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  特色鲜明的教学向科研互动  
       
     利用化学工程学院在科研方面的优势,2001—2003年间,我院形成了科研与教学的良性互动,提升了我院的教学水平,同时也为科研的进一步发展起到了良好的促进作用。
  科研对教学的促进作用:
  1. 利用科研成果,改革教学内容,融入最新的科技知识
  2. 利用科研经费,支持教学工作
  3. 毕业环节真题真做,一人一题,提高同学综合运用专业知识的能力
  教学对科研的促进作用:
  1. 促进了化工原理教研室科研的发展
  2. 在教学环节中发现问题,形成新的科研方向
  3. 通过毕业设计和课外科技活动,本科生成为到科研的生力军

  一方面,科研水平的提高,对教学水平有着促进的作用,另一方面,教学水平的不断提高,也会反过来促进科研的不断提升。但是,近年来,全国各高校比较重视科研工作对教学水平的提升作用,忽略了教学环节对科研的反向互动。2001—2003年中,我院教师在教学环节中,形成了特色鲜明的教学向科研的反向互动。

  1.改革教学内容,融入最新的科技知识
  注重课堂的书本知识传授,注重传统意识下的专业知识结构以及多年形成的教学内容,学生的专业知识面比较狭窄,创新意识和能力的培养缺乏有效措施等问题是我国高校仍然普遍存在着的情况。另一方面,当前随着我国科学技术的迅速发展,学科间相互渗透交叉,传统的过程技术专业学科正在向环境、材料、能源、生化等多个领域延伸和发展。而教学内容却存在着极大的滞后现象,许多课程所讲授的内容仍然是二十年前、三十年前的知识,极其不利于创新人才的培养。
  为改变这种教学内容落后的情况,我院教师充分发挥科研的优势,将自己在科研工作中所取得的最新研究成果和国内外的最新研究动向融入到教学内容中,从而使学生在学习过程中,也能够不断地跟踪国际的研究前沿。
  我院超重力中心在进行超重力技术基础研究的时候,利用安装在超重力机转子上的电导探头,测量液相在转子内的停留时间分布,由于停留时间极短,一般教材上介绍的脉冲示踪和阶跃示踪的方法都无法准确得到测量结果。我们采用测量在转子入口处和出口处停留时间的差值的办法解决这一难题,测得真实的停留时间分布值。在教学工作中,我们及时将这一方法添加到本科生化学反应工程教学内容当中,加深了学生对停留时间分布及其测量方法的理解。再如,通过超重力技术制备纳米材料,利用了流体在超重力设备中高度强化传质和微观混合的特性,使液相中大量生成晶核。在教学中,我们把过饱和浓度的概念介绍给同学,加深同学对于反应沉淀,晶核产生的认识。
  化工原理教研室在编写国家十?五规划教材的过程中,注重正确处理课程内容的基础性与先进性、经典与现代的关系。如将单元操作的基本概念、基本方法、基本理论及经典的单元操作作为该课程熟悉的内容,将单元操作的新进展及新型单元操作作为该课程一般了解的内容。这样课程内容有主有次,重点突出,同时也扩大了信息量,有利于提高学生的专业素质、加宽知识面。同时注重及时反映科学发展的最新成就。如将新型填料、新型塔设备等内容列为了解内容,可使学生掌握和了解该学科的成就和发展状况。
  在我院完成的面向21世纪课程教材《化工过程分析与合成》中,李成岳教授将自己十余年的科研工作融入到教学内容中,在原来定常态模拟的基础上,增加了动态过程的模拟章节,向同学介绍了人为非定态操作在化学工程中的应用,他还在科研工作极为繁重的情况下,主动带病为本科生讲授了这节课的内容,在授课中,同学们掌声不断。
  自三年前,我院在本科生中开设了《现代化工技术选讲》课程,从当时和目前情况来看,我们借助学校化学工程学科是享誉全国的重点学科之一,师资雄厚、科研条件和环境好,学术思想比较活跃,的特点,形成了处于先进的教学改革工作。
几年来的实施效果表明,设置《现代化工技术选讲》这门课拉近了老师(专业各个学术领域的带头人)和学生的距离,促进了学生对本专业、化工前沿技术知识的了解。具体的体现有几个主要方面:
    引导学生善思、敢想、有创见、有个性、不迷信、勇于探索;
    使学生对科技发展前沿和重大问题具有敏感的视角和准确的判断力;
    扩大知识面,强化超前意识,使培养的高层次科技人才在激烈的全球市场经济竞争中具有良好的品格、适应能力和应变能力;
    倡导刻苦钻研精神和锲而不舍的作风,使学生在未来社会的时间与科技竞争中不断充实自己和超越自己。

  2.利用科研经费,支持教学工作

  几年来,我院一直利用自身的科研优势,利用学院的科研基金提成,向着教学第一线倾斜。2001—2003年间,我院共投入100.98万元,用于补助教学课时津贴,极大的改善了教师的生活条件,稳定了教师队伍。
  杨祖荣教授还利用自身的科研经费,投入几万元,用于改善化工原理教研室的工作环境,为教师们购置了新的办公设备,添置了空调。
  为解决学校在专业实验室建设中经费不足的困难,杨祖荣教授、袁其鹏教授都利用自己的科研经费,分别为化工原理教学实验室和制药工程专业实验室购置了不少的仪器设备,以满足本科生实验教学的不足。

  3.毕业环节真题真做,一人一题

  多年以来,我院在本科生的毕业环节中一直坚持“真题真做,一人一题”的原则,本科生所进行的毕业环节全部来源于生产实际或者是国家的纵向科研项目。本科生在毕业环节中,在导师的指导下,利用自己所学习的化工专业知识,对实际问题进行分析、处理,并从中得出有益的结论。这种真题真做的方式,一方面激发了同学们从事科学研究的热情,另一方面,也通过这种实际的科研工作,重新在更高的层面上掌握了在课程中所学的专业知识。当然,这种真题真做的过程,也反过来促进了科学研究工作。
尽管学校为毕业环节配备了一定的经费,但这些经费显然是不足以保证我院毕业环节“真题真做”所需的费用。为此,各指导教师均利用自己的科研经费,补足到毕业环节的需要中来。

  自2000年以来,超重力工程中心科研到款约3200万元,利用科研经费购置仪器设备形成固定资产共304台件,计546万元。这些设备,在对科研工作发挥巨大作用的同时,对教学活动也起到了巨大的促进作用。大量的科研课题,充足的实验经费,每年吸引大量本科生。中心每年就接收约30至40名本科毕业生做毕业环节。另外我们还接收来自新加坡的本科生9名在我院做毕业环节和来自利比亚的研究生5名。毕业环节中,做到了一人一题,真题真做。留学生和中国学生在实验室共同进行科研工作,互相学习,共同提高。这项工作的进行,一方面满足了本科生教学的需要,另一方面,实验室资源和学生的人力资源得到了充分利用,教学和科研工作双双受益。本科生同学在科研活动中勇于提出自己的想法,启发了教师、研究生的思维。一些本科生同学,报考了超重力工程中心的研究生,在硕士研究生阶段,继续本科毕业课题的工作。4年来,超重力工程中心获得国家技术发明二等奖一项,省部级一等奖一项,二等奖一项,这是与作为科研工作生力军的本科生同学所作的大量工作分不开的。

  有本科生参与发表的高水平科研论文如下。

 

A. 促进了化工原理教研室科研的发展

  为了改进实践教学的水平,适应创新人才培养的要求,自1998起,化工原理教研室以杨祖荣教授为首,开始探索将计算机数据采集技术和计算机控制技术与化工原理的实验教学环节相结合,开发了一系列高水平的化工原理实验设备,极大的改善了教学实验的条件。而且,自2001年起,在现有实验设备的基础上,新近开发了一系列化工原理实验仿真软件,进一步提升了实践教学的水平,形成了一套在国内具有领先水平的化工原理实验装置。
  通过与其他各院校的教学交流,及时使其他院校了解了我校在化工原理实验教学上所取得的成果,并得到国内各高等院校的普遍认可。化工原理教研室的实验设备也因而受到西安交通大学、兰州大学等三十余所高校的青睐,这些高校纷纷向我院化工原理教研室提出订货。
  同时,在化工原理的精馏实验中,杨祖荣教授所开发的实验装置,为了控制回流比,采用了一套独特的电磁装置。在实验过程,同学们发现,该精馏塔的分离效率远远高于从理论上的计算值,在一个塔高仅为1.5米的塔中,所达到的分离效率为70个理论级。为了探究这一奇异现象中所含的科学问题,认为动态回流造成了塔板上流体的非稳态流动,是产生这一现象的可能原因。从而,通过教学过程,发现了人为非定态操作在分离过程中的重要意义。

B.通过教学,形成新的科研方向

  多年来,我院教师在教学工作中认真观察,对教学实验结果仔细分析;不少同学在教学和教学实验过程中,通过教学工作中所反映出来的现象,深入探究其中所包含的科学问题,并和教师一起,形成为新的科研方向。从而形成了我院独具特色的教学对科研的反向互动。
杜俊祺副教授也是在实验教学的过程中,形成了自己的科研方向,在吸收实验中发现一种新型填料比表面较大,适用于污水处理过程中生物膜反应器的填料,这一发现大大推进了科研的进程,并取得了良好的效果。
  在化工原理课程教学中,丁忠伟和苏海佳两位老师对课程的教学内容进行了深入的调研,并在调研中提出了自己的创新性思路,分别申请了国家自然科学基金、863计划、北京市科技新星计划等项目,并通过科研工作,进一步促进了教学水平的不断提高。
  同样,在《化工过程分析与合成》的教学中,采用了培养创新人才的大作业作为考试的一种方式,99级化工专业的陈澍同学在学习和进行大作业的过程中,查阅大量文献,掌握了正交配置法在求解偏微分方程组中的应用。在毕业设计中,他将正交配置法应用于膜吸收过程的模拟,从而很好的解释了明尼苏达大学Cussler等著名教授的理论所无法解决的CO2与SO2之间不同的实验结果。陈澍同学的毕业论文也因此获得了优秀毕业论文。根据该研究整理的一篇学术论文已经投稿,并得到了评审专家的高度评价。

C.通过毕业设计和课外科技活动,本科生成为我院科研的生力军

  作为国家一级重点学科,化学工程学院的教师们承担着大量的科研任务,2001—2003年,年均科研到款均在3000万以上,教师人均科研到款在全国同类院校中居于首位。在这些科研项目中,国家级重点、重大科研项目也占了很大的比例。为了解决人员少而科研任务繁重的矛盾,并优质、高水平的完成国家的重要科研任务,不仅博士生、研究生承担了其中主要的研究工作,毕业设计环节中的本科生更是成为了这些科学研究的生力军。
  一方面,我院利用自身的科研优势,保证本科生在毕业环节中真题真做,一人一题,从而保证了本科生的培养质量,并为创新人才的培养模式提供了保障;另一方面,这些本科生在半年的时间中,投入到科研中去,成为了一支有一定水平的科研生力军和后备力量。三年来,共有651名本科生通过毕业设计和课外科技活动,加入到我院的科研中来。正是由于他们的辛勤努力,才使得我院的科研水平得以不断的提高。长江学者陈建峰教授每年的科研到款平均1130.5万元,承担着863、国家自然科学基金、北京市科技新星计划等一大批重要的纵向科学研究。正是每年20余名本科生同学在毕业设计的环节中,协助导师进行了大量的实验研究,并在实验研究中取得了良好的结果,才使得该中心能够不断取得新的成绩。
此外,由于我院极为重视人才的引进和培养工作,近年来,一批年轻的教师到校工作仅两三年的时间,就取得了极为突出的成果。然而,因为他们到校时间短,所招收的研究生还没有进入科研工作,因此,绝大部分预研和研究工作都是由本科生在毕业环节中所完成的。
除毕业环节外,参加第二课堂的同学也为我院的科研工作做出了可喜的贡献。

 
 
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