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化学工程与应用化学模板(10篇)

时间:2024-03-04 17:24:41

化学工程与应用化学

篇1

工业是国民经济的基础,随着社会经济的不断快速发展,对于工业生产也提出了更高的要求。然而,当前我国工业发展面临着资源价格飞涨,环境污染日益严峻的情况,这也使得全社会对于工业生产越来越关注。怎样有效的处理好工业污染物,防止其对环境的二次污染,怎么有效的利用好数量庞大的生活废品,是当前许多学者都在研究的问题。绿色化学工程是在社会迫切需要的情况下诞生的新型项目,这个项目的目标是:对日常化学生产当中的一些资源浪费及环境污染进行有效的处理,从而使得化工污染得到有效缓解,化工生产过程中的资源浪费得到很大的改善。

一、绿色化学工业的概念

绿色化学又被称为无污染化学,以此为理念而开发出的技术就是绿色化学工程技术,采用化学原理从根本上降低化学工业对环境造成的破坏。化工业发展的基础是绿色化学工程,它已成为了未来化学工业发展方向的重要研究目标之一,绿色化学具有以下两种特性:首先,绿色化学的根本思想在于保护环境,使自然资源可持续发展,让人与自然之间的关系和谐,人们对环境造成的破坏促使了对绿色化学的研究;其次,绿色化学是将环境改变的技术,发展下的绿色化学技术以逐渐可以应付各种环境下对自然的破坏。从根本上来说,绿色化学是预防环境污染;而环境化学则是对污染后的环境进行改善和治理。两者之间是根本不一样的,在最终目的上也是千差万别的。

目前,对绿色化学进行研究的重要发现和实践活动为绿色化工技术。基本原理是采用原料中的原子进行转化,这就使化学工业在进行工作时不会产生污染物,达到对化学工业污染物的零排放。并且,在进行化学工业工作时,不使用任何具有危害性和毒性的原材料,这样可以生产出对环境不造成破坏的产品。这种技术目前处于理论状况,但是在众多科研人员的努力探索下,还是可以逐渐实现此种设想的。

二、绿色化学工程与工艺的开发

在传统化学的生产过程中,在有毒、有害物质的处理上存在较为严重的滞后性,因此导致化学工艺一直处于被动生产。应用这样的化学工艺对污染物进行处理无法取得理想的效果,资源优化也无法得到有效实现。化学工艺的应用不但导致化学生产污染物成本提高,还导致污染物处理效率严重下降。绿色化学工程的应用可有效弥补传统化学工程中存在的缺陷,其通过对相关科学技术及先进方法的利用,对化工生产相关污染物进行除尘、脱硫等处理。绿色化学工程与工艺具体实施方法主要有以下几种。

(一)采用绿色化学原料

在化工生产工艺及具体流程中,化学生产原料是起着决定性作用的主要因素,在传统化学工程中,所用原料大部分为不可再生能源。采用这些原料不但大大提高国家不可再生能源的消耗,同时还导致污染物的排放量大大增加,加重生态环境污染程度。将绿色化学原料作为化工生产材料是绿色化学工程重要研发内容之一。在化工生产过程中,可使用绿色化学物质、自然物质等无染污、可再生的化学原料。典型的绿色化学原料主要有芦苇、苞米杆、纤维植物等。将这些作为原料投入到化工生产过程中,可使其转化为酮、醇、酸类等多种化学品。在整个转化反应过程中,这些原料仅会产生一定量的氢气,而不会有任何一种有害、有毒的物质产生。

(二)提高化学反应的选择性

在化学工程的物质反应中,化学反应作为必不可少的重要组成部分存在。所有化学原料的转化均是需要化学反应才能得以实现。在化工生产过程中,合理选择有效的化学反应形式可有效促进化学工程生产效率及质量得到提高。对化学反应产生影响的因素有很多种,反应原料、环境、时间、特点等均会对化学反应产生不同程度的影响。在化学生产过程中应用最为普遍的反应形式为氧化反应。在氧化反应过程中会有大量的热产生,所有化学原料均会在热的催化作用下发生变质,因此会大大降低化学品的生产质量。在绿色化学工程中,应用新型的反应形式,这种新型反应形式为烃类氧化反应。这种反应形式的应用不仅可促进催化物反应催化能力得到提高,同时还可有效促进生产物同分异构反应时间增加。

(三)使用无毒无害催化原料

随着化学工业发展速度的不断加快,将化学反应合理的应用于化工生产过程中已经成为促进工业可持续发展的重要前提之一。在化学反应过程中均离不开催化剂的使用。将催化剂应用于化学反应过程中,可有效加快反应速度,缩短法宁时间。所以,在化工生产过程中使用无毒无害的催化原料成为推动绿色化学工程与工艺不断深入发展的重要前提条件之一。目前,我国相关部门已经高度重视对催化原料的选择及应用进行深入研究。越来越多的催化剂得到开发和研制,化学反应过程中使用的催化原料不断得到改善,分子筛除催化剂等优良催化原料在化工生产过程中的应用越来越广泛。无毒无害催化原料的應用可有效提高化学反应效率,降低能源消耗量,同时也可减少环境污染。

三、结论

化学工程与工艺的发展不仅影响着现代社会的发展,而且有助于环境友好型社会的构建。当前世界面临着资源和能源的短缺,社会经济的发展不能以牺牲环境为代价,这就需要化学工程与化学工艺共同发展,满足我国资源节约和环境保护的需要。化学工程与工艺的行业领域需要积极配合国家提出的可持续发展战略。转变可持续发展的概念。重视化学工程与工艺发展的环保性,转变传统的化学工程与工艺,减少环境的污染,积极开发新能源,走环境友好型道路。

参考文献 

篇2

中图分类号:G633.8 文献标识码:B文章编号:1672-1578(2015)04-0025-01

化学工程技术是一门主要研究化工生产过程中研究和开发以及过程装置的设计、制造和管理的综合性技术。化学工程技术在化学生产中的应用已涉及到各行各业,化学工程技术的发展对于强化化工生产过程,提高产品质量,降低原料和能量消耗,对于企业的技术改造以及新技术的开发起着重要作用。

1.新型反应技术的研究

1.1 超临界化学反应技术。超临界液体是指在温度和压力都处于临界点之上时,此时状态处于液体和气体之间,具有这两种状态的双重性质。这种状态的流体不仅在化学工业、生物化工、食品工业有广泛的应用,而且还在医药工业等领域应用很广泛,已经显示出巨大的魅力,极具发展前景。近年来,化学界将超临界水氧化法应用到保护环境的领域,但是都处于初级发展阶段,很不成熟。

1.2 绿色化学反应技术。绿色化学是指对环境不会造成污染的,有利于保护环境的化学工程。绿色化学简单说就是采取化学的技术和方法来减少或消除那些对人类有害的、妨碍社区安全的、对生态环境会产生不利影响的原料或溶剂等。绿色化学是将污染从源头进行消除的工程,因此很彻底,这主要包含原子经济性和高选择性的反应,生产出对环境有利的材料,并且回收废物循环利用的一门科学技术。

1.3 新的分离技术。从广义上看,分离强化首先是对设备的强化,随后对生产工艺进行强化,整体来说就是只要能将设备变小、将能量转化效率提高的技术都是化工分离技术强化的结果,这样不仅有利于实现可持续发展,同时也是化工分离技术的重要技术与主要趋势之一。然而,古老的化工分离技术原理:利用沸点的不同,将不同的组分从分离塔里分离出来。随着科技的发展及国内外的分工合作共同研究除了大量新的分离技术,具有广阔的发展前景,但是这些在应用中同样也存在着很多问题,此项研究对相关分子蒸馏的基础理论探究比较少,没有在理论上充分说明和指导,对设计刮膜式分子蒸馏器也没有深入的研究。随着信息技术和科学的不断进步和发展,分离技术也随之得到改善,取得了长足的进步,逐渐信息技术引入到分离技术的研究与开发上,例如在研究热力学和传递的性质、多相流等方面,这些都是信息技术发生功效的主要分离技术,再如分子模拟大大提高了预测热力学平衡和传递性质的水平。对分子的设计加速了可以加速分离,因此对研究和开发新的高效的分离剂有深远的意义。信息技术的引进对于分离过程的深入产生了重要的作用,而且还能提高工作效率。

2.传热过程中一些新的研究进展和方向

2.1 微细尺度传热学研究进展。微细尺度是从空间尺度和时间尺度微细的探讨和研究传热学规律,现在传热学中已经自成一个分支,发展前景广阔。当物体的特征尺寸远大于载体粒子的平均尺寸即连续介质时假定依然会成立,但是由于尺度的微细,原来的假设的影响因素也会相对的发生变化,这就导致了流动和传入规律发生着变化。目前,微米、纳米科学已经取得长足的进步,受到人们的广泛关注,诸多领域都是围绕微细尺度传热学进行研究的。其中高集成度电子设备、微型热管、多空介质流动传热等多项研究都是微热尺度传热学研究取得的丰硕成果。

2.2 强化传热过程的研究进展。这项研究主要是从改进换热器设备的形式入手,提高传热的效率,并想办法改进设备使其持续对外放热,这种改进包含发明新的传热材料和改进生产工艺,将过去的设计进行优化等方法。

2.3 传热理论研究进展。近年来,传热研究者一直都致力于滴状冷凝在工业生产上的应用,但至今仍未能很好的实现,主要问题是如何获得实现滴状冷凝,并且使其冷凝表面寿命延长。改变冷凝界面的性质,将滴状冷凝应用到工业上进行传热改造是传播热学研究的主要热点之一。沸腾的传热方式不仅在机械、动力和石油化工等传统的工业之中广泛使用,而且在航空航天技术等高科技领域也广泛的应用着。长期以来,人们都在对液体发生核态沸腾的主要原因和具有高换热强度的机理进行着深入的探究。由于沸腾的现象是复杂和多变的,这些都导致了我们不能利用常规的计算方法来计算出沸腾所能传输的热量。到现在为止,加热器表面受到水沸腾时产生的气泡的影响,这一问题是最需要得到解决的,也是研究的重点所在,对沸腾传热进行计算大都采取机理模型,这种方法存在严重的缺陷就是计算的准确率很低,而且需要大量的实验做基础,所以目前应用的范围较窄,目前没有能较准确计算沸腾传热的计算式,因此我们有另辟蹊径,从新的角度来探究和研究问题,从基本理论出发,提出新的理论与计算方法或研究出新的模型,将数学与之相结合计算出沸腾所传出的热量,这将成为今后研究的重中之重。

3.促进化学工程技术发展的对策

3.1 着眼全局提高化学工程技术水平。化学工程科学近年来的发展趋势已经明显地呈现与多学科交叉的现象,要进一步促进化学工程技术的进步,就要从全局出发综合考虑与化学工程交叉的各个领域的情况。要统筹考虑各个领域的运用,做好整体的规划,协调各项科学的开发利用。并且统筹现有领域的同时积极开拓新的研究领域,使各个学科领域相互促进,最后实现共同发展。

篇3

我们都知道,人的细胞每天都在进行着新陈代谢,新陈代谢是一个人生命的基础体征之一,同样,有机化学反应是新陈代谢的主要构成要素,动物的消化系统之所以能够进行合成与分离就是有机化学反应得到的新陈低谢的结果。然而有机化学物质的主要成分,便是现代生物化学中的“酶”。

1 酶在工程技术反应中的特点与功能

生物化学中的酶,主要通过有机物体的活细胞孕育而成的,并存在一种生物加速剂,即蛋白质。蛋白质的存在促使酶的反应。蛋白质除了起到酶的加速剂的作用外,还具备以下特征:

(1)加速效率比其他加速剂高出10倍左右;

(2)专业性强,仅对一种酶起到加速剂的作用,选择层面较窄;

(3)具有不稳固的特征,酶的化学性质本身就具有一定的失活性。

以试验酶为例,化学可将酶分为单一蛋白酶和联结蛋白酶两个种类,含有蛋白质的一类中叫做酶蛋白,不含有蛋白质的一类叫做辅助因子。只有在两者相合成时,酶才具有被催生的活力。然而,有一部分酶在进行细胞的合成或分泌时,并非具有酶活力的特性,我们把这种叫做酶原。酶原只有经过在经过一定的刺激状态后,才能够有其意义所在。现代探讨研究的工程中,酶已得到广泛的应用,尤其是生物化学,在遗传、农业、工业等方面都具有很大的发展潜力。

2 酶在工程技术中的基本原理

(1)生物酶的功能主要是探究酶和物体交互作用和转变的历程。在经过化学的作用后,由于作用物的分子与所包含的能量值不在同一水平线上,所以在经历化学作用时,只有达到或者超出水平线的分子才有资格参与进化学的作用过程。通俗来讲的话,即作用物的分子只能在充满活力的状态下才能参与其转化过程。

(2)阻碍酶加速反应速率的原因主要有以下几点:底物浓度、酶浓度、pH值、温度、抑制剂、激活剂。依据酶的反应途径与抑制剂的功能否可逆可分为:可逆型抑制作用与不可逆型作用。

(3)酶的生机测试,在实验过程中大都不可直接性的测试出最终含量。只有在相对的前提条件下,且酶的生机与含有浓度成正比例,才能测试出最终含量。

3 酶在工程技术中的开发研究

生物化学中的酶工艺技术包含了酶的源产开发、酶的生产制造、酶的分散提取与固化工艺、以及酶的使用。现如今,全球范围内的酶应用技术都得到了广泛的发展,处于优良的发展态势。通过基因项目中的工艺技术,不仅将酶的活性提升至了几倍,并且微生物中也具有了经过克隆技术形成的生物酶基因。基因项目的工艺技术,将淀粉中的酶基因、蛋白中的酶基因、纤维中的酶基因等多种酶基因合成,再进行加工改良,从而提升酶的活性。并在基因项目的工艺技术逐渐有了起色的情况下,有关蛋白质的工艺技术也逐步有所进展,研究者得出,可利用蛋白质改变原有的氨基酸结构,从而更改酶的性质,以研发出新的产品。这项研究结果,使生物化工技术得到了重大发展,酶在此受到广阔利用。

4 酶在工程技术及人体上的应用

(1)近年来,随着生物化学技术的不断提高,酶在工业生产中也得到极大的发展。国内的淀粉酶、蛋白酶、纤维酶等不断涌入市场以及人们的日常生活中。新式生物化学酶的好处就在于,能够迅速刺激动物的生长激素,使饲料的利用率得到有效提升,增强抗病率,提升平均成活率等,具有相当大的益处。

(2)在生物孕育继承的阶段中,酶可以成为生物孕育成长的标志,用来界定血缘关系等。尤其是在酶生物技术的进程中,酶在成为生物孕育成长的标志,并且具有简单、灵活等多方面的优势后,越来越引起生物各界人员的重视。

(3)在医药科学中得到广泛应用。

就其遗传性的病症来说明,因患者在先天形成过程中缺乏酶含量,所以影响了身体的新陈代谢。如先天白化病患者则是因体内缺乏酶含量,患者体内没有黑色素的成长,致使患者出现白化病的病症。

(4)生物酶的酶制剂在防御疾病中,主要有以下几种使用状况:

1)用于医治消化不畅类型的药品,如胃蛋白酶、多酶片等。

2)用于医治外科创伤,治愈脓包的清洁,以及应用于胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶的酶制剂等。

(5)酶对人体的作用。

主要有以下几个作用:催化体内养分的作用、分解脂肪的作用、消炎抗菌的作用、抗癌抗瘤的作用、活化细胞的作用、净化血液的作用等。诸多试验结果证明,酶能够补充人体的免疫物质,提高营养物质的吸收和利用。

5 结语

总体而言,随着科学技术的不断升高,生物化学中的酶工程技术面临着一个全新的发展时代。生物化学中,酶的工艺技术更具有专业性质,且附属值愈来愈高。并在基因项目的工艺技术逐渐有了起色的情况下,利用蛋白质改变原有的氨基酸结构,从而更改酶的性质,以研发出新的产品。此外,随着基因项目中的工艺技术的迅速发展,微生物也对现代化的产品做出了许多贡献,应用于各种生物化工技术的研究。从而加速了现代化生物化工产业的进程,总体行业呈现出一个优良的发展态势。

参考文献:

[1]张久民.酶工程技术在乳品工业中的应用[J].养殖技术顾问,2009(03).

[2]杨淑芳.酶工程在农产品加工上的应用[J].农业工程技术(农产品加工业),2008(04).

篇4

中图分类号: TU198 文献标识码: A 文章编号:

土木工程建设专业是理论与实践结合的专业,《建筑工程制图与识图》同样是一门理论和实践相辅相成的基础课程,要想《建筑工程制与识图》的教学内容更合理,一体化教学模式能够很好的教学的内容进行有机组合同时做到统筹安排,将教学内容变得更加有条理系统化,将重复内容尽可能的减少扩大学习范围,缩短《建筑工程制图与识图》的教学间,提高教学速度和效率,同时在教学质量上也能明显的提高,让理论和实践相互促进,让学生更好更快的掌握的《建筑工程制图与识图》。

1 《建筑工程制图与识图》传统教学探析

很多的老师和学生对《建筑工程制图与识图》都有一个错误的认识,那就是把《建筑工程制图与识图》当成一门非重点的基础课程。值得说明的是,在当今科学技术快速发展的今天,,建筑的设计和施工都在不断的快速更新进步,这对老师对《建筑工程制图与识图》的教学和学生的掌握程度对应的提高要求。那么为了适应建筑工程制图与识图能力的新要求,如何更好更快的达到《建筑工程制图与识图》中的教学目的和知识技能的传输,达到预期的教学目标,上课内容如何进行安排,什么的教学方法更适合《建筑工程制图与识图》,这就需要教学内容内容的充分剖析,对教学需要和睦充分的解读。

但《建筑工程制图与识图》的教学上存在着许多问题,如课程中的理论与实践脱节,一般都是先上理论基础课,再进行实际训练,理论和实际没有形成统一的合理,达到对学生对于建筑工程制图与识图这么课程的教学促进作用,反而放学生之前忘后,,教学活动的层次和顺序较为混乱,教学效果不甚理想,影响了学生读图能力和画图能力的培养,浪费了学生学生和学校宝贵的教学资源和师资。

2一体化的教学模式的优势

一体化的教学模式是区别于传统的教学模式的新型教育方式方法。打破更新了传统的教学模式和教育方法,一体化的教学模式重新整、整合、理分了教学资源,这种对于教育资源的重新分配整理是基于教育效率的现状和教学目标科学制定的。重新整合购置的教学资源,有着以学生能力提高为本位的特点,对于传统的教育方式,很好的规避了《建筑工程制图与识图》教学中理论教学与实践不科学的教学问题,在增强教学直观性同时,学生以受教育主体出现在教学过程中,增强了学生在课堂中的参与性,对于教学的质量和人才的培养都有极大的促进作用。一体化教学模式应用于《建筑工程制图与识图》主要有以下优势:

(1) 一体化教学模式在应用于《建筑工程制图与识图》教学中时,能够很好的将测绘制图的理论知识教学和实际训练相结合,让课堂既是理论教室又是实训教室,冲破了《建筑工程制图与识图》的理论课同实训课之间的教学壁垒,良好的课程流程和教学内容涉设计,理论与实践的教学并轨, 大大的减少了《建筑工程制图与识图》的学习时间,同时对学生知识的掌握程度也有很大的提高。

(2)一体化教学模式对于提高学生对《建筑工程制图与识图》的学习兴趣有很大的促进作用。理论知识教学和实际训练相结合, 将枯燥的理论和较为有趣的实践相结合,将抽象知识变成形象实物,让学生可触可感,不单单是提高学生对《建筑工程制图与识图》的学习兴趣,对于学生的三维空间思维能力和空间想象力都有很好的促进作用,以此调动学生的学习兴趣,和对《建筑工程制图与识图》求知欲。充分发挥学生对《建筑工程制图与识图》学习主动性及积极性,教学效率将得到明显的提升。

(3)理论知识和实践能力是学生毕业之后能够快速上岗,能够适应企业岗位对于知识和技能的需要。一体化教学模式,对于《建筑工程制图与识图》教学,起到了很大的促进作用,理论知识和实践教育相结合的教学方法,契合了新课表对于教学的新定义,让学生自主、合作、探究,在这样的方式中学习,让理论更加扎实,实践能力也有所提高。由于实行边做边学、边学边做的教育方法策略, 在实践过程中总结得出课程理论知识,同时让理论知识引导实践,使得实践能力得到理论知识的深化加强。理论和实践技能互相渗透,沟通推进,达到《建筑工程制图与识图》的教学目的和效果。

3针对《建筑工程制图与识图》一体化教学的保障

3 . 1 制度保障

实施一体化教学,首先就是要转变教育理念,以符合现展和学生实际情况的教育观指作为导向,推进《建筑工程制图与识图》一体化教学模式的进程。一体化教学模式的实施是以学校推行一体化教学为前提的,理论知识和实践教育相结合的教学方法,契合了新课表对于教学的新定义,达到教学的统一和协调。

3 . 2 师资保障

师资力量和素质是保证一体化教学质量的保证,让骨干教师深入企业实际体验《建筑工程制图与识图》的操作流程,让教师和企业对接,避免出现教学和实际脱轨,实现学校企业化的教学模式。提高老师的实践能力以及对《建筑工程制图与识图》的教学水平,理论和实践的的“双师型”教师团队。只有教师理论知识扎实,同时具备过硬的专业技术,方能更好的引导学生实现理论教学和技能训练双促进。

3 . 3 设备保障

先进的教学设备是确保一体化教学有效实施的条件,加大投入力度,引进先进的设备,建造出《建筑工程制图与识图》教学的专业教室。方能更好更快实现教学目标,达到教学效果。促进学生对建筑工程制图与识图的理解和掌握。

参考文献

[1] 周斌. 一体化教学思维的理论与实践,山东科学技术出版社,2005(8).

篇5

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)05-0014-01

一 案例教学法的由来及其发展

《化工过程分析与开发》是我们面对应用化学专业一年级研究生开设的一门专业课,具有较强的综合性和应用性。近三年,我们在该课程教学中采用案例教学法,受到了学生的好评和喜爱。案例教学法并非新鲜事物,早期即被教育家们自觉或不自觉地广泛使用。约2500年前,中国的孔子和希腊的苏格拉底分别采用启发式和问题式教学法,可以被认为是案例法的雏形。现代的案例教学法以哈佛大学为代表,最初应用于法学,后被推广到医学和管理学等学科领域。20世纪末形成的建构主义学习理论则在很大程度上为案例教学法提供了相应的理论支撑。现代案例教学法的一个主要特征是突出学科特点和学生就业后从事工作的职业特性,以培养具备职业素养、具有解决实际问题能力的人才为导向,把教学与实践紧密地结合起来。近十年来,随着对高等院校培养实用型工程技术人员要求的提出,特别是“卓越工程师”计划的实施,国内高等教育工作者对案例教学法在工科专业教学中的应用进行了大量的理论研究。

二 有效实施案例教学法的方法

主要从一个“实”字出发,针对如何把案例教学法落到实处、收到实效,对这三年中摸索的一些具体做法进行总结。

案例是案例教学法的核心。如何在完成繁重的教学和科研任务的同时,形成丰富、高水平和具有实效性的案例群,对高校教师是一个挑战。我们根据任课教师自身的特点和优势,主要从三个方面寻找案例素材。

第一,来自于教材和传统工业的经典化工过程。这些案例都经过了多年的发展,工艺往往比较成熟,适合用来引导学生入门。此类案例极为丰富,而且都有详尽的描述和解释,可以用来建立基础的案例库。根据化学工程和应用化学专业的学科特点,案例教学法的目的是让学生养成从工程的角度看待和描述问题,而不仅仅是解决问题的习惯,即“授人以渔”。因此,在具体授课过程中,从实际教学需要出发,求精而不求全,避免为了案例而案例。我们从《化工过程分析与设计导论》教材中选取了合成氨和庚烷提纯介绍过程设计的总体思路,选取海水脱盐、流体管内流动分别介绍建模和无量纲分析两种重要的设计手段。针对这几个具体案例,采用课堂讲授为主的形式,把相关的问题搞透搞细。

第二,来自于专业教师的在研项目。我们在每个班次一学期的教学中,安排三位老师分别就自己的科研项目中提炼一个案例,一般包括一个自然科学基金项目和两个横向课题。我们将学生也分为三组。每一个案例首先由教师利用两个课时进行讲解和介绍,然后由一组学生用两周的时间按照要求完成设计任务,并以墙报的形式提交作品,最后再利用两课时进行学生间答辩和讨论以及教师的点评。这些在研课题中抽取的案例具有真实性和前沿性,也是教师最熟悉的领域。教师最有把握掌控该部分内容,能够做到深入浅出,给学生以最到位的引导。

第三,来自于学生学科竞赛。化学工程与工艺专业本科生每年暑假参加省级和国家级的大学生化工设计竞赛,由主办方委托专家命题,近三年分别为CO2的捕捉及综合利用、甲醇制烯烃(MTO)和C4组分综合利用,都是我国化工行业中正在大力发展或推进的综合性项目。本课程授课老师负责指导该系列竞赛并担任初赛和决赛评委。在准备作品和参赛、评分过程中,教师会对可能的产品路线、技术路线、生产工艺以及项目设计中容易出现的问题有一个较为全面和深入的了解。在学期初,我们即安排在竞赛中获奖的学生团队在课堂上进行PPT作品展示,一般包括项目背景介绍、工艺流程、设备设计和选型、厂址选择及厂区布置、经济评价、环境保护以及3D动画厂区展示等内容。然后把该项目布置下去,要求每名参加本课程学习的研究生在学期末完成一个较为完整的作品,并进行PPT展示和答辩,作为成绩考核的主要内容。

参考文献

[1]陈越.建构主义与建构主义学习理论综述[J].惟存教育,2002(6)

[2]谢志江、孙红岩、蒋和生等.案例教学法在工科教学中的应用[J].高等工程教育研究,2003(05)

篇6

人力资源和社会保障部于2012年组织有关专家制定了《一体化课程开发技术规程(试行)》,这对推动技工学校开展一体化课程教学改革起到了十分重要的作用。笔者学校计算机应用与维修专业教师根据时展的需要,大胆探索一体化课程体系的开发,按照工作过程和学生自主学习的要求进行教学设计并安排教学活动,实现理论教学与实践教学融通合一、能力培养与工作岗位对接合一,并不断健全教学资源建设,取得了一定的成果。

一、一体化课程的概念和开发原则

1.一体化课程的概念

一体化课程是按照经济社会发展需要和技能人才培养规律,根据国家职业标准,以综合职业能力为培养目标,通过典型工作任务分析,构建课程体系,并以具体工作任务为学习载体,按照工作过程和学习者自主学习要求设计和安排教学活动的课程。

2.一体化课程开发原则

结合计算机应用与维修专业,根据以下原则开发一体化课程。

(1)科学性原则。课程开发要以就业为导向,遵循技能人才成长和职业发展规律,充分体现职业特征,满足学生职业生涯发展的需要。

(2)梯次性原则。课程开发要符合国家职业标准等级要求,形成以中级工、高级工、预备技师为主的人才培养课程层级。

(3)可操作性原则。课程开发要尊重技工院校办学现状和地域差异,各项要求力求具体、明确、清晰,目标可度量、可检验。

(4)规范性原则。开发课程所用的术语、符号、体例等应符合国家有关标准、技术规范和约定俗成的表述,内容、结构、格式、表达形式应符合规程的要求。

二、计算机应用与维修一体化课程的开发流程

开展计算机应用与维修专业课程一体化课程改革,要组建课程开发工作小组、召开行业专家与骨干教师研讨会、确定一体化课程体系、制定课程计划和大纲,还要编写教材、组织评价等,是一项系统、庞大的工程。笔者学校计算机组教师珍惜机会,深入学习一体化课改技术规程,踊跃参与,结合学校实际,最后确定了课程开发流程,如图1所示。

图1 一体化课程开发流程

1.组建课程开发工作小组

建立计算机应用与维修专业开发工作小组。在一体化课程体系建设期间,笔者学校通过内培外聘的方式,组建了一支教育观念新、师德高尚、结构合理、能准确把握中职教育规律、具有较高教学水平和较强实践能力、专兼结合的教学团队。

2.召开行业专家与骨干教师研讨会

笔者学校聘请相关行业的专家,与学校计算机专业骨干教师组成专业工作任务分析专家组,对社会的人才需求情况进行调研,了解社会对计算机应用与维修技工人才的需求,制订可行的人才培养模式。

笔者学校又组织相关行业的专家和学校计算机专业骨干教师为主的课程开发队伍,明确任务,研讨一体化教学计划和大纲,落实一体化课程编写人员,确定课程体系的考核与评价,建设课程资源,用工作任务来构建课程的内容,根据不同层次的班级安排不同的专业课程和课时。

3.确定一体化课程体系

打破知识系统性的课程体系,构建一体化为主导性的课程体系,体现理论和实践一体化的教学模式。一体化课程体系的改革需要制定课程标准、提炼工作任务、制订实施方案、改革教学方法等。

(1)制定课程标准。课程标准涵盖了课程目标、学习内容、参考性学习任务、教学实施建议及教学考核等内容,要突出计算机应用与维修专业以一体化技能训练为主的要求,按模块化编写,每周一模块,每节有任务,并且每一任务都要有明确的目标、任务分解要领和课时分配。

(2)提炼典型工作任务。当前,任务引领式的学习方式已经深入人心,然而不同的学习任务对职业能力发展的促进程度是不一样的。职业教育的学习过程是一个工作与学习一体化、智力与身心综合发展的过程,其核心专业课程应当是从工作内容中提炼出来的典型工作任务。它包含了“工作”的方方面面,但并不一定是企业真实工作任务的简单再现,而是教师按照“教育性”要求对其进行“修正”的结果。按照生产过程的要求,将课程设计成若干任务,每个学习任务都应对应一个实际的工作任务。在计算机应用与维修专业的实际应用中,通过与企业专家多次的访谈,笔者学校确定了表1中计算机岗位的6个主要工作任务。

表1 设计学习工作任务

(3)制订实施方案。根据“以职业生涯为目标,以职业能力为基础,以工作结构为框架,以工作过程为主线,以工作实践为起点,以学生的终身发展为最终目的”的原则,制订实施方案。要打破传统的教学模式,以技术应用能力培养为主线,进行课程结构和教学内容设计,合作开发体现“工学结合”特色的课程体系,突出针对性、实用性、实践性。在实践过程中,笔者学校要求对教学的组织形式、学材选用、师资要求、师生配比、学习场地及设备要求等都要一一落实,并制定好详细的实施方案。

(4)教学方法改革。

①任务驱动教学法。“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法,其强调学生的学习活动必须与大的任务或问题相结合,以探索问题来引发、维持学习者学习兴趣和动机,是一种良好的教学方式。它符合素质教育所提倡的“教师为主导,学生为主体”的教学思想,还学生主动思维的空间,让学生主动发展。近年来,笔者学校成立了任务驱动教学法工作领导小组,大力倡导任务教学法。在计算机应用与维修专业课程教学中,笔者学校教师能根据本科的实际积极开展任务驱动教学探索与实践,并经常召开任务驱动法教学观摩课,教学效果有了明显的提高。

②项目教学法。项目教学法是以实际的工作项目为对象,先由教师对项目进行分解,并做适当的示范,然后让学生分组就各自的工作项目进行讨论、协作学习,最后以共同完成的项目情况来评价学生是否达到学习目的的一种新型教学方法。以Photoshop教学为例,笔者学校教师用传统的讲授法讲解前两章的基础理论知识,将之后的每一章节内容作为一个项目进行教学,每个项目分成若干个子项目,每个项目一般用7~8课时完成。

4.制订教学计划,编写教学大纲

过去,技工学校所使用的教学大纲、教学计划、教材只适用于分段式教学模式,而一体化教学采用的是模块化的教学方式,这样现行的教学大纲、教学计划已经不适用了。笔者学校根据市场经济的要求,决定从根本上扭转理论与实习脱节的现象,开展一体化教学。没有教学大纲和教学计划就自己制订,学校成立了相关教学计划、教学大纲编写小组,有计划有步骤地开展相关工作。

教学计划和教学大纲的制订要结合一体化教学的要求,要结合教学方法改革的需要,应更加具体地反映本课程的进度和课时安排情况、教师队伍安排、教学设备和场地安排、教学任务和目标分析、教学模式应用等。

5.考核与评价

课程考核与评价主要以操作考核为主,具体考核分任务(项目)考核(30%)、平时考核(30%)和考试考核(40%)。

(1)任务(项目)考核。实行一体化教学后,笔者学校更突出对相关任务的考核,例如计算机应用基础共有10个任务(项目),每个任务(项目)占10分,共100分。每次任务(项目)完成后,教师都要进行相关的操作操作测验考核,并统计成绩。

(2)平时考核。平时考核主要考查学生独立完成作业的情况及学习态度,看其是否按时完成作业以及完成的效果。

(3)考试考核。主要是学校规定的考试,如期中考试、期末考试等。

6.开展一体化课程资源建设

一体化课程资源需依据一体化课程方案建设,内容主要包括师资队伍建设、学材建设、学习环境建设等,是一体化课程实施的条件和支撑。其中,学材指直接帮助学生学习的学习材料,包括工作页、作业指导书、工具书及企业技术资料等。

(1)师资队伍建设。笔者学校通过内培外聘的方式,建成一支教育观念新、师德高尚、结构合理、能准确把握高职教育规律、具有较高教学水平和较强实践能力、专兼结合的教学团队。通过教师进修、培训、攻读高一级学位、到企业锻炼、获得计算机应用技术专业领域相关培训证书等方式,提升教师对高职教育的认识能力、应用技术开发能力和课程开发能力,促进“双师”结构教师队伍的形成。同时,笔者学校鼓励中青年教师攻读计算机技师、硕士学位等,以提高自己的学术水平。

(2)学材建设。

①教材编写一体化。教材的编写要注重突出情境设计、教学方法与手段设计,采用理论和实践一体化的教学模式。要求各组对相关科目的课程进行一体化的教案编写,注重利用机房授课边讲边练的教学互动形式,在课堂上大量导入贴近实际的实例带动知识点讲解,形成教学特色。

②学习环境建设。职业能力的形成,有赖于学生置身于真实的职业环境。模拟职业环境可以帮助学生形成明确的职业意识,并能使学生熟悉、掌握职业所要求的知识、技能、态度和关键能力。因此计算机应用与维修专业一体化教学必须注重学习环境的建设,如对6个主要计算机工作任务岗位设置相应的学习情境,见表2。

表2 工作任务学习环境设置

三、对一体化课程体系改革的思考

笔者学校的计算机应用与维修一体化课程改革于2011年开始启动。2012年3月,人力资源和社会保障部制定了《一体化课程开发技术规程》,为笔者学校的一体化课程改革指明了方向;学校世界银行贷款农村劳动力培训项目要求进行一体化课改,又加快了学校一体化课改的力度和进度。但由于时间紧、任务重,又缺乏经验,在课改中遇到不少问题:第一,教师缺乏相关的课改经验;第二,计算机应用与维修工作岗位很多,根据任务驱动、项目教学的设计还要加强摸索,不断完善;第三,一体化课程资源建设还要加强,特别是师资队伍建设、学材建设、学习环境建设等,要加大实训室设备的投入和编写教学计划、大纲、教材的力度。

计算机应用与维修专业一体化课程改革是一项探索性和实践性的工作,也是职业教育教学改革的重点和方向。由于它涉及面广、前期投入大、工作量多,因此笔者学校根据实际情况,逐步推行一体化教学,并不断完善。通过一体化教学,不仅学校教师的教学水平有了大幅度提高,学生对专业课的学习热情也得到激发。实践证明,计算机应用与维修专业一体化课程教学改革的成效是显著的,毕业生一到工作岗位,很快就能进入角色,受到用人单位的好评。一体化课程体系改革教学所培育的学生符合了市场的需求,也为今后的教学拓展了空间。

参考文献:

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中图分类号:O652 文章编号:1009-2374(2015)09-0059-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0785

1 MATLAB软件

MATLAB软件最早由美国的Mathworks公司提出,其主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。近年来MATLAB软件逐渐被用于化学工程与工艺实验的数据处理中,极大地提高了数据处理的效率。

2 化学工程与工艺实验数据处理

化学工程与工艺实验不同于普通的化学实验只重视一个原理的求证,它的目的是为了解决工业中的化工问题,其特点主要有实验时间长、实验规模大和实验数据处理繁杂等。在整个化学工程与工艺实验里数据处理是必不可少的阶段,也是印证化学实验成果是否行之有效的必要手段,但是由于实验数据过于庞大,实验当中相关的参数关系大多是非线性的,单单依靠传统的手工计算不仅速度慢,还容易出现计算失误的情况,根本无法满足实际的需求,因此,将MATLAB软件融入实验数据的处理中刻不容缓,它能有效地将繁琐的计算步骤化解成简单的计算,提高工作效率,让实验数据的准确性达到最高值,避免误差的产生。以下通过研究两个化学工程与工艺实验,分析MATLAB软件在处理实验数据时与传统的手工计算有什么优势和便利。

3 化学工程与工艺实验数据处理设计

3.1 数据处理的程序框架

因为每一个化学工程与工艺实验的目的都不相同,因此其处理的步骤以及涉及的化学公式也不尽相同,不可能以一个程序来概括,但是经过大量的实验研究和总结,发现不同的化工实验中都会有其相似之处,它们都可以由图1来概述:

图1

3.2 数据处理的程序编制

3.2.1 数据输入。化学工程与工艺实验的数据输入主要依靠提示的函数input实现,比如以温度为例子,则其输入函数为:t=input(‘请输入实验的温度(摄氏度):’),其中输入函数大多是以矩阵的输入形式为主。

3.2.2 处理和作图。化学工程与工艺实验中得到的数据时常会存在离散的情况,必须经由多种拟合的方法将它们结合成一条或多条连合的曲线,而其中最常用的拟合方式是最小二乘法,因此本实验设计中的拟合方式也采用最小二乘法的方式。

设实验的离散数据(x1,y1)通过最小二乘法将其拟合成因变量y,自变量x,输入的函数关系为y=f(x),函数关系的主要思路是让离散数据中的x1的残差平方以及Σ(f(x1)-y1)2达到最小值。因为在得出化工实验数据中多少会因为外界的因素存在着一些误差,因此最小二乘法可以无需使输入函数y=f(x)必须经过全部的离散数据(x1,y1),但是残差平方和必须达到最小值。根据最小二乘法的拟合方法可知,最小二乘法可以满足化工实验数据处理中的拟合应用需求。

在化学工程与工艺实验中会涉及到流体的流动阻力研究,研究主要是通过测试流体的流动阻力,在经过特定的计算之后得出摩擦系数(λ)和雷诺准数(Re)的离散数据,再同理,经过最小二乘法拟合出连续的曲线,并根据其画出相对应的图形。因为摩擦系数(λ)和雷诺准数(Re)属于成双对数函数,则:

λ=aReb+c (1)

当a,b,c是常数时,则可以设c=0:

λ=aReb (2)

因为λ与Re属于成双对数函数,则:

Logλ=blogRe+loga (3)

得出上述式子之后可以将MATLAB里的函数polyfit()进行线性的拟合,以作为化工数据处理的程序

原理。

3.2.3 建立数据库。因为经过上述的设计,化学工程与工艺实验数据处理只能得知在特定的温度下(比如10℃、20℃以及30℃等)实验的物性数据,但

是在实际的生产中,工业生产所涉及的温度多变,不单单只停留在设计好的温度当中,因此,这就需要我们在数据中选择最相近的数据,假设它们属于线性的关系,再利用内插或者外推的方式计算出实验的物性数据常数。在本文的化工实验中,编写的程序已经将实验温度和密度以及实验的温度与黏度进行多次的实验拟合,建立出了一个相对完整的数据库,在工作中只需将温度输入进系统,则程序可以自动跳出在特定温度下的物性数据,提高数据处理效率。

3.3 程序的运行

在编制完成化学工程与工艺实验的数据处理程序,且建立数据库之后,便应该输入数据以验证程序是否能有效地处理实验数据。在化学工程与工艺实验的数据处理中,MATLAB软件的应用是十分重要的,经过实验可知,在化工实验当中会出现大量的离散数据,必须经过拟合的方式进行处理,其处理过程中不仅工作量大,而且十分繁琐,一旦出现差错则必须重新重来,浪费大量的人力物力资源,而且在处理好实验数据之后,在查看实验当中还要将化工实验数据重新计算一次,看结果是否与原先的计算结果相同,工作量十分重,但是如果运用MATLAB软件则大大降低了数据处理难度,只要在MATLAB软件中输入相应的化工实验数据,就可以得到结果,节省了时间,提高了工作效率。

4 结语

在实际的应用中,化学工程与工艺实验所要处理的数据十分庞大,而且涉及的计算公式也十分多,甚至很多时候为了将数据的计算公式导出来还要建立复杂的模型,一旦有一个步骤出现差错则会直接影响到实验的成果,如果使用传统的手工计算方式,为了避免差错则必须对每一个数据处理环节进行反复计算,降低了工作效率,因此MATLAB软件的应用对于化学工程与工艺实验的数据处理十分重要,它不仅将复杂的计算变得简单,也让事后的实验验证效率得到提高,促进了化工实验的

发展。

参考文献

[1] 赵新强,谢英慧,曹吉林,李国玲.化学工程与工艺教学实践[J].河北工业大学成人教育学院学报,2014,6(1).

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中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)01(a)-0150-02

近年来,我国教育正在发生在翻天覆地的变化,其中高等教育逐年扩大招生,教育规模也随之迅速扩大,并且正在从精英式教育转向大众化教育[1]。在这个阶段,社会对人才的需求也有了变化,呈现出多样化的趋势,他们更青睐于既有扎实理论基础又有较强实践能力的人才。全国高校中工科院校占多数,是国家培养工程技术性人才的主要阵地。沈阳化工大学是一所以工科为主、多学科协调发展的应用型本科院校,工科占有较大比重。按1999年教育部备案的专业目录,国内多数高校将原来的精细化工专业(工科)改办为应用化学专业(理科),无疑这是工科背景下的理科专业,我们学校也是如此。工科院校的理科专业有别于理科院校理科专业,在保证理科专业的课程设置的前提下,应适当体现工科特色,加强理工结合,培养复合型人才,以适应当今社会的需要。按照教育部“工科院校应用化学专业按理科建设”的要求,沈阳化工大学应用化学专业定位为:培养具有化学基本理论、基本知识和较强的实验技能,具备应用化学和应用分析方面知识,在功能性精细化学品、涂料、农药、催化剂等的研究开发,化工产品分析检测技术,计算机应用等相关工程技能等方面,受到全面的培养和锻炼,在化学或相关科学技术领域理工结合型的高素质应用型人才[2]。我校的应用化学专业是立足于精细化工行业的应用研究型专业,本专业坚持理工结合,协调发展,立足辽宁,面向全国,服务于振兴辽宁老工业基地的人才需要,服务于地方经济社会发展和国家现代化建设。

波谱分析课程是我校应用化学专业本科生的专业必修课程。本课程的教学任务主要讲述紫外(UV)、红外(IR)、核磁共振(NMR)和质谱(MS)的基本理论与一般解析方法及四大光谱的综合解析方法。通过对本课程的学习,学生能掌握有机化合物结构波谱分析的基本概念、基本原理和基本方法,并能应用光谱法对有机化合物进行结构剖析,进一步提高学生识图、解图的能力,最终达到培养学生分析问题和解决问题的能力,为后续课程、毕业论文和今后的工作及深造奠定良好的基础。1986年我校成立精细化工新专业,波谱分析课程为选修课。1999年国家专业目录调整,精细化工专业改名为应用化学专业,在新制订的教学计划中波谱分析课调整为专业必修课,理论学时为48学时。在本学科的发展过程中,先后有10余位教师主讲了波谱分析课,波谱分析课程的建设也得到逐渐发展和完善。作者从事波谱分析教学及相关科研工作已经十几年,积累了一定的教学和科研经验。下面介绍作者在波谱分析课程的教学改革方面所作的一些有益尝试和探索。

1 教学内容力求实用和新颖

波谱分析课程涉及的每种仪器方法都有各自的理论基础、应用范围和研究内容,在教学时容易使课程显得内容庞杂、结构松散,导致学生在学习时容易产生零散、枯燥的感觉。我们在教学中首先明确“波谱”与电磁波的联系。UV、IR、NMR谱学方法都是电磁波与样品分子作用的结果,不同的电磁波作用在分子上,呈现出不同的波谱特征,从谱图产生的原理上理解三大谱学之间的联系。每章的学习首先介绍该波谱方法的原理、仪器类型、介绍其制样方法,然后阐述各类化合物的波谱特征,最后介绍该种谱学方法的实际应用。这样能使学生清晰地把握波谱分析课程的框架,掌握课程内容的重点。同时我们在波谱的应用中引入科研实例,根据我校的应用化学是立足于精细化工行业的应用研究型专业,在解析实例中引入功能性精细化学品结构解析,激发学生学习兴趣,注重理论与实际的有效结合。这门课的最终目的是提高学生解析谱图的技能,我们在学生掌握了各类谱图的基本规律之后,通过大量的科研实例使学生增强感性认识,掌握解析各类化合物谱图的基本特征,使学生所学知识得以巩固。

2 教学手段多样化

(1)计算机辅助教学改变了传统的、枯燥的教学方式,他用生动的声音、图像展现动态的视频,让学生身临其境,耳目一新。他的运用能够达到传统教学方式无法达到的效果[3]。现代多媒体计算机辅助教学,已成为最具潜力的教学模式。在教学中合理的运用计算机辅助教学系统的过程中,不仅可以利用讨论式、启发式等教学手段,还可以制作电子课件、教学大纲、电子教案,并且可以通过网络进行答疑,及时了解教学反馈,和学生进行互动等为一体的局域网教学平台,这样可以做到无限的延伸我们的课堂教学,变学生的被动接受为主动参与,真正成为课堂的主人,满足不同学生的不同需求。

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作者简介:刘旭明(1975-),男,江苏宿迁人,金陵科技学院机电工程学院,副教授。(江苏 南京 211169)

基金项目:本文系教育部人文社会科学研究专项任务项目“工程科技人才培养研究”(项目编号:13JDGC018)、金陵科技学院教学改革项目(项目编号:40713017)的研究成果。

中图分类号:G642.0     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2014)14-0170-03

金陵科技学院作为一所新建地方应用型本科院校,在人才培养中坚持以社会需求为导向,以培养学生能力为根本,坚持“知识、能力、素质”协调发展,培养“高素质、应用型、复合型、创新型”的高级应用型人才。电气工程及其自动化专业作为一个应用型工科专业,始终把实践教学作为培养学生应用能力和创新能力的主要手段,近年来在学校教学主管部门的领导下积极进行实践教学改革的探索,不断更新实践教学理念和高实践教学质量与水平,以“课程设置岗位化,课程组织模块化,课程实施工程化”的“三化”标准构建实践教学体系,以“技能推动,项目驱动,创新带动”的“三动”理念促进实践教学改革,全面促进了学生实践应用和创新创业能力的培养。“三化”与“三动”的关系如图1所示。

一、以“三化”构建实践教学体系

电气工程及其自动化专业以“课程设置市场化,课程组织模块化,课程实施工程化”的“三化”标准构建实践教学体系。一是在实践课程的设置上“岗位化”,即以就业岗位需要为目标设置了当前学生求职时所需技能必备的实践课程。二是在课程的组织上“模块化”,按照“基础实践课程、专业实践课程、研究创新性实践课程、社会生产实践课程”设置了4个实践课程模块。三是在实践课程的实施上“工程化”,即选择工程化的课题实施实践教学,课题的设置以满足实际工程应用为标准。

1.课程设置岗位化

当前的工程教育是动态的,随着电气行业新产品、新技术的不断出现,本科应用型人才的课程设置尤其是实践课程的设置必须通过市场调研不断进行更新和调整。电气工程及其自动化专业在培养计划的制订中坚持高等应用型院校的工程教育须以求职为导向,在实践课程课目的选择和安排上坚持以市场需要为目标,在培养计划中设置了当前学生求职时所需技能必备的实践课程,重点培养学生学以致用、理论联系实际以适应将来求职之需的能力和素质。在实践教学效果评价上,将学生的从业能力作为检验人才培养质量的重要指标。

通过与企业及行业的专家交流,金陵科技学院结合对毕业生调查反馈,在历年的培养计划修订中及时对实践课目的选择进行调整和完善。除了专业课程的基础性实验之外,本专业重点加强集中性实践环节的课程教学,根据调查统计,电气专业的毕业生在毕业后一部分从事企业的电气控制与维护工作岗位,故安排了电工工艺实习、电机控制设计、电气工程系统设计等集中性实践课程;一部分学生从事电力系统工程实施和维护工作,故安排了电力电子实习、电力工程实习、电力系统设计等强电方面的集中性实践课程;一部分从事单片机系统开发工作,故安排了电子技术设计、单片机系统设计、电工电子综合设计等弱电方面的集中性实践课程;还有的是从事自动化生产线方面的工作岗位,故安排了自控系统设计、系统仿真设计、综合实践等集中性实践课程。

2.课程组织模块化

在电气工程及其自动化专业的人才培养方案修订中,合理配置、循序渐进地安排基础性实践课程、专业性实践课程、研究创新性实践课程、社会实践课程四个模块组成的实践教学内容,全面培养学生的基本实践能力、专业应用能力、创新能力和综合实践能力,并将各专业课程教学的目标和任务落实到具体的实践教学环节中,让学生在实践教学中掌握系统的电气工程师必备的技能和技术,达到本专业具体的实践能力标准。电气工程及其自动化专业实践课程模块如图2所示。

从上述实践课程模块中可以看出,电气工程及其自动化专业的实践教学体系按照“基础实践课程、专业实践课程、研究创新性实践课程、社会生产实践课程”四个实践课程模块进行组织。其中基础实践课程模块主要由各专业课程的课程实验组成,目标是培养学生的基本实践能力;专业实践课程模块主要由专业课程的集中性实践环节组成,目标是培养学生的专业实践能力;创新性实践课程模块主要由集中性实践课程中的综合性课程为主,配合各类创新实践项目和学科竞赛等,目标是培养学生的研究创新能力;社会生产实践课程模块主要由社会生产实习、毕业实习及毕业设计等课程组成,目标是培养学生的专业与社会适应能力。

3.课程实施工程化

在安排实践课程的教学内容时,改变以往的实践课程内容主要是验证教材的原理性理论知识。在实践课程的实施时,按照电气工程行业的工程应用来设计教学内容,要求学生完成一个完整的工程化课题,以培养学生在电机及其电力拖动技术、电力电子与电气传动技术、电气控制技术、电力系统自动化技术等方面的工程技能,增强学生在电气领域的知识应用水平和综合创新能力。在学校立项建设的“电气工程及其自动化专业集中性实践课程指导教程”编写过程中,各个专业课程均在此作出了较为明确的规定,不拘泥于某一具体的课题,而是结合当前的工程应用进行开放式选题,在课题选择时注重工程化应用。

二、以“三动”促进实践改革

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可教学化实训体系的建设关键在于实训教学资源体系的建设、“3+1”实训教学模式的确立,教师实训机制的建立以及实训教学方法的确立;政府引导、校企合作,组织的保证及考核模式的改革是深化工程应用型软件人才培养方法的保障。他们是可教学化体系建设不可分隔的部分。

2以政府为主导,构建可教学化实训组织体系

要构建完善的可教学化实训组织体系,首先要坚持以政府为主导的原则。政府、企业、院校三方从组织上确立实训教学在工程应用型软件人才培养上的重要性,起到了统一组织、统一协调的作用,将培养企业急需的工程应用型软件人才落到实处。东软信息学院大学生创业实训中心就是在大连市政府以及东软集团的大力支持下于2007年初成立的,中心除担负学院的实训教学任务外,还作为大连市政府挂牌的“软件人才实训基地”,为大连市IT产业发展,培养、输送急需的工程应用型人才,实训中心的主要职能包括以下几个方面。

第一、建立校企合作联盟,紧密跟踪、研究行业主流应用技术,建设标准化实训教学资源。材、案、统一实训项目、统一文档模板、统一考评办法;按计划分阶段组织建设并完善涵盖学院各专业的初(中)级人才岗位技能的实训体系并进行统一管理。

第二、研究各行业业务,将技术与业务相结合,建立并扩展行业实训项目,使学生在实训的同时掌握行业业务知识,提高学生的综合能力。

第三、配合系部教学计划,完成对教师的训练及实训体系向各系部的转移,使学院专业课程教师真正成为一名“双师”型教师,并能按照实训体系教学要求完成对学生的实训。

第四、组织安排做好教师的实训教学的技术支持工作,配合实训教师完成对学生的实训,使学生成为一名可以按照软件开发管理方法及软件工程的要求完成项目开发的软件工程师。

第五、利用校企联盟承接协办项目,建立项目的竞标制度及机制,组织项目的审核、测试、验收及交付。最大限度地使具备开发能力的学生多参加项目的开发及管理,不断增加学生的技术应用能力及开发经验。

第六、建设维护实训社区,在做好教师实训教学支持的同时,为学生提供讨论交流的场所,形成校企合作的互动平台,增强企业对学校的了解,建立互信渠道,托宽学生的就业渠道;

2坚持校企合作,实现教学资源整合

实训教学资源是工程应用型软件人才培养基础和保障,包括教学用项目开发的基础理论资料,难点、重点讲解资料;项目开发专用技术资料;具有一定规模的企业实际工程项目及相关文档、模版,是可教学化实训体系的核心。因此,可教学化实训体系的建设离不开企业的参与,必须坚持校企合作,工学结合。在政府的政策引导和资金支持下,通过校企合作,在企业技术人员的指导下,实训中心人员将企业已经完成的工程项目进行需求分析,技术分析,按照工程管理的要求进行项目的可教学化改造,修订补充项目文档,总结归纳教学内容,最后完成可教学化实训教学资源建设。

为了将实训教学落到实处,实训中心工程技术人员紧密跟踪IT行业主流应用技术及企业岗位技能要求,通过对大量软件企业调研,在企业工程技术人员的指导下,完成了包括Java、嵌入式、.NET在内的实训项目的开发及实训体系建设,完成了不同方向的《实训教学大纲》、《实训教学日志》、《实训教学安排》、《实训教学要求及教学方法》、《实训项目开发计划》等一批实训教学指导性文件,分方向总结、提炼完成了工程项目实训前基础复习,项目开发中的重点、难点技术的教学内容,同时为了学生学习方便,将中心内容录制成网上课件,由于内容较多,这里仅以Java方向实训教学资源体系建设为例加以说明实训教学资源体系所包含的内容。

2.1基础理论知识

由于实训与基础理论的学习是分阶段进行的,如果学生在进行工程项目的训练之前对基础知识掌握得不牢不透,是无法在规定的时间内达到预期实训效果的,所以需要对项目中用到的以前学习过的基础知识以及重点内容进行巩固,同时由于学生没有参加过实际项目,项目中一些技术难点不易把握,需要通过特定场景进行练习。为了取得更好的教学效果,中心技术人员除了准备教学大纲,教学内容外,还将教学内容录制成课件,供学生在课余时间进行反复学习。如Java方向的复习、难点、重点内容如表1所示,同时还包括近20小时的网上课件。

表1 Java基础复习资料及视频课件

2.2实例参考手册

实例参考手册是为学生进行项目开发准备的。由于学生没有参加过实际项目开发,对项目中一个完整功能的实际实现缺乏信心,通过参考或模仿手册中的实例,不断积累经验,才能逐步适应开发的过程。手册内容基本涵盖Web应用Java开发中所能遇到的问题,共包含240多个实例。实例参考手册不仅是学生实训中的辅助参考手册,同时也是日后工作中不可多得的参考书。具体内容如表2所示。

表2 Java软件工程师实例参考手册

除了实例参考手册外,还为学生准备了在项目实训中扩展知识面的电子资料,如CSS2.0中文手册;Oracle9i中文版基础教程;ORACLE函数大全;ORACLE应用常见问题1000问等开发人员常用的参考资料。

2.3专用技术练习

为了在学生进入工程项目实训后,能尽快把握项目所用技术,在之前需进行项目专用技术的训练,中心技术人员专门制作了一些小型项目供学生独立完成。如下表3所示。

表3 专用技术练习项目

学生根据教师提供的文档进行项目专用技术的练习,完成后可以参考项目源码,达到掌握开发技术的要求。

2.4实训工程项目建设

工程项目是来自于企业,从企业引入高校的企业实际项目。通过项目的开发,学生可以将课堂中所学知识融会贯通,了解企业的业务;掌握编程思想;熟悉软件工程项目的全过程;了解里程碑、缺陷管理流程;单元测试方法及代码审核方法;增强解决问题处理问题的能力,积累工作经验;同时通过工程项目的团队开发,具备了团队协同开发工作的能力。目前我院通过和东软集团合作,已对一批工程项目进行了可教学化改造,如表4所示。

表4 可教学化工程项目列表

以东软网络教学管理系统(NETP)项目为例,与项目相关的文档如表5所示。

表5 项目开发相关文档

由于不同企业对文档要求的不同,技术人员除了为学生准备了实训项目的完整开发文档,供学生自己完成文档后进行参考,还准备了文档的标准模版,供学生工作后进行参考。

2.5开发工具及环境准备

实训项目的开发除技术外,在开发环境、工具的选择上同样需要与企业主流应用相结合,这样学生在进入企业后对所使用的工具和环境才不会陌生。在开发环境的搭建上,无论从项目开发环境还是数据库环境通过教师讲解让学生掌握主流开发工具及环境的使用方法。Java方向环境准备如表6所示。

表6 开发环境、工具

3 构建“1321”与“3+1”相结合的系统实践体系

所谓“1321”模式,是指将一个学年分为三个学期,其中两个理论学期,一个实践学期。 “3+1”教学模式,是指四年制本科生在校期间,前三年以课堂学习为主,完成原本需要三年半完成的所有的专业课程学分,最后一年采用项目实训与毕业设计相接合的方式,用一年的时间进行工程实践,与传统的培养方式不同之处仅仅在于增加了半年的项目实训。在理论教学阶段,根据需要适当调整教学计划,将学生原本需要三年半完成的课程压缩到三年完成,以便于第四年全部用来进行工程实践。这种“1321”、“3+1”系统化的实践教学模式以毕业实训为最终目标,贯彻“实践不断线”,强调实践的延续性及关联性。

“1321”、“3+1”教学模式的确立是可教学化体系建设的关键要素之一,也是一个必要条件,分散与集中相结合的系统化实训教学,是工程应用型软件人才培养的重要保障。

4 建立教师实训机制,加强师资队伍建设

高水平的实训指导教师是实现可教学化实训预期目标的重要保障。指导学生实训的教师,必须具有较强的实践工作经验,能够胜任项目经理的工作,这对长期从事理论教学的教师来说是有一定难度的。为了解决实训指导教师的问题,学院确立了“双师型”教师培养的机制。在实训项目规划的初期进行项目立项,作为学院科研项目进行管理,由实训中心牵头,组织相关系部专业课教师,在企业工程技术人员的指导下进行企业项目的可教学化改造,实现实训教学资源建设。实训资源建设完成后,利用寒暑假期,由实训中心技术人员对没有参与资源体系建设的教师进行分方向实训,为实训学期学生的实训做好准备。参加实训的教师考核合格后,颁发大连市软件人才实训基地实训教师资格证书,持有合格证书专业教师可以指导实训学期学生实训。同时在教师考核中对实训合格的教师进行激励,这种机制不仅提高了教师的工程技术能力,同时形成了实训的师资团队,为大规模开展实训教学奠定了基础。

教师们通过实训,完整学习、体验了工程项目开发的全过程。第一,对技术的应用有了更全面的了解,学习了很多新知识,并且对各课程之间的关系有了更清楚认识。第二,对专业课程有了更深的理解,为日后的授课托宽了思路,同时激发教师对理论教学的课程设置、课程内容的改革动力。第三,增强了科学研究和项目开发的能力。教师实训机制的确立,是可教学化实训体系建设的一个重要环节,是实训教学资源体系改造及学生工程项目实训指导师资培养的保证。

5 完善评价体系,加强教法与考核机制改革

实训教学是一种全新教学模式,是培养工程应用型人才的一种教学方法,传统教学方法及考核机制无法满足实训教学的需求,实训教学方法的确立与考核方式的改革,是达到工程应用型软件人才培养目标的保证。

5.1实训教学跟踪

为了达到工程应用型软件人才培养目标,同时考虑学生的兴趣,采取学生分方向自愿报名的方法,每个参加工程项目实训学生的都有一份《实训教学跟踪表》,从实训开始前的基础摸底考试到基础知识讲解阶段结束后测试,再到专用技术练习后的测试,乃至最后的项目实训的综合测试成绩都会记录到学生的《实训教学跟踪表》中,实训结束后,由实训指导教师对每个学员进行综合评价,并给出综合得分,作为学生毕业推荐的参考依据。

5.2企业管理制度

在实训教学阶段,学生不可能再采取理论课学习阶段的管理模式,需采用小班型教学,以项目组的形式进行学习和项目开发,指导教师扮演着项目经理的角色,整体仿照软件开发公司式的管理模式。对于学生管理的具体措施有:

第一,采用企业管理模式。实行8:00-17:30的作息制度,按照企业模式进行管理。进行日常考勤,对迟到、早退的同学要进行严格记录,并按考核规定计入最后总成绩。

第二,采用项目经理制度,指导教师就是项目经理。要求学生把每天项目完成情况以及遇到的问题进行总结提交,提交项目日报,指导教师每天仔细阅读学员日报,了解每一个学员一天的学习、工作情况,认真总结问题,给出评语。

第三,进行分组管理。按照项目需要划分开发小组,每个组都有组长,负责本组项目进展情况,并协助老师帮助同学调试程序中一些简单的BUG。

第四,实施阶段考核。实训过程分为基础知识讲解,项目专用技术讲解、训练,项目实训等多个阶段,需要在每个阶段结束后进行相应考核,检验同学学习效果,督促同学进步。

第五,及时进行课后总结及思想教育。每天认真总结当天出现的问题,共同做出解决方案,采取相应措施,保证实训的顺利进行。

实训教学方法的确立使学生在学校就提前感受到企业管理的要求,为毕业后进入企业尽快适应企业工作环境打下了良好的基础;阶段性考核方法的实施,有利于对实训教学效果的及时把握。

6 总结

总之,建立可教学化实训体系,是对现有软件及软件相关专业学生的培养规格的适应性调整,是培养工程应用型软件人才的有效手段,符合东软信息学院一直秉承的“教育创造学生价值”的教学理念,符合“知识的运用比知识的拥有更重要”的宗旨。实践证明,可教学化实训体系能够培养出直接为用人单位所用的工程型软件人才,得到了社会和企业的广泛认同。