時間：2023-06-01 11:33:07
導語：在化工熱力學論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
論文摘要：分析《工程熱力學》的教學實踐中采用多媒體技術的必要性，探討多媒體教學內容的選擇、課件的制作、多媒體放映以及多謀體教學中應注意的問題。提出課堂教學應在傳統教學方式的基礎上合理地應用多媒體技術，提高教學質量。
工程熱力學是熱能與動力工程專業和建筑環境與設備工程專業的重要專業基礎課，同時也是油氣儲運工程、化工機械過程與裝備和石油加工等專業的選修課。它是一門從工程實際出發來論述熱能與機械能相互轉換規律及其應用的基礎性課程。課程的特點是理論性強、概念抽象、公式圖表繁多、熱力過程變化復雜以及熱力循環的表示和分析困難。
多媒體技術是文本、圖像、動畫、聲音等運載信息的媒體結合體，以圖文并茂的形式為工程熱力學教學提供了多樣化、多視角、立體化的教學信息空間。在工程熱力學的課堂教學中，合理、適當的采用多媒體技術，不僅充實了教學內容，而且使課堂教學更加生動形象，提高了教學質量，教學效果良好吼
一、多媒體教學的必要性
工程熱力學課程的基本理論應用部分涉及許多圖片、圖形，內容圍繞工作原理圖、系統循環圖展開，傳統的板書教學需占大量的課堂時間手工繪制，效果不太理想，如果利用計算機制作成多媒體課件，集光、形、色于一體，形象直觀、內容生動，可以使視覺和聽覺同時發揮作用，增加課堂授課的生動性，激發學生學習的興趣，有利于學生認知能力的開發和對教學內容的理解。
〔一)及時更新教學內容。多媒體輔助教學，可以節約板書時間，有效地拓寬教學空間，在有限的時間內提供更多信息量，使教師有更多的時間進行重點、難點知識的講解。現代科學技術發展迅速，日新月異，而部分教材內容不可能及時更新，在課件制作中可補充大量最新技術資料，不僅解決教材內容相對滯后的問題，而且可引薦專業發展的前沿信息，拓展學生的視野。
(二)完善傳統教學手段。多媒體將傳統教學手段難以表達的內容和難以觀察到的微觀熱現象通過文字、圖像、聲音和動畫等形式生動的表現出來，加深了學生對知識的理解，激發了學習興趣和學習主動能動性。另外多媒體可通過字體的縮放、顏色的變化或明暗交替以及動態出現等方式來強調重點，使學生印象深刻，更容易記住這些知識點。
(三)增強學生感性認識。工程熱力學中有許多抽象的概念和過程，如孤立系統、平衡狀態、壓縮過程、水蒸汽定壓發生過程等。僅通過書本上的概念和簡單的插圖來講述或通過學生的想象來理解、掌握這些知識點是非常困難的，而借助多媒體技術就能使這些問題迎刃而解。多媒體課件支持FLASH動畫}WMV，AVI視頻等播放插件。如在講解內燃機結構和原理時，采用FLASH制作簡單的動畫來演示汽車內燃機的工作過程，學生在動畫中能非常直觀地看到內燃機的吸氣、壓縮、燃燒和排氣，再配合P-V圖畫出熱力過程，看起來一目了然，有利于學生對過程的理解和掌握，進而分析不同的壓縮過程所需功耗的不同。同時結合一些有趣的思考題。如:為何給球打氣時用濕布裹住氣筒外壁能節省體力?汽車油門是控制油量還是空氣量?這樣既能有效鞏固壓縮機省功原理，又與現實生活緊密聯系，極大的激發了學生的學習興趣。
二、多媒體教學內容的選擇
國內各類院校能源動力類專業基本都開設了工程熱力學課程，但可供課程使用的優良教材數量有限，且教材更新較慢，特別是工程背景和應用方面的知識較為匾乏。為此，首先應根據各高校學科專業特色，選擇合適的教材和參考書，為多媒體課件制作提供最基本的知識體系保障。其次各專業知識是相通的，但側重點不一樣，應補充介紹同一概念在不同工程運用背景下的區別和聯系，讓學生能更好的理解基本概念做到融會貫通。比如，熱力學能是工質的內部儲存能，是溫度和比容的函數。工程流體力學課程中，認為液體流動中溫度和比容為常數，所以熱力學能不變，研究中可以忽略。而工程熱力學研究中，熱力學能是重要的狀態參數，不能忽略其變化。最后要結合專業特色，拓展工程實踐知識，開展相關工程應用專題講座，避免計算時出現手提吹風機功率在60KW以上，甚至達363KW，而汽輪機噴管出口速度只有十幾米每秒的低級常識性錯誤。
三、多媒體課件制作應注意的問題
多媒體電子教案存在直觀、形象、生動、圖形圖像功能強大、易于展示最新科研成果、教學信息量大、學生易于復習等優點，但同時存在單幅信息量少、幅間信息不連貫、前后呼應不夠、學生思維不易跟上等問題。在制作時應該揚長避短處理好以下幾點問題。
(一)多媒體模板的制作。多媒體課件需合理照顧章節間的關系，但每張幻燈片的空間有限，難以有效發揮“標題”和“正文”的相互呼應。合理制作多媒體模板，是增加課件內容邏輯性和關聯性的重要保證。為此，應根據教學大綱內容制作本章節教學內容的主題目錄，教學時采用超鏈接的方式打開。其次建議每張幻燈片分成三個區域:標題區、正文區和腳注區，并用橫線嚴格區分，做成統一的模板。在標題區右上角，角注本章標題，而在標題區中央插人本節標題。正文第一行插入本節幻燈片主要內容標題，與正文呼應，使信息盡量連貫。腳注區可插人授課日期，頁碼等輔助信息，保證每頁幻燈片的完整性。最后，應制作復習提綱，與首頁主題目錄提綱和正文重點內容呼應。
(二)文字內容的確定。工程熱力學作為一門技術基礎課程，基本概念、基本原理、基本方法是要求學生掌握的重點，需要通過大量的文字來進行表述，因而課件上的文字內容不可避免要占有較大篇幅。需要特別注意的是切忌將大量教材內容原文照搬到課件上，授課時照本宣科。文字內容的確定必須經過反復推敲、歸納和總結，將核心內容提煉出來，完整的表述則通過授課或與同學之間的討論來完善。古人云:文章千古事，得失寸心知。幻燈片制作也是一樣，一定要精益求精。建議每張幻燈片不超過四段文字，每段文字不超過兩行。在需要特別強調的地方如前提條件和重要結論要點，用特殊強化處理標注，如PPT自帶的紅色五角星符號。當然對于課程中一些經典的概念和原理如孤立系統嫡增原理等建議給出原文，讓學生根據自己的理解提煉或用自己的言語表述，以加強對概念或原理的理解，同時培養學生的邏輯思維能力。
(三)圖像的選擇與處理。多媒體課件的優勢就是圖片功能強大，需要充分發揮。應選擇既反映工程實際又具有較高清晰度和對比度的優良圖片，這樣才不會出現投影放大后的圖像失真的問題，這一點需嚴格遵循寧缺勿濫的原則。對于原理性圖，如果直接采用軟件從書本上復制粘貼由于涉及圖像格式轉化會導致圖像像素丟失，圖像失真，建議利用PPT自帶的畫圖工具繪制，這樣既可以對圖像中各類曲線實現不同顏色、線條標記，又可以在播放時實現分層逐級播放。另外結合PPT動畫播放功能里的“擦除”效果，可實現曲線的動態繪制過程，利于學生理解和掌握熱力過程曲線。比如，理想氣體幾種基本熱力過程在P-V圖上同時出現時曲線煩亂，各區間物理意義復雜易混淆。采用上述方法可以得到很好的解決。
(四)多媒體課件的放映。在課件放映時，文字的出現應設為逐行或逐字播放，讓學生有時間記筆記和思考，不宜像放電影一樣整屏播出，此時內容繁多，眉毛連著胡子，學生分不清主次，很容易走神，更談不上理解和掌握。
作者的體會是應根據講解的思路和過程，逐級播放。特別是涉及公式推導時，應模擬黑板推導的過程，逐步或分塊出現。當然，這也會造成教師頻繁使用電腦，影響教師講解和學生思考的連貫性。建議使用多功能激光筆，實現遠程控制幻燈片播放。這樣教師一方面不用局限于講臺上，活動空間得到大大解放，另一方面也可以到講臺下加強與學生的近距離互動討論，有效維護課堂記錄。
四、多媒體教學中需注意的問題
效果優良的多媒體教學也存在學生視覺疲勞問題，這與黑板教學相比是一個固有缺陷。據贛南醫學院的一份調查數據顯示。大學生在課堂上被多媒體教學光照時間太長，學生連續2個課時接受多媒體教學，約22%產生輕度視覺疲勞，連續4個課時，輕度視覺疲勞則高達61%。可見，培養一支高素質多媒體教學課件制作隊伍，是消除學生視覺疲勞和提高教學質量的關鍵。積極參加多媒體教學課件制作學習班，學習適用于大學生最佳課件制作視覺效果的理論與方法，制定多媒體教學課件制作視覺審美的基本要素、基本規范和基本參數。
同時多媒體授課時光線較暗，如果課堂授課時教師只是點點鼠標，學生瞪大雙眼看，相互之間缺乏交流，學生容易昏昏欲睡。因此教師不能只站在講臺前一字不差地朗讀講課，應當隨時觀察學生聽課的精神狀態，適當地走到屏幕前指點內容，或者豐富教師自身的面部表情和肢體語言，利用提問、現場討論等互動交流以活躍課堂氣氛與調動學生學習積極性。
此外，使用多媒體教學的同時要合理的利用板書。聲像俱佳的課件相比于傳統的板書，雖然能夠給學生更直觀的感受，但稍縱即逝的課件來得快，去得也快，很難給學生留下深刻印象。對于一些重要的公式和圖表，要結合板書推導和繪制。板書是課堂教學的重要輔助手段。
關鍵詞：等離子體技術 化學合成
將氣體加熱到攝氏幾千度以上就形成等離子體。等離子體是宇宙中物質存在的一種狀態，也稱物質第四態。它是由完全或部分電離的導電氣體組成，其中可包含電子、正離子（原子或分子）、負離子（原子或分子）、激發態的原子或分子、基態的原子或分子、游離基等六種類型的粒子。這些粒子的正負電荷數量和密度大致相等，因而，等離子體在宏觀上保持電中性。
產生等離子體的方法很多，自然界雷電、日冕、極光等均可產生等離子體。在實驗室里可用放電、燃燒和激光等方法產生等離子體.處于等離子態的各種物質微粒具有極強的化學活性，在一定的條件下可獲得較完全的化學反應。
通常用于化學合成反應的等離子體（溫度低于104K，壓力在10-3一103atm之間）屬于物理上低溫等離子體范疇。它又可分為熱等離子體和冷等離子體。前者是由稠密氣體在常壓或高壓下電弧放電或高頻放電而產生。體系中電子溫度和氣體溫度接近相等，約3000～5000K，常用于無機合成和有機物裂解反應的高溫熱源，后者是由稀薄氣體在低氣壓下用激光、射頻或微波電源激發輝光放電而產生。體系中電子溫度可高達數千至數萬K，而氣體溫度很低，大致在室溫至上百℃。
一、等離子體熱力學
眾所周知，對完全熱力學平衡狀態（反應時間足夠長，以致各種“自發的”不可逆過程均已完成），其宏觀物理狀態都可用T、v，T、P；S、V；S、P等狀態函數中的任一對單值地描述。其中T是絕對溫度，P是壓力，v是體積，S是熵。
如果把等離子體看作是處于熱力學平衡狀態，則可以套用熱力學關系式對等離子體的熱力學性質加以描述，例如熱等離子體比較接近這種情形。然而，等離子體通常是空間不均勻的，且處在電場、重力場等外場中，因而平衡只能是局部的（即對于一個小的等離子體元而育）。為此，系統中各點處的平衡參數（尤其是溫度）各不相同，在很大程度上取決于外場的分布和大小。此外，等離子體中存在著彈性碰抽、復合、粒子對光子的吸收和輻射等多種復雜的微觀過程，而這些微觀過程又往往伴隨著動能和動量的交換以及粒子的形成或湮滅。這些都決定了等離子中只能建立所謂的統計平衡，即在給定的類型中，粒子的坐標、動量和內部狀態等有一個唯一確定的分布。迄今為止，還沒有可靠的實臉方法能用來測量等離子體的各種熱力學性質，而只能用統計熱力學的方法從理論上對它們定義。
對于低溫等離子體，可將其看成理想氣體的混合物，如果忽略粒子間的庫侖作用，其熱力學性質的計算可簡化為以下三部分：
1.用平衡態理想氣體統計熱力學公式計算“純粹”單個成份的熱力學參數；
2.用化學平衡的完全方程組（包括解離和電離方程）來計算等離子體的成份；
3.從已知的單個成份的函數值計算整個體系的熱力學函數。
二、等離子體用于無機化學合成
1.利用等離子體合成陶瓷超細粉
陶瓷在無機材料中占有重要的地位。隨著各種新型陶瓷材料的出現，它在許多尖端工業中獲得新的應用。利用等離子體來合成陶瓷超細粉作為一種開發新型陶瓷材料的有力手段越來越受到人們的重視。
早在60年代后半期，就已經開始研究采用等離子體噴射的陶瓷熔射法，用此法已制出部分氧化物和碳化物系陶瓷。60年代初期，有人開始采用熱等離子體法合成陶瓷微粉體。其方法是將反應物注入到熱等離子體中進行高溫化學反應，然后通過超強冷卻生成微粉體。其特點是在超高溫蒸氣的冷卻過程中產生非平衡化學反應。這方面已發表過不少論文，但由于大部分工藝是把反應物直接導入直流等離子體噴管，特別是用氯化物和反應性強的氣體作反應物時，電極受到劇烈的腐蝕，再加上對等離子體本身的基礎現象沒有充分了解，因而發展并不很快。70年代，等離子體化學迅猛發展，逐步搞清了采用普通直流等離子體噴管進行陶瓷合成的極限和反應過程的控制以及化學反應速度理論所要求的反應時間的極限，于是利用高頻電場感應等離子體噴射合成陶瓷的方法應運而生。高頻感應等離子體又叫感應偶合等離子體，是Reed于1961年研制成功的。其優點有二：一是氣體流速比直流等離子體的噴射速度約低一個數量級，至多不過30m/s，易于獲得數厘米直徑的等離子體，反應物可在等離子區滯留10毫秒，因而能在等離子區進行較充分的化學反應，對反應過程也能進行控制，二是無電極放電，不會出現反應物對電極的腐蝕和電極物質混入反應體系成為雜質，可以使用級化物、O2、uf6等各種強反應性氣體。
采用高頻等離子體合成陶瓷微粉體時，根據注入物質是粉體還是氣體，可選擇二種稍有不同的工藝：前者是粉體在等離子體中蒸發，獲得超高溫蒸氣，在冷卻過程中進行化學反應，后者是氣體物質在等離子體中進行解離、分解等一系列高溫化學反應和其后的冷卻過程中的化學反應。我們把前者稱為“反應性高頻等離子體蒸發法”，后者稱為“高頻感應等離子體化學氣相淀積法”。
超高純度的氧化物系陶瓷，格外受到人們青睞，特別是雜質含量只有lbbm（10-2）的SiOa微粉體，作為電子材料，今后的需求量將迅速增加。而在制備SiOa微粉的諸多工藝中，尤以用氧等離子體載化SiCl4的方法為最佳。
2.高頗等離子休淀積無機膜
薄膜在材料科學中占有極其重要的地位。等離子體化學的許多工作都與薄膜的制備和研究有關，上述“高頻等離子體化學氣相淀積法”通常即是針對制膜而言的。這方面的研究近20年來進展非常快。在半導體工業中，這種技術已成為大規模集成電路干式生產工藝中的重要環節。自1973年以來，英、美、日等國相繼用這種技術制成了氫化非晶硅（α-Si：H）薄膜。利用該技術可以制備Al2O3、BN、TiN等絕緣、耐腐蝕、耐磨的固體薄膜，正處于走向實用化的階段。
高頻等離子體淀積薄膜工藝分為等離子體增強化學氣相淀積（PACVD）和等離子體增強物理氣相淀積（PAPVD）兩大類。PACVD是使反應性氣體通過等離子體區進行化學反應后在襯底上成膜，其電場頻率可從300Hz直到微波，但較常用的是13.5MHz。與基于熱化學的化學氣相淀積（CVD）方法相比，PACVD可以大大降低淀積溫度，從而不致使襯底發生相變或變形。例如用CVD方法在硅片上淀積Si3N4膜需要900℃以上高溫，而用PACVD方法只要350℃，而且成膜質量高，從而使Si3N4得以成功地用作集成電路鈍化膜。PACVD還可以用于磷硅玻璃、非晶材料、超導膜、外延硅、SiC、WSi2以及各種薄膜敏感元件的制備。
PAPVD是基于動量傳遞的鍍膜技術。其基本原理是，在等離子體空間，放電氣體的粒子被電場加速轟擊陰極靶材料使其原子飛濺出來，淀積在基體材料上形成薄膜。由于濺射的粒子動能可高達1-40eV，所以膜與基體的結合強度要比普通物理氣相淀積（PVD）如蒸發鍍膜高得多。而且淀積溫度低，甚至可在塑料上鍍膜。用PAPVD方法可以淀積金屬（如Cu、Ag、Au、Ti等），氧化物（如ZnO、SiO2等）、碳化物（如SiC、TiC、TaC等）、氮化物（如AlN、Si3N4、NiN、TaN等）薄膜。此外，還可以對PAPVD設備加設磁控裝置，以約束等離子體中帶電粒子的運動，從而大大提高淀積速率。
三、利用低溫等離子體合成高聚物
等離子體聚合是多分子反應中的原子反應和聚合反應，主要包含等離子態聚合（PSP）和等離子體誘導聚合（PIP）兩個方面。二者的區別在于，前者是通過等離子體活化的原子或分子物種的再結合和聚集的高分子化，包括氣相反應中間產物的間接聚合過程，而后者是通過等離子體物種作引發劑誘導的鏈鎖聚合過程，是使單體的化學結構不受破壞的表面相的直接聚合。
人們用等離子態聚合技術成功地制備了許多性能特異的亞穩態結構的有機高聚物、硅、氮化硅和有機金屬化合物以及這些材料的超薄膜，發展了一種新興的薄膜制備技術一一等離子體聚合淀積。用這種技術制得的高聚物薄膜有超薄（可達幾個納米）、堅實致密、均勻、無針孔、結構上高度交聯、無定形、與基體粘附力強等優點，具有優良的化學、機械、光學和電氣性能，可以制成高強度耐磨膜、光學保護膜、電學絕緣膜、反滲透膜、選擇性滲透膜等，從而在化工、半導體、微電子學、光學、光纖、激光和太陽能等方面有著十分廣泛的應用。
四、結語
等離子體化學是一門新興的交叉學科，又是一門綜合性的技術。國外在這方面的研究較早，目前已有不少等離子體化學專著和會議論文集出版，有些研究成果被用于工業生產并生重大經濟效益。
參考文獻
藥學專業學生通過學習物理化學課程可以更好的理解和掌握后續專業課程，物理化學的許多理論在藥學實踐中都有所應用，但是，現有的大部分物理化學教材，仍然是以解決化學化工問題的角度來講述物理化學的理論，部分教材即使對藥學相關方面有所涉及也僅僅是以知識拓展或習題的形式展開，學生對物理化學和藥學的關系感受不深，導致學生無法學以致用。因此，我們在物理化學教學內容方面做了許多改動：熱力學基本定律是化學熱力學的基礎[3]，但其中復雜的數學推導過程導致學生望而生畏，為此，在教學中，我們只要求學生理解基本原理，了解公式的意義，掌握基本公式的應用即可。但是，對于在藥學專業中有所應用的幾個重要的概念，我們則特別加以強調，比如，熵函數是熱力學的基本函數，在藥學領域，也經常使用熵函數表征藥物結構特性，確定合成條件，分析藥物代謝機理，輔助藥物劑型設計等，而傳統教學中仍沿用了化學專業的講授思路，沒有體現出其在藥學專業中的特殊意義，因此，在教學中，我們簡單的通過卡諾循環引入熵函數之后，便從統計熱力學開始，以微觀的角度，從熵函數的物理意義出發，介紹熵函數，并進一步的通過學習掌握熵函數的應用。
化學平衡和相平衡是熱力學的基本應用，學生通常會在學習這部分內容的時候意識到物理化學和藥學的密切聯系，作為教師，應該有意識的引導和幫助學生建立和掌握這種聯系，為此，在教學中，我們通常選擇以現實中存在的藥物合成反應為例子，向學生講解相關公式的應用，而在相平衡中，我們在理論教學的同時，還會向學生解釋冷凍干燥技術、超臨界二氧化碳萃取、水蒸氣蒸餾等相關藥物提取技術，特別是在學元相圖時，我們會引導學生思考，低共熔點的存在，對于藥物劑型設計有何影響，如何利用和避免這種影響，并向學生展示其具體應用。相比化學熱力學，化學動力學與藥學的關系更加明顯[4]，其基本理論在藥物穩定性、藥物體內代謝等方面具有顯而易見的應用，在教學中，我們強化了這種聯系，通過設計習題，以具體藥物的代謝速率、藥物貯存期預測等相關案例為載體，讓學生親自動手應用動力學理論，解決專業問題，這一方面有利于學生對于物理化學基本知識的掌握，也有利于學生后續相關課程的學習，采用這種以專業需求為導向的教學方法，能夠明顯的提高教學效果。同樣的，在講授表面化學、膠體化學部分內容時，我們也以滿足專業需求為出發點調整了相關教學內容。根據我校藥學專業培養計劃，在講授這部分內容時，學生已經開始了藥劑學課程的學習，部分知識學生其實已經有所了解，比如表面張力、表面活性劑等內容，為避免重復，在授課時，我們更加側重于在理論的高度去分析、解釋相關的內容，這樣會更加有助于學生對已學知識的理解與掌握。
2結合學生實際，改革教學方法
教學過程是一個師生之間互動的過程，目的是使學生掌握所傳授的知識，然而，不同學生的學習基礎不同，對知識的理解、領悟能力也有所差別，因此需要教師根據學生的實際情況，靈活的把握教學內容和教學方法。筆者所在學校為地方本科院校，學生數理基礎較差，抽象思維能力不足，對公式繁多、邏輯性強的物理化學課程有明顯的畏難情緒，有較多的學生認識不到物理化學與藥學專業的聯系，因此學習興趣和積極性不高，同時，學校有大專和本科兩個不同層次，不同層次的學生知識基礎和學習能力有所差別，對于物理化學課程的要求也有所不同，這些具體的現狀，既是我們在教學中所面臨的困難，也是我們把握教學內容和教學方法的重要依據。
針對這些現狀，我們靈活選擇教學方法；提高教學效果。比如：采用案例分析法、問題引入法等教學方法，通過展示具體的藥學或生活實踐案例，引出其背后隱藏的物理化學原理，通過理論聯系實際，啟發學生思考，加強學生對于理論知識的掌握。比如，在講解動力學部分時，分析藥物在人體內的吸收、代謝過程，分析其動力學特性對于藥物劑型設計的影響。活用講授法這一基礎教學方法，對教學內容有所取舍，以適應學生實際情況和專業需求。對于物理化學繁多的公式，講授時可以弱化公式的推導過程，對于專科生則可以完全取消公式推導的講解，轉而強調公式的應用條件，并通過習題的方式，幫助學生掌握其具體應用。熟練和合理使用多媒體技術。多媒體技術的出現，讓教學過程變得更加靈活有效，方便快捷，通過圖像、視頻，學生可以對知識有更加直觀的體會。比如，在學習固體的潤濕這部分內容時，通過展示大量豐富的相關圖像和視頻，比如，原油泄漏環境中的海鳥、“魔法砂”的神奇現象、荷葉上的水滴等，教師可以靈活的讓學生理解教學內容，并用理論對這些現象進行分析，既有利于知識的掌握，又活躍了課堂氛圍。
3以應用為導向，重視實驗教學
物理化學實驗是物理化學教學中的非常重要的一部分內容，其教學目的在于使學生掌握實驗操作技能和數據處理能力，學會利用物理化學理論解決藥學專業問題，培養學生理論聯系實際的應用能力和解決未知問題的創新能力和探索精神。為實現教學目標，在教學中，我們主要作了如下努力：注重實驗操作細節，加強基本功的訓練。在實驗教學中，我們發現，許多本該在其他課程中掌握的基本操作，學生掌握的并不夠牢固，比如分光光度計的使用，滴定操作，甚至某些專科學生配制特定濃度溶液都無法獨立完成，這些問題不僅會影響到物理化學實驗的完成，還會對學生后續專業實驗造成很大的影響。因此，在教學中，除了集中講解、演示之外，實驗教學人員還全程對學生進行觀察，一旦發現學生有操作問題，則立即對其進行講解和指導，直到確認其掌握為止。針對藥學專業需求開設物理化學實驗。
論文關鍵詞：碳酸二甲酯，反應精餾，非平衡級模型，模擬，優化
1 引 言
碳酸二甲酯(簡稱DMC)是近年來發展迅速的一種新型綠色化工產品，是一種十分有用的有機合成中間體和性能優良的汽油添加劑[1]。近年來對其生產工藝條件的研究報道很多，但是由于碳酸二甲酯的單程轉化率比較低，其中酯交換法的反應精餾工藝是研究開發的主要方向。其反應條件溫和而且生產工藝無污染、對環境友好，是目前合成碳酸二甲酯的先進生產方法之一[2]。由于反應與精餾在同一塔內同時進行，相互之間的影響十分復雜，操作條件和設備參數的微小變化，對操作規律都會產生很大的影響，目前人們對反應精餾規律的認識不是很充分[3]，有待于進一步的研究。這就使反應精餾過程的設計、放大、操作性能和控制方案的研究等方面均存在一定的難度。目前報道用計算機模擬此生產過程的文獻較少非平衡級模型，因此用數學模擬的方法，對這種生產過程進行模擬分析，深入探討反應精餾過程的生產規律是非常必要的。
2 反應精餾過程的非平衡級模型描述
模型的推導基于如下假設：每一級系統處于熱力學平衡狀態，即；氣相在達到上一級前完全混合，液相為全混流；
相界面上無質量和能量累積，氣液相只在相界面處達到平衡，在級內各點，傳遞系數相等，反應速率數值相同；過程處于穩態操作；反應只發生在液相，氣相無反應。
全塔共有N＋1塊板，冷凝器為第0塊板，再沸器為第N塊板，塔內共有C個組分。非平衡級模型示意圖如圖1所示核心期刊目錄。
圖1非平衡級示意圖
2.1物料衡算方程
總物料：
(j=1,2,…,N-1) （1）
（j=0） （2）
（j=N） （3）
各組分物料：
氣相：
（4）
液相：
（5）
式中：對反應物，生成物，對惰性組分, i=1,…,C,j=1,2,…,N-1。
（j=0） （6）
（j=N） （7）
2.2熱量衡算方程
氣相；
（8）
液相：
（9）
根據Taylor[4]等對普通精餾的模擬計算結果，假設氣液兩相處于熱平衡狀態是合理的。據此，本反應精餾模型中假設氣液兩相達熱平衡，以簡化計算。簡化結果是用板上總焓衡算方程
(j=1,2,…,N-1)（10）
代替（8）（9）兩式。
（j=0）（11）
（j=N）（12）
2.3氣液相界面處平衡方程
相平衡方程：（13）(i=1,…,C；j=0,1,…,N)
質量平衡方程：（14）
(i=1,…,C；j=1,2,…,N-1)
2.4歸一方程
（15）
（16）
(j=0,1,…,N)
2.5傳質速率方程
氣相： （17）
液相： （18）
(i=1,…,C；j=1,2,…,N-1)
2.6反應速率方程
采用文獻[2]中的動力學方程計算反應速率。反應方程式如下：
（19）
每級上的反應量：，其中為持液量。
上述方程組合一起構成了反應精餾全過程非平衡級模擬的數學模型。
3自由度分析
自由度分析見表1、表2所示。由表1和表2可知全塔模型方程自由度為2CN＋4N－2C。本文選擇的設計變量分別為：氣液相進料流量、組成、溫度；氣液相側線采出量；回流比；塔頂采出量；再沸器和冷凝器的熱負荷。
表1 全塔變量數分析
變量名
變量數
變量名
變量數
N+1
N+1
N-1
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1.1應用型本科人才要求
根據現代化學工業的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應用型高校化學工程與工藝專業的目標是培養化學化工理論基礎扎實,實踐動手能力、自主學習能力、創新能力及外語與計算機應用能力較強,適應化工、冶金、能源、輕工、醫藥、環保等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理等方面工作的應用型高級工程技術人才[2]。為了實現上述目標,化學工程與工藝專業應用型本科人才應具備的基本素質與專業能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學素養,能處理好人與環境、人與社會的關系;②掌握化學工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;④具有對新工藝、新產品、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;⑤了解化學工程的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;⑥掌握文獻檢索的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力;⑦具有創新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據現代科技和生產的發展需要,以服務地方經濟社會發展為目標,把握高等教育規律和化學工程與工藝專業特征,制定化學工程與工藝專業應用型人才培養方案,具體如圖1所示。在人才培養方案制定的過程中,合肥學院借鑒德國應用科學大學培養應用型人才成功經驗,非常重視企業的作用,將企業要求與學生的培養相結合,構建理論教學與實踐教學相學體系,確定了以“面向企業、立足崗位、注重素質、強化應用、突出能力”為指導思想的“應用型”人才培養模式。理論教學體系體現“三個服務”原則:基礎理論教學要為專業技術課教學服務,理論教學為提高學生綜合素質服務,把素質教育貫穿于教學全程,為培養學生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務,注重培養學生對技術成果的吸納和綜合應用能力。建立與培養目標相適應的實踐教學體系,形成基礎實訓、專業實訓及校內、外實訓教學相結合的綜合實訓教學一體化,完成實訓教學。促進學生掌握專業技能,實施“四年九學期制”,提高學生就業競爭能力。
1.2化學工程與工藝專業人才要求
化學工程與工藝專業是為了適應新世紀化學工業的發展而設置的,是由原來的化學工程、有機化工、無機化工、高分子化工、精細化工、煤化工、工業催化等專業合并而成的寬口徑專業,覆蓋面寬、涉及領域廣[3]。該專業具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領域涉及無機化工、有機化工、精細化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫藥化工、微電子化工等諸多領域;二是工程特色顯著。該專業以化學工程與化學工藝為兩大支撐點,化學工程主要研究化工過程及設備的開發、設計、優化和管理。化學工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學反應和分離加工技術制取各種化工產品。化學工程與工藝專業涉及的工程放大技術、系統優化技術和產品開發技術,不僅在化工領域,而且在醫藥、材料、食品、生工等眾多相關領域均大有用武之地。因此,化學工程與工藝專業培養的學生應有較強的工程能力和工作適應性,需掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法,具有從事化工生產控制、化工產品和過程的研究開發、化工裝置設計與放大的初步能力[4]。
1.3應用型化工人才實踐教學體系構建
高等工程教育強調綜合素質的基礎作用和工程素質的定型作用。培養應用型化工特色人才,核心就是培養實踐能力強的應用型人才。以培養應用型人才為目標,以科學發展觀為指導,遵循教育教學基本規律,堅持育人為本,教學為綱,根據學生需要,圍繞學生能力拓展和知識結構構建實踐教學體系。該體系由基本技能、專業能力、綜合能力三層次訓練組成,將課外創新活動和社會實踐有機融合。借鑒德國成功的經驗,培養學生工程設計能力、項目實現能力及創新能力,構建工程化的實踐教學體系如圖2所示。實踐教學根據能力要求可分為3個層次:基礎實踐層、專業實踐層、綜合和創新實踐層。基礎實踐層以強化“三基”,培養基礎能力為目的,將基礎化學實驗分為3個層次和5個模塊,構成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學專題研究訓練,強化了知識和技能的綜合性;認知實習在實踐教學體系中處于承上啟下階段。學生在與自己相近或相關的崗位上經過認知實習,了解專業所需要的專業知識、能力、素質,有利于他們結合自己的興趣,規劃未來發展,在專業方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習和1周電工電子實習,實現基礎能力培養目標;專業實踐層是在理論教學和基礎能力培養的基礎上,通過專業基礎實驗、課程設計、工程實訓等實踐教學的環節實現專業能力培養;綜合和創新能力是對技術基礎知識、運用專業知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現,反映學生整體素質。通過畢業實習、畢業設計(論文)等實踐教學環節,配合第二課堂科技活動,達到培養專業技術應用能力的目的。總之,各層實踐教學活動層層遞進、相互滲透,達到培養目標規定的專業技術應用能力的要求。
2圍繞工程能力培養,實施實踐教學改革
2.1突出強化實踐鍛煉,提高教師實踐教學水平
教師是實踐教學體系的主導者,也是實踐教學體系的實踐者。要培養高質量應用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學位的專職實驗教師,采取走出去、請進來的辦法培養教師的實踐能力,派合肥學院高學位高職稱的教師到企業去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據學院要求成立了實驗技術教研室,這不僅是名稱和內涵的改變,更重要的是教育理念的轉變,建立實驗技術教研室,由教授、博士擔任主任,具有研究生學歷的教師為成員,研究實踐教學內容、方法和手段,進行實驗教學、實驗課程內容和方法改革等工作。目前,和化學工程與工藝專業實驗實踐教學有關的合肥學院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學成果獎合肥學院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業和設計院等單位人員擔任教師,讓學生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。
2.2加強實踐教學條件建設,提供實踐教學載體
實驗室和實習基地是完成實踐教學內容所必需的保障平臺。在實驗室建設方面,加強以無機化學、有機化學、物理化學、分析化學課程為支撐的基礎化學實驗室建設,和以化工原理為支撐的化工基礎實驗室。專業實驗作為一門最能反映專業特色,與專業科學技術發展關系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構建一個能夠全面反映化學工程學科發展方向、適合按專業大類組織實驗教學、有利于培養學生工程實踐能力和創新能力的新框架。根據化學工程與工藝核心課程化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程和技術化工工藝學作為構架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發的方法論;充分考慮工程學與工藝學實驗的適當平衡;具有典型性、力求先進性、增加綜合性;實驗內容既符合化學工程與工藝學科發展規律,又具有鮮明的先進性和特色,建立了化工熱力學實驗室等專業實驗室。根據專業和學生發展需要,在專業方向上設立分離工程和精細化工2個化工專業方向,并建立精細化工和分離技術2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習是強化專業知識、增加學生的感性認識和創新能力的重要綜合性教學環節,校外實習基地是培養學生實踐能力和創新精神的重要場所,是學生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機制,開展產學合作,和中鹽四方集團等14家企業建立良好的合作關系,與企業合作共建實驗室2個。每年由校內和企業教師共同指導學生進行實習,并在畢業論文(設計)環節,由企業提出課題,真題真做,學生將所學知識和生產實際相結合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團、東華集團工程技術人員指導學生設計多次獲合肥學院優秀畢業設計(論文)獎。
2.3第一課堂與第二課堂相結合,著力培養學生創新能力
為了達到實驗課培養學生應用所學知識解決問題的更高目標,以培養學生實踐創新能力為出發點,以學生個性化能力培養為重點,學院制定了《合肥學院學生第二課堂活動學分管理暫行辦法》,將第一課堂與第二課堂結合起來,收到明顯的效果。化學工程與工藝專業,以化學工程師之家和學生參與教師科研為主要內容開展第二課堂科技活動。化工工程師之家于2007年11月建成運行。以培養“未來的工程師”為目標、以工程設計為核心、以模型制作為基礎,通過形式多樣的活動培養學生的工程意識;通過加強合作促進團隊精神;通過模型制作提高工程應用能力;通過工程設計提高工程素養;通過企業化運作模式培養學生效率意識、責任意識和管理能力。作為第二課堂的重要平臺,重點培養學生的工程設計能力、管理能力、協調組織的領導能力和團隊精神。通過借鑒企業化管理模式,營造企業氛圍,培養學生效率意識、責任意識和管理能力,增強學生對社會的適應能力,提高學生的綜合素質。目前,累計培訓學生500人以上。化學工程與工藝學生在各種全國性競賽中取得了一系列好成績。2010年,在科技部等單位舉辦的青年科技創新競賽獲得二等獎,“三井化學”杯第四屆大學生化工設計競賽二等獎和華南地區第四屆大學生化工設計創業大賽二等獎。近3年來,學生34篇,其中被SCI、EI收錄的9篇。
【關鍵詞】化工專業 人才培養方案 專業特色 競爭力
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）01-0224-01
1.現狀
化學工程與工藝專業是一個老牌的專業，長久以來為行業輸送著新鮮血液，促進著經濟的長足進步。但是近年來，由于高校的擴招，掛靠化工專業的熱門方向此起彼伏誕生，專業師資的整體能力跟不上等等原因，使專業人才的整體素質和能力有所下降，而國民經濟的不斷發展，技術水平的不斷提升，對專業人才的需要異常迫切。高校要抓住機遇，善于利用地方資源，促進專業辦學特色， 提升人才綜合能力， 提振專業的就業水平與競爭力。因此高校培養既有專業理論能力，又有動手能力的高素質人才尤為重要。
因此，新培養方案的制定與實施尤顯突出。我校于2010年著手修改化學工程與工藝專業培養計劃，新培養方案于2011屆開始實施。
2.新培養方案的特點
2.1 培養目標明確，突出專業特點，體現專業應用
“本專業培養德、智、體、美全面發展，能夠掌握化學工程與工藝方面的基礎理論、基本技能以及相關的工程技術和知識，能在石油化工、煤化工、化工工藝、工業催化、能源、醫藥和環保等部門從事生產、服務、研發以及設計的高級技術應用型人才。”
“本專業執行寬專業，厚基礎的教學指導方針，在培養學生理解和掌握化學工程與工藝學科理論知識的基礎上，著重培養學生掌握化工領域工藝設計與設備設計、模擬優化方法、對新產品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發和設計的基本能力。學生在專業課學習階段，通過專業實習等途徑，緊密聯系石油化工、煤化工的生產實際，使學生具有獨立思考和解決實際問題及創新的初步能力”。
我校的化學工程與工藝專業有兩個方向，即石油化工方向和煤化工方向。我校地處遼寧化工城，素有“煤都”之稱，既有石油化工的研發和生產優勢，又有煤化工的產業與科研依托，發揮優勢，凝練特色，致力于教學理念和方式的創新，培養應用型人才，具有強大的優勢。
2.2注重培養規格，強化畢業生應獲得的知識和能力
首先，強調德、體。“熱愛祖國，遵紀守法，身體健康，具有良好的思想品德、社會公德和職業素養”。
其次，強調外語和計算機能力。外語和計算機屬于工具型能力，會廣泛應用于將來的工作和學習。
重點強調專業能力。獲得專業基本知識，具備在專業生產第一線工作的基本能力；掌握專業領域內工藝與設備的基本設計能力；了解專業學科前沿，了解新裝置、新技術、新工藝的發展動態；具有對新裝備、新技術、新工藝、新方法理解、運用和掌握的初步能力。
再次，強調了學生掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，要具有創新意識和獨立獲取知識的能力。
2.3優化課程體系，體現厚基礎、寬專業的培養特色，拓寬專業口徑，淡化專業意識，加強基礎教學，培養通才，增強人才的適應能力，提升自我發展能力。
首先，新培養方案提高了原來要求的規定修滿教學學分，其中適當增加了實踐教學學分。
學校前兩年實施通識教育，不分專業，基礎教育課程一致性，后兩年體現專業特色，突出學科優勢。
其次，在專業基礎課設置上，強化了四大化學的理論課時與實驗課時，同時整合了兩個培養方向在《化工原理及實驗》、《化工熱力學》、《化學反應工程》、《化工設計》、《專業外語》、《儀器分析與實驗》、《電工學》等課程的一致性，體現了厚專業基礎，寬專業口徑的特點，增強了人才強大的理論基礎。
在專業必修課設置上，既要突出兩個方向的特色專業，又要體現我們學校的辦學特點，揚己之長，使培養的人才具有特色，滿足化工不同行業的需要。因此，我們將兩個專業方向的部分特色課程交叉選修。如：石油加工方向選修《煤化工基礎》、《潔凈煤技術》，煤化工方向選修《石油化學》、《石油加工基礎》，使所有的學生，既懂得了本專業的知識，也跨入了另一個相鄰領域，擴展了知識面，也強化了就業優勢。
2.4重視實踐和創新能力培養，鍛煉和強化學生實踐動手能力，培養學生的創新思維和綜合實踐能力，最終成為具備實踐和創新能力的應用型化工人才
新培養方案中，在實踐教學環節，除了傳統實習之外，引入了仿真教學，綜合實驗和綜合能力素質訓練，強化了實踐能力的重要性，促進了學生綜合能力的提升。
在實踐教學體系中，金工實習、認識實習、生產實習，為學生提供了廣闊的實踐平臺，我們學校先后與地方6個化工企業及科研院所簽訂了實習協議，每年都有學生去進行不同類型的實習，同時，我們也鼓勵學生到企業委托實踐，增強學生理論與實踐結合能力的培養。
在課設和畢業設計（畢業論文），大膽創新，允許學生參與教師或者企業的科研課題，發散思維，在實踐中提升學生的創新能力；鼓勵學生積極參與“挑戰杯”、“創新實踐”、“科技小論文大賽”“資格認證”、各種論文和實驗等大賽、以及參與各種培訓及調查報告等，提升學生的創新思維，培養創新能力。
在仿真教學環節，學校引入了化工仿真實訓軟件，提供計算機房，使學生足不出戶，在計算機上就可以模擬實際化工工藝路線與實際化工裝置，自己動手操作，將理論知識與實際處理問題相結合，既鞏固了專業知識，也應用了專業知識，同時提升了動腦和動手能力。
在專業實驗環節，既體現兩個專業方向的共性，也強化了專業方向的特色。比如；石油化工方向學生開設化學工藝學專業實驗與石油加工專業實驗，而煤化工方向學生開設煤化工專業實驗的同時，也進行石油加工實驗，這樣既淡化了專業方向性，強化了大化工的概念，也使學生在就業中更具備了競爭力。
3.新培養方案的實施效果
新培養方案從2011屆開始實施至今，效果明顯。具體體現在如下幾個方面：
學生對學習的課程感興趣程度增強，理論課學分普遍提高，受學業警示率明顯下降。
學生在假期的實踐機會增多，提高了學生的綜合素質，提升了其就業的競爭力。
關鍵詞：納米二氧化鈦，氣相法，液相法，光催化
納米二氧化鈦（TiO2）具有許多特殊性能，比如表面效應、體積效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道四大效應[1]，從而使其與普通二氧化鈦相比具有許多特殊性能。
納米二氧化鈦是無機納米半導體材料TiO2中極其重要的一種納米材料，是一種穩定的無毒紫外光吸收劑[2]，納米TiO2還具有很好的光催化作用[3]，在光照條件下能夠降解有機污染物、殺死細菌。納米二氧化鈦在水處理、催化劑載體、紫外線吸收劑、光敏性催化劑、防曬護膚化妝品、光電子器件等領域具有廣泛的用途。目前納米二氧化鈦的制備方法主要分為液相法和氣相法，本文對其制備方法及其應用發展進行了總結。
1 制備方法
1.1 氣相法
氣相法是直接利用氣體，或者通過各種手段將物質轉變為氣體，使之在氣體狀態下發生物理變化或者化學反應，最后在冷卻過程中凝聚長大形成納米粒子的方法。
1.1.1 四氯化鈦氣相氧化法 此法多是以四氯化鈦為原料，以氮氣為載氣，以氧氣為氧源，在高溫條件下四氯化鈦和氧氣發生反應生成納米二氧化鈦。該工藝的優點是自動化程度高，可以制備出優質的二氧化鈦粉體；缺點是二氧化鈦粒子遇冷結疤的問題較難解決，對設備要求高，技術難度大，在生產過程中排出有害氣體Cl2，對環境污染嚴重。
1.1.2 四氯化鈦氫氧火焰法 以TiCl4為原料，將TiCl4氣體導入高溫的氫氧火焰中700～1000℃，進行高溫氣相水解備納米二氧化鈦。四氯化鈦氫氧火焰法制得的納米二氧化鈦粒子晶型為銳鈦礦和金紅石的混合型，該工藝優點是產品純度高達99.5%，粒徑小、比表面積大、分散性好、團聚程度小，可用作電子化工材料，制備工藝成熟，生產過程較短，自動化程度高；缺點是反應過程溫度較高，生成HCl使設備腐蝕嚴重，對材質要求高，需要精確控制工藝參數。
1.2 液相法
當今制備納米粒子液相法居多，納米二氧化鈦的制備方法也是如此。主要有溶膠-凝膠法、水熱法、沉淀法等。
1.2.1 溶膠—凝膠法 溶膠—凝膠法(簡稱S—G法)，又名膠體化學法，是被廣泛采用的一種制備納米二氧化鈦的方法。其原理是以鈦醇鹽或鈦的無機鹽為原料，經水解和縮聚得溶膠，再進一步縮聚得凝膠，凝膠經干燥、煅燒得到納米二氧化鈦粒子。論文參考，液相法。與其它方法相比制品的均勻度高，尤其是多組分的制品，其均勻度可達分子或原子尺度；制品的純度高，而且溶劑在處理過程中容易除去；反應易控制，副反應少；煅燒溫度低，工藝操作簡單。
1.2.2 水熱法 水熱反應過程是指在一定的溫度和壓力下，在水、水溶液或蒸汽等流體中所進行有關化學反應的總稱。該法的原理是在高壓、水熱條件下加速離子反應和促進水解反應。論文參考，液相法。一些在常溫下反應速度很慢的熱力學反應，在水熱條件下可以實現反應快速轉化。
2 納米TiO2催化性能的應用
2.1 殺菌功能
抗菌是指TiO2在光照下對環境中微生物的抑制或殺滅作用。TiO2光催化劑對綠膿桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等具有很強的殺菌能力。在紫外線作用下，以0.1mg/cm3濃度的超細TiO2可徹底地殺死惡性海拉細胞，而且隨著超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化殺死癌細胞的效率也提高；用TiO2光催化氧化深度處理自來水，可大大減少水中的細菌數，飲用后無致突變作用，達到安全飲用水的標準[5]；當細菌吸附于由納米二氧化鈦涂敷的光催化陶瓷表面時，TiO2被紫外光激發后產生的活性超氧離子自由基(·O-)和羥基自由基(·OH-)能穿透細菌的細胞壁,破壞細胞膜質，進入菌體，阻止成膜物質的傳輸，阻斷其呼吸系統和電子傳輸系統，從而有效地殺滅細菌，并抑制細菌分解有機物產生臭味物質如H2S、SO2、硫醇等[4]；在涂料中添加納米TiO2可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料，可應用于醫院病房、手術室及家庭衛生間等細菌密集、易繁殖的場所，可有效殺死大腸桿菌、黃色葡萄糖菌等有害細菌，防止感染。論文參考，液相法。論文參考，液相法。
2.2 防紫外線功能
納米TiO2既能吸收紫外線，又能反射、散射紫外線，還能透過可見光，是性能優越、極有發展前途的物理屏蔽型的紫外線防護劑。與同樣劑量的一些有機紫外線防護劑相比，納米TiO2在紫外區的吸收峰更高，更可貴的是它還是廣譜屏蔽劑，不象有機紫外線防護劑那樣只單一對UVA或UVB有吸收[6]。它還能透過可見光，加入到化妝品使用時皮膚白度自然，不象顏料級TiO2，不能透過可見光，造成使用者臉上出現不自然的蒼白顏色。論文參考，液相法。利用納米TiO2的透明性和紫外線吸收能力還可用作食品包裝膜、油墨、涂料和塑料填充劑，可以替代有機紫外線吸收劑，用于涂料中可提高涂料耐老化能力。論文參考，液相法。
2.3 防霧及自清潔涂層
TiO2薄膜在光照下具有超親水性和超永久性[7]，因此其具有防霧功能，如在汽車后視鏡上涂覆一層氧化鈦薄膜，即使空氣中的水分或者水蒸氣凝結，冷凝水也不會形成單個水滴，而是形成水膜均勻地鋪展在表面，所以表面不會發生光散射的霧。當有雨水沖過，在表面附著的雨水也會迅速擴散成為均勻的水膜，這樣就不會形成分散視線的水滴,使得后視鏡表面保持原有的光亮，提高行車的安全性。如果把高層建筑的窗玻璃、陶瓷等這些建材表面涂覆一層氧化鈦薄膜，利用氧化鈦的光催化反應就可以把吸附在氧化鈦表面的有機污染物分解為CO2和O2，同剩余的無機物一起可被雨水沖刷干凈，從而實現自清潔功能[8]。
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【摘要】 從工學和藥學有機融合的角度，探索制藥工程專業課程體系的改革，以培養“厚基礎、博知識、強能力、高素質、寬口徑”的“化學-生物-制藥工程學”于一體的復合型高級制藥工程技術人才。
【關鍵詞】 制藥工程 課程體系 改革
制藥工程專業是以藥學、化學工程技術、生物工程為主相互交叉的新興學科，是化學工程和制藥類專業的前沿學科。自1995年美國新澤西州立大學開設制藥工程高等教育以來，國外很多院校在工程學院或化工學院下設了制藥工程專業。我國國務院學位委員會和教育部于1998年把制藥工程專業設置為本科教育，我校（原鄭州工業大學，現鄭州大學）于1999年在化工學院設置了制藥工程專業，經過幾年的開拓辦學，我們已經積累了一定經驗。但由于我國制藥工程專業剛剛設置不久，對于各個高校來說制藥工程專業都是新興的專業，再加上該專業交叉性極強，既是工程技術的一個分支，又是藥學的重要組成部分，如何根據社會的需求，將生物、化學、藥學、醫學、化學工程等各學科有機的融合在一起，培養出合格的、高素質的制藥工程專業人才，以改變我國制藥工業規模小、生產水平落后的狀況，就顯得十分緊迫和必要。本研究根據目前制藥業存在的問題及人才需求，從工學和藥學有機融合的角度出發，探索制藥工程專業課程體系的改革。
1 制藥業存在的問題及人才需求［1］
建國以來，我國醫藥工業發展迅速，特別是改革開放20年來，大多數制藥企業進行了改造或擴建，引進國外先進技術和設備，并通過消化、吸收和革新，提高了我國制藥工業技術和裝備的整體水平，但仍存在很多問題，如規模與我國綜合國力和用藥需求很不相稱、現代生產工藝技術落后、制藥設備陳舊、制藥工程技術的力量十分薄弱等等。
隨著現代醫藥工業的高速發展，醫藥生產企業要想在市場中生存，必須增強實力，形成規模經濟，重視技術革新和新產品研制開發。首先從制藥工程和生產效率的角度考慮，應以現代工程技術為基礎，注重品種開發的連續性，實現高效、低耗、優質的集約化大生產。其次要注重新產品的研制開發與生產。對化學原料藥，要提高現有緊缺產品的生產能力，重視新路線、新工藝的研究；對藥物制劑要研究和開發新劑型、新品種和新輔料，重視粘膜、粘附制劑和單克隆抗體與藥物偶聯的靶向制劑等新技術的研究，重視緩釋透皮吸收以及脂質體、微囊、微球、乳劑等新型制劑的研究與開發；對制藥機械要發展高度自動化、微機控制和無泄漏成套設備，加強膜過濾、凝膠過濾和超臨界二氧化碳提取等新技術和新設備的應用與開發。
同時，隨著我國加入WTO及GMP、GSP、GCP、GLP、GAP等質量管理規范的實施，我國醫藥工業將進入世界經濟體系，直接參與國際醫藥市場競爭，一切滯后和有悖于WTO條例法規的地方需要盡快完善。醫藥企業要通過聯合形成規模經濟，增強實力，走集團化、現代化生產經營之路，要掌握各種新工藝、新技術、新劑型及生產過程管理和控制工程等方面的知識，并在此基礎上合理進行老產品技術改造和新產品的開發生產，以取得更好的經濟效益和社會效益。而只懂得藥物制劑、生產工藝知識的藥學類專業人才已不能適應現代醫藥生產企業發展的要求。醫藥生產企業需要既懂得藥物制劑、生產工藝、質量控制知識，又要懂現代制藥工程技術的復合型人才。
2 課程體系改革
目前，制藥業的全貌和制藥技術正在發生迅速變化，缺乏制藥工程專業技術人才是制藥業面臨的嚴峻現實。我國制藥工程專業的設置只是從形式上解決了制藥類人才由原來藥學、工程和管理等院系分別培養的局面。雖然國外制藥工程教育起步較早，但是所涉及高校較少，主體又是研究生教育，學生人數少，還沒有形成成熟的培養方案。國內制藥工程專業教育是以本科人才培養為主體，更多的院校在起步中。作為新設專業，制藥工程專業的學科基礎、培養方案、課程體系等專業建設深層次問題是我國高等教育改革與發展急需解決的重大課題。
2.1 改革課程設置和課程內容，注重工程能力培養
目前，各高校制藥工程專業的基礎和方向不同，課程設置也不同，綜合型大學、理工類大學對工程學、化工、生物工程方面的課比較重視，藥科類大學、中醫藥類高校則注重藥學方面的課程設置。根據制藥工程的特點，制藥工程專業課程的設置必須保證培養出來的制藥工程專業人才具備厚基礎、寬口徑的知識結構，熟練的語言表達、準確的外語閱讀、理解能力；掌握計算機基本知識，并能熟練操作及應用；掌握化工制圖的基本知識和技能，能識圖、繪圖；具有一定的化學實驗、專業實驗的基本技能及工藝操作能力、工藝分析計算能力和組織管理能力；掌握專業基礎理論、專業知識，具備選擇工藝流程、生產設備、工藝操作條件的能力，以及選擇常用電器、儀表的能力等。為此，所設課程的內容應盡量結合生產實際，跟蹤制藥行業的發展，教材應該是理論、教師的實踐經驗與工程師的生產經驗的融合結果，專業教學應突出主干課程，課程教學突出制藥專業主體。為此我校制藥工程專業的課程設置分為4大體系：①公共基礎課，包括數理化、人文社科、計算機等；②專業基礎課，包括物理化學、有機化學，生物化學、化工原理、化工熱力學、化工設備設計基礎、電工基礎、熱工基礎等；③專業必修課，包括微生物學、藥物合成反應、藥物化學、制藥反應工程、制藥工藝學、制藥分離工程、專業實驗及實踐性環節等；④專業選修課：包括天然藥物化學、藥物分析、藥劑學、藥事管理與法規、藥用高分子材料、生物化工、化工安全與環保、抗生素工藝學等。在4大體系中，形成以制藥工程專業制藥反應工程、制藥分離工程、制藥工藝學、藥物合成反應課程教學為龍頭，以藥物分析、微生物學、生物化學、藥物化學、制劑工程、化工原理、化工熱力學等課程教學為基礎的系列制藥工程課程群。各體系課程與選修課程在各年級交互進行、循序漸進、互相滲透、手腦兼顧、多層綜合。改革后的課程設置，既有化學、藥學等理論作基礎，又能突出工科院校的特點，特別注重學生工程能力培養［2，3］。
2.2 更新教育觀念，改革課堂教學
根據學生的實際特點和教學目標的要求，在教學過程中，要求任課教師更新教育觀念，改革課堂教學，改變過去陳舊的教學內容和教學方法，改變滿堂灌的教學方式，改變學生處于被動的教學模式，堅持與時俱進，充分利用現有的教學資源，最大限度的提高教學質量，培養學生創新思維和創新意識，努力做到學以致用，學有所用，使學生獲得最大的收獲。
在教學的內容上，對每門課程不要求講課內容與教材內容完全一致，而是提倡精講教學內容，注意本學科的發展與后繼、相關課程的銜接。如，制藥工業近數十年來發展極為迅速，在不增加學生課堂教學時數，給學生以充分的自主學習空間的前提下，通過改革教學方法和刪減陳舊落后、重復的教學內容，增加新技術、新知識，讓學生充分掌握制藥工業的基礎理論和基本技能，充分了解基礎理論與技能和前沿科學的關系，充分了解制藥工業的新發展，培養學生創新思維和開闊的視野。如納米制藥技術，生物制藥技術（長效注射微球、口服納米粒等），中藥加工現代化工程技術：超臨界萃取技術、三相流化床濃縮技術、膜分離、固液分離技術等目前研究的前沿領域。
在教學方法上，注重引進先進的教育思想和教育觀念，積極推進以學生為中心的教學方法改革，開展啟發式、討論式、計劃內自學與授課結合、圍繞制藥工程的實際問題開展開放式教學等生動活潑、多種形式的教學方式，增強互動性，改變以往"一人主講眾人聽"的授課方式，增強教師與學生進行面對面、深層次的交流；也可以利用網絡與學生進行研討式交流，或通過研討教學、課堂討論、課后查閱文獻并撰寫綜述性小論文等多種形式相結合，提高學生的學習效率，提高教學效果。并積極推進雙語教學，提高學生的專業外語水平和實際應用能力。
在教學手段上，要求大部分課程能夠充分利用現代信息技術，如能集文字、圖形、聲音、動畫等各種信息于一體的多媒體課件、網絡課件等教學手段進行授課，激發學生的學習積極性和主動性。目前，本專業的部分專業課程已經制作了內容規范、技術水平高和使用效果好的多媒體課件。
2.3 組織學生開展第二課堂活動，提高學生參與科研的能力
長期以來，學生學習與研究很少相關，這使得不少學生缺乏獨立性和創造性。其實，學生完全可以進行研究性學習。目前，讓學生進行小課題研究，已經成為國內外教學中布置作業的一個重要趨勢。在美國，小課題被稱為project，美國的教學材料中有很多project，學生對完成小課題很有興趣。在教學過程中，教師可積極組織學生開展第二課堂活動，讓學生進行project研究，提高學生參與科研的能力。
2.4 加強實踐性環節，強化能力培養
實驗教學在整個教學過程中具有重要的地位和作用，在學生能力培養方面具有不可替代的作用。實驗教學質量的高低，直接影響到學生能力的培養，因此， 我們非常重視實驗教學質量。
在實驗教學方法上，采用課堂講授、多媒體預演與實際操作相結合的方式進行，課堂講授在實驗前進行，由教師介紹實驗總體情況，實驗室的安全操作規程及實驗室各種規章制度，每個實驗的背景及主要實驗內容，設備、儀器的操作使用情況等，使學生對實驗內容有總體了解。網絡課件掛在學校網上，學生可模擬試驗，實際操作由學生在教師指導下獨立完成。實驗前學生要進行預習并寫出預習報告，在實驗中要掌握儀器、儀表的使用方法，要求學生獨立完成操作，記錄實驗數據并獨立完成數據處理、實驗報告及結果分析，要求對實驗結果進行討論并得出合理的解釋與結論。
在實驗內容上，采用與科研緊密結合， 不斷更新實驗內容的方式。教學與科研是相輔相成的，將科研與實驗有機地結合起來，對提高實驗教學質量有很大好處。從教師的科研中選取一部分較成熟的、內容比較新穎的、與實際聯系較緊密的實驗內容，學生做起來感興趣，在一定程度上提高了學生主動學習的積極性，學生不僅開闊了視野，還能取得較好的學習效果。
專業實習突破原有工科或藥科學生的實習模式，要突出工科院校的特點，貼近工業實際，把制造技術、質量意識、市場競爭、工業安全與法律約束等內容聯系起來，注意發揮傳統學科的交叉作用，充分發揮化學工程的傳統特色和生物化工的成果，圍繞重要藥用原料、中間體和輔助材料的生產工藝，以及典型藥品的合成與制劑，帶領學生到有特點的藥廠參觀學習，了解制藥企業的生產實踐，讓學生在制藥車間感受工業化制藥過程，建立工程制藥觀念與思想，解決應用工程實際問題的能力。
畢業設計課題盡量與教師的科研課題或生產實際相結合。畢業論文題目應具有新穎性，與醫藥工業相結合，解決工業上存在的實際問題。畢業設計或論文的內容要具有一定的理論研究水平，在一定程度上體現國內外醫藥研究的新趨勢、新工藝、新技術。
3 結論
經過幾年的實踐，我校制藥工程專業建設已經取得了很大的發展和提高，在招生規模、師資隊伍、課程體系、教學實踐和專業實驗室建設等方面成效顯著。已經有三屆制藥工程專業的本科畢業生，而且走上工作崗位的畢業生受到了省內、國內生物和制藥領域用人單位的稱贊，他們成為所在工作單位的技術業務骨干。這些教學成績的取得，歸結于本專業本科生教學過程中，兼顧生物、化學、化工、制藥科學與工程學科等多學科交叉性的特點，既注重理工科基礎知識的學習，又能將實際生物化工和制藥工程問題和最新科技成果納入專業課教學之中，歸結于制藥工程專業課程體系的改革。
【參考文獻】
1 鄧勝松，朱慧霞，姚日生，等.制藥工程專業產學研教育模式研究.藥學教育， 2006，22（4）：1~3.
過程裝備與控制工程專業在國民經濟和社會發展中起著極其重要作用。首先，化工、石油化工、能源、動力是國家的支柱產業，這些行業的發展以工藝過程為先導，以先進的裝備和控制技術為保障，而過程裝備與控制工程正是這些產業的支柱。我國過程裝備與控制工程專業的前身是化工機械專業，成立于二十世紀五十年代初期，基本上參照原蘇聯的模式。1951年大連工學院首先成立“化學生產機器與設備”專業，1952年天津大學、浙江大學、華東化工學院等先后成立“化學生產機器與設備”專業，簡稱為“化機”專業。在此后的幾十年里，該專業在國民經濟中發揮了無可替代的作用，尤其在化工、石油化工、輕工、制藥等行業作用尤為明顯。該專業主要特點是“化工”和“機械”的交叉與復合。既可以處理化工類的問題，又可以處理機械類的問題，還可以解決化工和機械的綜合問題，而后一類問題在過程工業中非常普遍，實現了化工與機械的復合，曾被譽為“萬金油”專業。這正是“化機”專業生存以及“化機”專業人才一直受到社會青睞的根本原因。近幾年“化機”專業數量迅速擴大，目前我國已有140余所高校設置了該專業。然而，進入20世紀90年代，社會對“化機”專業人才的要求發生了改變。主要是由于過程裝備越來越趨向大型化、精細化和自動化，流程參數（如壓力、溫度、流量等）與過程的進行必須實施精確的自動控制，將“過程”、“裝備”與“控制”三個相關學科緊密有機地結合在一起，實現“化-機-電一體化”，這是“化機”專業改革的必然[1]。根據教育部1998年頒布的《普通高等學校本科專業目錄》，遼寧工業大學將“化工設備與機械”本科專業正式更名為“過程裝備與控制工程”專業。本專業不是一個獨立的學科，實際上是將機械工業和控制工程經發展和改造，使之能服務于過程工業。因此，過程裝備與控制工程是一個融“過程”、“機械”和“控制”為一體，將“化工”、“機械”和“信息”學科緊密結合而形成的“化—機—電”一體化的多科型、交叉型專業[2]。
二、專業建設的指導思想
過程裝備與控制工程專業建設的基本思路是“以過程裝備設計為主體，以過程原理與裝備控制技術應用為其兩翼(簡稱‘一體兩翼’)”的復合型專業[3]，培養以工程師為主的應用型人才。專業發展方向：了解工藝過程，熟悉機械基礎，突出過程裝備及控制。研究內容包括：過程裝備設計與制造、高效節能裝備的開發、成套裝置的開發與設計、成套工程、設備結構及強度理論、過程安全理論技術與裝備、流程參數控制理論與技術、粉體理論與技術等。主要服務對象定位能在化工、石油化工、能源、輕工、制藥、制冷、動力、環保、生化、食品、機械和勞動安全等行業從事過程裝備與控制的設計、研究、運營、技術開發與及管理工作。三、專業建設的主要措施
（一）專業培養目標的定位
參照過程裝備與控制工程專業教學指導委員會制訂的總體框架，專業的培養目標重新定位為：培養具備化學工程、機械工程、控制工程和管理工程等方面的知識；能在化工、石油、能源、輕工、環保、醫藥、食品、機械及勞動安全部門從事工程設計、技術開發、生產技術、經營管理以及工程科學研究等方面工作的高級工程技術人才。本專業學生主要學習化學工程、機械工程及控制工程等方面的基礎理論，掌握過程裝備設計的基本概念、基本理論及基本方法，具備工程師的基本素質，能夠運用基本理論研制、開發、制造及生產組織管理等[4]。教學計劃體現了“一體兩翼”的專業總體構架，實現了化學工程、機械工程和控制工程多學科交叉。
（二）建設高素質專業師資隊伍
建立一支高素質、結構合理的師資隊伍，是專業建設的關鍵。目前，該專業已形成一支學歷層次高(博士占25%，碩士占75%)、年齡結構和職稱結構比較合理(45歲以下占65%、高級職稱占75%)、專業素質水平較高的教師隊伍[1]。為彌補原“化機”專業教師過程控制方面理論知識的欠缺，我們引進二位博士來做過程控制帶頭人。
（三）更新教學方法及手段
在教學方法上，采用互動式、啟發式教學，講課突出重點[1]。對容易理解掌握的內容要求學生以自學為主，教師只起督促、答疑質疑和考核作用，讓學生自學和教師講授、指導、解難答疑相結合。促進了學生學習的積極性，使學生獲取知識的能力大大增強。在教學手段上，利用先進教學技術，采用多媒體（CAI）和教學模具教學。如過程裝備制造、過程設備設計、過程機械和化工原理等課程，使用三維課件加圖片資料講解，增加動態演示效果，看到了只能下廠實習才能看到的設備結構、工作過程，形象生動真實。加深了學生對制造過程、設備結構和工作原理的理解，提高了教學效果。解決了黑板甚至掛圖也難以表達的問題。激發了學生學習的興趣。
（四）調整和優化課程體系
根據遼寧工業大學的實際情況，以培養目標為指導、以知識結構為框架、以培養規格為尺度，進行理論教學與實踐教學內容的合理配置。在教育思想上由傳授知識轉變為能力培養；在課程內容上按照“加強基礎、砍掉重復”的原則進行重組，并充分注意各課程的分工、銜接、協調與補充[2]。在教學計劃和課程體系方面，以過程裝備為主體，以化工過程和過程控制為兩翼，具體地說：過程的主體是化工裝置，包括化工單元設備及設備成套技術，且必須以工藝技術（化工過程）和過程控制為補充，從而使之成為培養工程型人才的搖籃。貫徹厚基礎、寬專業、強能力、高素質的基本原則[2]。結合遼寧工業大學的實際情況，過程裝備與控制工程專業課程體系如下：
1.精煉化工方面課程、加重機械方面課程、強化控制方面課程。由于過程裝備與控制專業是復合專業，即化機電的集成，它不可能將三個專業方向的課程全部照搬，故根據我校情況，在教學計劃中只設置了工業化學及化工原理兩門化工方向的課程，將普通化學砍掉；又因為過程裝備與控制工程專業是以機械為主體，故在課程設置上格外突出機械方向的課程。如：按傳統設置了機械制圖、工程力學、機械原理、機械設計、互換性與技術測量、工程材料、過程設備設計和過程機械等；在此基礎上添加了過程工業必需的基礎課程，我們設置了粉體力學、工程熱力學、工程流體力學等課程。此外，為加強過程裝備的自動控制，實現機電一體化，我們認為最核心部分是控制原理和控制方法的應用。為此，設置了電子技術基礎、機械控制工程基礎、PLC技術基礎和過程裝備控制技術應用等課程，從根本上實現了化機電的復合。
2.加強專業實驗，強調工程實踐，注重動手能力培養。實驗教學是本科教學的重要組成部分,它與理論教學同樣重要，對提高學生的綜合素質,培養創新精神與實踐能力具有重要作用。“過控”專業實驗室主要承擔“過控”的專業實驗，過去大多是化工機械方向的實驗，與“過控”專業要求很不相適應。為此對專業實驗進行了全面整合，按照過程裝備與控制工程專業人才培養目標的要求，堅持“厚基礎，重實踐”的人才培養思想，補充了過程裝備控制項目的實驗。實驗類型由單一的驗證性實驗，增加了綜合性實驗和設計性實驗。例如：新增了過程裝備與控制多功能綜合實驗，多容液位控制系統綜合實驗等。搭建實踐教學，科研平臺。實驗數據采集、測量、控制與數據處理系統大部分實現計算機控制，提高了學生的實踐和創新能力。同時，將實驗仿真和實際實驗結合起來，提高學生學習興趣、增加學生參與性、擴大學生知識面。目前可為本科生開設20余個實驗，供學生自由選擇。為學生實踐能力、科研能力和綜合素質能力的培養提供了實驗教學基地，并對教師的科研工作提供了一定的實驗支持，同時還可為社會承擔科研與開發任務。
3.充實和豐富實習環節內容，實現實習模式的多樣性。實習是工科學生完成工程師基本訓練極其重要的實踐性環節，也是目前高校整個教學過程中的薄弱環節[6]。其內容與實施方式安排的好壞直接影響學生素質與知識面。經多年教學經驗，我們感到培養一支具有豐富實踐經驗的實習指導教師隊伍是確保實習質量的關鍵。因此應該加強專業教師到校外實訓的建設，聘任在生產一線工作的具有高級專業技術職稱的專業人員來參與實習指導，從而提高實習指導教師的整體實踐水平[6]。其次，還要強化實習基地的建設。實習基地包括校內實習基地和校外實習基地。校外實習使學生開闊眼界、增長見識，學到校內無法學到的先進生產技術與科學管理經驗。建立校外實習基地必須是互惠互利，這就要求我們必須與企業建立良好的合作關系，為企業無償或有償地提供一些技術咨詢和科研服務，從而使企業愿意與我們合作，為學生實習奠定基礎[6]。即使這樣，也不可能一遇到問題就到企業去實踐，對于一些簡單的或特別復雜的問題，可將過去去校外實習的單一模式改為在校內實習模式。通過仿真軟件的訓練，提高學生工程意識和動手能力，既經濟、方便，又能達到實習目的。校內實習基于計算機、網絡、多媒體課件和仿真軟件，由人工建造的模擬工廠操作與控制或工業過程設備為工具，用實時運行的動態數字模型代替真實工廠的仿真實習，緩解由于實習經費緊張，造成實踐教學質量滑坡的壓力，并可以學到校外實習難以學到的知識；在仿真實習中，學生的主動性得到充分發揮，對化工過程，設備性能及控制參數有了更深理解。這種校內校外相結合的實習模式既緩解了實習壓力，又豐富了實習內容，受到了學生的歡迎。
4.改革畢業設計（論文）的模式，從單體化工設備為主轉向成套裝置設計。畢業設計（論文）是學生在校期間的最后一個實踐性教學環節，是培養學生綜合運用所學知識解決工程技術問題，是完成工程師素質基本訓練的一個關鍵性教學實踐活動。根據企業的要求，修訂了畢業設計（論文）大綱和畢業設計（論文）指導書，指導教師依據培養目標從工程實際或縱（橫）向科研課題選好題目（不設虛擬題目）后，采用雙向選擇方式。畢業設計（論文）內容以工程設計為主線，計算機為結合點，把機械、化工及控制技術三個學科的知識交叉、滲透、集成，考察和訓練學生的綜合能力，有利于培養學生對過程裝備系統性和大工程概念的理解，改變了原來傳統的單體化工設備設計模式[2]。學生在確定自己畢業設計（論文）題目后，采用計算機軟件（AUTOCAD、CAXA和Word）繪制工程圖樣并輸入和輸出畢業設計(論文)說明書，從中得到了真刀實槍的訓練。掌握科學研究的方法和提高處理工程實際問題的能力，使學生從過去單一的獨立設計模式轉變為部分獨立項目與部分協作項目設計模式，培養了學生協同工作能力。擴大了學生的知識面，提高了學生畢業后的就業機會。
5.加強能力培養,以體驗為手段，學研互動，讓學生在參與中提高創新能力。教學計劃有2個創新學分，其目的是幫助學生樹立崇尚科學的思想,培養學生創新能力。具體的做法由科研能力較強的教師把自己的科研成果、科研工作體會、工程實踐經驗傳授給學生,把工程案例帶進課堂。這些知識的傳授必然能夠啟發學生思維[5]。然后學生自己申報創新實驗的題目或參與老師的科研項目，以實驗室（實驗裝置或過程設備拆裝）或工廠為平臺，以教學模型或實物為道具，讓他們在動眼、動腦、動手過程中認識基本結構，了解基本原理、讓技術還原[5]，從而激發學習興趣和主動性，獲得創新意識和創新能力，從中受到初步的科研訓練。最后，學生將成果以專利、發表科技論文、參與教師科研項目和創新實驗報告的形式申報，經評審合格獲取1～2創新學分。