時間:2022-12-18 00:28:17
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇能源化學論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
我國化學的基礎研究逐漸開始與|世界前沿化學研究接軌,正處于新的歷史發展時期。化學科研隊伍有了較大發展,已經形成了一支規模較大、素質良好、年齡分布合理、學科門類齊全的化學研究隊伍,優秀人才隊伍不斷擴大,形成多學科前沿創新研究團隊。研究水平快速提升,國際影響力曰益增強,在國際組織和期刊中任職的中國學者越來越多,凸顯我國化學學科的國際地位明顯提高。專利申請和授權大幅度增加,自主創新的理念深入人心,自主知識產權的核心技術初具規模,為我國石油、化工產業和國民經濟的快速發展正在和必將作出重要貢獻。國家財政投入大幅增加,創新研究環境達到較大改善,具備了從事重大科學問題研究的條件和基礎。
我國在化學領域發表的文章總數和被引用文章數以及論文的引用次數逐年上升,已經躍居世界前列。在2000—2010年期間,中國在化學研究領域發表的SCI論文總量列世界第2位;2007、2008年成為SCI論文增長速度最快的國家見圖1、圖2),在此期間論文被引用次數名列世界第四位;2005—2008年,中國在化學領域被引論文的數量超過曰本,成為重要研究成果的主要產出國家之一。論文的數量與質量同步提高,質量提高更快(見圖4)。中國化學在國際化學界頂尖1的論文比例從1998年的0.3%增加到2008年的8.1%中國人在化學領域發表的文章從19W—2!丨n3年的9%上升到2丨104—2丨IIm年的17%(有中國作者在內的所有文章)(源于基本科學指標.湯姆森-路透影響力的提高,我國化學家在包括IUPAC重要學術機構的擔任重要職務的人數越來越多,越來越多的中國化學家擔任包括Acc.Chem.Res.,Chem.Soc.Rev.,J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Adv.Mater.等重要學術期刊的編輯、副主編、編委、顧問編委。
我國化學領域越來越重視對知識產權的保護,專利申請數量穩步增力口。2009年中國化學科學領域在中國申請的專利件數已經超過曰本和美國(見圖5)。
我國生產的化工產品的銷售額占全球的比例有了大幅度提升,2009年已經超過美國,成為繼歐盟之后的第二大化工產品大國(圖6)。
中國化學發展存在的問題
近年來在化學領域頂尖刊物上發表的論文已經有了較大幅度的增長,專利申請有了較快增長,在國際化學界有了一定的影響。但是,我們必須清楚地看到,我國化學的發展與具有傳統研究優勢的歐美和曰本相比,仍然存在著較大的差距,這主要體現在:高質量、原創性和系統性的研究成果仍然較少;國際頂尖科學家還很少;研究隊伍在化學的各個分支研究方向結構不甚合理;缺乏與其他學科的深度交叉融合,缺乏化工產業的核心技術以及對相關產業的發展缺乏引領作用等。因此,充分的認識目前我國化學發展的制約因素和存在的問題,在“十二五”期間進行正確的引導,對維護我國化學的健康和可持續發展具有重要的意義。
中國化學學科發展的戰略
一是要保持已有優勢,發展新的特色領域。在已有的研究基礎上,繼續深入開展以化學合成及理論為核心,以材料科學、能源科學、生命科學、農業科學、環境科學和信息科學等領域的重大需求為導向,發展定向、高效、低耗、綠色的化學合成、能量和物質轉換體系及相關技術,加強基礎研究思想和方法向原理器件設計和制備技術的轉化,強化探索和創新意識,注重基礎研究和應用研究的結合與協調發展,加快化學科學的全面發展。
二是要鼓勵具有原創性的新思想、新概念、新理論、新方法的提出,鼓勵變革性研究項目,對重大基礎問題科學研究應給予持續性的支持,使我國在一些重要的研究領域取得突破,形成一些由我國科學家提出的、在國際上具有重要影響的學術思想和理論,使我國在化學科學的若干領域的研究水平跨入世界先進行列,且在一些領域形成優勢和特色。
三是要在化學科學的前沿和新興領域取得重要突破,趕超國際先進水平。在化學科學的前沿及其新興領域,選擇具有一定基礎和優勢、關系國計民生和國家安全的關鍵科學問題,集中力量,重點突破。爭取在揭示分子及其組裝體的可控合成、設計規律、性質與微觀結構的本質關系,在高性能、不同凝聚態結構化學材料體系的制備、表征、理論模擬和計算方法,在高效能源和物質轉化催化劑的設計和機理,在關乎人類生存和健康的藥物設計和合成等領域取得重要研究成果。
四是要加強學科交叉,形成新的生長點,有重點地發展一些新的國際前沿研究領域。瞄準化學科學前沿和國家戰略需求,完善學科布局與結構,注重和加強化學科學各分支學科及其與材料科學、生命科學、信息科學、納米科學等學科的交叉、滲透和融合,推動學科建設,形成新的學科生長點,賦予化學科學新的內涵和生命力。前瞻性地重點部署和發展一些新的具有戰略意義的國際前沿研究領域(例如:能源、環保、生物、催化等),組織學科交叉研究和多學科綜合研究。
五是要面向國民經濟與國防建設的重大需求,取得一批具有自主知識產權的應用性成果。深入開展與化石能源高效綠色轉化、太陽能和核能利用相關的能源科學和材料研究,深入開展與光、電、磁等的發生、轉換、存儲、輸運、顯示和掩蔽相關的信息和防護科學和技術研究,深入開展與人體健康相關的檢測、診斷和治療藥物和技術研究,深入開展與動植物生長、發育和抗逆性相關的農業科學和技術研究,深入開展以水資源、土壤和空氣等相關的分離凈化科學和技術研究,堅持不懈地推動關鍵領域技術的群體突破。
2011年是居里夫人獲得諾貝爾化學獎100周年紀念,也恰逢國際純粹與應用化學聯合會的前身國際化學會聯盟成立100周年。為紀念化學學科所取得的成就以及對人類文明的貢獻,2008年12月31日,第63屆聯合國大會通過決議,將2011年定為“國際化學年”,主題為“化學――我們的生活,我們的未來”。
緣起
化學是一門既古老又生機勃勃的學科,作為研究物質的性質、組成、結構、變化和應用的一門科學,化學最鮮明的特點就是能夠創造出新的自然界不存在的物質。被譽為“稀土之父”的著名化學家徐光憲院士指出:“人類需要化學來創造更多、更好新物質、新材料,這是任何別的科學不能代替的。”從青銅器、火藥到合成氨、人造纖維,化學為人類文明和社會進步做出了不可磨滅的貢獻。當今社會,人們的衣食住行、生命、健康、環境、材料、能源、信息都和化學密切相關:現在很多衣服中都含有合成纖維,柔軟舒適又經久耐磨;全世界之所以能夠供養這么多人口,很大程度是依靠化肥、農藥使糧食增產;合成材料的高效率和高性能推動了出行工具的快速發展……
化學不僅在過去的幾個世紀深刻地改變了我們的生活,今后也仍將繼續推動人類文明走向未來。化學醫藥將進一步提高我們應對各種疾病的能力,延長人類壽命,改善我們的生活質量。而面對日益嚴峻的能源危機,化學又將擔負起新的歷史使命。傳統資源能源的日益枯竭將成為人類可持續發展的最大挑戰,應對能源危機最現實的解決辦法就是依靠化學,探索開發可替代的新能源。同樣,面對破壞嚴重的地球生態環境,我們的環保事業也同樣需要化學。它將使能源朝著高效、清潔、低碳或無碳排放的方向發展,同時推動核能、太陽能、風能等新型能源的開發。總之,化學與近現代科技進步和人類生活的關系越來越密切,化學的作用將越來越凸顯。
中國是化學研究與化工應用的大國,化學在中國也有著悠久的歷史和廣泛的基礎。目前,我國的化學研究與應用成果無論在數量和質量方面,均已基本上跨入世界的前列。在國際重要刊物上發表科學研究成果的論文數目,我國在全世界已經排名第二位,超過了日本。這些論文在2005~2008年被引用的次數也超過了日本。閔恩澤院士的化學催化研究應用于石油化工方面,達到國際領先水平,因此獲得2007年國家最高科技獎。2008年國家最高科技獎授予了徐光憲院士,以獎勵他在稀土元素的分離方面的研究成果。
然而,與這些化學科研領域的諸多成就形成反差的是,目前我國社會化學普及工作還相對滯后,公眾的化學知識仍然比較匱乏,對化學為社會經濟發展做出的巨大貢獻缺乏充分認同。特別是近幾年,隨著三聚氰胺、蘇丹紅等一次次食品安全事件的出現,人們似乎更多是從負面消息中感受到化學對生活的影響。曾經無所不能的合成殺蟲劑DDT變成了破壞環境的殺生劑;抗生素的濫用導致超級病毒的出現,這些案例使得化學的形象受到了很大程度地誤解和扭曲,人們甚至到了“談化學色變”的地步。
面對這一境況,一方面需要我們的化學科研工作者挺身而出,通過研制環保、無毒、無害的替代品來力挽狂瀾,用事實來證明化學并不可怕。另一方面,面向公眾的化學科普教育也顯得更加重要。應當通過普及化學讓人們認識到,只要科學正確地利用和應用化學,化學依然是人類的朋友,化學仍然是大有可為的。在這一環境下,“國際化學年”的到來,恰恰為中國推動化學科普提供了一個絕好的契機。@國際化學年在中國
2011年伊始,中國的相關政府組織、專業院校、研究機構及民間協會團體等,都積極行動起來,舉辦各種形式的活動共同迎接“國際化學年”。
2011年2月19日,“國際化學年在中國”科普活動啟動儀式在中國科技館舉行,這標志著中國迎接“國際化學年”的各項活動的大幕正式拉開。這之后,在中國科協和中國科學院的主導下,中國石油與化學工業聯合會、中國化學會、國際化學品制造商協會、中國化工學會等化學及相關領域的科技團體,聯合全國各地方科技團體、高等學校化學院系、化學領域科研院所、化學化工企事業單位,將共同組織開展“國際化學年在中國”的一系列科普活動。這一系列活動將以面向青少年和廣大公眾的化學科普活動作為重點,同時開展多平臺、多角度、立體化的推廣和宣傳活動。(陳明暉中國科技館展覽教育中心副主任)
應用型人才就是把成熟的技術和理論直接應用到實際的生產過程中去,工程實踐能力是應用型高級技術人才的一項重要素質,是學生能否適應社會需要的一項重要能力。實踐技能是工程實踐能力和創新能力的基礎。特別是生物工程學科,作為一門實踐性很強的學科,與企業結合緊密的實踐教學在應用型人才培養過程中顯得尤為重要。
一、現狀分析
生物工程專業于1998年經教育部批準在高校開設,在本科專業目錄中明確隸屬于工學的生物工程類,包括了原來的生物化工(部分)、微生物制藥、生物化學工程(部分)、發酵工程等4個專業,從而大大拓寬了專業口徑。鄭州大學于2008年開辦生物工程本科專業。此前該校開設有生物技術、制藥工程2個相近專業,分別歸口于生物工程系和化工與能源學院。兩專業辦學規模穩定,已經形成較完善的教學和實踐(實驗)體系。而生物工程專業在實驗體系(實驗課程、實驗教學內容、實驗室建設)、實習環節(實習類型、實習方式和實習基地建設)等方面則面臨著軟硬條件不夠、辦學經驗不足等重大挑戰。這些因素嚴重制約著學生實踐技能的提高和專業人才培養質量的提升。辦學近4年來,我們發現在學生工程素質和實驗技能培養方面存在以下幾個主要問題:
1.生物工程實驗模塊體系尚未完全建立,部分課程缺少實驗,不但影響教學效果,還易導致學生產生“重理論,輕實驗”傾向,這對培養高級應用型人才極為不利。
根據教育部教學指導委員會“生物工程專業規范”,為提高學生的實踐能力和創新精神,生物工程專業必須加強實性踐環節的教學,構建實踐性環節教學體系,著重培養以下能力:實驗技能、工藝操作能力、工程設計能力、科學研究能力、社會實踐能力等。實踐教學應包括獨立設置的實驗課程、課程設計、教學實習、社會實踐、科技訓練、綜合論文訓練等多種形式。此外,也明確規定了該專業的主干學科應該包括生物學、化學、工程技術學三個領域。相應的實驗課程也應該在這些方面得到體現。然而在實際辦學過程中,涉及到生物學領域的生物分離工程、發酵工程、生物工藝學的相關實驗,以及涉及工程技術領域的工程制圖和生物工程設備的相關實驗,卻因受限于實驗室設備、師資隊伍條件等原因未能正常開設、或開設課程內容簡單膚淺,沒能達到提高培養應用型人才的實踐創新能力的要求。因此,現有的專業實驗構成現狀,難以給學生提供獨立思考、探索與發揮的空間,難以發揮專業基礎實驗對學生實驗技能和操作技能培養的作用,難以適應企業用人單位的需要。
2.專業涉及到的三個主干學科的實驗課程模塊,缺少相互銜接和重要知識點的相互補充。作為主干學科之一的“生物學”課程模塊,沒有脫離原有“生物技術”專業的影子,多數實驗課程在實驗項目、教學內容上與之沒有區別,更沒有體現“生物工程”的“工程”教育特點。生物學基礎實驗、驗證實驗開設比例過大。阻礙了三大學科之間的滲透,特別是未能強調“工程創新能力”的培養。
3.實踐實習體系沒有真正建立,缺少穩定、有效的專業實習基地,“雙師型”、“復合型”師資缺乏,嚴重制約了學生專業實踐能力的培養。首先,缺乏穩定、針對性強的實習基地。由于專業方向及特色不明顯,實習單位選擇盲目,實習地點不固定,實習內容變化快、深入不夠;其次,現有的專業師資隊伍主要是以生物學背景的教師為骨干,而雙師型教師、不同學科交叉融合的復合型師資嚴重缺乏,這種狀況根本不利于生物工程專業的發展與工程類人才培養的要求。
4.辦學就業導向教育不夠,學生考研“趨向”嚴重影響實驗教學效果。一般來說,學生考研對于改善學風、為國家培養更高層次人才非常重要。受“生物技術”專業影響,我校“生物工程”專業2012屆畢業生中有60%以上的學生參加考研。但這種現象在一定程度上放松了課程學習,特別是實驗、實習環節。同時,多數學生以考研為主要追求目標,實踐、實習環節重視程度不夠、投入時間不足,使得實踐教學效果大打折扣。
二、改革內容與目標
1.對實驗體系進行模塊劃分,明確各模塊的教學內容和側重點。建立“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”模塊課程組,加強課程建設。
將實驗課程體系劃分為“生物學實驗”、“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”三個模塊,三個模塊的教學內容和側重點各不相同,修改實驗課大綱,整合實驗項目與教學內容,重視三類課程相互之間的銜接、重要知識點的互補。
在模塊建設中注意對薄弱模塊進行強化,特別是強化“化學工程實驗”和“生物分離工程與工藝實驗”模塊教學,增設部分實驗課程。同時,這些課程的教師分散到擔任教學任務的專業系中,參加教研活動和專業建設工作,根據各個專業的特點和要求,適時地修改或調整實驗教學內容和方式。
2.改革專業實驗技能考核方式。重視畢業論文(設計)環節在提高學生的實驗技能方面的重要性,建立較完善的畢業論文設計)質量保障與評價體系。
關鍵詞化學鏈燃燒;氧載體;熱力學;動力學;熱重-紅外分析
1前言
化學鏈燃燒(clc)是一種新的無火焰燃燒技術[ 1~6]。該技術具有非常高的能源利用效率[2],沒有no 釋放[3],特別是在使用含碳氣體燃料(co、ch4等)時,燃燒產物僅包含co2和h20,只需經過簡單的冷凝就能得到高純度的co2,從而以較低的能源消耗實現co2的減排。因此,化學鏈燃燒技術具有廣闊的發展前景。
2化學鏈燃燒中使用的氧載體材料
化學鏈燃燒包括兩個串聯的反應器:燃料反應器和空氣反應器。金屬氧化物作為氧載體,在兩個反應器中循環,實現氧的轉移。因此,氧載體的性能對化學鏈燃燒技術的應用非常關鍵。該技術要求氧載體具有如下性能:
(1)在循環使用中始終具有良好的反應性;
(2)具有較高的氧交換效率,即循環過程中利用的氧質量與總的固體質量之比較大,從而減小反應器尺寸,降低反應器阻力;
(3)具有較高的機械強度,在循環使用過程中不易破碎;
(4)價格低廉,并且不會產生二次污染。畢業論文 圍繞氧載體在循環使用過程中反應性以及機械性能的變化,許多研究人員使用h2、co、ch4為燃料,利用不同的實驗設備,在不同的實驗條件下開展了研究工作[2~6]。所研究的氧載體包括fe、co、ni、cu、cd、mn等金屬的氧化物以及這些金屬氧化物與不同比例的團聚劑混合制成的大顆粒。這些氧載體在循環使用過程中可能存在的一個問題是必然會有少量的金屬氧化物進入大氣環境,成為新的污染源,從而危害人類健康和自然環境。因此,探索新的氧載體材料非常重要。
基于化學鏈燃燒技術對氧載體性能的要求以及使用金屬氧化物作為氧載體時潛在的問題,本文提出了一種新的氧載體caso4,并對其作為氧載體時在化學鏈燃燒中的熱力學和動力學特性進行了初步研究。
3 caso4還原一氧化反應的熱力學分析
3.1 燃料反應器中發生的還原反應
當使用甲烷(ch4)為燃料時,氧載體caso4在化學鏈燃燒過程中發生的反應主要為:
caso4+ ch44 cas+co2+ 2h20
除了以上主要反應外, caso4和ch4系統還包括一系列復雜的中間反應,碩士論文 生成包括so2在內的大量中間產物。如ch4和h20之間的反應,導致h2和co2的生成,從而進一步生成h2s、so2等。因此,該反應的平衡組分中除了主要產物h20和co2外,還包括多種微量的氣體成分,如h2、h2s、so2、氣態s等等。圖1顯示了caso4和ch4系統在不同溫度下的平衡組分。
從圖1可見, caso4和ch4系統在不同溫度下達到平衡時,主要生成產物是氣態的h20、co2和固態的cas。當溫度達到1073 k時,在固相組分中開始出現cao。此時,氣相組分的變化也相應發生一些改變,組分h2s的含量在1073 k時最小,so2的含量變化開始減慢。總的來看, h2s、so2的含量均較小。從熱力學的角度,使用caso4為氧載體時的最佳溫度為1073 k。
煤的加壓氣化是大規模煤氣化發電技術的發展方向。為了與煤的氣化系統耦合,研究較高壓力下氧載體的性能是必要的。圖2顯示了溫度為1073 k時,caso4和ch4系統在不同壓力下達到平衡時,生成產物h2s、so2的含量變化。可以發現,壓力增加對so2的影響不大,而h2s的含量有較大增加。但h2s含量隨壓力的增加并不是一個線性關系。在壓力達到10x 1.01325×10 pa后,h2s含量的增加幅度明顯減緩。h2s含量的增加可能是由于壓力增加,增加了平衡組分中h2以及s2的含量,這樣,平衡時h2s的含量也相應增加。
3.2 空氣反應器中發生的氧化反應
燃料反應器中還原生成的cas在空氣反應器中發生氧化反應,生成caso4,并放出大量的熱量,它是化學鏈燃燒的能量來源。因此,cas在空氣反應器中的氧化性能對化學鏈燃燒技術非常重要。對于生成的cas氧化反應,根據熱力學分析,1.01325×10 pa下,直到1845 k的高溫,生成產物僅包含caso4,而不會有so2生成。即只發生以下反應:cas+2o2caso4高于這個溫度,生成產物中就有cao和so2出現,即有如下反應發生:
cas+3/2o24 cao+so2
4 ch4還原caso4的動力學研究
使用天津化學試劑廠的分析純caso4·2h20,在實驗室熱重一傅立葉紅外分析儀(tg—ftir)上對caso4和ch4的反應動力學進行了試驗研究。醫學論文 圖3是升溫速率為20 k/rain, caso4和ch4反應系統的失重曲線。在熱重曲線上, 100。c附近的失重峰顯示的是caso4·2h20的脫水過程, caso4與ch4的反應出現在900。c附近,較為明顯的失重出現在950。c左右。最大失重速率出現在1047。c,失重率為15.17%/rain。利用coats—redfern積分式得到ch4還原caso4的反應活化能e=1721.31kj/tool, lna=148.47。
圖4所示為升溫速率為20 k/min, caso4和ch4反應系統氣相組分的紅外光譜圖。從譜圖可以看到caso4和ch4反應系統的氣相組分中確實有so2存在,如何減少sos的生成量,控制sos的排放,是caso4作為化學鏈燃燒的氧載體必須考慮的問題。
5 結論
通過對caso4和ch4反應系統的熱力學分析和動力學分析,可以得到以下結論:
(1)以caso4為氧載體能夠實現化學鏈燃燒。
(2)在適當的溫度范圍內, caso4還原的直接產物是cas,而不是cao和so2; cas氧化的直接產物為caso4,也不是cao和so2。因此,不會有大量的so2生成。
(3)溫度和壓力對so2、h2s的生成有重要影晌。從熱力學的角度, 英語論文 1073 k是最佳的使用溫度。壓力對sos的生成影響較小,而對h2s的生成影響較大。
(4)控制so2的釋放是使用caso4為氧載體時必須考慮的問題。
參考文獻
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東北石油大學于2010年成功申請了能源化學工程專業——國家戰略性新興產業相關本科專業。如何在深化教育改革,全面推進素質教育的過程中,突出本專業學生創新素質的培養,積極探索培養高素質創新型工科人才的途徑和方法,是培養我國能源化工人才和教育改革發展的主題。人才質量的高低在很大程度上取決于其創新意識和創新能力的高低,而這正是目前高等教育的薄弱環節。“授人以魚,不如授人以漁”,就是對培養和鍛煉學生創新意識和創新能力重要性的最好詮釋。
一、優化課程結本文由收集整理構
創新能力來源于寬厚的基礎知識和良好的素質,僅僅掌握單一的專業知識是很難做到的。因此,加強學生專業基礎教育的內涵更新和外延拓展及構建合理的課程體系非常重要。首先要優化課程結構,按照“少而精”的原則設置必修課,增加選修課比重,允許學生跨系跨專業選修課程。還要提高學生獲得信息的手段,使學生有機會接觸各學科發展前沿,了解科技發展的趨勢,掌握未來變化的規律。
二、優化課堂教學形式
課堂教學是教學的基本組成形式,學生的創新精神和創新能力的培養也必須滲透到各科教學過程中。教師既是知識的傳授者,也是創新教育的實施者。要結合學生的認知水平和生活體驗,創設新的教學情景導入新課,營造一個鼓勵學生創新的課堂氛圍。采用多樣的課堂教學形式,鼓勵學生提出不同的見解。加強各學科的相互滲透和交叉綜合,有利于學生整體素質的提高;注意融合學科前沿知識和高新科技,激發學生的創新精神。
三、探索開放式實驗教學體系
充分利用我院省級化學工程實驗教學示范中心的儀器設備和師資力量,探索和完善實施開放式實驗教學的方法及其在課堂教學、實驗技能競賽、創新實驗設計競賽、新能源設計競賽、數學建模競賽、本科生畢業設計(論文)中的應用,改革和完善實驗課程成績的科學評價體系,改革實驗室管理運行機制,探索開放實驗室的管理方式和體制,探索保障實驗儀器設備不斷更新以跟上學科發展的途徑,完善實驗儀器設備、實驗經費和實驗耗材的實驗室管理體制。
四、完善學生科技創新體系,建立校內外創新實踐基地
實行學生研究訓練計劃,引導學生在教師的指導下進行科研訓練;鼓勵學生參加教師的科研課題,與教師合作進行科學研究;實行學生科研立項制度,從政策和經費上鼓勵學生進行科技創新;聘請國內外著名專家學者為學生作學術報告等形式,使學生了解能源化工專業發展的學術前沿;鼓勵學生申報國家創新實驗項目,省、校級挑戰杯項目等,提高學生的科學素質,培養學生的科學精神。發揮區域經濟優勢,簽約合作企業,并對創新設計實驗室進行重點投入建設,本專業已建成國家級石油化工工程實踐教育中心和大慶煉化公司的創新實踐基地,為學生創新實踐提供了保障。
五、完善評價體系,建立創新激勵機制
評價是教育管理中實施控制的特殊手段,是教育管理的重要環節。傳統培養體系不利于培養創新人才的弊病反映在評價體系上采用簡單劃一的方式,未能反映出學生的真實全面的水平和能力。對學生的評價不僅要重視知識的全面性考查,更要重視創新能力的考查。考試方式多樣化,考試時間自主化。同時建立對學生的創新意識、創新能力、創新成果積極的激勵機制,即對學生的各種創新行為和成果給予正面的激勵和獎勵。建立專門制度,從政策導向上鼓勵和支持教師在傳授知識過程中,積極探索創新思維能力培養的方法并付諸實踐。
六、實踐成果
1.豐富和完善了教育教學研究的改革和實踐。項目在能源化工專業2009級中進行了三年的應用,收到了良好效果,極大地推動了其他化工專業類拔尖人才和創新人才的培養和實踐,對促進石油化工類拔尖創新本科人才培養質量的提高發揮了積極的作用。2010年以來,石油化工類專業承擔省級教改項目3項。發表教學研究論文9篇,主編教材3部;完成了《分離工程》等省級精品課程的建設,《化工熱力學》、《化學反應工程》、《工業催化》3門重點課程建設。
2.促進了石油化工專學科建設。石油化工創新拔尖人才培養的改革促進了以化學工程與工藝為主的石油化工類學科建設。目前在學科建設方面已有1個國家級特色專業—化學工藝,1個國家級戰略性新興產業相關專業—能源化學工程,1個省重點(特色)專業—化學工程。已有1個國家級實踐教育平臺—國家級石油化工工程實踐教育中心,1個輕烴加工與利用部級重點實驗室,1個石油與天然氣化工省重點實驗室和1個省級石油化工技術研發中心,已成為黑龍江省石油化工工程技術人才培養和培訓基地。
3.學生創新實驗與競賽獲獎。通過創新培養體系的實施,能源化工09-2班25名學生,8名學生參加國家級大學生創新實驗計劃,10余名學生參加國校級大學生創新實驗,公開7篇,申請專利2項。英語四級一次性通過率100%,六級一次性通過率80%;國家二級計算機考試一次性通過率100%,并有40%的學生自愿考試通過國家三級計算機考試。同時該專業學生積極參加各種競賽活動,3名同學獲全國大學生化工設計競賽1等獎,5名同學獲得全國化工設計競賽二等獎,2人獲得全國英語競賽三等獎。1人獲得2011年“國信藍點杯”全國軟件人才設計與開發大賽黑龍江賽區c語言程序設計三等獎,1人獲得2011年高教杯全國大學生數學建模競賽二等獎。校級英語競賽、物理競賽,軟件設計大賽和挑戰杯等獲獎30余項。經過系統化、有針對性的培養和嚴格的考核,學生的綜合素質得到了極大的提高,班級大多數學生獲得了“三好學生”、“優秀學生干部”、“優秀團干部”等榮譽稱號。在此基礎上班級的學風日益濃厚,多次獲得校級榮譽。
英文名稱:Journal of Dalian Maritime University
主管單位:交通運輸部
主辦單位:大連海事大學
出版周期:季刊
出版地址:遼寧省大連市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1006-7736
國內刊號:21-1360/U
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發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1957
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
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中文核心期刊(2008)
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中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
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Caj-cd規范獲獎期刊
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期刊簡介
【關鍵詞】高分子材料與工程專業;現狀;發展前景
一、簡析高分子材料與工程專業及其發展現狀
(一)高分子材料與工程專業的演變過程
高分子材料又稱為聚合物材料,它是高分子化合物和其他添加劑混合構成的單元共價構成。早在1953年,我國就設置了高分子類專業,很多高校陸續設置了高分子類專業,比如:化學纖維、高分子化學、復合材料等專業。隨著我國經濟的飛速發展,為高分子材料和工程專業的結合和發展創造了良好的條件,為了培養具備高分子材料和工程方面的高素質人才,教育部于1998年將與高分子材料相關的工科類專業統一稱為“高分子材料與工程專業”,這一歷史性的創新將迎來嶄新的發展,期望我國能在高分子材料的合成改性和加工成型等領域有很好的研究和突破。高分子材料與工程專業的課程設置主要有有機化學、物理化學、高分子化學、高分子物理、聚合物流變學、聚合物成型工藝、聚合物加工原理、高分子材料研究方法等理論知識,力圖造利于我國在科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產及經營等領域的發展,推動我國新領域的開發、研究,增強國力,在世界經濟中站穩腳跟。
(二)高分子材料與工程專業的發展現狀
材料是人們賴以生存的物質基礎,高分子材料與我們的生活息息相關,小到日常使用的毛巾、鼠標、油漆,大到汽車輪胎、防彈衣,玻璃鋼等等,都在不斷滿足著人們的種種需求。我國的高分子材料的消費水平還處在一個很低的階段,高分子材料的生產量無法滿足市場的需求,高分子材料的品種、制造工藝、技術等等都遠遠比不上世界發達國家的水平,資源的浪費和低利用率,以及對環境的污染等等都亟待解決。同時,高分子材料與工程專業人才的就業情況不是很好,截止到2012年,全國以高分子材料與工程專業招生的學校達到145所,其中教育部直屬院校18所,國防科學技術工業委員會院校5所,地方院校119所,其它3所,主要分布在北京、湖南、江蘇、河北等27個省和自治區、直轄市,招生人數也在逐年增加,但是畢業人員的就業情況卻與之不匹配,很多學習這個專業的人才在畢業以后卻沒有從事與該專業有關的行業。此時,我們需要重新審視,如何保證培訓質量和就業問題,培養怎樣的高級工程技術人才,才能滿足社會對高分子材料與過程專業人才的需求。與此同時,我們還需要從環境、能源方面去考慮,節約能源、利用新能源、回收利用可降解的產品,保護環境,減少資源的浪費。
二、高分子材料與工程專業的發展前景
高分子材料獨特的結構決定了它很容易被改變結構和再加工,這個特點是其他材料不可比擬、無法取代的優異性能,從而被廣泛應用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域,并已成為現代社會生活中不可缺少的材料。高分子材料與工程專業的結合是任何行業不可或缺和取代的,小到穿衣吃飯、電腦手機,大到建筑樓房、航空航天。直觀數據顯示,高分子材料與工程專業的就業率還是很高的,達到了92%以上。21世紀以來,中國高分子材料工業取得了令世人矚目的成就,實現了歷史性的跨越。作為輕工行業支柱產業之一的塑料行業,合成樹脂、塑料機械和塑料制品近幾年一直保持高速增長,從建筑、裝飾、家電、電子電器、汽車、玩具、辦公設備等行業日益廣泛的應用發展來看,也顯示了中國高分子材料與工程專業強勁的發展勢頭。盡管高分子材料與工程專業還存在著很多的不足,但是它的發展前景還是很好的,市場的需求量也很大(包括橡膠、塑料制品、復合材料等等)。在當今的新形勢下,我們面臨的是挑戰,同樣也是機遇。我國要想縮短與世界發達國家之間的差距,需要加大高分子材料與工程方面的研究、生產、投入和應用,教育部門應當規范化辦學,適當的控制招生規模,提高教學質量,調整高分子材料與工程專業的技術知識結構體系,模擬創業訓練,培養科學研究、應用研發、生產工程技術、營銷管理等方面的人才,以此來適應社會經濟的發展。據調查顯示,72%的高分子材料與工程專業學生可以在科研、教學、企業等領域得到很好的發展,他們在畢業以后能很快找到工作,既可以從事高分子材料的研究,也可以從事加工工藝技術的開發或者是在商檢、質檢等部門從事材料的檢測等等,其薪資也屬于中等水平。
總結:
高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。隨著社會經濟的迅速發展,我國人民的可支配收入逐漸增加,城市化的進程不斷加快中,人們對更高水平、更高科技化的產品需求加大,綠色環保成為未來發展的需求,因此,社會需要高分子材料與工程專業的專業性人才。有關高分子材料與工程專業的行業有很多,而且涉及范圍很廣,高分子材料與工程專業的就業前景廣闊,影響著我們的日常生活(包括生產、教育、建筑、電子計算機、軍事等領域),并發揮著不可或缺的作用。我國的高分子材料與工程專業存在著很多不足,需要我們與時俱進,在教育、科學、汽車、軍事等各個領域加大投入和創新,運用新材料、新技術,適應社會經濟的發展,不斷改革和創新,從而帶動我國經濟的飛速發展,提高我國的生產力和科技水平。
參考文獻:
[1]趙長生. 高分子材料與工程專業發展與教育現狀[A]. 中國化學會高分子學科委員會.2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C].中國化學會高分子學科委員會:中國化學會,2011:1.
[2]趙長生,顧宜.高分子材料與工程專業發展與現狀[J].塑料工業,2008(01):70-71.
1日常生活中的化學污染是學生最為關心的問題
如室內環境污染、食品污染等。讓學生了解身邊的環境問題,學會保護自己和他人。讓學生了解化學發展的動向。用新的化學方法解決傳統化學工業給人類帶來的災難,是當今化學工作者的重要使命。綠色化學又稱“環境友好化學”,其核心就是要利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染,生產出對環境無害的化學品,開發出不產生廢物的工藝。綠色化學將使化學工業改變面貌,為子孫后代造福。化學的問題還必須要化學來解決。作為一門課程,在選取教學內容時還要充分考慮到知識的邏輯性、系統性和實用性等方面。為此,本課程在中學化學的基礎上,對化學的基本概念和原理只作簡單、形象的介紹和描述,重點介紹常見的化學污染與環境問題之間的關系。經過多年的實踐與調整,本課程形成了以下教學內容體系:一、緒論:介紹化學的發展、化學的貢獻以及化學污染與環境問題。二、化學與能源:能源的分類和能量的轉化,煤炭、石油和天然氣、核能等的使用與相關環境問題,化學能源,綠色新能源。許多全球性的環境問題都與能源的使用直接相關,三、化學基本原理:原子結構與元素周期律,化學鍵與分子結構,有機化合物結構。四、化學污染物:概述常見的化學污染物,無機金屬、非金屬污染物,有機污染物,微生物有毒污染物。五、大氣環境與化學:大氣的組成及大氣層,大氣中污染物的遷移和轉化,大氣環境問題(煤煙型污染、光化學煙霧、酸沉降、臭氧層耗損、溫室氣體和溫室效應),大氣污染的防治。六、水環境與化學:水溶液中的化學平衡,天然水的組成、性質,水中污染物及其遷移轉化,水環境污染與治理,包括水體富營養化、水體需氧物質污染、水體中有毒元素污染、有機有毒物污染,水質標準。七、土壤環境與化學、固體廢棄物:土壤的組成和性質,土壤污染過程,重金屬、農藥、化肥、固體廢棄物污染,土壤防治。八、室內空氣污染:室內空氣質量,常見室內空氣污染,室內空氣監測。九、生命現象與化學:生命的元素,生命有機化合物,環境激素,核輻射與基因突變。十、食品化學與食品安全:食品主體成份,食品霉變污染,食品添加劑污染,食品加工污染,防止食品腐敗變質的措施。十一、綠色化學:綠色化學的概念、研究內容、發展趨勢。
2靈活多樣的教學方法,激發學生的學習興趣
由于文理科學生同班上課,除了教學內容上要兼顧外,還要采用合適的教學方法,激發學生的學習興趣。實踐中,我們采用靈活多樣、理論與實踐相結合的方法進行講授。(1)采用研究型教學方法,向學生推薦閱讀書目,如環保類系列叢書;或讓學生聯系家鄉或自己親歷親見的環境污染問題,與所學的理論知識結合,再查閱相關資料,寫調研報告。(2)借助多媒體、影像資料等,圖文并茂,介紹歷史和當前的重大污染事件。如在學習化學與能源專題時,給學生介紹《石油與戰爭》及相關視頻資料,以更加突出能源的戰略地位,同時在能源的爭奪中,又造成了能源的浪費和環境污染;學習水環境與化學時引用央視的新聞調查《河流與村莊》,以事實講述水污染對人類身體健康的影響。科學的數據、直觀的畫面和視覺效果使學生能夠深刻體會環境給人類健康帶來的危害,激發學生的學習興趣,增強學生的環保意識。(3)采用案例教學,鼓勵課堂討論。如引入新聞事件,關注新聞熱點。新聞媒體幾乎每天都在報道與環境相關的新聞事件,如近年的紫金礦業含銅廢水污染汀江、墨西哥灣原油泄漏、瀏陽的鎘污染事件、日本大地震引起的核泄漏、2012年中國大范圍的霧霾天氣等,都可以是課堂上的討論話題。(4)充分利用網絡資源。網絡上有許多關于環境保護的資料,如中國環境教育網(hjjyzz.com)、環境教育網(zhbjy.org.cn/)以及各大網站的環保專題等,學生可以從上面獲得很多相關知識和環境方面的信息。在教學中可以給學生作業的形式讓學生針對相應的專題進行調查、分析、總結,擴大學生的視野。
3教學效果
《化學與環境》課程在我校已經開設四年,每期有學100多名學生選修。這些學生的構成包括理科、文科、體育、藝術等各專業學生。通過幾年的實踐,在實踐中不斷改革教學內容和教學方式,目前學生已能適應本課程的學習,許多學生愿意選該課程。對于化學基本概念和基本原理部分,理科學生一般很容易理解,而對文科學生來說,往往很基本的理論和概念,也需要多遍講解。學生普遍欣賞與現實結合的研討式的教學模式,少理論,多直觀畫面。采用多種考核方式對學生的學習進行綜合評價,平時每一章都給學生布置作業,作業形式可以是圍繞本章主要概念和術語來命題,也可以是學生自己選題,撰寫專題論文,教師根據學生的課堂表現、問題討論、作業、期末考查等給出綜合成績。經過幾年的實踐,該課程已經形成相對合理實用的教學內容體系,但在教學中還是存在一些問題,如不同專業的學生在一起上課,基礎相差太大,影響教學進度;一些學生對待課程的態度不認真,上課就是為了掙學分;由于課程都是安排在晚上,無法給學生開設實踐課。
4結語
實踐表明,在高校開設《化學與環境》公共選修課很有必要。精心選取適合多專業學生基礎的教學內容,采用靈活多樣的教學方法,通過大家關心的環境問題,學生可以獲得化學方面的一些基本知識,了解化學與環境的密切關系,對提高學生的科學素養和社會責任感具有重要意義。
在我們初中化學教學中,怎樣滲透環保教育,筆者談談個人粗淺的看法。
一、充分利用教材內容進行環保教育,培養學生的環保意識
初中化學教材中,涉及環保知識的內容不少,適時,適當的把這些教學內容與環保教育有機地結合起來,有利于培養學生的環保意識。如: 當講到空氣、二氧化硫、氮的氧化物、水資源、電解、金屬的冶煉、煤、石油等內容時,就應及時向學生進行環保教育,強調環境與人類生活的密切關系,使學生明白,為了不讓環境污染威脅人類自身的生存,就一定要保護環境。在教學中還可適當補充一些內容,如在學保護水資源時可介紹世界衛生組織(WHO)的一項調查顯示,全世界80%的疾病是由飲用被污染的水而造成。全世界50%兒童的死亡是由于飲用水被污染造成的等; 再如,結合二氧化硫和氮的氧化物的回收處理,可以向學生提出一些問題讓他們思考,在生產和實驗過程中可能產生的硫化氫,二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等廢氣,為了不使它們擴散到大氣中去,你用什么方法將它們分別除去?又怎樣利用這些廢氣制得有用的化工產品?在組織學生討論的基礎上作出歸納,使學生掌握消除或減輕環境污染的簡單原理。
二、充分利用化學實驗,培養學生的環保習慣
化學是一門以實驗為基礎的科學,在實驗教學中,也應重視環保教育。初中化學新課標中要求學生做的化學實驗比較多,其中有些是有毒的實驗,而絕大多數的學校沒有廢水回收裝置,所以結合化學實驗進行環保教育則顯得尤為重要。如指導學生嚴格按照實驗操作的程序,正確地聞氣體、取藥品。雖然所做實驗毒性不大,但為了加深學生的環保意識,在沒有廢水回收流程這一前提下,每次學生實驗都提供一個回收儀器,對收集的廢液稍作處理后再行排放。實驗結束后把儀器洗滌干凈放回原處,擦洗干凈實驗臺面等。讓學生養成良好的習慣,受到直觀的環境保護的教育。如做硫在氧氣中燃燒的演示實驗時,要強調硫的用量并在集氣瓶中事先放入少量堿液(可問問為什么)。改善學生實驗的操作規范,培養學生良好的環保習慣。
三、充分利用作業、練習、測驗,鞏固學生的環保知識
作業、練習、測驗是每個學生司空見慣必須完成的任務。因而可以在不偏離教材和課標要求的前提下,穿插安排除雜質氣體,提純溶液和消除環境污染等方面的思考題、習題。尤其課后關于做環保調查報告、寫環保小論文等要求絕不能忽略。就是測驗中也要盡可能多的安排關于環保的知識點。
四、充分利用課外科技活動,推進學生的環保行動
課堂教學固然是進行環保教育的重要一環。但課外科技活動的形式多種多樣,內容豐富多彩,學生感受最深,所以要充分利用課外活動開展環保教育。比如把環保實驗(如考察本地水的污染及其防治)安排在課外活動中進行,讓學生通過參觀考察和社會調查(如參觀造紙廠、水泥廠、化工廠,調查周邊的水環境等),搜集材料書寫小論文。從而樹立環保意識、推動環保行動。這樣,學生既受到了環保教育,又提高了社會實踐能力和分析、解決實際問題的能力。既可補充課堂教學時間的不足,又可使學生從接受環保教育階段上升到動手保護環境的自覺境界;開展環境保護講座,也是施行環保教育的一種重要形式。比如從學生自身生活考慮,講解居室污染的來源、危害及防治措施和化妝品污染。讓學生感受到自己有時也在不知不覺地破壞環境,進而提高環保意識;還可辦專欄,展覽和小報,聘請環保部門的專家來校作講座等多種形式、多種途徑擴大環保教育的影響,增強學生的環保意識。通過以上活動,使學生進一步了解環境與發展的關系,認識到環境保護是我國的一項基本國策,了解國家和地方的環保法規和政策,認識到破壞環境是一種不道德行為,是一種違法行為。
五、充分利用環保熱點問題,增強學生的環保責任感
論文關鍵詞:低碳經濟,碳排放,重慶,可持續發展
一、引言
自從工業革命以來,伴隨著科技的進步,人類改造自然的力量越來越大,全球人口和經濟規模的不斷增長,能源使用帶來的環境問題及其誘因不斷地為人們所認識,不止是煙霧、光化學煙霧和酸雨等的危害,大氣中二氧化碳(CO)濃度升高帶來的全球氣候變化業已被確認為不爭的事實。
人與自然之間的失衡,在促進經濟界和企業界加以反思之際,客觀上也給了學術界以創新發展理論的空間。能源與經濟以至價值觀實行大變革的結果,可能將為逐步邁向生態文明走出一條新路,即擯棄20世紀的傳統增長模式,直接應用新世紀的創新技術與創新機制,通過低碳經濟模式實現經濟的可持續發展將成為可能。
重慶市是中國中西部地區唯一的直轄市,國家五大中心城市之一,也是國家統籌城鄉綜合配套改革試驗區。直轄以來,重慶市堅持以科學發展觀為指導,統籌考慮經濟社會與資源環境協調發展,把應對氣候變化和建設資源節約型、環境友好型社會及實現可持續發展結合起來,加快產業結構調整和優化升級,實施節能減排,加強生態環境建設與保護,制定了一系列與應對氣候變化相關的法規、政策及規劃,推進應對氣候變化科技研究和能力建設,為減緩和適應氣候變化作出了積極貢獻。
經過直轄以來的快速發展,重慶市已站在新的歷史起點上,在發展低碳經濟的道路上面臨新的機遇和挑戰。重慶市將全面控制溫室氣體排放,不斷增強適應氣候變化的能力,逐步提高應對氣候變化科技與研究水平,深入推進應對氣候變化國內外技術經濟合作,日益增強公眾氣候變化意識,建立健全應對氣候變化的組織領導和機構建設,為保護氣候作出更大的貢獻。
二、重慶市能源利用與碳排放現狀
(一)經濟發展、能源消費與碳排放
從總體上看,重慶市的能源消費和經濟增長變化呈正相關關系。1997年重慶成為直轄市以來,重慶市經濟快速發展,對能源的需求急劇增加。從表1和圖1可知,2004年以前,能源消費波動和經濟波動周期基本一致,能源消費增長率和GDP增長率的變化方向一致,反映能源消費增速與經濟增長之間比例關系的指標,即能源消費彈性系數小于1,說明能源消費增速小于經濟增長速度。隨著重慶市經濟速度的快速發展,能源消費逐年增加,特別是2004-2005年,重慶市能源消費遠高于GDP的增長速度,能源消費增長率分別為15.7%和22.5%,而GDP的增長率分別為12.2%和11.5%,能源彈性系數大于1。
為了保證經濟持續發展的前提下,降低能源消耗,重慶市提出節能降耗的發展目標,特別是國家“十一五規劃”和重慶市“十一五規劃”的出臺,更強調了節能減排的重要性和具體要求。因此,2005年以后重慶市能源消費增長率出現大幅度的降低,能源利用效率進一步提高,能源消費彈性系數總體上保持了下降趨勢。
表1能源消費彈性系數(1997-2008)
年份
能源消耗總量
(萬噸標準煤)
能源消費比上年增長(%)
本市生產總值(億元)
本市生產總值比上年增長(%)
能源消費
彈性系數
1997
2030.13
8.5
1360.24
11.0
0.77
1998
2119.46
4.4
1440.56
8.4
0.52
1999
2278.42
7.5
1491.99
7.6
0.99
2000
2330.82
2.3
1603.16
8.5
0.27
2001
2463.68
5.7
1765.68
9.0
0.63
2002
2563.05
4.0
1990.01
10.3
0.39
2003
2737.90
6.8
2272.82
11.5
0.59
2004
3168.48
15.7
2692.81
12.2
1.29
2005
3881.52
22.5
3070.49
11.5
1.96
2006
4234.61
9.1
3452.14
12.2
0.74
2007
4782.36
12.9
4122.57
15.6
0.83
2008
5091.52
6.5
5096.66
一、國內外化學工程與技術學科研究生創新能力研究現狀
近年來,國內外著名高校均對提高研究生創新能力開展了研究。復旦大學張建林針對創新能力的不同類型和創新能力難以提升的原因,探討了創新能力培養機制改革問題。[3]萬軍民借鑒美國培養研究生的經驗,分析了我國高校研究生創新能力培養的影響因素,構建了我國高校協作式研究生創新能力的培養體系。[4]美國耶魯大學在培養學生的創新性教育方面注重學生的獨立思考,鼓勵學生具有批判性思維,學會解決問題。劍橋大學在辦學理念上強調理性訓練和人格塑造,注重原創性研究,反對教育的功利主義;培養過程中注重“議”“寫”環節的訓練;校園氛圍上重視文化融合與思想交流。柏林自由大學建立以集群發展中心、研究生中心和國際交流中心為核心的創新型聯系網絡,三個中心都鼓勵創新性研究,加強與外國學者和科學家的合作,培養創新型學術人才。哈佛大學注重教育的個性化,通過個性化的教育培養創造型人才所必備的創造性人格;麻省理工學院等則注重在啟發式教學、跨學科學習、開放自主培養等方面為研究生創新能力的培養建立獨具特色的培養模式。日本的研究生教育提倡學生獨立學習,導師的作用體現在對學生的引導及為其創造寬松的研究環境方面,并且在指導過程中使學生逐漸學會自主學習,在自由民主的學術氛圍中激發學生的創造力。[4]針對化學工程與技術學科研究生教育,探索研究生培養制度創新和模式創新,形成有利于化學工程與技術學科研究生創新能力培養的機制和模式,是我國化學工程與技術高層次專門人才和創新型人才培養的需要。
二、加強化學工程與技術學科研究生創新能力培養的實施
(一)加強研究生導師隊伍建設,是培養研究生創新能力的前提
在以“創新和服務”為主題的第三屆中外大學校長論壇上,來自全球的140多位校長普遍認為:教師是創新型大學的基礎。加強化學工程與技術學科研究生能力的培養,研究生導師首先需要以培養創新型人才為己任,在人才培養中真正發揮“導”的作用,這就要求研究生導師自覺提高專業水平和專業素養。只有導師具備扎實的專業功底和廣闊的學術視角,能夠站在化學工程與技術學科發展的前沿,關注社會發展對學科發展和人才培養的新要求,才能真正引導學生在科研工作的過程中創新性思維,激發學生科研的興趣,營造有利于學生獨立思考、自由探索、勇于創新的良好環境和氛圍。據有關統計,諾貝爾獎顯示出明顯的“集中性”特征,全世界約4%的科研機構占了22%的諾貝爾獎的獲獎份額。如德國馬普學會有17個獲獎者,英國貝爾實驗室有11個獲獎者,日本東京大學有10位獲獎者,英國卡文迪許實驗室有7位獲獎者。另一方面,諾貝爾獎獲得者具有“傳承性”。如1909年德國的奧斯特瓦爾德,他的學生能斯脫,能斯脫的學生米里肯,米里肯的學生安德森,安德森的學生格拉塞都是諾貝爾獎獲得者。諾貝爾獎獲得的集中性和傳承性說明,科研的創新一方面需要一種好的氛圍,另一方面導師處于科學前沿至關重要。我校化學工程與技術學科研究生的科研成果顯示,研究生在國際化學工程與技術領域前三位期刊上發表的優秀論文,60%以上出自同一科研團隊。這些數據表明,導師能夠把握學術前沿,并能及時將學生們帶入前沿,在學科前沿從事自己的科學研究,是培養研究生創新能力的前提。若研究生導師自身道德修養、探索創新能力、對專業知識的精通和把握難以發揮楷模和導向作用,則培養有創新能力的研究生就是一句空話。
(二)打造針對化學工程與技術學科專業特點的研究生立體化創新性培養平臺,是培養研究生創新能力的重要條件
為研究生學術工作搭建交流的立體化平臺,開拓研究視野,是培養研究生的創新能力的重要保障。我校化學工程泰山學者實驗室針對化學工程與技術學科研究生的專業特點,為研究生學術交流搭建了包括研究生學術報告輪講平臺、國內外學術會議平臺、校企合作工程化實施平臺在內的立體化平臺,積極拓展教育研究和創新能力培養的環境。研究生學術報告輪講平臺包括研究生每月一次的學術專題匯報,報告內容可以是自己的科研內容,也可以是對當今世界最新的研究進展的追蹤;一年一度的齊魯研究生學術論壇-化學與化工技術發展分論壇則是整個齊魯大地化學工程與技術研究生的華山論劍;每月一期的研究生論壇則是邀請外校、外國的教師以及學術名流來校開展專題講座;鼓勵研究生參加化學工程與技術領域各種國際或國內的學會和年會;根據項目合作與人才培養需要,直接從具有科研創新實力和先進生產能力企業聘請高級研究人員任教,把最先進的應用技術傳授給學生,并不定期地帶學生走進大型化工企業學習,強化工程能力的培養。上述立體化研究生創新平臺建設,一方面使學生能夠把握各自領域和相關領域的最新進展,拓寬研究生的研究視野,挖掘研究生的學習潛力和研究能力,為研究生創新能力的培養提供了學術平臺保障。
(三)結合化學工程與技術學科發展正確選題,是培養化學工程與技術研究生創新能力的重要環節
培養化學工程與技術學科研究生的創新能力,研究生的選題首先必須符合本學科的發展規律及趨勢。只有符合本學科的發展規律與趨勢,課題才具有研究的可行性和研究的持續性。其次,課題的選擇應符合國家和社會發展需求和趨勢,脫離社會發展需求和趨勢的學術研究和學術前沿,缺乏生命之源。再者,課題的選取應契合本人興趣,有了興趣,學生對課題的研究才會有內在的動力。導師給學生自由,允許提出不同觀點與問題,也是培養研究生創新能力的一個重要環節。最后,課題的選取不能脫離現有研究環境與條件。如果研究生所在實驗室沒有相應的設備及資料條件,題目再好,也無法開展相關研究。針對上述原則,我校化學工程泰山學者實驗室針對新能源開發、二氧化碳減排、煙氣除塵、污水處理等國家和社會發展的重大需求,引導研究生在流態化工程和顆粒學技術開展研究,包括大型多射流流化床的流型轉變規律、流化床生物燃料電池、新型膜流化床、硼氫化鈉水解制氫以及化學鏈燃燒等研究方向,并取得了創新性研究成果。例如,學生將傳統的流化床反應器與微生物燃料電池相結合,提出流化床微生物燃料電池新型反應器,在處理高濃度有機廢水的同時實現電能的回收。該研究方向申請兩項中國發明專利,其中一項已獲授權,并在國內外著名期刊上發表研究論文6篇,獲得一項山東省研究生科技創新成果三等獎。再如,學生將二氧化碳化學鏈燃燒技術與煤氣化技術相結合,開發煤炭/化學鏈載氧體氣化技術,該技術可在煤氣化同時實現二氧化碳的捕集,減少二氧化碳排放。目前已經在該領域申請國家發明專利6項,其中兩項已獲授權。研究生在國內外著名期刊14篇。由此可見,結合化學工程與技術學科發展正確選題,是培養化學工程與技術研究生創新能力的重要環節。
(四)規范過程培養是培養化學工程與技術研究生創新能力的關鍵
規范化學工程與技術研究生的過程培養,按照瞄準學科前沿選擇課題-批判式閱讀文獻-發現研究方向-實驗、思考、結論指導實驗、得出新的結論-知識創新的培養模式,實施過程管理。從研究生的綜述報告到科學選題指導,教師都為研究生創新能力的培養把握了基本方向,定期組織研究團隊的教師和所有研究生進行課題討論匯報,開展階段性研究工作總結、創新性結論、遇到的困難和下一步的計劃的研究討論,為研究生創新能力的培養提供了實時追蹤和指導。研究生論壇、各種年會和專家報告,為研究生科研視野的拓展和創新性思維的培養提供了平臺。實時總結科研成果,撰寫科技論文和發明專利,在科研總結和論文的寫作中深入思考和發現問題,是研究生提升科研水平的關鍵步驟。總之,在研究生培養過程中,培養研究生提出或理解化學工程與技術學科領域新概念,用數學語言描述化學工程與技術學科領域新問題或規律的能力,根據工程技術科學特點設計實驗裝置能力、應用測試技術能力、根據實驗現象歸納分析規律的能力等,規范研究生培養過程的全程管理,是培養化學工程與技術研究生研究生創新能力的關鍵。三年來,我校化學工程泰山學者實驗室兩度獲得山東省研究生創新成果二等獎、三等獎,申請11項國家發明專利,6名碩士生學位論文獲優秀碩士論文,2名博士生學位論文獲優秀博士論文,1名博士研究生獲得山東省優秀博士學位論文。(本文作者:王許云、岳學海、郭慶杰 單位:青島科技大學化工學院)
關鍵詞 材料科學前沿 教學目標 課程論文
中圖分類號:G71 文獻標識碼:A
《材料科學前沿》課程是材料科學與工程專業的一門專業課。課程的目標是要求學生了解材料科學研究前沿新動態,新材料的合成與制備方法和技術以及新材料的研發對現代材料市場可能產生的影響。課程主要向學生介紹近幾年內材料學科的熱門研究方向,介紹新材料的物理化學特征及新材料產業與材料科學前沿之間相互依賴關系與發展規律,學生通過該課程的學習能了解新材料的研究領域及相關的新材料表征技術。通過近幾年來對該課程的實踐教學,筆者主要闡述學習該課程的重要性,通過實例教學來擴展學生的知識面,從而提高教學質量和教學效果,教學過程中注重培養學生創新意識和能力,探索如何讓學生全面了解材料科學前沿領域為目標的課程教學新模式,同時就如何進行課堂討論和課程論文設計等方面進行了改革,并在教學內容、教學方法、教學手段及考核方式等方面進行了有益的探索和實踐。
1以材料研究前沿動態為指引,拓展教學內容
本課程是針對理工科學生開設的,其內容可分為前沿動態和新技術發展兩個部分。課程基于ESI數據庫中多個研究前沿,根據材料學科的特點,甄選出了2014-2015年排名前10的熱點研究前沿和5個新興研究方向,涉及材料科學及材料結構表征領域。
在前沿動態教學方面,主要學習材料學科前沿動態和國內外最新報道的新材料制備技術和實驗研究方法。在新技術發展方面,主要集中在現代高新產業中正在實施產業化的新材料制備技術以及新材料研發過程中采用的先進工藝和方法。這兩部分涉及知識范圍較廣,因此課程教學過程中注重新知識和新理論的系統化,需要不斷更新國內外的發展動態,注重先新實驗技術的介紹,以知名科學家及其科研團隊的最新研究結果來增強教學內容的廣度和深度,為培養學生的創新能力提高保障。課程中對于實驗原理和設備的教學內容應該與最新設備和最新技術相一致,因此在教學過程中向學生提供如Nature和Science等專業期刊網站的鏈接,拓寬學生的專業視野。
2引導學生探索材料研發新領域,培養創新思維
當前課程教學面臨的主要問題在于學生對新技術和新方法缺乏重視和認可,結果造成教學的低效率。因此在教學過程中,要注重培養學生創新學習的意識,逐步提高學生的學習興趣,使學生主動在課后有興趣去網絡搜索課堂介紹的新材料和新技術。科學興趣的培養是學生能夠在該課程有所收獲的基本前提,所以在教學中必須從科研實例引出技術問題,從技術問題引出科學概念,由科學概念引出解決問題的方法,讓學生能夠充分理解、思考所學的內容。課程基于材料科學研究前沿的分析為學生提供了獨特的視角去洞悉科學研究是如何展開的,揭示了不同研究者因探究科學問題產生的關聯性。
課程中關于新技術的介紹一般理解起來比較抽象,在教學中時必須注重從現實生活中的直觀現象入手,解釋抽象的概念。教學計劃總學時主要分為兩部分,第一部分內容涉及有材料科學進展和前沿動態;第二部分內容涉及有先進納米材料、先進能源材料和先進材料制備技術的應用。在實踐教學過程中,要從以下三個方面對教學內容進行選擇和側重:
(1)化學與材料科學研究前沿。由于本課程中化學與材料科學研究前沿所涉及的化學概念較多,因此學生必須對材料化學等前驅課程進行回顧。這部分章節側重于選擇鈉離子電池電極材料、功能性金屬有機骨架化合物、銠催化的碳氫鍵活化反應、基于石墨烯的光催化、石墨烯量子點的合成與應用等前沿內容。
(2)物理與材料科學研究前沿。由于本課程中物理與材料科學研究前沿所涉及的物理概念較多,因此學生必須對材料物理等前驅課程進行回顧。這部分章節側重于選擇硅烯的生長與特性、堿金屬摻雜鐵硒超導體、高能量轉換效率聚合物太陽能電池、鐵基高溫超導等前沿內容。
(3)在材料結構表征新技術方面,為了增強學生對材料表征技術課程內容的理解,將AFM、XPS、FESEM、HAADF、STEM、CEPC和SPPC等材料性能現代檢測方法與課程內容有機地結合起來。
3立足金屬材料專業特色,促進教學改革
該課程主要教學對象是參與金屬材料研究課題的學生,根據金屬材料專業的特點,課程應當使學生系統了解金屬材料研究的概況、最新研究成果和未來發展方向,掌握先進金屬材料的主要用途和未來應用發展趨勢;通過課堂講授和課堂討論,培養學生的材料科學素養、綜合素質和綜合能力。該課程要充分考慮作為鋼鐵材料的組織控制專業人才所需要的基本理論知識和所應具有的基本工作能力,所以教學內容必須體現金屬材料專業的特色。
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