化學(xué)工程的研究?jī)?nèi)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(guān)鍵詞： 工程光學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)模式；教學(xué)改革
Key words： Engineering Optics；teaching content；teaching pattern；teaching reform
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）01-0160-03
0 引言
《工程光學(xué)》是安徽科技學(xué)院光電信息科學(xué)與工程和電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，在課程體系中具有非常重要的作用。教學(xué)內(nèi)容包括幾何光學(xué)和物理光學(xué)。這些內(nèi)容是后續(xù)相關(guān)課程（如光電子技術(shù)、信息光學(xué)、光電檢測(cè)與信號(hào)處理、光纖通信等）的基礎(chǔ)。
根據(jù)人才培養(yǎng)方案的要求，課程組編寫了該課程的理論教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，光電信息科學(xué)與工程專業(yè)總學(xué)時(shí)80學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)18學(xué)時(shí)），電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)總學(xué)時(shí)64學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)12學(xué)時(shí)）。在實(shí)施工程光學(xué)教學(xué)改革之前，教學(xué)過程中出現(xiàn)了以下問題：①理論教學(xué)中，側(cè)重公式推導(dǎo)，沒有突出學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)；同時(shí)，物理光學(xué)中有部分內(nèi)容與大學(xué)物理中波動(dòng)光學(xué)內(nèi)容重疊，這部分內(nèi)容再一次教學(xué)顯得累贅。②實(shí)驗(yàn)課中，沒有突出綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的重要地位，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的關(guān)鍵問題[1]，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力具有重要的作用。改革以前，學(xué)校的工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為主。③教學(xué)方法與手段單一。在理論課教學(xué)中，教學(xué)過程是教師講、學(xué)生聽滿堂灌的教學(xué)模式，缺少與學(xué)生有效的互動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到體現(xiàn)；在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。④考核方式太單一。改革之前，工程光學(xué)考核成績(jī)由兩部分組成，其中閉卷筆試成績(jī)占80%，平時(shí)成績(jī)占20%。這種考核方式不能多角度反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
針對(duì)工程光學(xué)課程教學(xué)過程中出現(xiàn)的這些問題，我們對(duì)工程光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，在理論課程教學(xué)中，刪除了一些重復(fù)性的教學(xué)內(nèi)容；在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，加大了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例；同時(shí)對(duì)教學(xué)模式進(jìn)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(xué)課程理論教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
1.1 注重與大學(xué)物理的銜接
波動(dòng)光學(xué)是目前大學(xué)物理波動(dòng)部分講授的主要內(nèi)容，學(xué)生通過大學(xué)物理的學(xué)習(xí)，對(duì)于光波的基本概念和光的干涉、衍射的基本現(xiàn)象有了較深刻的認(rèn)識(shí)，為了避免重復(fù)講授相同內(nèi)容，課程組對(duì)這部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化：刪除了與大學(xué)物理課程重復(fù)的內(nèi)容（如光的干涉中的部分內(nèi)容），增加了部分現(xiàn)代光學(xué)內(nèi)容，弱化了理論公式推導(dǎo)。
1.2 注重與后續(xù)課程的銜接
由于這兩個(gè)專業(yè)后續(xù)將開設(shè)多門光學(xué)課程，比如激光原理與技術(shù)、光電子技術(shù)、信息光學(xué)、光纖通信技術(shù)、光電探測(cè)與信號(hào)處理、光學(xué)設(shè)計(jì)等。為了保證課程體系的系統(tǒng)性同時(shí)避免后續(xù)課程的重復(fù)，我們對(duì)工程光學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化選擇。
幾何光學(xué)部分選擇了以下教學(xué)內(nèi)容：①幾何光學(xué)基本定律與成像概念；②共軸球面光學(xué)系統(tǒng)；③理想光學(xué)系統(tǒng)； ④平面系統(tǒng)；⑤光學(xué)系統(tǒng)的光束限制；⑥像差概論；⑦實(shí)用光學(xué)系統(tǒng)。將現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)容移至后續(xù)的光纖通信技術(shù)課程中講授，這樣安排既有利于避免相同內(nèi)容的重復(fù)講授，又保證了幾何光學(xué)部分課程體系的系統(tǒng)性。
物理光學(xué)部分主要講授：①光的電磁理論基礎(chǔ)；②光的干涉；③光的衍射；④光的偏振。對(duì)于教材中涉及的晶體光學(xué)基礎(chǔ)放在后續(xù)課程進(jìn)行講授。
1.3 加強(qiáng)課堂教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代光學(xué)前沿問題的聯(lián)系
在課堂教學(xué)中，加強(qiáng)課堂教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代光學(xué)前沿問題的聯(lián)系，向?qū)W生講授這些知識(shí)在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用，更能使學(xué)生了解光學(xué)前沿的概況及其發(fā)展動(dòng)態(tài)，這樣比傳統(tǒng)教材更具活力和現(xiàn)代氣息，同時(shí)，通過講授這些知識(shí)還可以開闊學(xué)生視野，啟發(fā)學(xué)生思維，拓展學(xué)生的知識(shí)面。
2 工程光學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
2.1 工程光學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的整合與優(yōu)化
在多年的工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，我們對(duì)工程光學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合與優(yōu)化，構(gòu)建了基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性三個(gè)層次的工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，各層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容所包括的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1、表2、表3所示。
2.2 突出綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的重要地位
改革之前，安徽科技學(xué)院的工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為主，沒有突出綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的重要地位，顯然這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系不利于培養(yǎng)學(xué)生的開拓精神和創(chuàng)新能力，為了突出綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要地位，我們加大了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所占比例，壓縮了基礎(chǔ)性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。目前，學(xué)校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)為18學(xué)時(shí)，我們安排時(shí)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，6學(xué)時(shí)的綜合性實(shí)驗(yàn)，3學(xué)時(shí)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)為12學(xué)時(shí)，我們安排了6學(xué)時(shí)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，3學(xué)時(shí)的綜合性實(shí)驗(yàn)，3學(xué)時(shí)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；通過改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容將綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例提高到了50%，幾年的教學(xué)實(shí)踐表明：改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系更有利于提高學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)的積極性，學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神在實(shí)驗(yàn)過程得到了充分地體現(xiàn)，在今后的教學(xué)改革中，我們將繼續(xù)加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，進(jìn)一步突出綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的重要地位。
3 工程光學(xué)教學(xué)方法與教學(xué)模式的改革
3.1 充分發(fā)揮多媒體課件教學(xué)的優(yōu)越性
工程光學(xué)課程光路圖多、知識(shí)面廣泛、公式推導(dǎo)繁雜，而且具有一定的抽象性；應(yīng)用多媒體課件教學(xué)，可以綜合文字、圖像、聲音、動(dòng)畫和視頻等信息，展示工程光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)立體教學(xué)[2]。可以將抽象的內(nèi)容形象化，從而有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。同時(shí)利用多媒體課件教學(xué)還可以節(jié)省課堂板書、公式推導(dǎo)和作復(fù)雜光路圖的時(shí)間，從而大幅度擴(kuò)展工程光學(xué)單位學(xué)時(shí)的授課信息量，解決了當(dāng)前該門課程普遍存在的內(nèi)容多與學(xué)時(shí)少的的矛盾。
3.2 改革工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，變被動(dòng)接受為主動(dòng)探索
在工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式上，我們建立了以“學(xué)生為主體”的新型教學(xué)模式。對(duì)三種不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容采用了不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，其中基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要由學(xué)生自主完成，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要做好以下工作：①維護(hù)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)秩序；②對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的故障實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維修；③對(duì)個(gè)別通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書仍無法單獨(dú)完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)；④組織學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行討論等。綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式：教師提前兩個(gè)星期布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)要求并提供所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備等相關(guān)信息，學(xué)生在這段時(shí)間內(nèi)以組為單位通過查閱資料完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)課上，以組為單位完成實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)踐結(jié)果表明：這種以“學(xué)生為主體”的新型教學(xué)模式極大地提高了學(xué)生的獨(dú)立思考能力和開拓精神，同時(shí)也很好地培養(yǎng)了同學(xué)之間的協(xié)作精神。
3.3 開展開放式教學(xué)模式的改革
目前，學(xué)校工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)室能夠開出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共26個(gè)，以后還將不斷地增加一些新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，我們只能完成部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而很多學(xué)生對(duì)沒有開出的其它實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也很敢興趣，為了滿足這部分學(xué)生的要求，我們進(jìn)行了開放式教學(xué)模式的改革，開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中沒有安排的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生結(jié)合自己的興趣可以在一個(gè)學(xué)期或幾個(gè)學(xué)期內(nèi)選擇完成幾個(gè)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開放實(shí)驗(yàn)室并由專職教師進(jìn)行管理，并負(fù)責(zé)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問題。
4 考核內(nèi)容與考核方式的改革
教學(xué)改革之前，課程組確定的考核方式是閉卷筆試成績(jī)占80%，平時(shí)成績(jī)占20%，平時(shí)成績(jī)中作業(yè)和實(shí)驗(yàn)各占10%。這種考核方式不能真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，而且也不能多角度反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。為此我們進(jìn)行了考核內(nèi)容與考核方式的改革，將考核成績(jī)分成了四部分：期中閉卷筆試成績(jī)占30%，期終閉卷筆試成績(jī)占30%，實(shí)驗(yàn)操作考核占20%，平時(shí)成績(jī)占20%。
4.1 實(shí)行分階段考核
實(shí)行分階段考核方式，有利于維持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有利于教學(xué)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，有利于促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)[3]。我們的做法是將理論考核分為期中和期終閉卷考核，權(quán)重各為總成績(jī)的30%，為了體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，在期中和期終閉卷考核中實(shí)驗(yàn)部分所占的比例不低于20%。期中閉卷考核一般安排在學(xué)期的第11周進(jìn)行，考核內(nèi)容為除實(shí)用的光學(xué)系統(tǒng)以外的幾何光學(xué)部分相關(guān)內(nèi)容；期終閉卷考核安排在學(xué)期末進(jìn)行，考核內(nèi)容為實(shí)用的光學(xué)系統(tǒng)和波動(dòng)光學(xué)部分相關(guān)內(nèi)容。
4.2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作考核
我們建立了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)操作考核細(xì)則，第一次實(shí)驗(yàn)課時(shí)，向?qū)W生講清楚實(shí)驗(yàn)操作考核的時(shí)間，地點(diǎn)，內(nèi)容，考核方式以及在總成績(jī)中權(quán)重等，實(shí)驗(yàn)操作考核主要從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況等方面對(duì)學(xué)生本學(xué)期已完成過的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)操作總成績(jī)按權(quán)重的20%計(jì)入總成績(jī)。通過實(shí)驗(yàn)操作考核這種方式大大提高了學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的積極性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果大大提高。
5 結(jié)束語
本文是針對(duì)安徽科技學(xué)院的實(shí)際情況，借鑒了國(guó)內(nèi)各高校的工程光學(xué)教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工程光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，在理論課程教學(xué)中，刪除了一些重復(fù)性的教學(xué)內(nèi)容；在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，加大了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例；同時(shí)對(duì)教學(xué)模式進(jìn)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(shí)踐表明，通過課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過教學(xué)模式的改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生真正融入到課堂教學(xué)中，工程光學(xué)教學(xué)質(zhì)量有了明顯的提高。
參考文獻(xiàn)：
[1]官邦貴，秦炎福，張永峰，等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容重組的研究與實(shí)踐[J].成都師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，30（9）：116-119.
第2篇
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)軟件；數(shù)據(jù)處理
化學(xué)工程設(shè)計(jì)的目的是利用化學(xué)方法和物理方法尋找工業(yè)生產(chǎn)的最佳過程，研究工業(yè)生產(chǎn)中的共同規(guī)律，從而使工業(yè)生產(chǎn)的效益最大化。計(jì)算機(jī)軟件在工業(yè)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已非常普遍，化學(xué)工程數(shù)學(xué)模型計(jì)算、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝流程繪制等，都會(huì)用到計(jì)算機(jī)軟件，化學(xué)工程設(shè)計(jì)中最常見的應(yīng)用軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN等，研究這些計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用，能有效提高化學(xué)工程設(shè)計(jì)的效率，降低化學(xué)工程設(shè)計(jì)成本，使其設(shè)計(jì)結(jié)果更科學(xué)、更可靠。
1化學(xué)工程研究的內(nèi)容及手段
化學(xué)工程設(shè)計(jì)就是對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的化學(xué)過程、物理過程進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)，使其能夠完成大規(guī)模的生產(chǎn)任務(wù)，使化學(xué)科學(xué)能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。如石油精煉、食品加工、藥品生產(chǎn)、建筑材料生產(chǎn)等，這些都屬于化學(xué)工程研究的領(lǐng)域，化學(xué)工程設(shè)計(jì)要對(duì)工程的相關(guān)因素進(jìn)行充分的、全面的考慮，并結(jié)合裝置效應(yīng)，解決生產(chǎn)過程中的各類問題，確保化學(xué)工程生產(chǎn)過程可靠、安全、有效。這一過程涉及物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，結(jié)合生產(chǎn)過程開發(fā)和操作理論等研究工業(yè)生產(chǎn)的最佳形式，包括單元操作研究、化學(xué)反應(yīng)工程研究、傳遞過程研究等，是一項(xiàng)非常龐大且復(fù)雜的工程。一方面，化學(xué)工程本身比較復(fù)雜，它屬于多學(xué)科交互的研究范疇，有時(shí)物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生相互影響，研究起來比較復(fù)雜。此外，化學(xué)工程研究的物質(zhì)有氣體、液體與固體，多種形態(tài)共存，研究起來比較復(fù)雜。另一方面，化學(xué)工程研究的物系流動(dòng)時(shí)邊界比較復(fù)雜，這就導(dǎo)致其設(shè)備沒有固定的形態(tài)、構(gòu)造等，要結(jié)合不同的生產(chǎn)需要，靈活設(shè)計(jì)化學(xué)工程，致使其設(shè)計(jì)比較復(fù)雜、多變。化學(xué)工程的研究方法較多，早期，人們主要通過實(shí)驗(yàn)來研究化學(xué)工程的設(shè)計(jì)，將實(shí)驗(yàn)的過程逐級(jí)擴(kuò)大，以探索工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)律、工藝等，人們將其稱為經(jīng)驗(yàn)放大法。隨著化學(xué)科學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，進(jìn)入20世紀(jì)后，人們逐漸意識(shí)到化學(xué)工程研究的重要性，開始尋找新的方法對(duì)其進(jìn)行研究，這一時(shí)期就出現(xiàn)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(jìn)行分析歸納，尋找相似的變量，盡可使研究變得簡(jiǎn)便，然后再通過實(shí)驗(yàn)求得這些數(shù)據(jù)的關(guān)系，再設(shè)計(jì)化學(xué)過程。這一時(shí)期，將數(shù)學(xué)模型方法應(yīng)用于化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的研究模式已初步形成，利用數(shù)學(xué)模型法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法，取得重要的數(shù)據(jù)，再通過實(shí)踐鑒別、驗(yàn)證這些數(shù)據(jù)，進(jìn)而完善化學(xué)工程的設(shè)計(jì)。這一時(shí)期，化學(xué)工程設(shè)計(jì)面臨的最大問題就是巨大的數(shù)據(jù)量與人繁重的工作之間的矛盾，而且人工計(jì)算、設(shè)計(jì)中易出錯(cuò)。計(jì)算機(jī)誕生后給各行各業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的契機(jī)，化學(xué)工程研究也迎來了新的局面，計(jì)算機(jī)在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用將人從繁重的運(yùn)算、數(shù)據(jù)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(shí)節(jié)省了時(shí)間、研究成本。直到現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)仍是化學(xué)工程設(shè)計(jì)的重要輔助工具，計(jì)算機(jī)軟件被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，成為化學(xué)工程發(fā)展的重要支柱。
2計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
首先，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理功能為化學(xué)工程研究帶來了方便，化學(xué)工程設(shè)計(jì)者不用再反復(fù)、重復(fù)收集、整理各類數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源共享性、計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能，使化學(xué)工程研究人員通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用可以獲得更多的研究資源和設(shè)計(jì)資源，應(yīng)用軟件對(duì)掌握的資源進(jìn)行加工、分析，可以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，這種方法顯然比人工準(zhǔn)確、可靠、高效得多。例如，利用MATLAB軟件，可以迅速、準(zhǔn)確分析大量數(shù)據(jù)，快速得到結(jié)果。例如，對(duì)某企業(yè)廢水中的一些有毒物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)眾多，人工處理起來復(fù)雜、麻煩、易出錯(cuò)，應(yīng)用MATLAB處理就簡(jiǎn)單得多了，輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，很快便能得到結(jié)果。其次，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件可以使化學(xué)工程設(shè)計(jì)的過程更為直觀、簡(jiǎn)便。例如，應(yīng)用MATLAB軟件可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形，還可以在圖中添加文本，這樣能使化學(xué)工程研究更方便。又如，使用CAD軟件，可以繪制化學(xué)工藝流程，使化學(xué)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容更精確、美觀、具體，有利于設(shè)計(jì)者及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，改變?cè)O(shè)計(jì)思路，使化學(xué)工程的設(shè)計(jì)更完美。再次，計(jì)算機(jī)軟件可以模擬化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)和化學(xué)工程過程，使研究者和設(shè)計(jì)者更易得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，也使化學(xué)工程的內(nèi)容和方法得到了豐富和完善。
2.2計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例
化學(xué)工程設(shè)計(jì)中最常用的計(jì)算機(jī)軟件有MATLAB、CAD、ORIGIN、ASPEN、PROⅡ等，這些軟件應(yīng)用的主要目的是數(shù)學(xué)建模、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、化學(xué)工藝流程繪制、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)分析與化學(xué)工程分析、設(shè)計(jì)、核算等。例如，配備一定濃度的溶液，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件依次輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)，就能夠得出固體的配置量，這樣大大地提高了化學(xué)工程設(shè)計(jì)的效率，使工程設(shè)計(jì)得到了優(yōu)化。又如，利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行化學(xué)制圖，應(yīng)用MATLAB、CAD都能完成。特別是CAD的三維圖，直觀、立體感強(qiáng)，是現(xiàn)在化學(xué)工程研究必不可少的軟件，能夠?qū)⒒瘜W(xué)工藝流程真實(shí)、客觀地表現(xiàn)出來，人們通過看圖就能掌握化學(xué)工程的概況，方便、快捷，即便不是化工的專業(yè)人士通過看圖也能夠了解化學(xué)工程的概況和生產(chǎn)流程。
2.3計(jì)算機(jī)軟件在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問題
計(jì)算機(jī)軟件、硬件的發(fā)展都非常快，軟硬件相互配合才能發(fā)揮出計(jì)算機(jī)應(yīng)用的最大價(jià)值。當(dāng)前，化學(xué)工程設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用存在的一大問題就是大多數(shù)化學(xué)工程研究者、設(shè)計(jì)者，過于重視對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和研究，而忽視了對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)硬件的學(xué)習(xí)和了解，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)硬件的一些小問題就會(huì)阻礙工作的繼續(xù)進(jìn)行，甚至造成難以挽回的損失。例如，化學(xué)工程設(shè)計(jì)圖存儲(chǔ)不當(dāng)，造成設(shè)計(jì)圖丟失、損毀、被盜等情況發(fā)生，影響了化學(xué)工程設(shè)計(jì)的進(jìn)度和效益。其次，一些化學(xué)工程設(shè)計(jì)者、研究者過于依賴計(jì)算機(jī)軟件，進(jìn)而忽視了自身對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握、應(yīng)用和研究，一旦離開計(jì)算機(jī)感覺什么事都做不好，這種依賴使其在化學(xué)工程設(shè)計(jì)中缺少創(chuàng)新和鉆研精神，不利于化學(xué)工程科學(xué)的持續(xù)發(fā)展。再次，化學(xué)工程研究中設(shè)計(jì)和操作優(yōu)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(shí)踐研究，計(jì)算機(jī)軟件也能模擬部分的實(shí)驗(yàn)過程，且其處理分析數(shù)據(jù)的能力很強(qiáng)，即便如此，將化學(xué)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用到大型生產(chǎn)中還是存在諸多問題，這就啟發(fā)我們需要進(jìn)一步研究化學(xué)工程設(shè)計(jì)的相關(guān)軟件，進(jìn)一步提高其模擬實(shí)驗(yàn)和處理數(shù)據(jù)的功能，更好解決化學(xué)工程研究中的各類問題，最好能綜合不同軟件的應(yīng)用效果，使軟件的應(yīng)用更為方便、簡(jiǎn)潔、高效。
3結(jié)語
化學(xué)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件，首先應(yīng)重視計(jì)算機(jī)軟、硬件的協(xié)調(diào)發(fā)展，這樣才能使軟件更好發(fā)揮其作用。其次，化學(xué)工程研究的對(duì)象相當(dāng)復(fù)雜，計(jì)算機(jī)軟件作為化學(xué)工程設(shè)計(jì)的輔助工具，對(duì)于促進(jìn)化學(xué)工程研究、設(shè)計(jì)是很有幫助的，但歸根結(jié)底它只是化學(xué)工程研究和設(shè)計(jì)的輔助工具，因此，在化學(xué)工程研究設(shè)計(jì)中，更應(yīng)重視人的主動(dòng)行為，大膽開發(fā)和創(chuàng)新化學(xué)工程設(shè)計(jì)，不斷完善化學(xué)工程，使其能更好為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。
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第3篇
前言：隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)達(dá)，分子這一概念被帶到了大眾的面前，人們對(duì)分子的研究越來越詳細(xì)，運(yùn)用當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)研究分子，把分子放在顯微鏡下觀察，化學(xué)對(duì)其結(jié)構(gòu)了解的愈加深入，這樣分子設(shè)計(jì)的誕生也推動(dòng)了分子工程的誕生，這是時(shí)代和科學(xué)技術(shù)下的產(chǎn)物，他們的誕生使得化學(xué)研究進(jìn)入到更深階段——分子工程學(xué)。所以分子工程和化學(xué)工程兩者是相輔相成的。
一、淺談分子工程
在一個(gè)固定環(huán)境下對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造，不僅如此，還得理清分子之間的關(guān)系，這種原理就是分子工程學(xué)。分子工程不是單一的分子學(xué)科，而是由不同種類、學(xué)科構(gòu)成的，但是，只要有關(guān)分子工程就會(huì)有三個(gè)基本的問題：第一，怎樣按照要求對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì);第二，建筑分子結(jié)構(gòu)時(shí)要用什么基元;第三，怎么實(shí)現(xiàn)分子設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)的功能，就需要考慮怎么組裝基元。這三個(gè)問題有著密不可分的聯(lián)系，從而形成了三個(gè)實(shí)施分子工程的重要環(huán)節(jié)，這三個(gè)問題分別是分子工程的作用、結(jié)構(gòu)、結(jié)合的理論基礎(chǔ)。
與之前的化學(xué)研究方法有所不一樣的是分子工程在研究時(shí)，會(huì)在研究手段、對(duì)象、內(nèi)容等角度采取新的方法。傳統(tǒng)的化學(xué)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(fā)現(xiàn)，造就了那個(gè)年代合成藥物的鼎盛時(shí)期。可是分子工程學(xué)的研究則恰恰和傳統(tǒng)化學(xué)研究相反，它主要以功能研究為方向，通過對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究。這個(gè)時(shí)候它不單單對(duì)某一個(gè)化合物進(jìn)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(tǒng)化學(xué)研究得到的信息全面，不光可以得到分子結(jié)構(gòu)還可以知道分子某些特定的結(jié)構(gòu)層次。傳統(tǒng)化學(xué)研究過分注意分子結(jié)構(gòu)以及合成的聯(lián)系。可是，分子工程學(xué)卻看中功能和 物理原理。如今，化學(xué)不能獨(dú)自發(fā)展了，化學(xué)的發(fā)展必須要建立在生命、材料科學(xué)這兩門學(xué)科上。當(dāng)然也需要注意另外一些科學(xué)技術(shù)。
從化學(xué)工程學(xué)得到的經(jīng)驗(yàn)，分子工程學(xué)也從不同的分子工程研究中得出來。現(xiàn)在的分子工程學(xué)還在孕育，也就是在不同的領(lǐng)域、不同功能、對(duì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)、構(gòu)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(xué)需要按照功能、種類對(duì)其進(jìn)行分類。分子工程學(xué)主要研究化合物的功能體系，針對(duì)體系的研究就必須在分子水平上探究之前提過的三個(gè)問題，得到規(guī)律，功能體系以及工程學(xué)原理，這幾個(gè)不同方面相輔相成、互惠互利。
二、淺談化學(xué)工程
當(dāng)面對(duì)一些挑戰(zhàn)時(shí)工程學(xué)科發(fā)揮的作用才能體現(xiàn)其重要性。如今，環(huán)境問題成為我們急需解決的問題，因?yàn)樗c人們生產(chǎn)、生活、生存都有著密切的聯(lián)系，這個(gè)時(shí)候化學(xué)工程就有了研究的目標(biāo)，它需要解決資源可循環(huán)利用、化石資源的合理化利用等。化學(xué)工程需要解決經(jīng)濟(jì)的循環(huán)利用，不光肩負(fù)著科學(xué)方面的重?fù)?dān)，還需要傳遞物質(zhì)、能源、信息等。
化學(xué)工程之前從沒遇到過的一些問題，卻隨著生物技術(shù)等一些高新技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生，這有一個(gè)好處便是讓化學(xué)工程的研究深入到更具體的領(lǐng)域中。一些過于具體的問題，比如納米尺度問題，這是在傳統(tǒng)的化學(xué)研究中都沒有遇到過的微小領(lǐng)域，要是想加強(qiáng)微量產(chǎn)品的生產(chǎn)就必須擴(kuò)寬化學(xué)研究領(lǐng)域。在當(dāng)代這是化學(xué)工程打入到新領(lǐng)域必須要做的。發(fā)明催化劑以及工藝的源泉是新催化材料創(chuàng)造的。從另一個(gè)方面來說，要是將生產(chǎn)變得更加清潔，把不同的工藝以及流程進(jìn)行合并，然后找出最好的，這也是化學(xué)工程將要研究的重要領(lǐng)域。現(xiàn)在有關(guān)生命方面的科學(xué)發(fā)展愈發(fā)成熟，生物催化在這一領(lǐng)域已經(jīng)體現(xiàn)了自己價(jià)值。
如今人們愈加注意和自身相關(guān)的科學(xué)技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，健康、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域都對(duì)科學(xué)技術(shù)有了更深層次的要求，而且屬于化學(xué)的問題占大多數(shù)。舉一個(gè)例子，當(dāng)我們的生命機(jī)能受到損害就得使用藥物來控制，所要服用的藥就會(huì)對(duì)人們的身體機(jī)能進(jìn)行調(diào)節(jié)。將這些有關(guān)生命過程的問題解決就是化學(xué)過程在不屬于自己領(lǐng)域里的重大挑戰(zhàn)，所以肯定會(huì)得到化學(xué)工程學(xué)的注意。
隨著不同體系科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為化學(xué)工程帶來的問題在一定程度上推動(dòng)了化學(xué)工程學(xué)的發(fā)展。所有的科學(xué)技術(shù)都與化學(xué)工程有著密不可分的聯(lián)系，當(dāng)化學(xué)工程在發(fā)展的同時(shí)也推動(dòng)了整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步。所以，化學(xué)工程學(xué)逐漸被人們注意，也更大化的注意科學(xué)在化學(xué)工程中的運(yùn)用，化學(xué)工程學(xué)為整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域所帶來的價(jià)值就是該工程學(xué)以后要注意的方向。
為了讓化學(xué)工程學(xué)得到更好的發(fā)展就必須提高化工人員的專業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)化工人員的教育。化工工程教育應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，根據(jù)現(xiàn)代工程教育改革得到重要的成果來制定教育內(nèi)容，教育內(nèi)容不可以單調(diào)，需要將專業(yè)課與基礎(chǔ)課相結(jié)合，還得根據(jù)時(shí)代的更替而及時(shí)更新教育內(nèi)容，加強(qiáng)化學(xué)工程人員解決問題的能力;不過也得加強(qiáng)學(xué)生對(duì)資源環(huán)境以及另外科學(xué)領(lǐng)域的興趣。
結(jié)束語：
化學(xué)工程是一門綜合類較廣的學(xué)科，在未來的世紀(jì)會(huì)體現(xiàn)出更大的價(jià)值所以我們要做的就是抓住機(jī)會(huì)，在化學(xué)工程的發(fā)展過程中找到特屬于我國(guó)化學(xué)工程的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)，利用化學(xué)工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在重視化學(xué)工程的同時(shí)需要注意分子工程。分子工程的發(fā)展可以推動(dòng)化學(xué)工程的發(fā)展，另外分子工程與化學(xué)工程兩者為科學(xué)技術(shù)提供了很多可研究的課題，這些課題的解決就是科學(xué)技術(shù)的飛躍。
