化学化工学论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇化学化工学论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

2绿色化学化工产品的发展研究

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。

篇（2）

上海市化学化工学会教育委员会主任范杰教授代表与会的化学化工学会负责人和各校师生感谢东道主华东师大校系领导和老师们为会议提供的周到安排。同时介绍了上海市市长韩正同志今年1月下旬视察化工企业时对本市化学工业提出跨市发展，辐射全国；加大研发力度，实施创新技术；一伴化规划，整合资源，做大做强等要求。为广大化学工作者展示了上海市21世纪化学工业继续发展的宏伟蓝图，倍受鼓舞。我们要用化学在追求美好生活，促进高新技术发展中所作出的贡献，消除人们对化学的误解，吸引更多的年青人投身化学专业学习，应对未来能源、资源不足的挑战、环境污染加剧和温室效应增大带来负面影响作出努力和贡献。

交流会上20位同学的精彩报告和师生间热烈融洽的互动式讨论，为会议营造了极为和谐的氛围。

优秀论文涉及有关催化反应的机理探讨、多种纳米材料的合成、食品安全中监测方法研究、抗癌药物的活性研究、皮肤抗衰老的机理、环境水体中重金属的检测方法和仪器的开发等与高新技术和人们生活密切相关的多个领域。

经过评委讨论，有10位同学获得壹等奖。他们是：刘嘉、黎朝、陆颖音、李永玺、戴逸婧、丁支、王荔祖、马丽君、张若男和王欢。

有十位获得二等奖，他们是：徐阳、刘媛媛、徐慧婷、应佚伦、、张蕾、沈明月、虞珊、蒋迪发和徐浩。

篇（3）

（一）校企合作形式与内容

校企合作形式是影响联合培养的最重要因素。重点大学及行业特色型大学由于其品牌和行业影响力而在校企合作培养研究生方面有显著的优势。以中国石油大学为例，该校立足于石油石化行业和领域，面向东营胜利油田和青岛近海油气田及两地相关产业开展人才培养，是国内化学工程专业硕士校企合作效果最好的高校之一。然而，国内大部分地方高校与企业之间的合作形式仍较为初级，特别是地方高校受到学校科研实力、学校办学层次和软硬件条件等因素的制约，校企之间的相互联系多建立在项目合作和个人感情联系的基础上，未形成长效机制。如果企业负责人离职或合作项目中断，则联合培养将大受影响甚至停滞。此外，部分地方企业创新意识不强或过分追求“短平快”的项目，都将影响人才持续培养机制，无法实现良性循环。从人才需求角度来看，地方经济状况的优劣也会明显影响企业的人才需求，进而直接影响校企合作的基础。

（二）导师

很多高校的校内导师过度倚重发表学术论文，或者一直从事基础理论研究，缺乏应用研究项目和研究经验。该类导师在指导专业学位研究生时往往延续过去的研究思路和方向，以学术型研究生模式培养专业学位研究生，最终导致毕业生与企业要求相差甚远。此外，很多校外导师是企业的高管或主要负责人，日常事务繁忙，对自己负责的学生疏于管理和指导。学生在企业或沦为廉价劳动力，或实践流于形式，达不到应有的效果。

（三）培养过程

国内各高校的化学工程专业硕士的主要管理和培养政策已经基本齐备，但仍有部分政策还在修改和制订过程中。很多高校在课程体系构建、考核方式、实践内容等方面没有将专业学位研究生与学术型研究生加以区别，未能体现出专业学位职业性、应用性的特点。与企业生产实际密切相关的课程开设不足也是目前国内高校化学工程专业硕士培养普遍存在的问题。

（四）生源

对于重点高校，无论是学术型硕士或专业学位硕士均呈现“供大于求”的局面，学校可以从容择优录取。而地方高校的专业学位认可度普遍较低，直接导致部分优秀生源流失，毕业生质量也因此受到影响。

（五）其他问题

部分地方高校在导师激励政策、学生奖励机制等方面不够完善，由此产生了导师因专业学位学生花费多、产出少而不愿意接受专业学位学生的情况；学生也因在奖学金等方面无法与学术型研究生竞争而影响了科研积极性。

二、方针与措施

鉴于以上问题，我们以山西大学与三维集团合作构建的“山西省催化技术研究生教育创新中心”为平台，通过深入探索山西煤化工转型对化学工程专业研究生教育的影响，从合作模式、导师管理、课程体系构建、健全和完善各项制度等方面进行改革，并力图构建一种符合山西省化工行业需求的化学工程专业学位研究生培养模式。

（一）校企合作平台的构建

构建校企合作平台是稳定专业学位硕士培养质量的根本措施。2002年，化学化工学院的研究生就因项目需要而在三维集团进行数月至一年的工业侧线实验。随着双方项目合作的深入，进入企业实践的学生人数不断增多，而企业的技术人员也积极参加山西大学的博士或在职工程硕士考试，双方实现了人才培养上的互动。在此基础上，2004年双方共建了“精细化工催化与反应工艺共建实验室”，实现了校企层面的科研平台构建。2007年底，经山西省经委、山西省教育厅、山西省产学研工程领导组批准，校企双方通过政府层面建立了“山西省催化技术研究生教育创新中心”。随着相关管理制度逐步完善，该中心不但成为研究生培养的创新实践平台，也逐渐成为高校和企业间的技术、人才交流平台，并为企业技术带头人的知识更新和产业技术升级提供了支撑。近年来，山西大学积极开展“煤基资源高值循环利用协同创新中心”的建设，拓展多方合作关系。目前研究生教育创新中心的企业平台已包括阳煤集团、潞安集团、河南煤业集团等大型煤化工企业，未来还将探索与中科院山西煤化所、中科院大连化物所、中科院过程所等研究所合作培养研究生的可能性。综上所述，山西大学化学工程领域的校企合作经历了如下发展历程：校企合作项目牵引建立校企层面的科研合作平台建立政府层面的研究生教育创新中心建立多方参与的校企科研教育合作平台。其中，多方平台的建立不但解决了科研项目延续性、科学性的问题，更有利于实现校企联合培养的长效性和持续性。

（二）管理体制创新

为进一步提高专业学位研究生教育水平，我们就专业学位研究生的管理体制方面开展了改革创新。研究生院成立了“专业学位管理办公室”，负责与专业学位相关的政策制订、学科建设、品牌建设，以及对各培养单位进行管理、督导和服务等工作。学院成立了相关的“专业学位教育中心”，负责相关专业学位研究生的招生、培养、师资队伍建设、实践基地建设等工作。化学化工学院以“山西省催化技术研究生教育创新中心”为基础，吸纳了相关学科负责人和校外导师，共同承担化学工程专业学位教育中心的职责。上述举措有利于各培养单位积极发挥主观能动性，形成符合各自专业实践特点的培养模式。

（三）导师遴选及评聘制度改革

山西大学研究生院根据各专业学位培养单位的具体情况，制订了详细的校内导师、企业导师评聘制度。特别是对企业导师实行“一年一考核，三年一聘”的管理办法。在学院教育中心层次上，化学化工学院成立了化学工程硕士指导小组，以“山西省催化技术研究生教育创新中心”为核心，吸纳其他理科或相关学科导师，实现导师之间的理工优势互补，在一定程度上解决了理科环境中开展应用实践的问题。此外，学院教育中心强化了企业导师的归属感和责任感，通过让企业导师参与课程设计及研究生选课、确定科研课题、开设学术讲座和专业特色选修课程等方式，进一步让企业导师融入学生培养过程。

（四）课程体系构建

2013年，山西大学根据教育部相关文件，结合各专业具体情况，对硕士研究生培养方案进行了详细的修订。在课程设置中，我们将课程分为公共基础课、专业基础课、专业应用课、选修课4类，各类课程均采用了教授授课、双语教学等模式，特别突出工程应用类型的课程。由于化学工程专业硕士的导师的知识存在多学科、多研究方向的交叉，因此，我们在课程设置上采取丰富选修课的方法解决这一问题。为了避免重复设课或课程内容重叠，各专业领域均可选择化学学科或其他专业领域的课程作为选修课。师资力量和师资水平方面，由于山西大学工科师资力量不足，我们采用“外校聘请＋本校培养”的模式逐步提高师资水平。此外，学校还通过请企业导师或行业知名专家开设学术讲座、特色专业选修课等方式，使学生获悉国内外化工行业发展的最新动向。

（五）奖学金制度

现阶段山西大学研究生奖学金主要为国家奖学金和学业奖学金，原有奖学金评价主要基于学生学习成绩和科研成果的考量。化学化工学院将专业学位研究生与学术型研究生分开评比。专业学位研究生的科研成果可以是学术论文、专利、负责项目、实践报告、调查报告等多种形式，特别强调学术论文、专利、项目等必须具有应用背景。此外，针对专业学位研究生科研结果无法量化的问题，我们采用“预审＋集中答辩”的方式，由答辩委员会评出获奖等级。上述评审制度的实施明显调动了专业学位研究生的科研积极性。

三、发展与方向

尽管我们在化学工程专业研究生培养方面进

行了许多改革，但仍有很多方面需要高校、企业及地方政府进一步协调改进。我们将目前改革探索的方向归纳如下，这既是我们的努力目标，也希望能够给予其他高校一些启发。

（一）提高学科认可度，创出专业品牌效应

优质的生源是研究生培养和学科发展的大前提，没有良好的生源，校企联合培养将成为无本之木、无源之水。近年来，山西大学通过增加推免生名额比例，明显提升了专业学位研究生的生源素质；与此同时，山西大学通过鼓励校企合作科研，建立多方参与的协同创新中心，进一步扩大了学校、学科的业内影响力。未来，山西大学将以校企协同创新中心为发展核心，以高水平人才队伍建设为发展动力，通过科研成果和科研团队创出专业品牌效应。

（二）深化校企人才技术交流平台建设，实现人才培养的良性循环

校企双方只有真正实现技术流、人才流的双向流动才能培养出真正的应用型人才。因此，我们需要建立完善的涉及项目合作、利益分配、人才交流等体制机制，进一步强化企业研究生实践中心的构建，通过校企合作项目引领、扩大平台的影响力，提升平台自我“造血”能力，逐步引导校企合作由“项目带动”发展到“人才＋技术混合带动”，最终实现人才培养的良性循环。

篇（4）

2卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设的思路

卓越工程师背景下的化学工程与工艺专业需要根据行业对化工工程师知识、素质和能力的要求，确定相关课程和实践教学环节，将涉及工程意识、工程素质、工程实践能力、工程综合能力培养、企业以及工程项目管理知识的课程纳入培养方案中，增加工程教育相关课程，因此，必须按照新的人才培养方案，以教材建设和精品课程建设为手段，改革教学内容，加强教材建设，自主编写和完善系列专业教材，使教学内容充分反映新世纪化工实际生产和化工行业可持续发展的新要求。总体建设思路如下:

2.1构建“新体系”

构建以培养工程意识、工程素质、工程实践能力、工程综合能力为目标的实践教学新体系。按照基本技能层、知识应用能力与工程实践能力层、创新能力与工程综合能力层等“三层次”，循序渐进地培养学生的工程综合能力和创新能力。在基本技能层，主要通过课程实验、上机操作等实践环节加深对理论课程基本概念、基础知识和基本理论的理解和基本技能的培养;在知识应用能力与工程实践能力层，主要通过课程设计、专业实习、社会实践等环节实现对学生知识应用能力的培养;在创新能力与工程综合能力层，主要通过化工企业轮岗实习、化工企业项目设计与研究、毕业设计(论文)、大学生“挑战杯”竞赛、大学生科技创新活动、产学研合作开发等方式实现对学生的工程综合能力与创新能力的培养。

2.2突出“厚基础”

本专业卓越工程师教育专业培养方案课程设置分为通识教育，专业基础课和专业课三大模块。通识教育包括数学与自然科学、人文与社会科学、体育、素质教育公共选修课等，其课程学时占总学时的47.7%，课程学分占总学分的47.5%;专业基础课包括相关学科基础课和专业基础课，其课程学时占总学时的34.9%，课程学分占总学分的34.3%;专业课包括基本专业课和专业方向课，其课程学时占总学时的17.4%，课程学分占总学分的18.2%。突出了卓越工程师培养的厚基础，为卓越工程师的培养奠定坚实的基础。

2.3强化“宽口径”

本专业卓越工程师教育专业培养方案设置了精细化工、能源化工和生物化工三个专业方向课程模块。其中，精细化工方向课程模块开设了精细化学品化学、精细化工工艺学、精细化工过程与设备、精细化工及分离实验等课程;能源化工方向课程模块中开设了煤化学、煤化工工艺学、洁净煤技术、煤化工实验等课程;生物化工方向课程模块中开设了工业微生物学、生物化工工艺学、生化分离技术、生物化工实验等课程。强化了卓越工程师培养的宽口径，以满足大化工行业对工程技术人才的要求。

2.4体现“重创新”

教材建设也是教学资源建设不可缺少的内容。在化学工程与工艺专业的专业基础课和专业课教材的选用上，以“加强基础、精选内容、有所创新、有利教学”为原则，尽量选用国家规划教材或者比较权威的高水平教材。同时，组织教师立项编写或参编高质量教材，如普通高等教育国家规划教材或精品教材;自编配套辅导教材和讲义，制作和充实各类声像教学资料，积极开发具有专业特色的CAI课件，录制网络教学视频。重点开展精品课程建设，争取获得1门国家级精品课程、2～3门省级精品课程、4～5门校级精品课程，通过改革与建设，不断提高教育质量和人才培养质量，努力培养学生的创新精神和实践能力，打造出有扎实理论功底、掌握化工专门技能、有很强事业心和吃苦耐劳精神的应用型专业人才，以满足现代化工业发展对化工专业高素质人才的需求。我们将不断完善卓越背景下化学工程与工艺专业的教学资源建设，确保学校教学质量不断提高，确保专业建设项目绩效。

3卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建

设存在的困难卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设的内容相当丰富，在实际操作过程中需要突破重重难关，其中最为突出的有校企合作、人才需求的个性化和多样化以及师资队伍建设三个方面。

3.1校企合作是首先要解决的问题

近年来，我院不断探索和完善校企合作的长效运行机制，努力通过各种渠道与企业沟通，先后在多家大中型企业设立了教学实习基地并成立了一个工程实训中心，为学生营造了在企业进行实践学习的良好机会。但有些企业为了兼顾安全生产、产品质量和生产效益，不能为学生提供在相应的技术岗位上动手操作的机会，这样一来学生的动手能力就得不到真正的锻炼。

3.2人才需求的个性化和多样化

不同的公司对技术应用型人才的需求均存在差异，如同样是培养化学工程与工艺卓越工程师，有些公司需要学生具有精细化工或生物化工方面的知识，而有些公司则需要学生具有能源化工方面的知识。因此，我们必须有的放矢地进行化学工程与工艺专业卓越工程师教学资源的建设，以满足不同公司对技术应用型人才的多样化需求。

3.3师资队伍的建设

化学工程与工艺专业卓越工程师培养必须摆脱传统的大学生培养模式，为了实现卓越工程师的培养目标和落实卓越工程师的培养标准，形成具有良好的学缘结构、知识结构和以中青年为主体的双师结构教学团队是顺利、高效进行教学资源建设的必要条件。而要改变目前师资水平不足，知识结构单一和学缘结构不合理的现状将是一个长期而艰巨的过程。

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2化学工程的研究对象及复杂性

化学工程是以物理学、化学和数学为基础，并结合工业经济基本法则，研究化学工业中的物理变化和化学变化过程及其有关机理和设备的共性规律，并将之应用于化工装置的开发、设计、操作、控制、管理、强化以及自动化等过程中，在化工工艺与化工设备之间起着承上启下的桥梁和纽带作用的一门工程技术学科。一般情况下，化学工程的对象的情况较为复杂，具体如下：首先，该过程自身具有一定的复杂特点，包括化学与物理，而且两者经常发生，彼此影响。其次，物系方面较为复杂，流体与固体，或者兼而有之。流体特质变化较大，如有低粘度和高粘度、牛顿型和非牛顿型等。最后，物系流动时边界复杂，由于设备的形状较为多样，而且其在填充物方面的形状也不正常，如催化剂、填料等，使得设备在流动边界方面的设置较为复杂而且在确定方面不准确。

3化工工业的现状及发展

目前从形式上看，现代的化学工业经历了单元操作和传递原理与化学反应这两个发展阶段，正准备走向一个新的阶段。但种类多样、制造过程复杂以及生产产品款式较多，造成排放物复杂、量多及危害大，因此，目前化工工业应重点关注污染问题。与此同时，在加工、贮存、运用或者处理化工产品时应防止操作对环境生态以及人类健康造成危害。在化工生产中应遵循国家可持续发展战略，制定正确的方案。随着我们国家科学技术的快速发展，各行各业进行生产都要接触化学工艺，涉及制药、石油、材料、能源等行业的发展和污染问题，这都是现代化学工业需要面对的问题。目前，我国的化学工业经过了半个世纪的发展，已经形成了门类比较齐全，品种大体配套并基本可以满足国内需要的化学工业体系。2001年全国国有及规模以上非国有企业的石油加工工业和化学工业总产值达到10990.6亿元人民币，占全国工业总产值的9.8％，实现利税747.8亿元，石油和化学工业企业13765个，资产总额13344.2亿元。我国化学工业获得长足进步的同时，环境保护工作也不断得到加强。但是化学工业在实施可持续发展战略过程中，仍存在不少问题和障碍，严重制约着我国化学工业的发展。

篇（6）

2精选实验内容,实施绿色化实验教学

无机化学实验教学长期处于理论课的附属,选择的实验内容基本上是都是对理论课上所讲的理论的验证。要想满足教学大纲所规定的培养目标的要求,就必须精心选择实验内容,尽量减少验证性实验的比例,增加综合性、设计性实验的比例,将绿色化学理念贯穿在实验教学过程中,减少有毒有害实验药品的用量,在实验过程中尽量避免有毒有害的化学产物或副产物的生成,减少对周围环境造成的污染。提高实验试剂的利用率和药品的使用率,将实验产生的废液集中存放并按要求进行无害化处理,尽可能的回收再利用,注重对学生环保意识的培养。

3在实验教学中引入多媒体教学手段

多媒体技术是近年来发展非常迅速的网络技术之一,在无机化学实验教学中,一些抽象的原理和现象,很难通过单纯的语言讲解让学生理解,因此可以通过多媒体教学把难懂的原理和现象,具体而形象的展现的屏幕上,来帮助学生理解与掌握。多媒体教学具有较强的直观性,引入的素材较多,能够声形并茂的将抽象的原理,形象直观的表达出来,提高知识传授的效率,充分调动学生的学习积极性,学生的主体地位能得到更深刻的体现。

4更新实验教学方法

目前无机化学实验的教学方法有很多种,包括注入式、启发式、探究式等,而在实际教学过程中并不是只用一种方法,二是采用多种方法并用的形式,我们要改变传统的知识灌输式的把知识全部灌输给学生,学生只是被动的接受,取而代之的是,引导学生去主动学习,学生对实验内容中的知识点进行小组讨论,老师在实验过程中只起到监督和指导的作用,及时纠正学生的实验过程中的不规范操作,引导学生认真观察、分析解释实验现象,并以小组的形式讨论实验结果,使学生正确的理解和掌握实验原理。在实际教学过程中,采用多种方法联合并用的方式,从而提高无机化学实验的教学质量和水平。

5改善实验室的硬件设施

实验室是无机化学实验教学实施过程的主要场所,学生在这里不仅增长了实验技能,也提高了实践创新能力。在无机化学实验的内容里会涉及一些基本仪器的使用操作,这些仪器的更新程度直接反映出实验室的教学水平。随着时代的发展,科技的进步,仪器设备的更新换代非常快,只有跟上发展的步伐,引入先进的仪器设备,才能培养出与国际接轨的人才。因此,高校要增加实验经费的投资,建设高标准、高水平的无机化学实验室,健全实验室的管理体制,完善基础设施建设,建立更高级别的无机化学实验教学基地。

篇（7）

2网站构架的搭建

确定了网站建设的目的后，就要根据网站目的建立网站的大构架。一般而言，网站框架包括一些标准的内容，包括首页、简介、新闻动态、产品展示、在线留言、联系我们等。在搭建前，首先浏览国家级以及各省市级实验教学示范中心的网站，调研学习。在结合其它网站优点以及本校化工实验中心的特色下，详细地列出该中心网站需要的模块，并根据模块对网站构架进行设计，页面构架完成后尽可能不要改动，避免对先前内容产生影响，甚至破坏网站。确立了大框架，网站的主体部分也就确立了。

3制作网站相关素材的准备

这是制作网站最大的准备工作，包括实验教学相关素材以及网站设计相关素材的准备。实验教学相关素材，包括师资队伍人员介绍，设备仪器相关参数以及图片的收集与整理，实验讲义、课件、题库以及视频的准备、规范，获奖证书的集中与拍照，规章制度等。该环节设计的素材多，任务量大。要先作统一安排，把大工作切分成很多小任务，具体每项任务都下达到相关老师，规定好上交时间。收集完材料要对格式进行规范、校对，不合格的要重新反馈修改，如此反复，直到所有素材都分门别类得准备好。网站设计相关素材的准备，主要是网站上显示的各种图片等，相关素材要准备几个方案，以便统一讨论选出最优方案。

篇（8）

自然界中的和谐系统比比皆是,大至宇宙,小到原子;地球生态系统是和谐的,动植物群落是和谐的,人类社会体系是和谐的,健康的人体更是一个绝妙的和谐体。所有这些和谐系统遵循着同样的辩证综合的规律,具体可以归纳出三条:1.统一律;2.层次律;3.进化律;所有和谐系统具有同样的性质:1.开放性;2.自组织性;3.非线性;4.无限发展性[1]。当爱因斯坦把大半生致力于统一场论时,其哲学上的需要相对物理学上而言或许要来得大,面对物理学的系统和谐,理论规则的分立是不能令他觉得满意的。而化学工程的发展是不是因循同样的哲学历程呢?

在化学工程作为学科开始被重视之前,化学工业已具有了相当的规模,各种具体的工程与工艺都被独立开来,在认识上是被分为各门特殊的知识,因此,当国外高等院校在十九世纪末开始设置"化学工程学"时,开设的课程大多是学习当时化学工业的各种工艺学,"化学工程"的概念在当时还是相当模糊的,在理论上充其量是化学与机械的一种混合(amalgam)。然而这种理论混合的模式在德国人看来却是很正统的,即使在今天,他们也避免专论"化学工程",而是称之为"过程工程"(ProcessEngineering),这一名称实际上要比"化学工程"的范畴更广,甚至更为准确,凡是涉及一定流程与工艺的领域都是适用的。但我们习惯上还是沿用"化学工程"的名称。

二十世纪开始,化学工业迅猛发展,在社会经济中占的比重越来越大,客观上需要化学工程学科的发展和支持。随着生产力的发展,人们对事物运动规律性的认识也愈来愈深化,愈来愈有概括性。伴随着其他领域科学技术的快速进步,人们逐渐认识到化学工业中各门看似不相干的工程和工艺中存在着共同的物理特性。1901年,美G.E.的Davis《化学工程手册》的发表,初步提出了"化工物理过程"的原理。1900年始,以合成氨、纯碱、燃料等为代表的近代化工厂出现,如1913年,德哈勃-博施法高压合成氨技术的产业化,星火燎原的,化学工业呈现出巨大的发展前景。到了二十年代,美MIT的一些学者提出:不管化工生产的工艺如何千差万别,它们在众多的典型设备中进行着原理相同的物理过程。1920年,美MIT成立了第一个严格意义上的化工系,时W.K.Lewis任系主任。1922年美国化工学会认同了新的见解,引出了"单元操作"(UnitOperation)的概念,这一概念在苏联时期和我国则广泛称为"化工原理"。

1900年始的"分离工程"研究使"单元操作"的概念日趋成熟。被称为单元操作的过程主要有流体流动、传热、干燥、吸收、蒸发、萃取、结晶和过滤等,以这些单元操作作为研究和学习的主要内容,是化学工程学科在二十世纪前半期发展的核心,其理论迅速成为发展化学工业的重要基石。这种把千变万化、千差万别的过程和工艺概括成"单元操作"是生产力发展到一定水平的反映,是化学工程学从"个性"到"共性"的第一个哲学性概括,是在一个系统整体性把握的高度上建立了一门技术科学,体现了系统科学发展的和谐统一规律。

随着"单元操作"概念的确定,另一方面,化学工程学科中重要支柱之一的"反应工程"亦逐渐浮出水面。从最初的德Winkler流化床煤气化炉的应用到德Bergim-Pier三相液化床煤液化工艺的开发,又到1931年丁纳橡胶和氯丁橡胶的投产,化学工业上发展的高峰持续不绝,1940年美国FCC炼油开发成功,成为石油化工的起点。直到1957年,欧洲第一届反应工程会议,明确提出"反应工程"的概念,成为化学工程学科的重要组成部分,是化学工程学的进一步和谐统一。"反应工程"的建立,乃至今日仍备受困扰的"过程放大效应"问题,及从"逐级放大"到"数模放大"的研究都带动了"化工过程系统工程"的发展,并共同体现了系统科学发展的和谐层次律。

就在"反应工程"发展的同时,"单元操作"得到了更加深刻的认识,人们发现各单元操作之间存在着更为普遍的原理,"过滤只是流体传动的一个特例;蒸发不过是传热的一种形式;吸收和萃取都包含着质量的传递;干燥与蒸馏则是传热加传质的操作……"[2]于是单元操作可以看成是传热、传质及流体动量传递的特殊情况或特定的组合。这种认识的深化过程并没有停止,人们进一步又发现了动量传递、热量传递和质量传递之间的类似性。于是从二十世纪50年代开始,人们综合了以往的成果,开始用统一的观点来研究三种传递过程。1960年,美威斯康辛大学(Univ.Wiscosin)的R.B.Bird教授出版了《TransportPhenomena》一书,系统地采用统一的方法来处理三种传递现象,从此化学工程学科的核心过渡到了"三传一反"的系统性概念。"三传"的研究是系统科学和谐进化律的又一体现,使化学工程学达到了一个新的整体性高度,这种高度的和谐统一是对客观世界本质性的认识,并在学科上反映出了系统科学的基本原理和性质,其影响力是普遍性的,是跨学科的,不仅使"传递原理"成为化学工程学的重要基础,同时在生物工程、机械、航天和土木建筑等工程学科上也具有重要意义,并日益成为工程专业共有的一门技术基础课,只是侧重点有所差异而已。

至此化学工程学科自身经历了一系列的演化和发展,并在短短的一个世纪中达到了一个前所未有的高度,涵括了众多的生产和应用领域,如医药、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化学品等,每年为社会提供数以亿吨计的千百万种产品,是人们衣、食、住、行须臾不可离开的物质基础,为社会繁荣作出了巨大贡献。然而事物总是一分为二的,从人类发展最为激动人心的口号"征服自然"到今天庞大的工业化进程,地球自然生态系统遭遇了前所未有的严峻局面,这之中,化学工业是造成大规模环境污染及恶性重复污染的主要过程之一,化学工程学科需要肩负起新的使命。1990年,"生态化工"(Eco-ChemicalEngineering)的概念提出来了,相应在化工生产和过程工艺中提出了"清洁化工"和"绿色化工"的概念,因时应势,化学工程学开始了系统科学的自组织过程,这也是和谐系统对立统一发展的需要。在系统科学看来,自组织是和谐系统的基本性质之一,只有自组织系统能通过外部和自身内部的不断协调、整合,在适应环境的同时保持自己的特性并产生新的功能。从自发到自觉地,化学工程学吸收了自组织的理论,不断在广度和深度上充实、完善和发展。随着新世纪的到来,世界正发生着全球性的变化,经济、社会、环境和技术等领域都面临着新范畴新理念的变更和冲击[3]。化学工程学科需要因应时展而改变传统的限制,不断有新的概念提出来,如化学工程应是伺机而待的专业(aprofessioninwaiting);化学工程师必须"besteepedintechnology",能够创新、开发、变换、调控和适应取代;化学工程学科要从"ProcessEngineering"达到"ProductEngineering"再到"FormulationEngineering"。进一步的综合认为,化学工程学关注着同时发生在非常广泛的时空跨度内的现象,必须具备多尺度、多目标的方法来达到过程的总体优化。涵括了五个方面[4,5]:

①Nanoscale(纳观尺度):研究量子化学、分子过程与分子模拟等。

②Microscale(微观尺度):研究微粒、气泡、液滴、控制界面胶束和微流力学规律等。

③Mesoscale(介观尺度):研究换热设备、反应设备、塔器以及传统的"单元操作"和"三传一反"等。

④Macroscale(宏观尺度):研究生产装置和生产过程等。

⑤Megascale(兆观尺度):研究环境过程和大气生态过程等。

于是化学工程学的核心转变到了"多尺度、多目标择优"的概念,化学工程学科又到达一个新的和谐统一的高度,进入了更高层次的系统工程领域。

新的发展的深度促使化学工程学科作出了一定尺度的"分化",然而这还远未结束,人们对世界的认识还在不断探索不断深入,一个更深刻更普遍也更一般的问题已经触到了化学工程学科的神经,触到了化学工程学的认识本质,并促使化学工程学需要有新的"融合"。这一问题就是"非线性及其包涵的混沌原理",相对于"线性"是人类认识客观世界的基本工具,"非线性"则是客观世界的本质特征,是"线性"反映的目的,是从科学角度看待世界的一种和谐统一;而在对"混沌发展"的研究表明,"混沌运动的普遍存在,揭示了自然界中实际系统发展演化的新行为,混沌态的自相似性使这种时间演化表现为一种空间结构,而且以其不同空间尺度上的相似性,揭示了系统复杂运动的统一性。这种统一性是一个观察"整体"的问题,只有在长时间范围(因为混沌运动是一种长时间行为)和更高层次复杂性中才能显现出来。"[6,7]这一问题涵盖了自然科学和人文社会科学的众多领域,具有重大的科学价值和深刻的哲学方法论意义。马克思曾经预言:"自然科学往后将会把关于人类的科学总括在自己下面,正如关于人类的科学把自然科学总括在自己下面一样:它们将成为一个科学。"从这一角度上,"非线性"问题是这种过程一体化的契合点以及整体认识论上的共性[8]。当站在这种整体性的高度上,化学工程学科获得了全新的视野和更强大的分析解决问题的能力,并最终具有了学科融合的基础。

在整个化学工程学科的孕育、诞生和发展过程中,始终交织着学科的"分化"与"融合",除了上述尺度(scale)上的分化以外还有着所谓的石油化工、精细化工、高分子化工等专业上的分化;另一方面,作为近代工程技术,它又是自然科学(化学、物理等)和技术科学(机械、材料等)的融合。正如物理学家普朗克(Planck)所指出的:"科学是内在的整体,它被分解为单独的部分不是取决于事物的本身,而是取决于人类认识能力的局限性,实际上存在着从物理到化学,通过生物学和人类学到社会学的连续的链条,这是任何一处都不能被打断的链条。"事实上,当化学工程学科的核心发展到"非线性混沌系统"时,实现科学的融合已是其客观系统性的需要,它需要强有力的非线性解算能力和综合分析能力。基于人工智能和神经生物学的人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks)技术为这种系统性的融合提供了新的思路和途径。人工神经网络特有的信息处理能力在愈来愈多的领域中展现出广阔的应用前景,它具有如下特点[9,10]:

①学习:神经网络可以根据外界环境修改自身行为,这使它比其他任何方法接受自身感兴趣的外界信息更敏感。

②概括:经过学习训练后,神经网络的响应在某种程度上能够对外界信息的少量丢失或自身组织的局部缺损不再很敏感,反映了神经网络的健壮性(鲁棒性),即工程上说的"容错"能力。

③抽取:神经网络具有抽取外界输入信息特征的特殊功能,在某种意义上可以说它能"创造"出未见的事物。

④模拟:神经网络由众多的神经元组成,以并行的方式处理信息,大大加快了运行速度,可以逼近任意复杂的非线性系统。

当然,神经网络并非十全十美,其自身的发展就曾经历过相当曲折的过程,但是,人工神经网络(ANNs)特性的融合将是化学工程学科发展到非线性核心系统的自组织适应和需要。例如采用神经网络设计的控制系统,适应性、稳定性和智能性均较好,能处理复杂工艺过程的控制问题,也使得化学工程师不但也是机械工程师,还首先是系统工程师,并能从最一般的非线性原理出发,解决实际过程的创新、应用、开发、生产等问题。

生产力的不断发展,科学技术的持续进步,人类认识自然和改造自然的不断深化,化学工程学科必将不断"分化"和"融合",体现出和谐系统的无限发展性质。

参考文献

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[2]韩兆熊.传递过程原理[M].浙江:浙江大学出版社,1988,11:3.

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[4]金涌,汪展文,王金福,等.化学工程迈入21世纪[J].化工进展,2000,(1):5-10.

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[6]张生心,梁仲清.从量子混沌再看物理学的统一性[J].自然辩证法研究,1996,12(10):8.

[7]苗东升.系统科学精要[M].中国人民大学出版社,1998,5:20.

篇（9）

CAI（Computer--AidedInstruction）指计算机辅助教学。它是集图、文、声、像为一体，通过直观生动的形象来刺激学生的多种感官参与认识的活动，能调动学生的学习积极性，使学生成为学习的主体，从而提高课堂教学效率的教学辅助手段。在教学之中使用CAI课件，目的是使用CAI技术来辅助教学，为了能够产生更好的教学效果而采用的，到目前为止，做课件的老师也的确不少，课件也做了不少，但是粗制滥造的却很多，在课堂、公开课中作秀、表演的也比较多，真正能恰如其分地用于课堂的就不多了。因此，作为一种新的教学手段具有它本身的特点和优点，并且只有在正确的教育理论支持下，与原有的传统教学手段一起相互补充，共同运用于教学过程，才能取得最佳的教学效果。否则必然会过于花俏，过于卖弄，直接影响教学的效果，或者，冲其量也只不过是仅仅代替了黑板的板书而已。

CAI辅助化学教学形式多种多样，应用比较普遍的是用大屏幕投影系统与传统教学媒体有机结合来进行教学。教师可以边讲边操作；也可以结合教学内容，展示事实、创设情景、呈现过程、提供示范，必要时再辅以课堂实验等。这样的教学模式除了公认的信息量大、时间利用率高等优点外，我认为在设计时还应具有以下不可替代的功能：

一、直观

想象力是智力活动的翅膀。在现实刺激物的作用下，人脑中的旧表象重新配合，从而构造出与原有事物基本相符甚至完全崭新的形象的心理过程称为想象。丰富的记忆表象是培养想象力的重要手段。在化学教学中培养学生的想象力也是大纲和考纲的要求，是培养学生素质的重要组成部分。想象的水平是依一个人所具有的表象的数量及质量为转移的。培养想象力，就必须扩大充实表象的数量，改善已有表象的质量，以扩大已有表象的储备。

化学研究的对象中有大量的微观过程，若只通过教师的讲解去想象实际发生在三维空间中的运动和变化是有难度的。在传统的课堂中，由于给学生提供的感性材料受到很大的局限，有时因不能给学生直观的表象而影响了学生对知识的理解与巩固。如：化学中的一些微观抽象知识一直是课堂教学中的难点。依靠传统的讲授和静态模型的展示提高教学效果，已经越来越不能满足现代中学生的需要。因此，对原子结构、分子在化学变化中的变化、电子得失、微观粒子的基本特性等大量微观现象进行动态的模拟是化学教师渴求的现代教学手段。

通过多媒体计算机可以把微观抽象的内容及某些实验利用二维或三维的图像、动画进行模拟。用图形、图象、动画、文字和声音等方式向学生提供丰富的感性材料，特别是可以把从文字材料获得的概念转化成直观的形象，把难于想象的微观世界宏观化，把难以演示的实验形象化，通过直观的视觉来帮助学生理解，大大降低了难度，使学生深入认识事物的本质，从而使教学难点顺利突破。这样学生多种感官同时参与学习，教学信息丰富，学生获得的记忆表象数量及质量均大幅提高，日积月累想象力自然得到长足发展。举例如下：

①展示分子结构及分子的分裂情况。这主要用于物质结构及化学变化实质的教学中，如H2O、H2、O2等分子结构，可通过制成立体分子结构动画，生动地展示在大屏幕上。通过Anthorware制作动画，加上闪烁与伴音，能形象地展示水分子分成氢原子、氧原子，氢、氧原子分别构成氢分子、氧分子等。

②模拟工业生产流程。教材中有些生产流程的内容，如钢铁的冶炼、石油的炼制及合成氨工业等，仅靠挂图及教师讲解，效果不理想。恰当地利用动态模拟，能使学生对主要生产设备内的反应产生身临其境的感觉，避免了书本上冗长文字所造成的呆板、枯燥。

③模拟实验及视频播放实验录象。化学是以实验为基础的科学，演示实验是必做的，不能用计算机来代替。但常规实验受到条件限制有某些不足，这可以通过CAI课件中的动画、视频播放等手段来弥补。如液态空气的蒸发，普通中学的实验室是没有条件得到液态空气的，课堂上难以演示；再如浓H2SO4的稀释时错误地将水倒入浓H2SO4，会带来什么后果呢？这是不能用实验来演示的。但都可通过动画模拟及伴音得到解决。又如Na与H2O反应实验，通过投影实验能使全体学生基本看清，但反应太快，学生完整描述实验现象有困难。这时可将该实验的视频文件反复播放，并通过帧数控制定格在几个特殊阶段，这样学生就能将实验的整个过程看得十分清楚。

二、互补

CAI在化学课堂教学中不能起主导作用，只是化学教学中的一个必要的补充，这也要求我们在课堂设计的时候和CAI设计的时候充分考虑到这一点。课堂设计的时候，必须还是按照课堂必有的一些步骤进行课堂设计，如复习提问、引入新课、讲授新课、板书设计等等。作为一个必要的补充，CAI可以在任何需要的时候出现。

1、与实验的互补

化学实验是有目的地使自然界中的化学现象在特定的环境、条件下简单化、明晰化、突出重要因素重现出来，以便于进行观察、研究，认识物质的性质及其变化的规律。化学实验中物质的性质及其变化通过声、光、色、态的改变生动、鲜明的表现出来，为学生提供丰富的新意刺激，可以有效的调动学生的各种感官，全面、清晰、准确的认识物质的性质及其变化的规律。化学是一门以实验为基础的自然科学，说明化学中的一些现象、变化，当然必须充分通过课堂化学试验来说明。CAI课件与化学实验两者必须相辅相成，相互补充，同时为化学课堂教学服务。也就是说，CAI课件中的模拟实验也不能代替全部课堂演示实验。如：在讲水的组成时，首先在课堂上做电解水的实验，两电极产生的性质截然不同的气体引起学生的兴趣，都想知道为什么水通电产生的为什么不是水蒸气。接着老师展示CAI课件，从微观方面以动画的形式展示水分子在通电时变化的原因。学生心中的谜团终于解开了，同时也接受到了新的知识。在这里，化学实验教学和CAI课件就起了非常好的互补。

2、与板书的互补

板书，是教师用以传达教学信息的一种媒介，是化学课堂教学的重要手段和环节之一。它和教学语言，非语言行为或先或后或同时出现，互为补充、完善，是化学课堂教学不可缺少的部分。在一堂完整的课堂教学中，板书可以揭示教学内容的要点和逻辑层次，体现知识脉络和体系。板书直观、精炼。它通过调动、刺激学生的视觉器官，将教学信息的结构及其内在联系呈现给学生，使学生便于联想记忆。流畅漂亮的书法，新颖别致的布局，搭配合理的色彩等无不给人以美的感受，对学生的审美观和表达能力具有潜移默化的影响。人们把精心设计的板书称为形式优美、重点突出、高度概括的微型教科书。化学学科的特点决定化学知识的层次性、阶段性。没有板书或者仅仅只是展示一下板书，知识的全面性或者层次性不能在学生头脑中形成一个整体。一堂课下来，学生对CAI课件中的图片、声音、动画有较强的记忆，而他们所记忆的知识点是零散的，不完整的，不系统的。

三、交互

CAI网络课件人机对话的方式有效地实现了程序化、启发式教学。可无距离地实现个别化教育，因人施教。“教师”与学生间可用文字、声音、图像、动画等进行相互交流，这是“一块黑板、一张嘴，一支粉笔讲到底”的传统教学方法根本无法实现的。交互式的教学方式使教学效果得到了显著地提高。

教师讲课前，首先发一道命令，封锁所有学生的键盘，强制性地中断学生操作，然后教师通过网络软件将自己屏幕上的信息实时地传递到各个学生机，随着讲课内容的不断变化，教师可以适时改变屏幕上的内容。如学生在学习中遇到了问题，自己无法解决，学生只要按一下控制键，教师那边就能得到及时的反馈，老师立即把学生的屏幕截取过去，通过自己的键盘和这位学生做一个双向式的交流，共同地解决问题。这一切只是在“默默无声”不影响其它同学的情况下完成的。如果老师发现学生的问题解答得很有创意，或者是觉得这个答案有相当的典型意义的时候，他还可以将这个学生的答案示范给在座的每位学生，让所有学生分享他的成功和教训。这种新的教学模式比传统课堂教学更能促进师生之间的交流与合作，教师在这种教学环境下，会感到自己更多地是一个管理者和引导者，而不是一个说教者。我认为这完全符合目前教育教学改革的需要，通过这一方式可以使学生在各自的基础得到更加全面地发展。

此外利用计算机的存贮信息量大的特点，可以大量储存相关知识点的习题、例题以及与化学相关的课外资料，这对学生进行因材施教提供了极大的方便。现在软件市场上的相关题库均有各种层次的习题、例题及测试反馈系统，对于优秀生计算机可以根据要求调出难度较大的资料供他们选用；对于基础薄弱的学生，也可以调出巩固性习题，且计算机可以不厌其烦地帮助学生，适时地在屏幕上出现鼓励性提示语，对于克服学生的厌倦心理和被动心理大有益处。

四、安全

化学实验教学历来都强调要保障实验的安全，安全是教学实验必备的一个条件，过去对化学实验的不安全因素主要考虑为爆炸、起燃、强腐蚀、极毒等。而现在，人类对环境保护日益重视，化学实验产生有害环境的废气、废液和废渣等也被视为实验的不安全因素，因为其结果同样会影响到师生的健康，而且这种危害还具有广泛性和持久性。现阶段的新课程改革就已非常重视这个问题，如删除了会引起空气污染的硫的燃烧实验、引起危险的氢气爆炸实验等。但是硫的燃烧、爆炸的形成又是一个非常重要的基础知识，如果使用CAI课件中播放视频的方法，则可以很好的解决此类问题。此外对于下列实验用CAI课件演示的方法完全可以起到很好的效果。

1.有毒、有害以及在短时间内无法完成的实验。如胶体的电泳、硫化氢的性质与制取、CO、SO2、Cl2等毒性实验。

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二、化学工程、工艺试验数据的科学搭配分析

传统形态的化工实验操作，内部数据排列机理相当复杂，整体活动延展下来，具体的人力、物力资源全面堆积。因为内部流程需要借助平行试验进行掌控，特定数据处理重复性特征广布。因此，必要时技术人员可依靠MATLAB软件进行流程过渡，将人工演算过程中的数据限制因素调节完毕。这部分实验流程是掌握化工研究方式的重要环节，整体流程较为漫长。所以，计算机信息技术便将这些复杂的演算流程进行智能模拟操作，并透过实验要求建立必要的模型基础，使得工艺技术管制范围下的各类可行条件全面延展。化工产业讲求专业实验的引导价值，具体行动标准动机也是围绕特地实验点进行参数定量关系探索，进而将化工所需遵循的客观规律罗列完整。MATLAB软件在整个研究过程中开辟引导先河，其将各类函数图形进行轻松规划，肃清细致符号演算和数值计算限制问题。这类软件应用范围较为广阔，包括数字通讯和财务建模等内容。目前这类程序已经成为国际控制终端的必要支撑媒介，现场操作人员基本只需编写某种数据处理程序，之后将原始数据输入，就能轻松提炼相关实验结果，将优质化数据和图示模型展出。另外，涉及这方面人员素质的强化工作也相当重要。随着技术创新和科技产业化的加快，环境保护意识的加强，必然会带来对分析检验专业人才需求的上升，且无论在数量和质量上，都提出了新的要求。