化学工程研究方向精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇化学工程研究方向，期待它们能激发您的灵感。

篇1

1存在的问题

1．1内容广，概念多

材料化学工程是以化学和化工基础，研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。研修的主要课程包括物理化学、材料科学基础、材料力学、材料工艺、高分子材料、金属材料、无机非金属材料等。在基础课程中概念多、公式多，如在物理化学中的热熔、积分溶解热、积分稀释热等，有些概念相似如果不仔细区分容易混淆。在诸如高分子材料这类介绍性的课程中名称特别多，如聚丙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等，这些材料在我们的生活中经常接触。但通过学习很多学生还是不能识别基本的材料，掌握它们的基本制备工艺和用途。

1．2叙述性的内容多

关于三大材料的学习主要是叙述性的内容多，比较抽象。例如，金属加工中热处理的四把火:退火、正火、淬火、回火，退火又分好几个种类，每种钢材根据用途不同，而选择不同的工艺条件。但是只通过课本的叙述，对于很多材料依旧没有直观的认识。虽然很多同学有参加过金工实习课，但是时间不长，很难做到全面深入的了解，对一些材料的性质、加工方法感到陌生，从而逐渐丧失学习兴趣。另外，在材料的合成中，每合成一种材料，需要通过一系列检测看所得物质是否为目标产物。又或者合成一种新的物质，也可以通过检测分析出其结构性能。材料专业的学生都有一门必修课《材料结构表征及应用》详细介绍了材料表征中各种检测手段。但是很多同学拿到检测结果却不会分析。

1．3课程教学与现实联系不够紧密

研究生与本科生最大的不同就在于，在接受系统知识的同时，必须加强研究意识、创新意识和研究能力的培养［1］。材料化学工程是一门应用型学科，与实际应用密不可分。课程安排之前的金工实习，目的是锻炼学生动手能力，对材料的加工有所了解。此外，还有一些实验操作课，但是很多时候由于时间安排不合理又或者设备少学生多，平均几人一台设备，学生动手机会操作不够，有时候老师只能靠演示的方法让学生观摩，学生完全处于一种被动的学习状态。还有部分同学在实习中怕脏、怕累，不愿动手操作。另外，在课程结束后还有参观见习，对材料的加工制作有个直观的认识，但是很多时候由于人员过多，加上工厂环境复杂，很多同学在见习过程中往往走马观花，只停留在看热闹的表面功夫上。

2解决办法

2．1培养学习兴趣

科学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”老师首先要做的就是激发学生的最大兴趣并使之保持这种热情。材料化学工程与我们的生活密切相关，老师可以在讲授过程中结合我们实际生活中的用途。比如高分子材料中的聚丙烯腈，常与羊毛混纺制成毛织物等，可以制作毛毯、军用帆布、帐篷等。被称为“人造羊毛”。又如我们生活中常见的木制家具，其实很多都是由木塑复合而成:以木材为主要原料，经过处理使其与各种塑料通过不同的工艺复合而成。既保留了木材良好的加工性能，同时具有塑料的耐水、耐腐蚀、使用寿命长等优良性能，还符合环保的大前提。通过这种理论结合实际，能激起学生学习兴趣，鼓励学生自己查阅资料了解更多信息。

2．2疏通知识结构，掌握各学科之间的联系

在材料化学工程形成前，高分子材料、无机非金属材料、金属材料科学都已自成体系，而且他们之间存在着很多相似之处，可以相互借鉴，促进本学科的发展。如马氏体相变本来是金属学提出来的，广泛地用来作为钢材热处理的理论基础。但在氧化锆陶瓷材料中也发现了马氏体相变现象［2］，并用来作为陶瓷增韧的有效手段。另外，各类材料的研究设备与生产手段也有很多相似之处。虽然不同类型的材料各有专用测试设备与生产装置，但更多的是相同或相近的，如显微镜、电子显微镜、物理性能测试和力学性能测试设备等。在材料生产中，很多加工装置也是通用的。比如生活中很多塑料用品大多是通过注塑成型加工而成，但其实与粉末冶金工艺中的压坯过程相似。随着科学技术的发展，各学科间已无明显界限，甚至不同材料之间能相互代替。不过凡事都有规律可循，只要掌握规律很多问题便迎刃而解。作为材料的规律就是:组织决定性能，性能决定应用［3］。再根据性质选择材料，依据用途确定工艺路线。抓住这一规律，学习时就不会感到毫无头绪。

2．3传统教学与现代教学方式相结合

传统教学大都采用“填鸭式”方式，学生听课主动性、积极性不高。新的教学改革中应采用启发式、互动式和讨论式等新的教学方式。老师在课前布置问题，分小组完成不同的部分，让学生带着问题去学习，查找资料，每组选择代表在课堂进行发言，然后再各组进行讨论。这样不但发挥了学生的主观能动性，活跃课堂气氛，减轻了老师的授课负担，还锻炼了学生自己分析问题、解决问题的能力，达到事半功倍的效果。相比传统教学，计算机汇集了图像、文字、声音等元素，极大的丰富了教学色彩，调动学生学习积极性，具有直观、生动、形象的元素，可以将抽象的理论知识和工艺方法生动的展现在学生眼前，增加课堂趣味性，提高学生的感性认识，有利于知识点的理解和掌握。同时可以结合一些相关视频比如:注塑成型、挤出成型、模压成型以及金属材料的冷加工热加工等。这些视频网络上都可以找到，如HOWITISMADE、TEDSHOW等。通过相关的视频，既可以活跃课堂气氛，也能调动学生学习积极性，甚至激励学生自己在课外继续学习观看。这种多媒体教学与视频教学相结合的方法，既减轻了老师的负担，同时激发学生学习兴趣，调动积极性，促进教学任务顺利完成。

2．4开设软件分析课程

作为材料化学工程研究生，材料检测分析应该成为一种必备的基础技能。但是很多时候拿到检测结果却不会分析。软件分析课程可以很好的解决这个问题。所有的检测结果都有软件可以分析，比如FTIR、XRD、NMR等，借助这些软件，可以快速地分析所得结果。比如JADE，作为一款分析XRD数据的软件，它可以对物相进行定性定量分析。虽然软件分析不一定完全正确，更多的时候还是根据理论基础来判断，但软件分析可以作为一个辅助手段。这样学生既掌握了一门技能，而且大大提高了学习效率。

2．5课堂教学与实践相结合

俗话说“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。作为一门应用型学科，课堂所学的最终都是要能应用到实际生产中去。在涉及如注塑成型、挤出成型等高分子材料成型工艺时，可以穿插一些参观实习课。通过参观实习，直观地了解材料加工制备过程，将自己所学知识配合生产。理论上可行的事情，在实际应用中还需要考虑到原材料、工艺条件的控制、销售渠道、成本控制等。如果有可能，可以尽量选择一些大型的工厂基地，接触现代化的机器设备，体会先进生产力的发展，感受到世界一流水平的实力。为学生丰富见闻开阔视野提供机会，这将对培养学生的自信很有帮助，尤其是对于一些非重点名校的学生。另外，通过与企业或者研究单位联合培养，即“产学研结合”。“产学研结合”一般指企业、学校、研究单位之间的相互合作和优势互补。李元元等认为产学研结合是培养工科硕士的最佳途径，学位论文的选题和相关实践应当与工矿企业的工程实际相结合，密切结合其技术改造、革新、引进等技术难题或科研攻关项目。这将有利于从根本上解决学校教育与社会需求脱节的问题。缩小学校人才培养与社会需求脱节之间的差距，增强学生就业竞争力。

3结语

篇2

 

关键词：化学交换饱和转移；磁共振成像；量化 CEST；数学模型

 

1   化学交换饱和转移磁共振成像（Chemi－ calExchangeSaturationTransfer，CEST－ MRI）量化的意义

 

CEST－MRI成像是目前备受关注的一种分子影像技术，其使用特定频率的饱和脉冲来标记待检测的溶质分子，该分子上可交换质子与水发生多次化学交换引起水信号的降低从而被检测［1］．尽管生物组织中这些小溶质池的浓度通常仅在毫摩尔浓度范围内，只要选择合适的实验参数，可交换质子与水的化学交换的累积效应就能实现信号放大， 因此 CEST－ MRI具有较高的灵敏度（与传统的MRI相比，可达到102～106）［2］．自从 Ward和 Bal－aba 等人 2000 年提出 CEST － MRI 的 概 念 以来［1］，由于其具有可灵敏检测特定（类型）分子的独特优势，且对温度和 pH 值［3］等微环境的变化敏感，被认为有临床转换潜能的可包含生化信息的对比机制，迅速引起广泛的兴趣［4］．与正常组织相比，肿瘤本身显示共振频率距离水～3．5 的高信号，被认为主要是来自多肽和蛋白质的酰胺质子，称之为酰胺质子转移 （amideprotontransfer，APT）成像［5－6］．CEST－ MRI 技术也可检测蛋白质和多 肽［7－8］、肌酸［9］、葡萄糖［10］、谷氨酸［11］、糖原［12］和糖胺聚糖［13］等，有潜力在临床中用于各种疾病和代谢性紊乱，包括：乳腺癌［14－15］、前列腺癌［16］和中风［17］等的检测．该领域已经从最初简单的 CEST加权图像转变为更量化的 CEST－MRI分析．为了进一步揭示与疾病相关的病理生理特征，并对同一 组织不同时间点进行监测，需要更加精准的量化． 因此，笔者简要地概述 CEST－ MRI的不同方法和最新进展，供对该领域有兴趣的人员参考．

 

CEST－MRI的基本原理是通过水信号的减少来间接实现对特定分子的检测．然而，对于活体CEST－MRI成像，水信号的降低不光来自 CEST效应，还来自直接水饱和度（directwatersatura－ tion，DS），半 固体磁化转移效应 （magnetization transfercontrast，MTC）和 核奥氏效应 （nuclear overhauserenhancement，NOE）等 竞争效应［18］．同时，由于这些竞争效应受到静磁场 B0、饱和功率（saturationpower，B 1－sat）和其他实验参数的 影响，致使 CEST－ MRI成为一个复杂的技术．如 何从水信号中提取出 CEST 效应，尽量减弱饱和脉冲对其他效应的影响，实现对特定分子的精确量化，进 而更加准确地 对疾病进行诊 断，一 直 是CEST－MRI研究的热点．为了证明特定的 CEST效应，通常通过获取大量的水信号强度作为射频（RF）饱和频率偏移的函数来产生Z 谱．Z 谱是通过施加脉冲后水信号的强度Ssat  与施加脉冲前水信号的强度S0  的比值得到 ．理论上，Z 谱中显示的CEST 增强取决于池的大小、交换率和可交换质子的弛豫时间．这个简单的概念与其他相互竞争的影响导致对 CEST 量化变得复杂．因此，笔者拟定从量化的角度对 CEST－MRI作一个回顾．

 

2   CEST－MRI理论模型

 

CEST－ MRI 成 像 机 制 复 杂，不 仅 取 决 于CEST－MRI试剂的浓度、交换和弛豫性质，而且随B0  和B 1－sat等实验条件的变化而变化．因此，对于研究这些最优条件，数值模拟是有用和有效的． CEST             效应的量化是一个复杂的过程，除了与质子浓度和交换率有关之外，还受到如 RF 辐射强度、持续时间、化学位移、主磁场强度以及纯水的横向、纵向弛豫时间等因素的影响［20］．为了更精确地描述 CEST 成像机制，通常使用包含可交换质子池的布洛赫方程（Bloch－ McConnellequation）．2004年Zhou等人将包含可交换质子池的最简化的 2池模型的Bloch方程引入到 CEST－MRI中，并推导出解析解［21］．常见的Bloch方程描述的模型包括 2池模型［20］（水池和可交换质子池）和3 池模式［22］（水池、可交换质子池和大分子固体池）．下面以2池模型为例来介绍 Bloch 方程的量化方法，同时，给出3池模型的框图和仿真结果，并说明磁化转移（magnetizationtransfer，MT）对 CEST 量化的影响．2池模型和3 池模型的 CEST 交换示意图如图1所示．

在2 池模型中，描述2 池交换过程用12 个参数描述．其中：T1i（i＝a，b）表示i 池的纵向弛豫时间；T2i（i＝a，b）表示i 池的横向弛豫时间；Ma  表示水池核自旋的化学位移；Mb  表示可交换质子池核自旋的化学位移；Moa 表示水池的可交换氢原子核在初始条件下的平衡浓度；γM0b  表示可交换质子池的可交换氢原子核在初始条件下的平衡浓度与水池之比；kba  表示可交换质子池核自旋交换到水池的速率；kab  表示水池的核自旋交换到可交换质子池的速率；ω1  表示描述预饱和射频脉冲的强度；t 表示脉冲施加时间（下面公式中kab和kba  的意义相同）．

 

在核磁矩和磁化强度矢量的概念基础上，通过在旋转坐标系下，MRI系统中B1－sat 是从x 方向上加入的和2池模型的交换，得到描述图1A 所示2池模型的Bloch方程如公式1所示．

其中，描述b和a 分别表示可交换质子池和水池．例如，Mb （t）表示在时间t 时，可交换质子池的磁化在x 轴上的分量；Mb  和 Ma  分别表示在可交换质子池和水池在z 轴上的热平衡磁化；ω 表示 RF 照射的频率；ωb  和ωa  分别表示可交换质子池和水池的拉莫尔频率；Δωb  和Δωa  分别表示ωb －ω 和ωa－ω ．

 

图1模型示意图中，仿真的各参数如表1所示．序列的参数设置如下：Z 的初始值为1；B0  ＝7 T；2池模型的饱和时间tp ＝5s，3池模型的饱和时间tp  ＝80s；B1－sat  分别为：1μT，2μT，3μT，4 μT，5μT 和6μT．模型的仿真结果如图2 所示．其中，上面大的光滑的曲线为饱和交换后水的 Z 谱， 左下方比较矮的曲线为 Diff＿Z 谱，即饱和交换之前水的Z谱和饱和交换之后水的Z谱的差．

由2池和3池的对比结果可以看出：在 CEST发生化学交换（～2ppm）的地方，2 池模型在仿真 B1＿sat  范围内，Z 谱的下降都比较明显，而3 池模型在B 1＿sat4μT 时Z 谱的下降已经看不到．因此， MT 成分大大降低了 CEST 的特异性，尤其是在B1＿sat  大的时候．但是 B1＿sat  小的时候，病变部位和正常组织的差异较小，即：区别病变部位和正常组织需要较大的 B1＿sat．因 此，对 于量化 CEST －MRI，如何降低 MT 成分的影响是需要考虑的很重要的一个因素．

Bloch 方程不仅可以对 CEST 实验进行模拟仿 真，而 且 可 以 对 CEST 测 量 值 进 行 数 值 拟合［19，23］．此外，用扩展的 Bloch 方程描述的多池模型，考虑到 RF 照射 CEST 的 MT 和 NOE［24］伴随效应．Bloch方程的一个最大的不足就是计算复杂．因此，有各种假设对 Bloch 方程进行简化，如强饱和脉冲的假设和弱饱和脉冲的假设［25］．将 CEST数据与用非线性最小二乘法优化的 Bloch 方程拟合可以提供相关 MRI参数的值，这有助于设计特定应用的最优 PARACEST 试剂［19］．但是，在实际应用中，由于 Bloch 方程可变参数繁多，直接拟合难以标准化，因此研究者们提出了其他较为简化的量化方法．

 

3   CEST－MRI量化方法介绍

 

3．1     简 单 磁 化 转 移 不 对 称 性 （magnetization transfer ratio  based  on  asymmetry  analysis， MTRasym ）分析及其改进

 

由于Bloch方程比较复杂，以水频率为中心将Z 谱 两 侧 相 减 的 磁 化 转 移 率 不 对 称 分 析 法（MTRasym ）成为一种常用的 CEST－ MRI量化方法［21，26］，MTR 的定义如下：

其中，S0  是 RF 照射前的水信号的强度，Ssat（Δω）和Ssat（－Δω）分别是经过 RF 照射后在标记频率和参考频率处的信号（后面公式 S0、Ssat（Δω）和 Ssat（－Δω）表示的意义相同）．

 

该量化方法有以下缺点：（1）容易受到 B0   场不均匀性的影响［27］．（2）MTR

 

方法容易受到各种混淆参数的影响．包括组织松弛、MT、MTC［28］．

 

更重要的是 MTRasym 不能从 CEST 对比中区别上场的 NOE 效应．（3）MTRasym 方法没有校正水的纵向弛豫效应，这是影响 CEST 信号幅度的主要因素［29］．尽管如此，MTR 仍是目前 CEST－ MRI领域一 种 简 单 有 效 的 量 化 CEST － MRI 的 方法［30］．

 

针对 MTRasym 量化 CEST－MRI存在的不足，提出了一系列的改进措施．例如：针对 MTRasym 容易受B0 场不均匀性影响，提出了水饱和移位参考（watersaturationshiftreference，WASSR）［31］和同时校正B0  场和B1  场的不均匀性（Simultaneous mappingofwatershiftandB ，WASABI）［32］两种方法．针对减弱 CEST 的竞争效应，提出了三频偏方法［2，33］和洛伦兹拟合［34－37］等量化方法．针对没有校正水的纵向弛豫效应的问题，提出了表观交换依赖弛豫（apparentexchange－dependentrelaxa－ tion，AREX）［22，29，38－39］的量化方法．

 

3．2   三频偏的方法

 

三频偏的方法通过用特定共振频率照射如酰胺、胺基质子等，用和共振频率两个相近频率的平均值作为参考信号，用特定频率处的信号作为标记信号的一种量化方法［2，33］．三频偏方法被证明可以有效减弱 MT 不对称性和 NOE 效应［29］．三频偏及其量化 APT 和 NOE 的定义如下［33］：

其中，APT＊   表示使用三频偏方法得到的酰胺质子转移．NOE＊   表示使用三频偏方法得到的 NOE效应．

 

三频偏方法可以减弱 CEST 的一些竞争效应，例如：MT 不对称性和 NOEs．该量化方法已经成功的用于肿瘤［2］和中风［33］的检测．但是三频偏量化的方法存在如下的缺点：（1）三频偏方法线性假设过于简单，明显低估了 APT 和rNOE 在～3．5（NOE（～3．5））的 饱和转移［35，40］．B ＿较大时，APT 和 NOE 的峰值变宽，导 致低估 APT＊   和NOE＊ ［33］；同时，随着B ＿增大，饱和效率达到最大值，饱和溢出和 MT 效应一直增加［25，41］，从而导致 APT＊ 和 NOE＊ 对比度的下降；（2）APT＊  使用三频偏的方法量化时，会受到相邻共振质子的干扰，如胺基质子在2ppm 到3ppm［29］． 

 

3．3   洛伦兹拟合

 

洛伦兹拟合是一个较为简单的最小二乘法Z 谱拟合的量化方法［36］．洛伦兹拟合的定义如下［40］：

其中，Ai  、ωi 和δi 分别表示第i个池的幅度、频偏和线宽，N 表示拟合池的个数，一般的洛伦兹拟合是指N ＝1的情况，如果N 大于1就是多池洛伦兹拟合．

 

洛伦兹差（Lorentziandifference，LD）是洛伦兹拟合的曲线与Z 谱数据的差［35，42］．在该方法中，用洛伦兹函数去拟合Z谱中的－10ppm 到－6．25 ppm、－0．5ppm 到 0．5ppm 和 6．25ppm 到 10 ppm，接着用样条插值完成整个拟合过程，并用拟合的频谱结果作为代表 DS和 MT 效应参考信号；最后，用拟合的结果和 Z 谱数据的差作为 CEST信号进行量化［35，43］．

 

3．4   倒Z谱分析法

 

最近的一项研究表明 CEST 信号、DS 信号和MT 信号并不是线性叠加在一起，而是反向加在一起的［38］．AREX 和 MTR    是两种常见的倒Z谱分析法．其中，AREX 是一种从稳态下得到的标记信号的倒数减去参考信号的倒数的一种量化方 法［29］．AREX

 

可以校正CEST竞争效应中半固体MT 效应、T1、DS效应和水的弛豫效应．AREX 和MTRRex的定义分别为［44］：

图3是不同 B1＿sat  时Z 谱和 AREX 的仿真结果，仿真Z 谱的参数设置和图2一样．其中，上面光滑的为Z 谱，左下方为 AREX 的图．由图2 和图3的结果可以看出：相 同功率下，AREX 的峰值比Diff＿Z 谱的峰值大（尤其是3池模型），说明 AREX

 

量化方法中 CEST 的特异性更强．同时也说明：相比饱和交换之前水的Z 谱和饱和交换之后水的Z 谱的差值，AREX 可以降低 MT 效应对 CEST 效应的影响．其中，在0ppm 附近，由于分母为0，所以 AREX 非常的大，这和文献［45］的研究结果一致．

 

3．5   CEST 比率的方法（CESTratio，CESTR）和参考值归一化后的 CESTR 的方法（CESTRnr）

 

MRI信号的强度取决于多种参数，包括质子浓度、交换质子的数目、质子交换率、T1、T2、饱和时间和饱和效率．最常用的 CEST 图像的量化是磁化转移率 （magnetizationtransferratio，MTR）， MTR 的定义如下：

CEST 比率的定义如下［45］：

在最初对 APT 量化的过程中，选 取 －3．5 ppm 作为参考信号，就是前面3．1 节的 MTRasym 的量化方法［46］．最近，Heo等人通过使用插值半固体参考 信 号 （extrapolated semi－solid MT refer－ ence，EMR）量化 CESTR［6，47］．

 

参考 值 归 一 化 后 的 CEST 比 率 的 定 义 如下［45］：

CESTR 和 CESTRnr 中的参考信号 （也 就是ZEMR）和 标记信号分别是拟合 2 池 MT 模型和CEST 度量计算中的经过 B0 校正过的Z 谱数据． 仿真证明，在临床的3T 和4．7 T 的时候，CESTR和 CESTRnr 量化更可靠［45］．CESTR 的 EMR 谱（ZEMR）可以 通过相应的 ω1和频谱范围 Δ 获得．

 

CESTR 的Zlab是通过5池Bloch方程获得．具体获得方法只需对前面介绍的2 池模型的 Bloch 方程进行扩展即可．图4和图5分别为B0 ＝3T和9．4T 时5池模型在B1＿sat  分别等于0．5μT，1μT，1．5 μT，2μT，2．5μT 和3μT 六种饱和功率下的基于 Bloch方程的Z 谱和几种常见量化方法：CESTR、 CESTRnr、MTRRex和 AREX 的仿真结果．仿真Z 谱中使用的参数和文献［45］的一样．从图5到图6可以看出：相同 B1＿sat  时，3 T 时 Z 谱在3．5ppm 和 2 ppm 的下降均没有9．4 T 时的明显；特别地，在高场（B0   ＝9．4 T）、B1＿sat   较低的时候 （尤 其是在 B1＿sat  ＜＝2μT），APT 在3．5ppm 和 Amine在2 ppm 的下降看得很清楚；对于 CESTR、CESTRnr、 MTRRex和 AREX 四种量化方法，随着 B0   场强的增大，2ppm 和3．5ppm 的峰值都变得更加明显，而且3．5ppm 的峰值比较窄，2ppm 的峰值比较宽，因此，低场时的 CEST 信息被隐藏．这也是德国神经退行性疾病中心（GermanCenterforNeuro－ degenerativeDiseases，DZNE）Zaiss 等人在 2019年2月最新发表深度低场预测高场的信息这篇论文的目的［48］．

4 小结与展望

 

篇3

经过调查统计,我国共有100多所高校招有化学工程与技术专业硕士研究生,该专业研究方向过多,一个专业出现87个研究方向。研究方向的划分有的甚至是跨学科的。如化学工程与技术专业是属于工学的,应用化学专业是属于理学,可应用化学居然是化学工程与技术专业的一个研究方向。同属于一个研究方向,研究方向的名称也是多样化的,缺乏统一标准,如安徽大学、南昌大学的绿色化学工程,上海大学就称为绿色化学与工艺。为了解决上述问题,我们请教了化工领域的专家,给这87个研究方向做一个归类,分为9个大的方向(表1)。由表1可以发现我国化学工程与技术专业是存在学科集群现象的,表现在:专业的学科建设,已经不单是化学工程的问题,而涉及到了化学化工研究的所有领域,包括应用化学、环境化工、工业催化、资源与材料工程、新能源技术、生物工程与技术、过程系统工程、油气加工及石油化工等。我国化学工程与技术专业学科集群的力度较大,表现在:各个高校的研究方向基本上都比较多,如清华大学、中国矿业大学、北京工业大学、北京理工大学、华南理工大学、华东理工大学、上海大学等高校,其研究方向都是传统与现代并存,传统化学化工的研究方向所占比例较大,如化学工程,包含的研究方向较多。部分代表21世纪化学化工发展方向的研究方向,在很多学校都受到重视,如资源与材料工程,研究方向也比较多。

二、化学工程与技术专业学科集群的创新及竞争优势

本文选择山西省高校做研究,分析其师资力量情况,以分析化学工程与技术专业集群的创新及竞争优势。山西省作为我国化工3大生产基地,化学化工产业是山西省的支柱产业,化学化工专业是山西省高校、特别是工科院校的学科优势之一。选择山西大学、中北大学、太原理工大学的化学化工学院为样本(见表2),按照前文对学科集群的认识,这些学院都有9个以上相关专业和研究方向,已经形成了一定的学科集群规模。其中论文指该学院教师被SCI、EI、ISTP3大检索刊物收录的论文数。中北大学的数据包含了CA论文。山西大学的数据不包括ISTP论文。专著指该学院教师出版的学术专著数,不包括教材。项目及奖项指该学院教师申请的省部级以上项目、经费及省部级以上奖项。发明专利指:该学院教师申请并且授权的发明专利。3所高校的化学化工学院拥有一定数量的教授和博士生导师,博士学位的教师也占到了较大比例。3所学院教师的科研成果也较为可观,被3大检索刊物收录的论文数量较多,出版了一定数量的专著,申请了一定数量的国家自然科学基金项目。山西大学化学化工学院承担了国家自然科学基金的重大攻关项目,以及“863”项目,甚至获得了国家科技进步奖和国家技术发明奖二等奖各1项。中北大学化学与环境学院承担过“973”项目,获得过国家技术发明二等奖1项,三等奖2项,国防科学技术一等奖2项。中北大学和山西大学还拥有发明专利十几项。从师资力量来看,应该说学科集群让山西省高校化学化工领域的创新取得了一定的成就,使得山西省高校化学化工专业在全国具有了一定的竞争优势和影响力。

三、化学工程与技术专业学科集群的协同创新模式

山西大学至今已与国内20余所高校、科研院所建立了学术交流与合作关系;与日本岩手大学、香港浸会大学等国家和地区的高校及科研单位签订协议,开展交流。在校企合作方面,与山西三维集团股份有限公司、太原钢铁(集团)公司、天脊集团等大型企业,在产品研发、岗位培训等多方面进行了良好的合作。太原理工大学与山西化工研究所建立了山西省化学工程技术中心,还与山西焦化集团公司等6个企业建立了长期稳定的产学研合作关系。中北大学安全工程系与航天一院、航天三院、北京理工大学、南京理工大学、第二炮兵工程学院、西安近代化学研究所等科研机构和相关生产企业进行了卓有成效的科研项目合作。从产学研合作角度来看,三所高校都与国内外相关院校、科研院所和企业建立了良好的产学研合作关系。从企业合作的视角来看,在研发方面,与山西省的产业集群密切相关,合作领域主要为新能源技术、环境化工、生物工程与技术。3所高校的化学工程与技术学科集群与山西省的产业集群具有一定的协同关系,构建了学科集群与产业集群协同创新的模式,围绕着山西省的产业特色,为山西省地方经济服务。

四、我国化学工程与技术专业集群的路径

从以上3所高校的情况来看,基本上已经完成了单个高校某个学科的集群,在3所高校内部相关专业之间建立了学科集群,集群的方式是建立化学化工学院,统筹化学化工各个专业,从多学科、多专业、多研究方向的角度,进行学科集群。关于区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地高校、研究所和企业之间的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的实效。集群的方式是产学研合作,与山西省高校、科研院所和企业建立合作关系,从而服务地方经济。关于跨区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地之外高校、研究所和企业之间的集群,中北大学有一定的建树,却没有进一步深入。中北大学之所以能够有一定建树的原因是该校原来是部属院校,与其他部属院校具有一定的合作关系。因此,中北大学的跨区域学科集群,仅仅局限于与兄弟院校的合作,还没有进一步深入到与其他省份企业的合作上。

篇4

这篇《山东理工2014年首次博士研究生招生报名时间确定》是

山东理工大学《2014年招收攻读博士学位研究生招生简章》，2014年，该校将首次招收博士研究生，涉及3个一级学科12个研究方向。

据悉，山东理工大学2014年博士研究生招生的三个一级学科为机械工程、农业工程、化学工程与技术，包括12个研究方向，分别为车辆及其电子电气、数字化制造与质量控制、光机电一体化、机械设计及高性能零件、机械化旱作农业技术体系及装备、农产品加工技术与装备、农业生物质能源与材料、农村电网自动化、催化反应与分离工程、生物化学工程、电化学工程、精细化学品清洁生产过程工程。

根据招生简章，符合报考条件的考生可于2014年3月15日-21日到该校研究生招生办公室报名，招生考试时间为2014年4月12日-13日，考试分初试和复试两个阶段进行，学校将根据考生的综合成绩确定拟录取名单。根据安排，该校博士研究生学制为3-5年。

篇5

关键词：职业标准；维修电工；电气自动化技术专业；学习领域课程开发

【中图分类号】G71

基于工作过程的学习领域课程的开发，已成为近年来高等职业教育课程改革的热点。基于工作过程的学习领域课程的实质，在于课程的内容和结构追求的不是学科架构的系统化，而是工作过程的系统化。职业教育的课程开发必须打破传统学科系统化的束缚，将学习过程、工作过程与学生的能力和个性发展联系起来，将“工作过程的学习”和“课堂上的学习”整合为一个整体，将职业资格研究（包括职业分析、工作分析、企业生产过程分析）、个人发展目标分析与教学分析和教学设计结合在一起。

高职电气自动化技术专业中维修电工的考证及学习是重要项目之一，该专业的核心能力对应的职业是维修电工。因此，以“维修电工”国家职业资格为标准、以高职人才培养为目标，将维修电工职业标准有机地融合到专业学习领域课程开发中，以项目为导向、工作任务为载体，重建专业方向课程体系，以解决专业教学与“维修电工”考证相互脱节的问题。

一、确立专业及其面向的职业岗位分析

根据企业调研，维修电工在不同工业部门如机械与设备制造、汽车与配件工业、电子工业，从事自动化生产。除操作自动化生产设备以外，这些设备的维护成为其专业工作的重点。此外，维修电工参加生产设备的建造和改造，进行电子维修，在车间维修并制造电子、自动化和信息技术的组件和仪器。符合专业要求的工具、测量仪器和测试材料、旨在有效完成任务的工作和工作岗位设计以及与同事进行符合专业要求的交流，都属于维修电工的任务要求。同时，还要考虑经济、社会和生态的不同要求以及由此引起的对职业行动的要求。维修电工能对任务进行整体性观察并在完整性的工作过程背景下对其进行组织，也就是说，借助其企业关联知识关注过程的衔接并与其他部门（机械保养、物流、制造计划等）合作。

二、提取、划分、分析典型工作任务学习难度范围

电气自动化技术专业中以电气设备的运行、安装、调试与维护及营销服务等职业岗位为导向，重点突出技能培养，根据职业能力要求提炼难度1-4级的典型工作任务。

（一）职业定向的工作任务（学习难度范围1）

工厂车间照明设备的安装与维修、普通机床电气设备的安装与维修、电机的安装与维修、小型电子设备的调整与改装、工厂供电系统的计划与实施、做计算机控制系统的计划与实施、印刷电路板的设计与制作、现场总线与工业以太网的构建与维护。

（二）系统的工作任务（学习难度范围2）

交直流调速系统的安装与调试、设备运行的检测与控制、电气设备控制的安装于调试、生产过程的组织与实施。

（三）蕴含问题的特殊工作任务（学习难度范围3）

电气设备的调整与改装、数控设备的维护。

（四）无法预测的工作任务（学习难度范围4）

生产设备的调整及生产质量保障。

三、构建电气自动化技术专业维修电工方向教学计划

根据典型的工作任务，提炼支撑课程，形成了12门理实一体化的学习领域课程。

学习领域课程编号 学习领域课程 基准学时

小计 第一学年 第二学年 第三学年

1 电工基本技能 2周 2周

2 电气设备安装与维护 4周 4周

3 电子技术应用实训 4周 4周

4 电气绘图技术实训 8周 8周

5 PLC应用技术 5周 5周

6 组态控制技术 2周 2周

7 传感器技术及应用 4周 4周

8 交直流调速系统与应用 3周 3周

9 集散控制与现场总线 3周 3周

10 单片机应用技术 4周 4周

11 自动化课程综合实训 5周 5周

12 自动化课程设计 2周 2周

合计学时 1196 468 286 442

四、建立学习领域课程教学计划（举例）

以《自动化课程综合实训》学习领域课程为例，建立讲授单元和行动单元学习任务和内容。讲授单元主要对PLC的组成与基本工作原理；PLC的编程软件及编号范围；基本逻辑指令表示方法及其应用方法；掌握梯形图的绘制原则及PLC设计原则、步骤和方法；对典型生产线工业控制对象进行系统的意见设计、系统的软件设计、安装调试设计，共计150课时。

行动单元中建立五个子学习领域课程：

1、控制方案的初步设计（学时：12），学生根据项目设计要求对现有自动化生产线及需改造的生产线进行调查，并据此形成初步控制方案，讨论并完善，最后提交具体可操作性的控制方案。

2、交流电机的PLC变频控制（学时：48），根据项目设计要求对交流电机的控制所需器件进行选型，了解并掌握器件使用完成交流电机的PLC变频控制子系统，并进行系统测试调试，最后提交相关技术文档。

3、物料分控系统的PLC控制（学时：24），根据控制方案要求对物料分控所需器件进行选型，了解并掌握器件的使用方法，完成物料分控子系统，并进行系统测试调试，最后提交相关技术文档。

4、机械手的PLC控制（学时：30），根据控制方案要求，了解并掌握机械手的使用方法，完成机械手控制子系统，并进行测试与调试，最后提交相关技术文档。

5、系统综合计划与调试（学时：36），根据控制方案要求，对全系统进行联合调试，分析并找出其中的问题，完成全系统了，并提交相关技术文档。

将维修电工职业标准融合到高职电气自动化技术专业的学习领域进行课程开发中，解构原有的基于知识储备的学科体系架构课程，重构基于知识应用的行动体系架构课程，凝练工作过程要素，在现实的职业资格基础上，培养学生普适的职业资格，为未来的职业资格奠定基础，提升学生的“职业竞争力”。通过学习领域课程的开发研究，可有效的优化学校课程资源，在有限的课时内发挥课程最大的作用；可优化课程结构，提高人才培养质量，体现高等职业教育人才培养的特色；为相关专业的课程结构的改革提供思路，使之更加适应培养学生综合职业能力和全面素质的需求。

参考文献：

[1]王平均，王伟，韩宝如.基于工作过程的课程考核评价体系研究――以高职维修电工实训课程为例[J].辽宁高职学报2013(5):49-51.

[2]刘勇,段保才.高职教育课程模式的选择――基于工作过程系统化的学习领域课程模式.中国高教研究,2011(6):85-89.