化學工程的研究內容范文

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第1篇

Abstract： Aiming at the problems in the teaching process of Engineering Optics of University of Science and Technology of Anhui， the teaching content of engineering optics course is optimized. In the teaching of theory course， some repetitive teaching contents are deleted. In the teaching of experiment course， the proportion of comprehensive and self-designed experiments is increased， and the teaching mode is reformed. In the way of assessment， the stage assessment model is carried out. Practice of reform indicated： through the optimization of the teaching content of the course， the students' innovation ability is improved and students' enthusiasm for learning is stimulated through the reform of teaching mode， students really integrate into the classroom， and the quality of teaching on engineering optics has improved significantly.

關鍵詞： 工程光學；教學內容；教學模式；教學改革

Key words： Engineering Optics；teaching content；teaching pattern；teaching reform

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）01-0160-03

0 引言

《工程光學》是安徽科技學院光電信息科學與工程和電子科學與技術專業的一門專業必修課程，在課程體系中具有非常重要的作用。教學內容包括幾何光學和物理光學。這些內容是后續相關課程（如光電子技術、信息光學、光電檢測與信號處理、光纖通信等）的基礎。

根據人才培養方案的要求，課程組編寫了該課程的理論教學大綱和實驗教學大綱，光電信息科學與工程專業總學時80學時（含實驗學時18學時），電子科學與技術專業總學時64學時（含實驗學時12學時）。在實施工程光學教學改革之前，教學過程中出現了以下問題：①理論教學中，側重公式推導，沒有突出學生工程應用能力的培養；同時，物理光學中有部分內容與大學物理中波動光學內容重疊，這部分內容再一次教學顯得累贅。②實驗課中，沒有突出綜合性、設計性實驗的重要地位，不利于學生創新能力的培養。實驗課教學內容的設置是實驗教學中的關鍵問題[1]，綜合性、設計性實驗對于培養學生的動手能力、實踐能力和創新能力具有重要的作用。改革以前，學校的工程光學實驗教學中，主要以基礎性實驗為主。③教學方法與手段單一。在理論課教學中，教學過程是教師講、學生聽滿堂灌的教學模式，缺少與學生有效的互動環節，學生的主觀能動性得不到體現；在實驗課教學中，學生按照實驗步驟機械地完成實驗，實驗教學效果不理想。④考核方式太單一。改革之前，工程光學考核成績由兩部分組成，其中閉卷筆試成績占80%，平時成績占20%。這種考核方式不能多角度反映學生的學習情況。

針對工程光學課程教學過程中出現的這些問題，我們對工程光學課程教學內容進行了優化，在理論課程教學中，刪除了一些重復性的教學內容；在實驗課程教學中，加大了綜合性、設計性實驗的比例；同時對教學模式進行了改革，在考核方式上開展了階段性考核模式。

1 工程光學課程理論教學內容的優化

1.1 注重與大學物理的銜接

波動光學是目前大學物理波動部分講授的主要內容，學生通過大學物理的學習，對于光波的基本概念和光的干涉、衍射的基本現象有了較深刻的認識，為了避免重復講授相同內容，課程組對這部分教學內容進行了優化：刪除了與大學物理課程重復的內容（如光的干涉中的部分內容），增加了部分現代光學內容，弱化了理論公式推導。

1.2 注重與后續課程的銜接

由于這兩個專業后續將開設多門光學課程，比如激光原理與技術、光電子技術、信息光學、光纖通信技術、光電探測與信號處理、光學設計等。為了保證課程體系的系統性同時避免后續課程的重復，我們對工程光學教學內容進行了優化選擇。

幾何光學部分選擇了以下教學內容：①幾何光學基本定律與成像概念；②共軸球面光學系統；③理想光學系統； ④平面系統；⑤光學系統的光束限制；⑥像差概論；⑦實用光學系統。將現代光學系統內容移至后續的光纖通信技術課程中講授，這樣安排既有利于避免相同內容的重復講授，又保證了幾何光學部分課程體系的系統性。

物理光學部分主要講授：①光的電磁理論基礎；②光的干涉；③光的衍射；④光的偏振。對于教材中涉及的晶體光學基礎放在后續課程進行講授。

1.3 加強課堂教學內容與現代光學前沿問題的聯系

在課堂教學中，加強課堂教學內容與現代光學前沿問題的聯系，向學生講授這些知識在現代光學技術中的應用，更能使學生了解光學前沿的概況及其發展動態，這樣比傳統教材更具活力和現代氣息，同時，通過講授這些知識還可以開闊學生視野，啟發學生思維，拓展學生的知識面。

2 工程光學課程實驗教學內容的優化

2.1 工程光學課程實驗教學內容的整合與優化

在多年的工程光學實驗教學實踐的基礎上，我們對工程光學課程實驗教學內容進行了整合與優化，構建了基礎性、綜合性、設計性三個層次的工程光學實驗教學內容體系，各層次實驗教學內容所包括的實驗項目如表1、表2、表3所示。

2.2 突出綜合性、設計性實驗的重要地位

改革之前，安徽科技學院的工程光學實驗教學中，主要以基礎性實驗為主，沒有突出綜合性、設計性實驗的重要地位，顯然這種實驗教學內容體系不利于培養學生的開拓精神和創新能力，為了突出綜合性、設計性實驗在實驗教學中的重要地位，我們加大了綜合性、設計性實驗所占比例，壓縮了基礎性的驗證實驗。目前，學校光電信息科學與工程專業工程光學實驗總學時為18學時，我們安排時的基礎性實驗，6學時的綜合性實驗，3學時的設計性實驗；電子科學與技術專業工程光學實驗總學時為12學時，我們安排了6學時的基礎性實驗，3學時的綜合性實驗，3學時的設計性實驗；通過改革實驗教學內容將綜合性實驗、設計性實驗的比例提高到了50%，幾年的教學實踐表明：改革后的實驗教學內容體系更有利于提高學生開展實驗的積極性，學生的動手能力和創新精神在實驗過程得到了充分地體現，在今后的教學改革中，我們將繼續加大綜合性、設計性實驗的比例，進一步突出綜合性、設計性實驗的重要地位。

3 工程光學教學方法與教學模式的改革

3.1 充分發揮多媒體課件教學的優越性

工程光學課程光路圖多、知識面廣泛、公式推導繁雜，而且具有一定的抽象性；應用多媒體課件教學，可以綜合文字、圖像、聲音、動畫和視頻等信息，展示工程光學的教學內容，實現立體教學[2]?？梢詫⒊橄蟮膬热菪蜗蠡瑥亩兄趯W生對知識點的理解和掌握。同時利用多媒體課件教學還可以節省課堂板書、公式推導和作復雜光路圖的時間，從而大幅度擴展工程光學單位學時的授課信息量，解決了當前該門課程普遍存在的內容多與學時少的的矛盾。

3.2 改革工程光學實驗教學模式，變被動接受為主動探索

在工程光學實驗教學模式上，我們建立了以“學生為主體”的新型教學模式。對三種不同層次的實驗教學內容采用了不同的實驗教學模式，其中基礎性實驗主要由學生自主完成，教師在實驗教學中主要做好以下工作：①維護實驗課堂教學秩序；②對學生實驗過程中出現的故障實驗設備進行及時維修；③對個別通過實驗指導書仍無法單獨完成實驗的學生進行指導；④組織學生對實驗進行討論等。綜合性、設計性實驗的教學模式：教師提前兩個星期布置實驗任務，讓學生明確實驗要求并提供所用實驗設備等相關信息，學生在這段時間內以組為單位通過查閱資料完成實驗方案的設計，在實驗課上，以組為單位完成實驗，記錄實驗數據并撰寫實驗報告。實踐結果表明：這種以“學生為主體”的新型教學模式極大地提高了學生的獨立思考能力和開拓精神，同時也很好地培養了同學之間的協作精神。

3.3 開展開放式教學模式的改革

目前，學校工程光學實驗室能夠開出的實驗項目共26個，以后還將不斷地增加一些新的實驗項目，在實驗課堂教學中，我們只能完成部分實驗項目，而很多學生對沒有開出的其它實驗項目也很敢興趣，為了滿足這部分學生的要求，我們進行了開放式教學模式的改革，開放實驗項目包括實驗課堂教學中沒有安排的所有實驗項目，學生結合自己的興趣可以在一個學期或幾個學期內選擇完成幾個開放性實驗項目，開放實驗室并由專職教師進行管理，并負責啟發、引導學生解決實際問題。

4 考核內容與考核方式的改革

教學改革之前，課程組確定的考核方式是閉卷筆試成績占80%，平時成績占20%，平時成績中作業和實驗各占10%。這種考核方式不能真實反映學生的學習水平，而且也不能多角度反映學生的學習情況。為此我們進行了考核內容與考核方式的改革，將考核成績分成了四部分：期中閉卷筆試成績占30%，期終閉卷筆試成績占30%，實驗操作考核占20%，平時成績占20%。

4.1 實行分階段考核

實行分階段考核方式，有利于維持學生的學習熱情，有利于教學環節的順利進行，有利于促進學生的自主學習[3]。我們的做法是將理論考核分為期中和期終閉卷考核，權重各為總成績的30%，為了體現實驗教學的重要性，在期中和期終閉卷考核中實驗部分所占的比例不低于20%。期中閉卷考核一般安排在學期的第11周進行，考核內容為除實用的光學系統以外的幾何光學部分相關內容；期終閉卷考核安排在學期末進行，考核內容為實用的光學系統和波動光學部分相關內容。

4.2 進行實驗操作考核

我們建立了詳細的實驗操作考核細則，第一次實驗課時，向學生講清楚實驗操作考核的時間，地點，內容，考核方式以及在總成績中權重等，實驗操作考核主要從實驗設計、實驗操作情況及實驗報告完成情況等方面對學生本學期已完成過的實驗進行全方位評價，實驗操作總成績按權重的20%計入總成績。通過實驗操作考核這種方式大大提高了學生獨立進行實驗的積極性，實驗教學效果大大提高。

5 結束語

本文是針對安徽科技學院的實際情況，借鑒了國內各高校的工程光學教學改革的經驗，對工程光學課程教學內容進行了優化，在理論課程教學中，刪除了一些重復性的教學內容；在實驗課程教學中，加大了綜合性、設計性實驗的比例；同時對教學模式進行了改革，在考核方式上開展了階段性考核模式；改革后的實踐表明，通過課程教學內容的優化提高了學生的創新能力，通過教學模式的改革激發了學生的學習熱情，使學生真正融入到課堂教學中，工程光學教學質量有了明顯的提高。

參考文獻：

[1]官邦貴，秦炎福，張永峰，等.大學物理實驗教學內容重組的研究與實踐[J].成都師范學院學報，2014，30（9）：116-119.

第2篇

關鍵詞：化學工程設計；計算機軟件；數據處理

化學工程設計的目的是利用化學方法和物理方法尋找工業生產的最佳過程，研究工業生產中的共同規律，從而使工業生產的效益最大化。計算機軟件在工業工程設計中的應用已非常普遍，化學工程數學模型計算、實驗設計、工藝流程繪制等，都會用到計算機軟件，化學工程設計中最常見的應用軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN等，研究這些計算機軟件的應用，能有效提高化學工程設計的效率，降低化學工程設計成本，使其設計結果更科學、更可靠。

1化學工程研究的內容及手段

化學工程設計就是對產品生產的化學過程、物理過程進行研究、設計，使其能夠完成大規模的生產任務，使化學科學能更好為工業生產服務。如石油精煉、食品加工、藥品生產、建筑材料生產等，這些都屬于化學工程研究的領域，化學工程設計要對工程的相關因素進行充分的、全面的考慮，并結合裝置效應，解決生產過程中的各類問題，確?；瘜W工程生產過程可靠、安全、有效。這一過程涉及物理、化學、數學等多個學科，結合生產過程開發和操作理論等研究工業生產的最佳形式，包括單元操作研究、化學反應工程研究、傳遞過程研究等，是一項非常龐大且復雜的工程。一方面，化學工程本身比較復雜，它屬于多學科交互的研究范疇，有時物理現象和化學現象同時發生相互影響，研究起來比較復雜。此外，化學工程研究的物質有氣體、液體與固體，多種形態共存，研究起來比較復雜。另一方面，化學工程研究的物系流動時邊界比較復雜，這就導致其設備沒有固定的形態、構造等，要結合不同的生產需要，靈活設計化學工程，致使其設計比較復雜、多變。化學工程的研究方法較多，早期，人們主要通過實驗來研究化學工程的設計，將實驗的過程逐級擴大，以探索工業生產的規律、工藝等，人們將其稱為經驗放大法。隨著化學科學在工業生產中的應用日益廣泛，進入20世紀后，人們逐漸意識到化學工程研究的重要性，開始尋找新的方法對其進行研究，這一時期就出現了因次分析、相似論，研究的具體做法就是將影響過程的眾多因素進行分析歸納，尋找相似的變量，盡可使研究變得簡便，然后再通過實驗求得這些數據的關系，再設計化學過程。這一時期，將數學模型方法應用于化學工程設計中的研究模式已初步形成，利用數學模型法，結合實驗方法，取得重要的數據，再通過實踐鑒別、驗證這些數據，進而完善化學工程的設計。這一時期，化學工程設計面臨的最大問題就是巨大的數據量與人繁重的工作之間的矛盾，而且人工計算、設計中易出錯。計算機誕生后給各行各業的發展帶來了巨大的契機，化學工程研究也迎來了新的局面，計算機在化學工程設計中的應用將人從繁重的運算、數據整理分析等工作中解放出來，提高了人力資源的利用效率，同時節省了時間、研究成本。直到現在，計算機仍是化學工程設計的重要輔助工具，計算機軟件被廣泛應用于化學工程設計當中，成為化學工程發展的重要支柱。

2計算機軟件在化學工程設計中的應用

2.1計算機軟件在化學工程設計中應用的優勢

首先，計算機的數據存儲和處理功能為化學工程研究帶來了方便，化學工程設計者不用再反復、重復收集、整理各類數據，計算機網絡的資源共享性、計算機的數據處理功能，使化學工程研究人員通過計算機應用可以獲得更多的研究資源和設計資源，應用軟件對掌握的資源進行加工、分析，可以得到更準確的結果，這種方法顯然比人工準確、可靠、高效得多。例如，利用MATLAB軟件，可以迅速、準確分析大量數據，快速得到結果。例如，對某企業廢水中的一些有毒物質進行檢測，檢測數據眾多，人工處理起來復雜、麻煩、易出錯，應用MATLAB處理就簡單得多了，輸入相關數據，很快便能得到結果。其次，應用計算機軟件可以使化學工程設計的過程更為直觀、簡便。例如，應用MATLAB軟件可以對數據進行圖像處理，將數據轉化為圖形，還可以在圖中添加文本，這樣能使化學工程研究更方便。又如，使用CAD軟件，可以繪制化學工藝流程，使化學工程設計的內容更精確、美觀、具體，有利于設計者及時發現問題，改變設計思路，使化學工程的設計更完美。再次，計算機軟件可以模擬化學工程實驗和化學工程過程，使研究者和設計者更易得到準確的數據，也使化學工程的內容和方法得到了豐富和完善。

2.2計算機軟件在化學工程設計中的應用實例

化學工程設計中最常用的計算機軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等，這些軟件應用的主要目的是數學建模、化學實驗設計、化學工藝流程繪制、數據處理及數據分析與化學工程分析、設計、核算等。例如，配備一定濃度的溶液，應用計算機軟件依次輸入相關的數據，就能夠得出固體的配置量，這樣大大地提高了化學工程設計的效率，使工程設計得到了優化。又如，利用計算機軟件進行化學制圖，應用MATLAB、CAD都能完成。特別是CAD的三維圖，直觀、立體感強，是現在化學工程研究必不可少的軟件，能夠將化學工藝流程真實、客觀地表現出來，人們通過看圖就能掌握化學工程的概況，方便、快捷，即便不是化工的專業人士通過看圖也能夠了解化學工程的概況和生產流程。

2.3計算機軟件在化學工程設計中的應用問題

計算機軟件、硬件的發展都非?？?，軟硬件相互配合才能發揮出計算機應用的最大價值。當前，化學工程設計中計算機軟件的應用存在的一大問題就是大多數化學工程研究者、設計者，過于重視對計算機相關軟件的學習、應用和研究，而忽視了對計算機相關硬件的學習和了解，在計算機應用過程中，計算機硬件的一些小問題就會阻礙工作的繼續進行，甚至造成難以挽回的損失。例如，化學工程設計圖存儲不當，造成設計圖丟失、損毀、被盜等情況發生，影響了化學工程設計的進度和效益。其次，一些化學工程設計者、研究者過于依賴計算機軟件，進而忽視了自身對專業知識的掌握、應用和研究，一旦離開計算機感覺什么事都做不好，這種依賴使其在化學工程設計中缺少創新和鉆研精神，不利于化學工程科學的持續發展。再次，化學工程研究中設計和操作優化問題一直都很突出，在研究過程中，大部分研究者也比較重視實踐研究，計算機軟件也能模擬部分的實驗過程，且其處理分析數據的能力很強，即便如此，將化學工程設計應用到大型生產中還是存在諸多問題，這就啟發我們需要進一步研究化學工程設計的相關軟件，進一步提高其模擬實驗和處理數據的功能，更好解決化學工程研究中的各類問題，最好能綜合不同軟件的應用效果，使軟件的應用更為方便、簡潔、高效。

3結語

化學工程設計中應用計算機軟件，首先應重視計算機軟、硬件的協調發展，這樣才能使軟件更好發揮其作用。其次，化學工程研究的對象相當復雜，計算機軟件作為化學工程設計的輔助工具，對于促進化學工程研究、設計是很有幫助的，但歸根結底它只是化學工程研究和設計的輔助工具，因此，在化學工程研究設計中，更應重視人的主動行為，大膽開發和創新化學工程設計，不斷完善化學工程，使其能更好為工業生產服務。

參考文獻

[1]王莉君,周芳.計算機輔助設計在化工工藝中的作用[J].當代化工研究,2016(3).

[2]單自龍.計算機模擬在化工設計中的應用研究[J].化工管理,2015(1).

[3]趙永華,周艷軍,齊平等.計算機技術在化工設計中的應用[J].中國現代教育裝備,2017(7).

第3篇

 

前言：隨著現在科學技術的發達，分子這一概念被帶到了大眾的面前，人們對分子的研究越來越詳細，運用當今的科學技術研究分子，把分子放在顯微鏡下觀察，化學對其結構了解的愈加深入，這樣分子設計的誕生也推動了分子工程的誕生，這是時代和科學技術下的產物，他們的誕生使得化學研究進入到更深階段——分子工程學。所以分子工程和化學工程兩者是相輔相成的。

 

一、淺談分子工程

 

在一個固定環境下對分子結構進行構造，不僅如此，還得理清分子之間的關系，這種原理就是分子工程學。分子工程不是單一的分子學科，而是由不同種類、學科構成的，但是，只要有關分子工程就會有三個基本的問題：第一，怎樣按照要求對分子結構進行設計;第二，建筑分子結構時要用什么基元;第三，怎么實現分子設計預設的功能，就需要考慮怎么組裝基元。這三個問題有著密不可分的聯系，從而形成了三個實施分子工程的重要環節，這三個問題分別是分子工程的作用、結構、結合的理論基礎。

 

與之前的化學研究方法有所不一樣的是分子工程在研究時，會在研究手段、對象、內容等角度采取新的方法。傳統的化學研究大多是利用自然物以及公式得到新的化合物，從這些化合物中找到比較好的化合物，1930年，磺胺藥物被人發現，造就了那個年代合成藥物的鼎盛時期。可是分子工程學的研究則恰恰和傳統化學研究相反，它主要以功能研究為方向，通過對分子結構進行探究。這個時候它不單單對某一個化合物進行研究，而是研究化合物的功能體系。這樣得到的信息要比傳統化學研究得到的信息全面，不光可以得到分子結構還可以知道分子某些特定的結構層次。傳統化學研究過分注意分子結構以及合成的聯系。可是，分子工程學卻看中功能和 物理原理。如今，化學不能獨自發展了，化學的發展必須要建立在生命、材料科學這兩門學科上。當然也需要注意另外一些科學技術。

 

從化學工程學得到的經驗，分子工程學也從不同的分子工程研究中得出來。現在的分子工程學還在孕育，也就是在不同的領域、不同功能、對分子進行設計、構造。分子工程由不同種類的分子工程研究中得到，所以功能不同、種類不同，這就使得分子工程學需要按照功能、種類對其進行分類。分子工程學主要研究化合物的功能體系，針對體系的研究就必須在分子水平上探究之前提過的三個問題，得到規律，功能體系以及工程學原理，這幾個不同方面相輔相成、互惠互利。

 

二、淺談化學工程

 

當面對一些挑戰時工程學科發揮的作用才能體現其重要性。如今，環境問題成為我們急需解決的問題，因為它與人們生產、生活、生存都有著密切的聯系，這個時候化學工程就有了研究的目標，它需要解決資源可循環利用、化石資源的合理化利用等?；瘜W工程需要解決經濟的循環利用，不光肩負著科學方面的重擔，還需要傳遞物質、能源、信息等。

 

化學工程之前從沒遇到過的一些問題，卻隨著生物技術等一些高新技術的發展而產生，這有一個好處便是讓化學工程的研究深入到更具體的領域中。一些過于具體的問題，比如納米尺度問題，這是在傳統的化學研究中都沒有遇到過的微小領域，要是想加強微量產品的生產就必須擴寬化學研究領域。在當代這是化學工程打入到新領域必須要做的。發明催化劑以及工藝的源泉是新催化材料創造的。從另一個方面來說，要是將生產變得更加清潔，把不同的工藝以及流程進行合并，然后找出最好的，這也是化學工程將要研究的重要領域。現在有關生命方面的科學發展愈發成熟，生物催化在這一領域已經體現了自己價值。

 

如今人們愈加注意和自身相關的科學技術，隨著科學技術的發展，健康、食品、醫藥等領域都對科學技術有了更深層次的要求，而且屬于化學的問題占大多數。舉一個例子，當我們的生命機能受到損害就得使用藥物來控制，所要服用的藥就會對人們的身體機能進行調節。將這些有關生命過程的問題解決就是化學過程在不屬于自己領域里的重大挑戰，所以肯定會得到化學工程學的注意。

 

隨著不同體系科學的發展，科學技術的發展為化學工程帶來的問題在一定程度上推動了化學工程學的發展。所有的科學技術都與化學工程有著密不可分的聯系，當化學工程在發展的同時也推動了整個科學領域的進步。所以，化學工程學逐漸被人們注意，也更大化的注意科學在化學工程中的運用，化學工程學為整個科學領域所帶來的價值就是該工程學以后要注意的方向。

 

為了讓化學工程學得到更好的發展就必須提高化工人員的專業知識，加強對化工人員的教育?；すこ探逃龖撆c時俱進，根據現代工程教育改革得到重要的成果來制定教育內容，教育內容不可以單調，需要將專業課與基礎課相結合，還得根據時代的更替而及時更新教育內容，加強化學工程人員解決問題的能力;不過也得加強學生對資源環境以及另外科學領域的興趣。

 

結束語：

 

化學工程是一門綜合類較廣的學科，在未來的世紀會體現出更大的價值所以我們要做的就是抓住機會，在化學工程的發展過程中找到特屬于我國化學工程的優勢及特點，利用化學工程實現可持續發展。在重視化學工程的同時需要注意分子工程。分子工程的發展可以推動化學工程的發展，另外分子工程與化學工程兩者為科學技術提供了很多可研究的課題，這些課題的解決就是科學技術的飛躍。