高分子化學工程范文

時間:2023-08-17 18:13:14

導語:如何才能寫好一篇高分子化學工程,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

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核心資料:簡要介紹天津大學化工學院材料學和材料化學工程(高分子專業)的基本情況,包括時間安排、往年錄取情況及大致的錄取比例和分數線等、考試科目、考試參考書以及獲取相關信息的途徑等。

其他重要資料:天津大學高分子化學96-05、09、2010年考研試題(市場獨家最全)、天津大學高分子化學本科授課課件、天津大學高分子化學2007-20114年考研大綱、天津大學高分子化學本科期末學習材料、天津大學高分子化學本科期末試卷1份。

考研參考書及習題集部分:《高分子化學習題及解答》、《高分子化學學習指導》、潘祖仁《高分子化學》(第四版)教材及課后習題答案。

(來源:文章屋網 )

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1、化學工程技術的產生于發展

19世紀的歐洲出現了化學工程,并且在20世紀在石油的開采中逐漸的興起,先后在一戰期間和二戰期間有著重大的工程技術進展,相繼研發出了許多化學武器以及原子彈的出現,該項技術在20世紀60年代進一步的開展,并且取得了突破性的作用,逐漸的從一些小型的化工產品邁向大型化工設備領域,并且研制出了許多大型的裝置,這對于一些大型的生產有著重要的作用。之后在20世紀60年代,化學工程在計算機的應用中,展開了更廣泛的應用和發展,之后再計算機的應用下出現了許多化學工程產品,能夠為人類的生活提供日新月異的新產品。

2、化學工程技術在新世紀的發展趨勢

由于化學工程能夠帶動新世紀的變化,它作為一項綜合的學科推動者社會經濟各個領域的發展,因此該項工程對于新世紀的發展趨勢表現在:

2.1化學工程與其他學科的交叉存在

在化學工程中,它能夠與高分子化學以及高分子的物理學科交叉的存在,因此這就推動了材料化學工程的進一步發展,能夠根據化學工程的基本原理對材料的制造過程進行科學的生產,能夠將自然的資源材料加工成比較精細的化學物質,在學科的交叉中,對于一些汽車器材的制造以及纖維技術都有著重要的推動作用;對于化學工程技術與生物學科的交叉來說:它能夠將化學技術的手段應用于生物技術的研究中,在該項技術中的重要成果是:生物藥品的產生、各種農藥、氨基酸、以及酶制劑的出現,這些產品對于人類的生活都有著重要的作用;化學工程技術與有機化學、無機化學的交叉,由于化學工程是一門比較精致的學科,因此它與有機化學和無機化學的結合能夠對化肥生產有重要作用,并且在石油的開采中能夠指導正常的生產。

對于化學工程來說,與之交叉的學科還有,環境學和物理、微電子學。在環境中,通過化學工程技術的發展,對于環境學工程有著促進作用,保證了環境的質量,對于凈化環境有進一步的改善意義;而在物理、微電子中,由于學科之間的交叉,產生了各種微電子以及線路板的進一步發展,這些產品給人類的生活帶來了不少方便。

2.2化學工程與數、理、化相結合

在化學工程的發展趨勢中,它與數學的結合表現在:該項技術能夠在數學工具的使用中,積極的推廣線性代數的使用。在與物理學的結合中,它能夠在X光衍射、氣相色譜程序以及電鏡等一些高科技的產品中進行進一步的研發,方便了人們的日常生活。在基礎化學的結合中,其主要的體現在人力參數的預測以及生物環境的治理工作中,二者相互結合,推動了高科技產品的發展,能夠在不同的領域不斷的進行突破。

3、促進化學工程技術的發展對策

對于化學工程技術的研究對策分別從以下幾個方面進行研究,其具體的表現在:應該全面的提高化學工程的整體技術水平。這就需要做到:能夠以全局的思想進行考慮,結合于化學學科交叉的學科進一步探究,能夠做到統籌全局,整體的規劃,并且要協調好各個學科之間的關系,相互配合、相互促進,為進一步推動化學工程技術的發展做充分的準備。

在發展化學工程的技術中,要不斷的提高化學工程機械設備的研究水平。這就需要在發展的過程中要采用先進的機械設備,并且選用高科技的硬件設備進行,在提高技術人員的水平中,加大研發的力度,向世界化學工程逐漸的邁進。不斷的更新研究的設備,在技術中逐日的提高。

在工程技術中還需要做好化學工程技術的基礎教育工作以及要進行積極地拓展化學工程技術的應用范圍。具體的措施是,能夠根據技術的更新及時的對該項技術的人才進行培訓教育,這就需要技術人員要在增強自身知識水平的同時要不斷的提高自身的技術能力,通過相關的培訓來加強各方面的理論知識和技術要領,在技術中增強實踐的能力,為建設高水平、高質量的化學工程人才做充分的保障。除此之外,在化學工程技術的應用領域中還需要進一步的研究,對于一些新產品,新技術要增加研發的力度,這樣才能夠為尋求更大的技術市場做可靠的保障,進而促進化學工程技術的不斷提高。

4、總結

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關鍵詞:高分子材料與工程專業;有機化學;教學現狀;教學改革

有機化學是化學學科中的一個十分重要的組成部分,它的主要研究對象是有機分子,從有機物結構入手,研究有機化合物的化學性質,在分子水平上探知未知世界的基礎學科。在我校,有機化學是面向化工學院、藥學院二年級,以及海洋學院一年級學生開設的專業基礎課程,是“大類培養”的主干課程。通過有機化學課程的學習,可使化學類學生掌握有機化學領域的基本理論、基本知識和實驗操作技能,把握有機化學發展領域的新概念、新動向和新技術,同時為后續專業課的學習打下堅實的基礎。

1.教學現狀

在工科院校,有機化學的教學課時“縮水”,如我校有機化學雖然是“大類培養”的重要專業基礎課,但是其課時數被壓縮到64個學時,教師必須在一個學期之內完成教學。而有機化學作為高分子材料與工程專業的基礎課,是高分子化學、高聚物合成工藝學、高分子材料學等后續專業課的基礎,學生必須在有限的課時數里掌握《有機化學》這門課程,難度大,任務重。另外,由于江蘇省高考制度,較大部分的學生高中階段選修的“物生”,進入大學后化學知識特別是有機化學基礎知識非常薄弱,一個教學班級里,學生的化學知識水平參差不齊。通常是剛進入大學的第一學期學習無機化學,對于選“物生”的學生來說,沒有化學基礎,一開始就挫傷他們學習化學的自信心。學習有機化學時,多數學生對有機化學的學習有畏懼感。如果入校時對專業認知不夠,不能看到有機化學學習對高分子材料與工程專業學習的重要性,更是對有機化學失去興趣。再者,有機化學課程自身的特點,由于有機物數量多,結構多變,機理難掌握。而工科院校的有機化學課時數又被壓縮,教師為了教授完大綱的教學內容,不得不采取“滿堂灌”教學方法,使得學生缺乏主動獲得知識的能力,被動“填鴨式”教學必然導致教學效果不理想。一學期教學結束,發現學生知識掌握不好,除了少部分拔尖的學生,大部分學生對這門重要的專業基礎課一知半解,學到的有機知識很少。

2.教學改革

結合有機化學學科規律,針對高分子材料與工程專業特點,對教學內容進行優化、取舍;改進教學手段,選聘高年級本科生、研究生做助理班主任,讓他們參與本科生教學,形成多元化的本科生教學隊伍;改革考核方式,實現高分子材料與工程專業有針對性的考核方式,教考分離。(1)改革教學內容有機化學的教學關鍵是引導學生“有機”這一學科,不同于其他幾門基礎化學課,有機化學基本不涉及計算,不涉及公式,說的是圖片的拼接,化學鍵的斷裂與重組,以構建新的有機分子。那么,在教學過程中如何引導學生使用“有機思維”思考問題才是關鍵。當我們談到如何面對課時數被壓縮這個問題,如果抓住“引導學生進入有機化學這個學科”這個關鍵問題,就能依據高分子材料與工程專業的培養方案,深入分析研究教學大綱和教學目標,對教學內容進行取舍。在改革教學內容時,還要考慮以下兩個方面問題:一是研讀多種版本的教材,最新版本的中、英文有機化學教材和專著等,從不同研讀、分析深度的教材方面,準確把握“基礎有機化學”教學重點、難點,結合高分子材料與工程專業的特點來取舍教學內容。二是關注高分子領域的研究前沿,發展動態,結合傳統的知識,推陳出新,把最新的知識信息教授于學生,引導學生了解最新的前沿,激發他們的興趣,使之感覺到目前所學知識的有用性。(2)改革教學手段我校近年實施了一項“班主任助理”制度,選派高年級本科生、研究生擔任本科生班級班主任助理,取得了很好的教學效果。高年級本科生、研究生參與本科生教學,形成多層次、多元化的本科生教學隊伍。高年級本科生已經學習了有機化學專業基礎課,經歷過有機化學的學習和考核,有自己的學習方法和技巧;他們已經進入高分子材料與工程專業課程學習,對哪些知識對專業課學習重要有切身體會;他們與低年級學生同屬于一個年齡階段,有更多的共同話題,溝通交流更容易,幫助學生及早發現自己的優缺點,揚長避短。高分子材料與工程研究方向的研究生,通常具有扎實的專業基礎知識,已經接觸了專業的前沿研究方向,可以對高分子材料與工程專業低年級學生的學業、思想及心理等方面給予關心和指導。而且本科生可以在研究生的帶領下主動做一些創新創業項目,這使得本科生更清楚自己在課堂學習中哪方面有不足,增強本科生對基礎知識學習的熱情,使他們在有機化學課堂學習中更積極、努力。(3)改革考核方式良好考核方式可以極大地促進學生的學習熱情,提高他們學習的積極性。目前,我院不同專業實行統一考試,如環境工程、化學工程、安全工程和高分子材料與工程等專業統一出卷,流水閱卷、統一登分,做到公正、準確。但是,這種“統一”的方法抹殺不同專業對有機化學需求的不同,使得教師和學生忽視基礎課對后續專業課的影響,結果是為了考試而學習,不能真正掌握自己專業需求的有機化學知識。為了提高學生的整體素質和學習積極性,我們應實現不同專業單獨出卷、單獨考核的方式。卷面上可以體現出適合高分子材料與工程專業的題目,結合他們的后續專業課程。哪些知識是有機化學這門課程必須掌握的基礎知識,哪些知識是關聯高分子材料與工程的專業知識。同時,建立針對性的有機化學試題庫,使學生接觸更多不同的題型,拓寬知識面。建立適合高分子材料與工程專業的有機化學試題庫,有機化學課程理論考試按照一定的難度系數、教學要求、考試范圍等,統一從試題庫里抽調,實現教考分離。

3.結語

為全面提升高分子材料與工程專業的有機化學教學質量,我們要結合有機化學學科規律,針對高分子材料與工程專業的專業特點,從學生的實際出發,認真分析總結,精選教學內容,創新教學手段,改革考核方式,不斷激發學生的學習興趣,以提高高分子材料與工程專業的人才培養質量。

參考文獻:

[1]黃杰,周冕,李又兵,王選倫.高分子材料與工程專業《有機化學》教學改革探索與實踐.廣州化工,2014(42):186-187.

[2]陶傳洲,劉瑋煒,曹志凌,史大華,王建,程青芳.環境工程專業有機化學課程教學現狀及改革.中國科教創新導刊,2010(34):78.

[3]劉國福,李慧,熊艷,研究生在提高本科生人才培養質量中的作用初探.中國教育技術裝備,2012(9):20-21.

篇4

中山大學

華南理工大學

暨南大學

華南師范大學

華南農業大學

汕頭大學

南方醫科大學

廣州中醫藥大學

深圳大學

廣東工業大學

廣州大學

湛江師范大學

廣東海洋大學

所在城市

廣東

廣州

國家重點學科

基礎數學、凝聚態物理、高分子化學與物理、人文地理學、植物學、動物學、生物化學與分子生物學、內科學(腎病)、神經科學、外科學(普外)、眼科學、腫瘤學、藥理學等

材料學、材料加工工程、通信與信息系統、化學工程、制漿造紙工程、制糖工程

產業經濟學、水生生物學、金融學、文藝學

教育技術學、發展與教育心理學、光學、體育人文社會學

作物遺傳育種、果樹學、農業昆蟲與害蟲防治、預防獸醫學、農業經濟管理、農業機械化工程

病理學與病理生理學

人體解剖與組織胚胎學、內科學(消化系?。?、中西醫結合臨床、病理學與病理生理學、外科學(骨外)

中醫基礎理論、中醫臨床基礎、中醫診斷學、中醫內科學、中醫外科學、中醫骨傷科學、中醫婦科學、中醫兒科學等

王牌專業

婦幼保健學、臨床醫學、眼視光學、應用心理學、計算機科學與技術、軟件工程、數學與應用數學、醫學影像學、麻醉學、光信息科學與技術、環境科學、材料科學與工程等

材料科學與工程、材料成型及控制工程、電子信息工程、建筑學、化學工程與工藝、食品科學與工程、輕化工程等

工商管理、會計學、電子商務、國際經濟與貿易、藥學、電子信息工程、軟件工程、數學與應用數學、新聞學、生物科學等

應用心理學、教育技術學、光信息科學與技術、計算機科學與技術、經濟學、體育教育、物理學、地理科學等

生物工程、植物保護、環境科學、生態學、數學與應用數學、生物科學、生物技術、制藥工程、食品科學與工程、農業機械化及其自動化等

臨床醫學、工商管理、土木工程、新聞學等

護理學、基礎醫學、臨床醫學、醫學影像學、醫學檢驗、生物醫學工程、生物技術等

中醫學、針灸推拿學、中西醫臨床醫學、藥物制劑、康復治療學、應用心理學、制藥工程等

工商管理、物流管理、電子信息工程、通信工程、建筑學、電子信息科學與技術等

信息與計算科學、工程管理、機械設計制造及其自動化、電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程、軟件工程、建筑學等

旅游管理、計算機科學與技術、建筑學、城市規劃、土木工程等

教育學等

水產養殖學等

校企合作

學校圍繞廣東,尤其是珠三角區域經濟轉型的重大戰略,專門成立了“產學研合作辦公室”、“技術轉移中心”和“地方合作辦公室”等三個機構,從多個層面組織、協調學校的產學研工作

2011年6月18日,學校與昊源集團有限公司簽訂協議,共建華南理工大學發展與改革研究院

學校與順德民營企業投資商會、順德中小企業信用互助協會簽訂協議。學校將為對方提供人才培養、企業經營戰略咨詢、產學研合作等智力支持,對方將推薦其商會中的優秀企業作為學校教學實習基地,推薦學生實習就業等

佛山市中小企業發展局、佛山電視臺南海分臺、珠江期貨有限公司、廣東新南方集團有限公司等23家單位與學校達成初步合作協議

學校選育的新品種在南方稻區的推廣達2000萬畝,創造經濟效益達20億元。學校與廣東溫氏集團聯手進行產學研合作,集團年產值從合作前的0.4億元發展到至今的200億元

建立風電機組控制系統產學研結合(暨研究生創新培養)基地,校企合作范圍將擴大到研究生理論和實踐相結合的創新培養

廣藥集團與學校簽訂合作協議,結成校企產學研全方位戰略合作聯盟,在產品研發、科研平臺建設、人才培養和文化建設等方面展開合作

肇慶高新區、中恒集團與學校在技術研發、科技成果轉化、產學研基地及博士后流動站建設、人才培養等各方面開展全方位的深度合作

2010年,深圳大學傳播學院與深圳市天華世紀傳媒有限公司在深圳大學舉行了校企合作簽約儀式

2010年8月2日,學校與惠州廣田石化開展校企合作,校方將協助廣田石化提高企業科技素養與生產經營水平,幫助開展企業職工教育培訓活動

豪進摩托車集團與廣州大學松田學院正式“牽手”,由松田學院部分教師組成的課題小組,將為豪進摩托車集團的市場人員及技術服務人員進行市場營銷服務能力提升的培訓

學校與湛江移動正式簽署協議。湛江移動將大力協助學校開展“無線校園”建設,打造綜合網絡教學平臺。雙方還就校園信息文化工程,大學生帶薪實習計劃等多方面開展具體合作

學校與湛江港簽訂校企合作協議,水產學院、農學院、工程學院、經濟管理學院、航海學院、外國語學院、理學院和WTO研究中心等也與集團簽訂了業務服務協議

招辦電話

020-84036491

020-87110737

020-85220130

020-85211098

020-85211098

0754-82903666

020-61648502

020-39358450

0755-26536235

020-39322681

020-39366232

篇5

    我們對我校化學工程與工藝專業近五年來的招生率和就業率進行了統計和分析。近5年來的第一志愿的平均報考率約為26%,就業率約為95%。低的報考率說明學生對該專業的認識不足或缺乏興趣和自信,而高的就業率說明化工行業對該專業的需求量較大。從生源的招生率來看,重慶的約占65%,外地約占35%。從就業的人員從事行業的統計數據來分析,從事化工行業的約占70%,其他行業的約占30%。從就業率的地域分布來看,在重慶工作的約占75%,在其他省份工作的約占25%。從上述分析數據可看出:一方面是大部分學生為調劑生,存在對專業興趣不足或缺乏專業自信,因此,必須在第一個實踐性教學環節-認識實習中激發學生的專業興趣和培養學生對化工行業的熱情及專業自信心;另一方面,我校培養的化工人才絕大部分服務于本地,因此,我?;瘜W工程與工藝專業擔負著為重慶化工行業輸送工程性技術人才的重任。

    2全國同類高校的化學工程與工藝專業認識實習的現狀

    目前,全國高校的認識實習時間幾乎都安排在學習專業課之前,安排為期一周的認識實習,旨在使學生初步了解專業內容,增強學生對各種化工企業的感性認識,激發學生學習后續專業課程動力和興趣,以增強學生對后續要學習的化工原理、分離工程、化工工藝學和化工設計等專業課程有初步的認識。但普遍存在認識實習的時間短,經費有限等問題,認識實習僅體現于單純的現場參觀實習。我校在大一結束的夏季學期安排了為期1周的認識實習,由指導老師帶隊參觀西南地區的大中型化工企業和研發機構,同樣由于實習經費和時間有限,學生只能看、問、聽不能動手操作。對于尚未接觸專業課的大學生來說,這種走馬觀花的認識實習顯得生疏且抽象,學生只能看到表面的企業生產情況、工藝流程與設備,無法深入理解化工是我市的支柱產業之一,更不能激發他們對化工行業的熱情和興趣,進而導致我?;I大部分調劑學生對專業的積極性降低等實際問題。對2006、2007和2008屆化工專業的學生在認識實習后進行座談會交流,50%以上的學生認為這種認識實習效果一般,甚至有近5%的學生認為實習效果甚微。因此,面臨招生就業的新形勢,如何提高認識實習效果與實習效率是急需解決的課題。

    3我校化學工程與工藝專業認識實習的改革與探索

    3.1強化校企產學研合作實習基地

    基于重慶長壽天然氣化工產業園區,涪陵化肥化工產業園區和萬州鹽化工產業園區三大化工基地的地域特色優勢和發展,地方高校培養的化工應用型人才大部分會服務于重慶的地方支柱產業,因此,我們選擇了具有地方特色的產學研合作基地,既讓學生深入了解重慶化工產業的發展,同時也解決了實習經費有限和工廠不愿接收大規模學生實習等問題。選擇的特色產學研合作基地如下:一是與我校開展合作共建工程技術研究中心的江津德感工業園區的“重慶三峽油漆股份有限公司”和萬州鹽化工園區“重慶大全新能源有限公司”等,二是我??萍继嘏蓡T下鄉入園進企的涪陵李渡工業園區的“中化重慶涪陵化工有限公司”和“巫山天地農業開發有限責任公司”等,三是與我校專家開展科技攻關合作的北碚產業科技園區的“重慶儀表材料研究所”、長壽化工園區的“重慶紫光化工股份有限公司”和“重慶博賽礦業(集團)股份有限公司”等,四是與我校開展廣泛科研合作的科研院所“重慶化工研究院”和“重慶化工設計研究院”等。這不但使我們與各單位確定了穩定的合作關系,實習過程不會敷衍應付。企業指導老師也會因為校企合作認識到自己是實習工作的負責人員,會更加積極主動地參與實習,并愿意與學生交流,熱心回答學生所提出的問題,取得較好的實習效果。

    3.2打造專業的認識實習的師資隊伍

    學校選派教師深入實習基地或相關企業和從企業中選聘具有較高理論水平和素質的技術人員作為實習指導教師,提高教師的實踐能力,為實習教學提供重要的保證條件。如為了讓學生更好地了解無機化工工藝學“合成氨”的生產工藝流程,我們邀請了建峰化工有限公司的技術總工為我們講解空分、氣化、凈化、合成等四個工序,充分理解原料氣如何制備和凈化,合成氨反應塔的結構及能量綜合運用與節能減排。在學習有機化工工藝學時,我們派送了教師去紫光化工有限公司掛職學習蛋氨酸等有機產品的生產工藝,再進行認識實習的指導。通過打造專業的師資隊伍,認識實習的效果明顯增強。

    3.3開展三大化工園區的專家大講堂

    圍繞重慶的化工產業發展,為更好地讓學生了解重慶化工產業鏈布局,邀請三大化工園區的管委會領導和實習工廠總工程師及車間技術高工來校講學,使學生更好地了解實際工業生產,減少現場實習的盲目性。為了讓學生更好地理解“天然氣化工”的產業發展和高附加值精細化學品和高分子化學品產業,邀請長壽化工園區管委會主任來我校講學,讓學生理解石油化工、天然氣化工、氯堿化工、生物質化工、精細化工和新材料產業的布局及相互關系,深入理解“產業項目一體化、環境保護一體化、公用工程一體化、物流配送一體化、管理服務一體化”等可持續發展觀和循環經濟理論,構建學生工程思維。為讓學生理解“磷化工”產業在我市經濟發展中的作用和地位,邀請了中化重慶涪陵化工有限公司的總工程師給學生介紹磷化工產業的概況、發展歷程、市場動態,并詳細講解各車間的工業原理、工藝流程、生產設備及本專業領域最先進的新技術、新工藝、新材料、新設備、研究熱點以及市場前景。這些大講堂激發了學生的求知欲,增強對其所學專業的使命感和責任感,從而增加了他們學習專業知識的動力。

    3.4引入現代CAE技術

    在學生看、問、聽的實習過程中,學生無法了解各種反應器、換熱器、精餾塔和泵等設備的內部結構的,這對學生學習后續的專業課程,如化工原理、化學反應工程、分離工程和化工工藝學,是非常不利的?;谶@方面的考慮,我們做了兩方面的準備。一是準備了專門的實習課件,課件中包含了大量的實物照片(原料,反應工藝和產品分離和輸送)、實景錄像(具體流體輸送、攪拌、精餾、吸收和干燥等單元操作)等,課件真實、形象、生動地展示出離心泵、攪拌反應器、精餾塔和換熱器等設備的內部結構,并讓學生對尚未學到的化工單元操作原理、典型設備結構和操作有所了解。二是我們建立了計算機仿真實習系統,將認識實習工廠的具體產品的生產工藝(如合成氨制氣、凈化、合成工藝),所涉及的單元操作(吸收、干燥和精餾等),典型設備(離心泵、反應器、精餾塔和換熱器等)作為主要內容,對生產工藝進行模擬,讓學生在計算機上模擬工業過程,對制氣、凈化、合成等工藝的管件、閥件和控制儀表進行操作,對工藝參數進行控制和調節,進行開、停車及事故處理等各種仿真操作。這些計算機輔助教學技術可激發學生的學習興趣,增強學生思考問題、解決問題的能力,培養學生的創新能力。

    3.5強化認識實習教學管理與指導

    加強實習教學管理與考核有利于提升學生的認識實習效果,讓學生意識到化工工業生產過程不僅僅是需要先進的化工技術,更重要是的是理解化工生產過程是嚴謹而有序的,監管是嚴格科學的。我們要求學生在實習過程中需嚴格按照工藝操作規程和工藝要求,認真做好實習記錄,不得有絲毫松散與馬虎。每一個工段實習結束,開展了現場技術人員與學生、教師的研討會,引導學生在認識實習過程中大膽懷疑,提出問題、分析問題和解決問題。實習結束,我們開展了認識實習的交流會,啟發學生思維,培養在生產實踐中的創新觀念和創新能力。實習結束時需要提交實習報告(包括實習時間、地點、工廠概況、實習車間的主要設備與工藝流程圖、產品的生產原理和工藝流程草圖、三廢處理和環境保護、實習心得體會和合理化建議)。

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目前,我國制造業已有較好基礎,并已成為世界制造大國,工業增加值居世界第四位,約為美國的1/4、日本的1/2,與德國接近。產量居世界第—的有80多種產品。然而,我國制造的多是高消耗、低附加值產品,大量產品處于技術鏈和價值鏈的低端。在代表制造業發展方向和技術水平的裝備制造業,我國的落后狀況尤其明顯,大多數裝備生產企業沒有核心技術和自主知識產權。同時,我國制造業勞動生產率水平偏低,許多部門的勞動生產率僅及美國、日本和德國的1/10,甚至低于馬來西亞和印度尼西亞。這一差距,尤其明顯地表現在資本密集型和知識密集型產業上。在此條件—卜,我國制造業不能繼續在技術鏈低端延伸,不能依靠高消耗獲得更多低附加值產品,必須用科學發展觀指導制造業運行,轉變制造業增長方式。

二、轉變制造業增長方式必須發展現代制造技術

產品技術鏈,沒有一個固化的定式,但總是由低端向高端發展。近年,它正伴隨著現代制造技術的進步不斷向高端延伸。目前,制造業技術鏈高端幾乎被現代技術壟斷,處于技術鏈高端的產品幾乎都是由現代技術制造出來的。所以,要轉變我國制造業增長方式,必須抓緊發展現代制造技術,通過現代技術促使制造業及其產品向技術鏈高端延伸,以便降低技術鏈低端產品的比重,相應提高技術鏈高端產品的比重。

在知識經濟時代到來之際,微電子技術、光電子技術、生物技術、高分子化學工程技術、新型材料技術、原子能利用技術、航空航天技術和海洋開發工程技術等高新技術迅猛發展。以計算機廣泛應用為基礎的自動化技術和信息技術,與高新技術及傳統制造方法結合起來,便產生了現代制造技術。

現代制造技術,保留和繼承了傳統制造技術的產品創新要求,如增加現有產品的功能,擴大現行產品的效用:增多現有產品的品種、款式和規格:縮小原產品的體積,減輕原產品的重量:簡化產品結構,使產品零部件標準化、系列化、通用化:提高現有產品的功效,使之節能省耗等。但是,現代制造技術,在制造范疇的內涵與外延、制造工藝、制造系統和制造模式等方面,與傳統制造技術均有重人差別。

在現代制造技術視野中,制造不是單純把原料加工為成品的生產過程,它包括產品從構思設計到最終退出市場的整個生命周期,涉及產品的構思、構思方案篩選、確定產品概念、效益分析、設計制造和鑒定樣品、市場試銷、正式投產,以及產品的售前和售后服務等環節。

在現代制造技術視野中,制造不是單純使用機械加工方法的生產過程,它除了機械加工方法外,還運用光電子加工方法、電子束加工方法、離子束加I:方法、硅微加工方法、電化學加工方法等,往往形成光、機、電一體化的工藝流程和加工系統。

三、發展現代制造技術的重點方向

現代制造技術正在朝著自動化、智能化、柔性化、集成化、精密化、微型化、清潔化、藝術化、個性化、高效化方向發展。為了轉變制造業增長方式,促使制造業向技術鏈高端延伸,我國宜著重發展以下現代制造技術。

(一)以納米技術為基礎的微型系統制造技術

“納米”是英文nan。meter的譯名,是一種度量單位,是十億分之一米,約相當于45個原子串起來那么長。納米技術,表現為在納米尺度(0.1nm到100nm之間)內研究物質的相互作用和運動規律,以及把它應用于實際的技術。其基本含義是在納米尺寸范圍認識和改造自然,通過直接操作和安排原子、分子創造新的物質。納米技術以混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學等現代科學為理論基礎,以計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術等現代技術為操作手段,是現代科學與現代技術相結合的產物。

納米技術主要包括:納米材料學(nanomaterials)、納米動力學(nanodynamics)、納內米電子學(nanoclectronics)、納米生物學(nanobi010gy)和納米藥物學(nan。pharmics)。就制造技術角度來說,它主要含有納米設計技術、納米加工技術、納米裝配技術、納米測量技術、納米材料技術、納米機械技術等。以納米技術為基礎,在納米尺度上把機械技術與電子技術有機融合起來,便產生了微型系統制造技術。

自從硅微型壓力傳感器,作為第一個微型系統制造產品問世以來,相繼研制成功微型齒輪、微型齒輪泵、微型氣動渦輪及聯接件、硅微型靜電電機、微型加速度計等一系列這方面的產品。美國航空航天局運用微型系統制造技術,推出的一款微型衛星,其體積只相當于一枚25美分的硬幣。

微型系統制造技術,對制造業的發展產生了巨大影響,已在航天航空、國防安全、醫療、生物等領域嶄露頭角,并在不斷擴大應用范圍。

(二)以電子束和離子束等加工為特色的超精密加工技術

超精密加工技術,一般表現為被加工對象的尺寸和形位精度達到零點幾微米,表面粗糙度優于百分之幾微米的加工技術。

這項技術包括超精密切削、超精密磨削、研磨和拋光、超精密微細加工等內容,主要用于超精密光學零件、超精密異形零件、超精密偶件和微機電產品等加工。

電廣束、離子束、激光束等加工技術,通常出現在超精密微細加上領域,用來制造為集成電路配套的微小型傳感器、執行器等新興微機電產品,以及硅光刻技術和其他微細加工技術的生產設備、檢測設備等。20世紀80年代以來,超精密加工技術,在超精密加工機床等設備、超精密加工刀具與加工工藝、超精密加工測量和控制,以及超精密加工所需要的恒溫、隔熱、潔凈之類環境控制等方面,取得了一系列突破性進展。超精密加工技術投資大、風險高,但增值額和回報率也高得驚人。近來,發達國家把它作為提升國力的尖端技術競相發展,前景非常好。

(三)以節約資源和保護環境為前提的省耗綠色制造技術

制造業在創造社會財富的同時,產生出大量廢液、廢氣、固體廢棄物等污染,會直接影響人類的生存環境,不利于社會的可持續發展。所以,需要探索符合環保要求的節能、省耗、少污染的生產方法,即綠色制造技術。綠色制造技術,立足于盡量減少制造業對環境帶來的負面影響,促進產品制造與生存環境的協調發展,在提高企業效益的同時增進社會福祉。

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關鍵詞: 獨立學院 有機化學實驗教學 教學內容 課前預習 實驗報告

隨著國家經濟的發展,民辦或公辦獨立學院迎來了發展的大好時機。目前,獨立學院已日漸成為我國高等教育辦學體制的重要組成部分[1]。獨立學院的學生擁有當代大學生的共性譬如活躍、熱情、有個性、善于發現新事物,同時他們作為大學生群體中比較特殊的一部分,又具有基礎知識薄弱、學習能力不強、對知識的理解能力也較差和自律能力有待提高等特點[2]。有機化學實驗作為化學、化工、生物、制藥、食品、醫學、材料等專業學生必修的一門重要專業基礎課,又是相關專業學生學習《材料化學》、《高分子化學》和《藥物化學》等后續課程的基礎,對學生知識、能力、素質的培養有著特殊作用[3]。但是完全照搬本一、本二專業有機化學實驗教學大綱、教學方法與手段,往往效果不理想。因此,我們必須在把握獨立學院學生特點的基礎上,探索出一套科學合理的教學大綱和行之有效的教學方法。

2012年,筆者參與了江蘇大學京江學院(獨立二級學院)化學工程與工藝等專業的有機化學實驗教學,期間的探索為今后獨立學院有機化學實驗教學提供了可借鑒的經驗。下面是筆者授課過程中的幾點體會。

一、適當調整教學內容和時間

在常規有機化學實驗的教學中,有機化學實驗概述、磨口儀器的介紹、回流、蒸餾基本操作常作為第一講,實驗學時為4學時。這些內容涉及有機化學實驗中的兩大重要操作,即蒸餾和回流。這兩個操作的熟練和準確程度將直接影響到后面每一個合成實驗的進度和產品收率。因此,對于基礎知識和理解能力稍差的獨立學院學生來說,第一講的內容可以為5學時,并且適當補充教學內容、調整教學技巧。比如,教學中可以借助插圖細致、耐心地向學生講解磨口玻璃儀器的類型、型號與尺寸、清洗和拆裝的要領。又如,在講解回流和蒸餾操作時,除了介紹其原理之外,可以編一些順口溜,幫助學生記住操作的注意事項。在回流操作中我們可以用以下順口溜:試劑慢加無危害,通水之后電再開,防暴沸石必須在,水流下進上出來。在蒸餾操作中我們可以用以下順口溜:隔網加熱冷管傾,上沿下沿兩相平。需加沸石防暴沸,熱氣冷水逆向行。同時,在回流和蒸餾實驗后,我們可以提醒學生把回流和蒸餾操作用手機拍下來,便于學生寫實驗報告和下次快捷地搭建裝置。

二、重視學生的課前預習和課間提問

在有機化學實驗教學中,我們對學生的課前預習提出了要求。對于主動性稍差的獨立學院學生,我們要求他們課前完成預習報告,預習報告作為平時成績的考評依據。同時我們要重視課間提問,引導學生養成課前預習、熟悉實驗步驟的好習慣。譬如,在實驗“乙酸丁酯的制備”的教學中,筆者精心設計了“為什么選用濃硫酸為催化劑”、“為什么選擇增加原料醋酸的量”、“怎么能做到對產品進行粗提和精提”三個問題。在教學中,筆者認真傾聽學生的答案,并結合實驗步驟分析問題的最終答案。通過這個過程,大部分學生在預習中能更主動地思考問題,對實驗原理、儀器裝置、實驗步驟、主要事項等要點掌握得更好,做起實驗也更得心應手。于是那些平時不愿動腦筋的學生不得不開動腦筋,那些不會思考問題的學生慢慢也學會了如何思考問題,真正收到了“潤物細無聲”的效果。

三、嚴格規范實驗報告書寫

“溫故而知新”,學生在完成實驗報告的過程中,可以幫助學生重新回顧實驗原理、儀器裝置、操作步驟和注意要點。這樣做,學生實驗才能取得好的效果,學生也才能真正地提高動手能力和思維能力。獨立學院的學生自律意識欠缺,把做實驗當做任務,實驗完了他們的任務也完了,實驗報告經常照教材上抄寫一遍,真正的“雁過無痕”。如何解決這個問題?筆者對獨立學院的學生嚴格規范實驗報告格式,內容必須包含實驗目的、實驗原理、原料用量及規格、物理常數、儀器裝置圖、轉化產率計算、問題討論和思考題,還明確規定了實驗報告質量是實驗成績的主要考量依據。同時,筆者要求各位學生在實驗報告的最后一部分寫上對實驗的總結,主要涉及分析實驗轉化率低的原因分析、主產品純度低的原因和操作步驟出錯的原因,以幫助大家加深對實驗過程的理解,避免一些人為的誤差和因素。第一次實驗報告批閱時,筆者發現大多數學生的分析和總結不到位,僅流于形式。于是在第二次實驗前,筆者花了10分鐘專門評講了第一次實驗報告存在的問題。通過不停地強調、要求、指導,學生分析問題越來越深刻,慢慢養成了良好的實驗習慣,最終實驗水平得到了很大的提高。

通過一年多的有機化學實驗教學改革探索,筆者所帶學生的操作技能得到了較大提高。當然,實驗教學改革是一個持續的過程,與本一、本二專業的學生相比,獨立學院學生的實驗能力和水平存在不足,有待進一步探索和研究。

參考文獻:

[1]馬戎.獨立學院有機化學教學中遇到的問題及對策[J].咸寧學院學報,2010(30):230-231.

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【關鍵詞】卓越人才 實驗班 教學改革 實踐

【中圖分類號】G424.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)7-0064-03

一、“卓越計劃”與卓越人才培養

高等工程教育是高等教育的重要部分,為國家培養各類工程技術人才。隨著社會的不斷發展,經濟結構的轉變,走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家等一系列戰略部署對高等工程教育改革發展提出了迫切的要求。2010年6月,教育部在天津召開了“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”)啟動會?!白吭接媱潯笔秦瀼芈鋵崱秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》的重大計劃,旨在培養和造就創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型的工程技術人才,通過工程教育改革和創新提高工程人才培養質量,促進我國從工程教育大國走向工程教育強國。

“卓越計劃”啟動后,全國高校紛紛響應,目前已有三百多所高校分批次加入到“卓越計劃”中。許多高校根據自身定位與特色,以實施“卓越計劃”為契機,開展形式多樣的卓越人才培養工作。清華大學確立了建設“研究型、管理型、創新型、國際型”卓越工程人才的培養體系。同濟大學開展了“卓越生源行動計劃”、“卓越課程行動計劃”和“卓越實踐行動計劃”等卓越系列計劃。天津科技大學是教育部第二批“卓越計劃”高校,包裝工程、食品科學與工程、生物工程三個專業為卓越計劃實施專業。2010年,學校提出實施“行業卓越人才培養計劃”,遵循“行業指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則,將卓越工程師培養納入卓越人才培養體系之中?!靶袠I卓越人才培養計劃”分為三個層次,第一層次便是組建“行業卓越人才實驗班”。

二、卓越人才實驗班

在教育部“卓越計劃”和天津科技大學“行業卓越人才培養計劃”背景下,我校于2011年9月實施了《天津科技大學行業卓越人才實驗班計劃》,組建了“機械電子工程實驗班”、“材料科學與化學工程實驗班”、“食品與生物工程實驗班”、“工商管理實驗班”四個卓越人才實驗班。

學校成立“卓越人才培養管理中心”專門負責實驗班學生的統籌管理工作,各相關學院成立卓越人才培養工作領導小組,實行校院兩級管理。實驗班實行導師制,各相關學院制定導師制方案,導師主要負責學生專業選擇、學習進程規劃,并對學生研究內容和方法等進行指導。

實驗班采取2+2的培養模式,學生在一、二年級不分專業,按照大類培養,進入三年級由學生自主確定專業。學生選撥由最初的新生報道后申請報名、經初試和面試合格后錄取拓展為在部分省份采用高考直招方式按大類錄取一定比例選拔與新生入校后選拔相結合的方式。為激勵學生,保障人才培養質量,實驗班實行滾動機制,根據平均學分績點對學生進行預警、分流與增補。

為加強建設卓越人才實驗班,學校給予了政策上的多方面支持。學校集中優秀師資,進行了多方面的教學改革,實行資源優化配置,為卓越人才實驗班提供優越條件,通過因材施教地制定培養方案、組建優秀的基礎教學團隊和專業導師團隊、建設專業核心課與雙語課等方式提高人才培養質量。

三、卓越人才實驗班的教學改革實踐

(一)因材施教制定培養方案

培養方案是培養學生的一套計劃,學生依據培養方案中所要求的內容逐步完成學業從而達到培養目標。培養方案是否科學合理直接影響人才培養質量。依據“寬口徑、厚基礎、強實踐”的要求,確定“卓越”的培養目標和要求,建構合理課程體系,因材施教地制定培養方案是卓越人才培養的前提,也是卓越人才實驗班追求卓越的基礎。下面就以天津科技大學2013級機械電子工程卓越人才實驗班培養方案為例進行分析。

機械電子工程卓越人才實驗班依托機械工程學院和電子信息與自動化學院按照大類招生,學生在大一、大二年級主要學習校通識課程和學科基礎課程,大三開始學生自主選擇學習方向,分為“機械電子工程”方向和“自動化”方向,分別在機械工程學院和電子信息與自動化學院學習專業領域課程。機械電子工程卓越人才實驗班的培養方案由機械工程學院和電子信息與自動化學院聯合制定,培養方案不是機械電子工程專業與自動化專業培養方案的簡單疊加,而是根據對卓越人才的要求,因材施教地制定培養目標、培養要求和課程體系。

1.培養目標

實驗班以培養卓越人才為目標,其培養方案對學生需要掌握的知識技能以及需要具備的能力都做出了詳細的說明。通過表一的對比可以發現,非實驗班學生的培養目標是培養高素質的應用型人才,而實驗班無論是在知識學習的范圍上還是在能力培養的廣度和深度上,其目標都區別于非實驗班的學生,更強調扎實的基礎,創新能力、工程實踐能力的培養以及人文素養的提升。

2.培養要求

為了實現培養目標,實驗班的培養方案對學生提出了明確具體的要求。要求學生在畢業時能獲得9個方面的知識能力:①具有較扎實的數學、自然科學基礎和機械工程、電氣工程等科學知識的應用能力,以及獨立試驗并進行數據分析的能力。②系統地掌握專業領域的理論知識,具有設計機電系統、部件的能力。③具有對機械及電氣工程問題進行系統表達、建立模型、分析求解和論證的能力。④具有新工藝、新設備、新技術研發的初步能力。⑤具有較強的動手能力、創新能力和獨立工作的能力。⑥較好地掌握生產過程控制、自動化儀表、信息處理及計算機控制技術等方面的專業知識,了解運動控制等方面的專業知識及學科前沿和發展趨勢。⑦獲得較好的系統分析、系統設計及系統開發方面的工程實踐訓練。⑧具備一定的科研和組織管理能力,具有較強的工作適應能力。⑨知識面寬廣,具有終身教育的意識和繼續學習的能力。

3.課程體系

根據卓越人才的培養目標和要求,實驗班的課程體系強調厚基礎、強實踐。 ①基礎課程圍繞機械電子工程和自動化兩個方向開設,無論必修課還是選修課都旨在夯實學生基礎,為專業課程的學習做好鋪墊。部分課程是專門為實驗班學生開設的,其他專業不開設,例如大一第一學期開設的《機械導論》是實驗班兩個方向學生的必修課,這在2013級機械電子工程專業的培養方案中是沒有的。②實驗班培養方案中選修課數量較多,是為了給學生多一些選擇,讓他們能根據自己的實際需要選擇課程,為他們提供了更加優良的條件?!豆こ虃惱韺W》是實驗班培養方案中的一門選修課,在夯實學生基礎知識的同時,還注重對學生健康人格的塑造。③理論環節與實踐環節緊密結合,每學期都有實踐環節,各種實習、實驗、課程設計、畢業設計與理論課相得益彰,大大加強了學生的創新能力和工程實踐能力。

(二)組建優秀的教學團隊

1.基礎教學團隊

優秀的師資是培養卓越人才的重要條件。為了實現資源的優化配置,學校為卓越人才實驗班優先選派有豐富教學經驗的教學名師授課,并組建了《高等數學》 和《大學英語》兩門課的教學團隊,以團隊建設促進教學質量的提高。教學團隊進行教學改革,教學方法研究,提高學生學習興趣和學習水平。

兩個教學團隊為實驗班專門開設了《數學分析》、《數學建模與實驗》和《英語口語》等通識選修課,并引導實驗班學生優先選擇專設的這些課程。在日常授課時,教學團隊的老師們不僅注重知識的傳授,還十分注重能力的培養,實驗班學生在優秀教學團隊的帶領下,還積極參加全國或天津市的數學、英語競賽并取得了較好的成績。

2.專業導師團隊

為了加強實驗班學生專業實踐能力和創新能力的培養,學校在基礎教學團隊的基礎上要求各相關學院組建導師團隊。導師團隊由1名負責人和6-8名成員組成,幫助學生進行學業規劃、指導學生參與科研實踐,引導學生開展創新性活動,開拓學生視野。其主要職責有:指導專業核心課任課教師進行教學內容的改革與優化;指導學生進行學業規劃和職業規劃;幫助學生提早進入實驗室參與科研實踐,指導學生撰寫科技論文、申報各類創新性的科研項目,鼓勵學生參與各類學科競賽,培養學生創新能力;對有研究潛質并準備攻讀研究生的學生進行指導,幫助學生提早開展科學研究活動。

(三)專業核心課與雙語課建設

為推動實驗班課程教學改革,學校在《天津科技大學關于加強行業卓越人才實驗班工作的若干措施》中提出了建設專業核心課與雙語課。各相關學院已經開始有計劃、有重點、逐步地展開對專業核心課和雙語課的建設。

目前已有理論力學、機械設計、機電一體化系統設計、自動機械設計、機械制造技術基礎(一)、自動控制原理、電路(一)、高分子化學、高分子物理、化工熱力學、化學反應工程、生物反應工程、食品工藝學、食品技術原理、管理學等幾十門核心課程,其中自動控制原理、化學反應工程、食品工藝學等多門課程既是專業核心課程又是雙語課程。

核心課是整個課程體系中的精髓與重點,核心課程建設的重要性不言而喻。各相關學院發動優秀教師對核心課程進行教學內容、教學方法上的改革,選用權威教材,采用多種教學方式,改進教學效果、提高教學質量。

在雙語課建設方面,鼓勵教師選用國外高質量原版教材開展教學。這對實驗班學生外語水平提出了較高的要求,也在潛移默化地推動實驗班學生努力學習外語。利于讓學生養成翻閱外文文獻資料的習慣,及時掌握學術前沿動態,也為以后深入地學習打下良好的基礎。

結語

卓越人才實驗班的教學改革涉及方方面面,本文僅結合天津科技大學的實際情況對目前主要實施的改革實踐進行了梳理,如何進一步加強卓越人才實驗班學生的工程實踐能力與創新能力、提升學生的科研能力等諸多方面還有待研究??傊?,根據學校的定位與專業的特色,不斷推進教學改革探索,逐步地完善政策制度,將有利于卓越人才實驗班的建設,提升工程人才的培養質量。

參考文獻:

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[2]陳益飛.高校培養卓越人才探討[J].教育評論,2013.

[3]張安富,劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究,2010.

[4]林華東,張惠典.創新培養模式 造就卓越人才――以泉州師范學院“卓越人才培養工程”為例[J].泉州師范學院學報,2013.

[5]孫健.論“卓越計劃”實施背景下高等工程教育課程體系設計[J].高等理科教育,2012.

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1.1“一次性發泡塑料餐具”生產的化學原理及其循環利用

“一次性發泡塑料餐具”是石油化工的下游產品。石油化工企業首先以苯和乙烯為原料發生烷基化反應制得乙苯,然后再由乙苯催化脫氫得到苯乙烯。泡沫塑料餐具企業接著以石化行業生產的苯乙烯為原料開始生產,或者直接由下步的聚苯乙烯為原料開始生產。原料苯乙烯單體在引發劑作用下發生自由基聚合反應制得聚苯乙烯(PS)顆粒,經過脫水、洗滌和干燥后,加入發泡劑制得可發性聚苯乙烯(EPS),最后經過圓熟、成型和熟化等成型加工技術生產出“一次性發泡塑料餐具”,其主要生產流程見圖1[5~7]。使用過的“一次性發泡塑料餐具”如果隨意丟棄,“白色污染”的慘劇將重演。而如果建立起有效的回收體制,強制回收,則可以實現廢棄餐具的循環利用,符合資源節約方向(見圖1)?!耙淮涡园l泡塑料餐具”主要有下列循環利用途徑[5,8~10]:①再生造粒:經分揀和清洗后,重新熔融法或溶劑法造粒,得到的聚苯乙烯再生料可以用于生產建材、保溫板、文具等產品;②直接利用:廢棄餐具經粉碎,摻入其他物料中制成輕質混凝土、仿木料、涂料、水包油乳液等;③改性利用:通過化學改性、共混改性或增強改性等制成離子交換樹脂、高抗沖擊聚苯乙烯(HIPS)材料等;④裂解回收:在無氧條件和高于330℃下裂解,可回收得到苯乙烯、苯、烷基苯等化工產品。需要特別指出的是,所有跟食品接觸的塑料制品必須使用“新料”,“再生料”不得再用于生產食品級的材料,所以要嚴控回收得到的聚苯乙烯再生料流向“一次性發泡塑料餐具”生產環節。

1.2“一次性發泡塑料餐具”的性質、特點及安全性分析

因為缺乏對生產化學原理的了解,人們普遍對“一次性發泡塑料餐具”的性質、特點一知半解,對其毒性問題憂心忡忡,誤解重重。下面,我們結合其生產原理(見圖1)分幾個方面進行分析。

1.2.1從合成原料分析

“一次性發泡塑料餐具”原料的源頭是石油化工產品乙烯和苯。正是因為這兩種原料來源豐富,價格低廉,決定了同其他餐具相比,“一次性發泡塑料餐具”具有無可比擬的價格優勢(每個餐盒僅6~7分錢左右),這也是14年的“禁用”也沒能讓其退出市場的主要原因之一。事實上,人們曾寄希望于“可降解餐具”如紙漿模塑餐盒、降解餐盒、植物纖維素餐盒、紙板復合餐盒等替泡餐具,但“可降解餐具”卻因成本高出發泡餐具十多倍,推行起來步履維艱。在沒有理想替代品的情況下,“一次性發泡塑料餐具”以其高性價比和方便快捷等優點受到青睞,出現了“淘”而不“汰”的狀況。有觀點認為,“一次性發泡塑料餐具”高溫時會釋放雙酚A等物質,影響生殖發育并致癌。其實這是混淆了不同種類的塑料合成所用的原料單體所致:雙酚A是聚碳酸酯、環氧樹脂、不飽和聚酯的合成單體,而聚苯乙烯發泡塑料的合成單體是苯乙烯,二者的結構和元素組成都不相同(見表1)。所以發泡塑料餐具不會釋放或沾染雙酚A。

1.2.2從結構特點分析

(1)化學鍵牢固,性質穩定聚苯乙烯的結構屬線型結構,分子鏈上交替連接著苯基,苯基較大的體積和它的無規則排列使得分子鏈變得剛硬且無定型。聚苯乙烯的結構中存在3種化學鍵:碳-氫鍵、碳-碳單鍵、碳-碳雙鍵,其鍵能[11]如下:碳-氫鍵的鍵能約414.2kJ/mol,碳-碳鍵的鍵能約347.3kJ/mol,碳-碳雙鍵的鍵能約610.9kJ/mol。由這一結構特點可以看出,聚苯乙烯化學鍵鍵能大、斷裂困難。不過,其側鏈苯基和主鏈上的α-H原子比其他部位稍顯活潑,在劇烈的條件下能夠發生苯環和α-H原子所能發生的特征反應??傮w來說,以聚苯乙烯生產的發泡塑料餐具化學鍵牢固,化學性質比較穩定。這就決定了其正、反兩方面性質:①因為鍵能大、斷裂難,正常食品的溫度不足以破壞這些化學鍵,對一定濃度的酸、堿、鹽溶液以及醇類、植物油類等也有一定的抵抗能力。這種耐溫性和耐油性,保證了這種餐具在正常條件下使用時的安全性。一些有關“一次性發泡塑料餐具”低溫就分解的觀點流傳甚廣,有人認為,發泡塑料餐具在遇到熱湯、熱飯等高溫時,會釋放出苯乙烯單體并產生多種毒素,不經意間這些毒素就融化在食物中了。其實,聚苯乙烯的解聚溫度需高達280℃以上,盛裝滾燙的食品時就會解聚的說法是沒有科學根據的。還有觀點認為,發泡塑料餐具在65℃以上使用,會產生強致癌物“二噁英”。二噁英和聚苯乙烯在結構和元素組成上相差很大,一般需要含苯環結構的物質與含氯(或溴)、氧元素的物質在370℃~440℃高溫條件下焚燒,或者在金屬催化劑存在下發生反應才有可能產生。而“一次性發泡餐具”生產和使用過程都是無氯條件,不具備產生二噁英的可能性。②從降解難度分析:因為鍵能大、斷裂難,所以發泡塑料餐具丟棄后,經過長期日曬雨淋也極難分解,即使填埋也很難破壞其化學結構,自然會造成“白色污染”。所以發泡塑料餐具使用后只有“焚燒”和“回收”2種辦法。因為化學性質穩定,餐具使用后其結構、性能和成色變化不大,反而使其“回收再利用”的價值提高,這樣既可解決“白色污染”問題,又有經濟回報,還可節約已日漸枯竭的石油資源,所以“難以降解”也并非壞事。顯然,“回收”問題才是發泡塑料餐具當前最核心、最迫切需要解決的問題。

(2)聚苯乙烯的結構中沒有-OH、-NH2、-COOH等親水基團,所以其耐水性和濕強度優于其他餐具,不會出現其他餐具易湯汁滲漏等情況。(3)聚苯乙烯結構密度較小,經發泡后密度進一步減小,使得餐具質量輕、耗材少。一般發泡餐具的單盒重量僅為其他非發泡一次性餐具的1/4左右。耗材少就意味著它有垃圾產生量低、廢棄物的處置壓力小的優點,同時還有節約資源尤其是石油資源的優點。(4)聚苯乙烯畢竟是有機物,因此它溶解于很多有機溶劑,所以日常使用過程中應避免與氯仿、二氯甲烷、甲苯等有機溶劑接觸。1.2.3從生產流程分析聚苯乙烯生產流程中除單體苯乙烯以外,還使用多種添加劑[5~7],包括引發劑、分散劑、助分散劑和發泡劑等,很多人擔心:這些添加劑都安全嗎?餐具成品中會有苯乙烯單體和添加劑殘留嗎?(1)引發劑:在苯乙烯自由基聚合時,常常采用有機過氧化物(-O-O-)或偶氮類化合物(-N=N-)作為自由基引發劑。例如:過氧化氫、過氧化二叔丁基、過氧化二苯甲酰、過氧化叔丁基乙酸酯等過氧化物,以及偶氮二異丁腈等偶氮化合物。(2)分散劑:在懸浮聚合步驟中多使用有機和無機分散劑并用的方法,提高苯乙烯在水相中的分散效果。常用的有機分散劑為聚乙烯醇(PVA)或羥乙基纖維素(HEC),無機分散劑多為磷酸三鈣(TCP)。

(3)助分散劑:加助分散劑的目的也是為了提高苯乙烯的分散效果。一般使用十二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯/順丁烯二酸酐共聚物的鈉鹽等表面活性劑。

(4)發泡劑:發泡劑有物理發泡劑和化學發泡劑多種,我國較多使用前者。早期的PS發泡餐具以氟利昂做發泡劑,對臭氧層危害較大。目前發泡劑已被低沸點的烷烴如丁烷、液化石油氣等或二氧化碳替代,不僅成本較低,而且不會對臭氧層造成破壞。從以上生產過程中添加劑的使用情況可以看出:①化學成分:盡管各個廠家使用的添加劑不盡相同,但都以無毒或低毒物質為主;②使用量與殘留量:添加劑的使用量一般都較小,并且在聚合反應完成后都有洗滌、純化步驟,其目的就是降低添加劑的殘留量,以免影響產品色澤和質量;③嚴格的衛生標準:圍繞食品包裝用聚苯乙烯的生產,我國相繼制定了“食品包裝用聚苯乙烯樹脂衛生標準”(GB9692-1988)[12]、“食品包裝用聚苯乙烯成型品衛生標準”(GB9689-1988)[13],以及“食品包裝用發泡聚苯乙烯成型品衛生標準的分析方法”(GB/T5009.100-2003)等相關國家標準[14],這些國標都專門設定了成品中殘留有機物(即添加的引發劑、分散劑、助分散劑和發泡劑,以及未聚合的苯乙烯單體等)溶出量指標,送檢的餐具樣品分別用水、乙酸(4%)、乙醇(65%)和正己烷在60℃下浸泡2h,用這4種溶液模擬餐具接觸水、酸、酒、油等不同性質食品的情況,要求不同浸泡液中有機物的溶出量達標。所以,嚴格按這些國家標準生產的“一次性發泡塑料餐具”,其單體和添加劑殘留在食物或器皿中的機會微乎其微,其質量和安全性是穩定、可控的。1.2.4從“綠色化學”的原理評估、分析由圖1和上述分析可以看出,“一次性發泡塑料餐具”的生產和使用過程中:①生產用料省,耗材少,節約資源;②“原子經濟性”高,污染低;③使用過程中對人體健康無危害;④產品用后其廢棄物可回收再利用、再資源化?!耙淮涡园l泡塑料餐具”具的這一循環過程,既符合“綠色化學”的理念,又遵循循環經濟的“3R原則(Reduce,Reuse,Recycle)”,同樣也達到了“生命周期評價(LCA,即產品從搖籃起至墳墓)”的準則[15,16]。所以說“一次性發泡塑料餐具”是“綠色、環保包裝材料”是有道理的。在我國因發泡塑料餐具帶來的“白色污染”問題,最重要的成因是行業管理不善,國民素質不高和環保意識不強,以及回收和再利用體系不健全等造成的。

2“禁用”與“解禁”原因的對比分析及“一次性發泡塑料餐具”的合理使用

2.1“一次性發泡塑料餐具”“禁用”與“解禁”原因的對比分析

一種化學產品“禁用”還是“解禁”,僅僅考查其化學原理方面的原因是不夠的,還要綜合考慮環境、經濟和社會等多方面因素,才能做出全面和科學的決策。關于發泡塑料餐具“禁用”和“解禁”的原因,國家主管部門分別給出了五大原因。在“禁用”的五大原因中,涉及生產環節的只有1條(前已提及,氟利昂發泡劑現已停用),涉及使用環節的1條,涉及回收和處理環節的有3條。而在“解禁”的五大原因中,也都集中在使用、回收、處理3個環節。所以,社會因素才是決定發泡塑料餐具“禁用”還是“解禁”的主要和核心原因,而非聚苯乙烯材料本身之過。聚苯乙烯發泡塑料餐具國內和國外的不同遭遇最能說明這一問題。美國、歐洲和日本等一些發達國家對“一次性發泡塑料餐具”并無“禁令”,相反這類產品還呈現多樣化、人性化和高端化的發展態勢,這些國家都享受著“一次性發泡塑料餐具”帶來的實惠,并未受到“白色污染”等負面問題的困擾,很值得我們深思和借鑒。對比表2中的“禁用”和“解禁”原因、結合前面所做的分析,不難看出,發泡塑料餐具“解禁”是大勢所趨。

2.2“一次性發泡塑料餐具”面臨的問題及其合理使用

“解禁”并不意味著“一次性發泡塑料餐具”萬事大吉,目前在生產、銷售、回收、中轉、運輸與處置利用等全過程,還面臨著不少棘手的問題。

(1)違規摻雜問題:為了節省成本,有些企業以次充好,向聚苯乙烯新料中摻雜廢塑料或再生料;同時,為了讓餐盒表面光滑、潔白,還私自添加滑石粉、熒光增白劑等。這些都是不符合國家標準的違規行為,會危害人體健康。因此,國家相關部門應該嚴格“一次性發泡塑料餐具”行業準入門檻,制定和完善產品質量標準,加強生產環節的監管。

(2)國內低端產品居多,競爭乏力:由于我國對“一次性發泡塑料餐具”禁用了14年,使得這一領域投資熱情不高,新工藝和新產品開發滯后,與并未“禁用”的國外的同行業相比,我國已經落后很多距離。目前國內發泡塑料餐具低端產品居多,在高端產品領域與國外企業的競爭乏力,尤其在貼合、淋膜、彩印、抗氧化、耐高溫等技術方面有待提高。

(3)廢棄餐具回收機制還不成熟、不完備:對于大多數廢棄物尤其是塑料制品,“回收再利用”是通行政策,但回收的效益高低和技術難度卻不同?!耙淮涡园l泡塑料餐具”質輕、體積大、清洗難、運輸和儲存費用高,使得不少企業回收熱情不高。加上目前的回收渠道還不通暢,回收網絡不完備,回收產業鏈不成熟,因此“一次性發泡塑料餐具”的復出將再一次考驗民眾的環保意識和我國的廢棄物回收機制。

(4)民眾對“一次性發泡塑料餐具”的認可和信心仍需恢復、提升:對于“解禁”事件,民眾普遍疑慮未消,支持者有之、擔憂者有之,爭論激烈?!耙淮涡园l泡塑料餐具”只有再次贏得民眾的認可和信心,被更多消費者選用,才能激活市場需求,從而帶動餐具的研發、生產、回收等整個產業鏈,走上良性發展軌道。另外,餐飲經營者和消費者的科學使用也非常重要。盡管符合國家標準的“一次性發泡塑料餐具”化學鍵牢固,性質穩定,添加劑殘留微乎其微,但并不意味著它可以隨心所欲的濫用。任何產品都有其特定的適用范圍與使用方法,這類餐具:①不適用于微波爐加熱;②不適于在沸水或蒸屜中蒸煮;③不宜盛裝高溫和高油量的食品;④盡量避開食醋和料酒等物質,特別注意不能與有機溶劑接觸;⑤避免長期與光、氧氣和熱作用,引起餐具老化、發黃、失透或產生裂紋等。目前我國社會方方面面都有了很大進步,如果生產企業嚴格按國家標準進行生產和檢驗、公眾合理使用、不隨意丟棄、相關部門做好回收和再利用體系建設,我們完全可以趨利避害,樂享“一次性發泡塑料餐具”帶來的實惠。

3“解禁”事件對化學教學的幾點啟示

(1)堅持從化學原理上分析問題本質,不盲從,不誤導

對于“一次性發泡塑料餐具”的是非功過,有些化學教師的信息來源也是非專業性媒體,如電視、網絡、報紙和期刊等,并未親自查閱高分子化學方面的文獻資料,未能從其生產過程的化學原理上追根溯源,進行深層次的本質分析,導致在講課、命題等環節人云亦云,沒有形成自己獨立的、專業性的觀點,也導致了學生的盲從和誤解。特別是當前有些媒體一些不實宣傳,誤導不了解詳細化學原理的公眾,化學教師理應對此類信息有一定的鑒別力。類似“一次性發泡塑料餐具”等有爭議性的化學問題還有很多,作為化學教師應該多深入調研,多查閱權威文獻,多從化學原理上分析問題,這樣才能保持理性,不隨媒體或傳言左右搖擺。

(2)以“與時俱進”的態度看待化學問題

“一次性發泡塑料餐具”從“嚴禁”到“解禁”、從“有毒產品”變為“綠色產品”,反映了塑料工業的曲折發展和我國社會的不斷進步。社會環境的深刻變化、公眾思維觀念的更新以及對“一次性發泡塑料餐具”再利用技術不斷提高,使得其重獲新生。其實,類似的化學問題還很多,化學的發展從未停步,化學物質數量在不斷地刷新,很多化學方法或功能化學品都經歷了從高毒到低毒或無毒、以及更新換代的發展歷程。因此,化學教師要始終以“與時俱進”的態度關注化學問題,用發展變化的觀點分析化學問題。只有這樣,遇到象“一次性發泡塑料餐具”等這樣的老話題時,才能理清其發展的脈絡,常講常新。

(3)重塑化學學科形象,凸顯化學學科價值

化學本是造福人類的學科,本應是受人們喜愛的形象。但近些年,化學產品引發的中毒、危害或污染事件頻發,例如“蘇丹紅”、“三聚氰胺”、“瘦肉精”、“塑化劑”等,社會大眾把這些事件的責任都強加給了“化學”,使得“化學”背負的偏見和誤解也越來越沉重,化學的學科形象一落千丈,幾乎變得面目猙獰。而“一次性發泡塑料餐具”從“嚴禁”到“解禁”很具典型性,發泡塑料餐具的艱難回歸,反映出公眾離不開化學帶來的諸多實惠,重新體現其獨特價值,可以為化學“正名”起到一定的示范作用。需要“正名”的又何止“聚苯乙烯發泡塑料餐具”一個呢?許多化學問題或化學物質都需要重新“正名”,其中也包括“蘇丹紅”、“三聚氰胺”等,這些物質實則是因為被濫用而丑化,埋沒了它們原有的價值?;瘜W教學要注重消解學生和公眾的誤解和偏見,重塑化學與公眾生活息息相關的“親民”形象,凸顯化學無可替代的學科價值,使化學學科重新贏得學生的興趣和喜愛。

(4)化學教學應注重貫穿科技倫理與道德教育