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未來的5~10年,北部灣經濟區工業將重點發展石油化工、造紙、造紙、冶金、輕工等產業。據人事部門統計,2015年北部灣經濟區石化產業人才總量約為24000~26000人。其需求方向主要有:化學工程、石油化工專業的石油倉儲、運輸管理人才;具有化學工程、化學機械、高分子化工等專業背景的石油冶煉工程人才。到2010年,北部灣經濟區林漿紙產業人才總量約為2500人;到2015年約為3900人。化學工程以及具有化學工程等專業背景有具備企業管理、市場營銷能力的復合型人才尤為緊缺。冶金行業也需要專業人才51500人。由此可見,未來北部灣經濟發展對化工人才的需求是非常龐大的。
2區域產業知識技能要求
通過調研總結發現,區域行業對化學化工類人才技能需求如下:掌握化學工程與工藝專業的基本理論、基本知識和基本實驗技能,具備理論知識較扎實、專業知識面較寬、實踐能力強、人文素質高等綜合素養,能在無機化工、有機化工、精細化工、煤化工及石油化工等化工領域為經濟發展服務的應用型人才。畢業生可在石油煉制、石油化工、冶金、能源、輕工、生化、材料、環保等領域從事工業生產、生產技術改進、技術開發、工程設計等工作。下面就結合各行業代表性的企業進行知識技能需求的分析。
2.1能源運輸行業
中燃燃氣發展公司是最大的城市燃氣公司,欽州學院化學化工學院培養的化學工程與工藝專業學生可以滿足該公司很多崗位的工作需求,為了更好的使我們培養的石油和天然氣相關的本科人才滿足崗位需求,雙方達成共識,將在新的人才培養體系中開設燃氣運輸、天然氣加工等相關的選修課課程,加強學生對天然氣儲運加工基礎知識的學習。廣西天盛港務有限公司在欽州港共投資建設9個碼頭泊位,其中已建成油汽專用碼頭1個(5萬噸級)、煤炭專用碼頭3個(10萬噸級、7萬噸級、2000噸級各1個),散貨碼頭5個(10萬噸級1個、1萬噸級4個);自備鐵路已經開通。該公司對于高層次、復合技術型的本地化員工是非常急需的。對方建議在未來培養化學工程與工藝專業人才過程中,可以進一步拓寬學生的視野,增加適當的選修課,加強學生對港務中油氣和煤炭應用知識的學習。
2.2新材料行業
廣西新合力冶金有限公司從事高爐錳鐵、鎳鉻鐵合金、不銹鋼及不銹鋼型材等冶金產品的生產加工的人才非常緊缺,該公司將具備年產100萬噸不銹鋼生產線,預計年產值將達到200億元,上繳稅收10億元,提供3000多個就業崗位,極大的帶動地區物流、進出口貿易、服務等相關行業迅猛發展。該單位建議應該加強學生對生產工藝流程和安全注意事項的認識。此外,對廣西明利磷化工有限公司調研也得出了類似的結論,該單位同樣要求對磷產品的生產工藝流程有了深刻的認識。對各個生產車間、廢水處理池及產品分析等相關基礎知識要牢固掌握。化工企業是高危行業,需要學生聽從工程技術人員安排,因此,培養學生扎實的基礎知識和嚴格律己的學習工作習慣同等重要。廣西紅墻新材料有限公司除了要求學生掌握基本的化學化工知識外,還對學生的涂料相關的理論知識和高分子專業基礎知識提出了更高層次的要求。
2.3分析檢測行業
欽州市環境保護與監測中心與化學化工學院對人才培養模式達成了共識:我們應該抓住區域經濟迅速騰飛和地方院校轉型發展建設應用技術型大學的雙重機遇,進一步加強校地、校企合作,打造特色實踐平臺和實訓場所,為我校向應用技術型大學轉型提供堅實的實踐教學條件,推動自身的轉型發展,提高我校應用型人才培養質量和服務區域經濟社會發展能力。結合該公司對化學化工類人才的需求,以后的教學活動中將著重培養包括監測點樣品的采集、樣品的保存與運送、樣品實驗室處理和分析流程、分析結果的數據處理、記錄與上報等環境監測的實踐能力。
2.4糧油造紙行業
中糧油脂(欽州)有限公司位于欽州港經濟技術開發區,總投資30億元,占地面積348畝。主要生產“福臨門”牌小包裝食用油,“福掌柜”、“福之泉”、“可味”等中包裝烹飪調和油及“四海”牌豆粕等。該單位希望以后在人才培養、實習、課程設置等方面進行進一步優化,保證學生理論知識的學習更加系統,同時可以增加實習的系統性,保障學生實習過程學習到較系統的實踐技能。廣西金桂漿紙業有限公司建議可以充分利用高等院校的人力與智力資源以及該公司先進的生產條件來搭建學生實訓平臺,聯合培養學生的自主學習能力和實踐動手能力,對于構建新型的校企合作實訓模式具有很好的指導意義。
3培養體系改革模式探討
結合北部灣地區化學化工類產業對人才的知識技能需求調研總結和欽州學院現在的化學化工類人才培養模式,以培養服務地方的應用型化學化工類人才為目標,擬在理論課程設置、實驗課程內容修訂、實踐課程的設計、選修課的開設等方面進行如下對教學改革探索。
3.1理論課程
舊方案基礎理論知識太多,工科課程體系理科化,尤其是基礎化學知識占得學分和學時比例太高,可以壓縮優化理論課時的結構和比例;化學工程與工藝專業課程體系需進一步完善,如化工過程分析與合成、化工設計、化工分離工程等課程的設置需進一步優化。
3.2實驗課程
學生的實驗課時和學分比例太低,學生的實驗動手能力得不到有效鍛煉,對于培養應用型人才,除了有機、無機、分析、物化等基礎實驗外,還需要進一步鍛煉提高學生的自主學習能力和探索能力,可以開設與地方產業結合密切的創新性實驗,鍛煉學生自主探索的實驗技能,使學生的實踐技能確實能夠按照應用型人才培養的標準得到全面的提升。
3.3實踐課程
學生缺少基本的電子電工技術應用能力,作為工科學生這些能力是必備的,可以增加相關的實踐課時;學生對區域化工產業普遍沒有形成科學的認識,可以結合實習見習等實踐教學活動,使學生對化工生產崗位的工作性質、工作崗位的安全操作意識、產業發展特點、自我發展的定位形成深層次的理解;此外,學生在化工文獻檢索、生產實訓、生產工藝流程等方面知識均比較欠缺,應該進一步加強文獻檢索實踐能力的培養,加強實訓平臺的建設以提升學生的實際生產從業技能。
3.4選修課程
污水處理、涂料、新材料等領域相關諸多材料都是聚合物材料,與此相關的要加強學生高分子相關知識的學習;北部灣經濟區對石油和天然氣相關的化學工程與工藝本科人才非常急缺,應開設石油和天然氣相關的選修課課程,拓展學生的基礎理論知識;水利設計、熱力學、材料力學及受力分析等方面知識在將來化工產業中的應用較多,應該增加或補充相關的課程;此外,與廣西特色的農產品資源相關的拓展知識太少,可以增加天然產物加工等相關的選修課程,拓寬學生視野,方便將來在更大的產業領域靈活就業。
4展望
2010年3月“應用化工技術專業實踐教學體系研究”的課題立項,截至2013年底,按照課題研究目標,先后在通遼地區多家大中型企業建立了校外實踐教學基地,校外實踐教學基地由開展此項課題之前的2家增加到了10家。已與我系簽約承擔學生見習、實訓、頂崗實習的校外實踐教學基地有:通遼市谷道糧源農產品有限責任公司、通遼市通華蓖麻化工有限責任公司、內蒙古玉王生物科技有限公司、通遼梅花生物科技有限公司、通遼金煤化工有限公司、內蒙古蒙牛集團通遼分公司;未簽約的校外實踐教學基地有:內蒙古蒙古王酒業有限公司、內蒙古利牛生物化工有限責任公司、內蒙古塞外狼酒業集團、楊氏調味品廠等企業。校外實踐基地,主要采取校企合作的實踐教學模式。要讓學生在企業實習和頂崗實習過程中,能直接參與企業生產、管理的各個環節,了解現代化工企業的特點,進一步增強就業競爭力,就必須逐步建立和完善校企雙向推動、產學密切結合的管理運行機制,將理論優勢和科研優勢滲透到企業之中,力爭做到“雙贏”。并根據企業的改革趨勢優化實踐教學的組織管理,改革以往企業被動地接受學生實習的局面,使校外實踐教學能真正收到實效。
3.實踐教學基地建設的制度保障
在實踐教學體系運行及實施實踐教學過程中,始終將建立與之配套的政策和運行機制作為一項重要工作來對待,先后制訂并實施了一系列管理政策和辦法,出臺了一系列規章制度和措施,保障實踐教學的可靠進行,先后出臺了《實驗室設置辦法》《實驗室工作條例》《實驗教學管理規定》《化學化工實驗教學中心管理制度》《實驗室管理人員崗位職責》《計算機化工模擬仿真控制中心管理制度》《化工系學生實習管理規定》《化工系學生畢業環節管理規定》《校內實習基地管理辦法》等,為實踐教學改革的順利實施提供了有力保障。
二高職應用化工技術專業實踐教學師資隊伍建設
1.實踐教學師資隊伍建設的要求
第一,要符合專業教師隊伍的“雙師”素質建設要求。本專業的“雙師型”教師隊伍建設的好壞,直接關系到學生實踐應用能力的培養。優化“雙師型”隊伍結構、提高“雙師型”教師素質是我系教師隊伍建設的重點。第二,要符合建立“工學結合”機制的要求。我系現有的化工實驗室、實訓設施比較簡陋,不能適應“工學結合”的需求。應根據實踐課程之需求,加大化工實驗、實訓設備的投入,建立若干化工生產、操作、檢驗等方面的綜合實訓基地,以滿足學生“工”與“學”的需求,將技能訓練與教學課堂合為一體,是校內實驗、實訓基地建設的關鍵。第三,要符合加強校外生產實訓環節的要求。改革原有的認識實習、生產實習、畢業實習等實踐教學環節,集中時間安排校外生產實訓(頂崗實習),帶領學生深入化工行業具體操作崗位跟工人師傅學習化工生產操作技能、產品檢驗方法等。實訓結束后,通過勞動部門的職業技能鑒定,取得相應的職業技能證書,實現畢業生到企業的“零過渡”。
2.實踐教學師資隊伍的建設
我系具有本科以上學歷的中青年教師,大多是研究型和學術型人才,多數是非化工專業老師,普遍缺少生產、建設、管理、服務等第一線的工作經歷,缺乏實踐意識。我們利用學院政策,要求剛從學校畢業的青年教師必須到企業、行業實踐訓練半年以上。在經費和待遇上對到企業、行業實踐訓練的教師給予支持。經過幾年建設,初步形成了一支既注重傳授基本知識和基本技能,又注重培養實際操作能力,既能引導學生學習知識,又能指導學生實踐訓練的“雙師型”教師隊伍。這支“雙師型”教師隊伍是實現實踐教學體系改革的有力保障。按學院的要求,為了提高青年教師的教學能力,有實踐教學經驗的老教師與青年教師之間以“師傅—徒弟”形式結成了五對師徒,并簽訂了師徒協議,以言傳身教來培養青年教師盡快適應實踐教學的要求。在實驗實訓工作中,為提高教學質量形成了化學實驗團隊、化工校內實驗實訓團隊、化工校外實訓團隊。因為我系應用化工技術專業實踐師資不足,為了確保校內外實訓基地建設的順利進行,努力構建一支結構合理、素質優良、教學水平高的“雙師型”教師隊伍。計劃引進有實踐經驗的專業教師15名,其中高級職稱5名,碩士5名,“雙師型”10名,來充實化工專業教師隊伍。每學期派出一定數量的專業課教師和實踐指導教師到合作企業鍛煉,參加教育部組織的骨干教師培訓,接受新技術、新技能和學歷提升教育培訓,鼓勵教師通過各種渠道參與行業職業技能鑒定,取得測試員、考評員等資格證,鼓勵教師參加各類教研和科研交流活動。大力推進現代教育技術在實踐教學中的應用,近幾年來,院校努力將現代教育技術、計算機仿真技術運用于實踐教學中。為適應計算機技術在化工領域廣泛應用的趨勢,我們組建了計算機化工模擬仿真控制中心,引進了一整套完整的化工仿真軟件,內容涉及化工領域多項關鍵計算機技術,包括分子模擬、過程模擬、過程設計、過程仿真與控制等,有效地提高了師生的計算機應用水平。
三結束語
納米材料在結構、光電和化學性質等方面的誘人特征,引起物理學家、材料學家和化學家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后,世界各國對這種材料給予極大關注。它所具有的獨特的物理和化學性質,使人們意識到它的發展可能給物理、化學、材料、生物、醫藥等學科的研究帶來新的機遇。納米材料的應用前景十分廣闊。近年來,它在化工生產領域也得到了一定的應用,并顯示出它的獨特魅力。
1.在催化方面的應用
催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用,它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低,而且其制備是憑經驗進行,不僅造成生產原料的巨大浪費,使經濟效益難以提高,而且對環境也造成污染。納米粒子表面活性中心多,為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑,可大大提高反應效率,控制反應速度,甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10~15倍。
納米微粒作為催化劑應用較多的是半導體光催化劑,特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導體顆粒,可近似地看成是一個短路的微型電池,用能量大于半導體能隙的光照射半導體分散系時,半導體納米粒子吸收光產生電子——空穴對。在電場作用下,電子與空穴分離,分別遷移到粒子表面的不同位置,與溶液中相似的組分進行氧化和還原反應。
光催化反應涉及到許多反應類型,如醇與烴的氧化,無機離子氧化還原,有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成,固氮反應,水凈化處理,水煤氣變換等,其中有些是多相催化難以實現的。半導體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。例如納米TiO2,既有較高的光催化活性,又能耐酸堿,對光穩定,無毒,便宜易得,是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道,選用硅膠為基質,制得了催化活性較高的TiO/SiO2負載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒,對某些有機化合物的氫化反應是極好的催化劑,可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應效率、優化反應路徑、提高反應速度方面的研究,是未來催化科學不可忽視的重要研究課題,很可能給催化在工業上的應用帶來革命性的變革。
2.在涂料方面的應用
納米材料由于其表面和結構的特殊性,具有一般材料難以獲得的優異性能,顯示出強大的生命力。表面涂層技術也是當今世界關注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇,使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統的涂層技術,添加納米材料,可獲得納米復合體系涂層,實現功能的飛躍,使得傳統涂層功能改性。涂層按其用途可分為結構涂層和功能涂層。結構涂層是指涂層提高基體的某些性質和改性;功能涂層是賦予基體所不具備的性能,從而獲得傳統涂層沒有的功能。結構涂層有超硬、耐磨涂層,抗氧化、耐熱、阻燃涂層,耐腐蝕、裝飾涂層等;功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學涂層,導電、絕緣、半導體特性的電學涂層,氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料,可進一步提高其防護能力,實現防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等,在衛生用品上應用可起到殺菌保潔作用。在標牌上使用納米材料涂層,可利用其光學特性,達到儲存太陽能、節約能源的目的。在建材產品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料,可以達到減少光的透射和熱傳遞效果,產生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料,所應用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導體特性的納米氧化物粒子,在室溫下具有比常規的氧化物高的導電特性,因而能起到靜電屏蔽作用,而且氧化物納米微粒的顏色不同,這樣還可以通過復合控制靜電屏蔽涂料的顏色,克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變,還具有隨角變色效應。在汽車的裝飾噴涂業中,將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中,能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果,從而使傳統汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。納米涂層具有良好的應用前景,將為涂層技術帶來一場新的技術革命,也將推動復合材料的研究開發與應用。
3.在其它精細化工方面的應用
精細化工是一個巨大的工業領域,產品數量繁多,用途廣泛,并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優越性無疑也會給精細化工帶來福音,并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領域,納米材料都能發揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2,可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡膠中,可以提高橡膠的耐磨性和介電特性,而且彈性也明顯優于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料,可以提高塑料的強度和韌性,而且致密性和防水性也相應提高。國外已將納米SiO2,作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中,使其密封性和粘合性都大為提高。此外,納米材料在纖維改性、有機玻璃制造方面也都有很好的應用。在有機玻璃中加入經過表面修飾處理的SiO2,可使有機玻璃抗紫外線輻射而達到抗老化的目的;而加入A12O3,不僅不影響玻璃的透明度,而且還會提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優良的紫外線屏蔽性能,而且質地細膩,無毒無臭,添加在化妝品中,可使化妝品的性能得到提高。超細TiO2的應用還可擴展到涂料、塑料、人造纖維等行業。最近又開發了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2,能夠強烈吸收太陽光中的紫外線,產生很強的光化學活性,可以用光催化降解工業廢水中的有機污染物,具有除凈度高,無二次污染,適用性廣泛等優點,在環保水處理中有著很好的應用前景。在環境科學領域,除了利用納米材料作為催化劑來處理工業生產過程中排放的廢料外,還將出現功能獨特的納米膜。這種膜能探測到由化學和生物制劑造成的污染,并能對這些制劑進行過濾,從而消除污染。
4.在醫藥方面的應用
21世紀的健康科學,將以出入意料的速度向前發展,人們對藥物的需求越來越高。控制藥物釋放、減少副作用、提高藥效、發展藥物定向治療,已提到研究日程上來。納米粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便。用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體,可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織;使用納米技術的新型診斷儀器,只需檢測少量血液就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病,美國麻省理工學院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物,稱之為“定向導彈”。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物,注射到人體血管中,通過磁場導航輸送到病變部位,然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流動,因此可以用來檢查和治療身體各部位的病變。對納米微粒的臨床醫療以及放射性治療等方面的應用也進行了大量的研究工作。據《人民日報》報道,我國將納米技術應用于醫學領域獲得成功。南京希科集團利用納米銀技術研制生產出醫用敷料——長效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產原理是通過納米技術將銀制成尺寸在納米級的超細小微粒,然后使之
附著在棉織物上。銀具有預防潰爛和加速傷口愈合的作用,通過納米技術處理后的銀表面急劇增大,表面結構發生變化,殺菌能力提高200倍左右,對臨床常見的外科感染細菌都有較好的抑制作用。
微粒和納粒作為給藥系統,其制備材料的基本性質是無毒、穩定、有良好的生物性并且與藥物不發生化學反應。納米系統主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。
納米生物學用來研究在納米尺度上的生物過程,從而根據生物學原理發展分子應用工程。在金屬鐵的超細顆粒表面覆蓋一層厚為5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白質特別是酶,從而控制生化反應。這在生化技術、酶工程中大有用處。使納米技術和生物學相結合,研究分子生物器件,利用納米傳感器,可以獲取細胞內的生物信息,從而了解機體狀態,深化人們對生理及病理的解釋。