强理论联系实际,增加课外实习的机会,如联系具备绿色化学专业技术的公司进行参观,请绿色化学技术专业技术人员来校进行教育活动等,才能够促使学生开阔眼界,获得更深的体会。

四、讨论与建议

目前环境污染已经成为威胁人类生存环境的重要问题。针对这一现象国家提出了绿色化学理念,并且加入到高校化学教学内容当中,以提高学生重视自然环境的认知力以及增强环保意识。高校应该提高对于绿色化学理念教育的重要性,在化学专业以及化学相关专业的课程中,理性渗透绿色化学理念,提高学生对于保护环境重要性的认识,从而为国家未来的发展培养新兴技术人才。

参考文献:

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