化工专业计算机知识教学探讨

来源 :中国校外教育·理论 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wwling_girl
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘要]本文针对在化工专业如何开展计算机教育问题,阐述了计算机知识对化工专业的重要性,提出了化工专业学生应掌握的基本计算机知识,并对化工专业《计算机基础知识》的课程改革提出了一些建议。
  [关键词]高等教育 化工专业 计算机基础知识 教学改革
  
  化工专业是我国设置较早、分布较广的“老专业”,现已在遍布全国的近百所高校招生。而计算机技术的出现使化工行业得到了前所未有的大发展,计算机在化工领域中的应用,大大缩短了化工产品的研究、开发和设计周期,提高了产品质量,增强了企业的市场竞争力。因此,培养适合当今社会发展的、具有计算机应用能力的化工人才是各高校化工专业的主要目标之一。
  虽然,各大高校在本科新生中都开设了《计算机基础知识》这门课,但这种大而泛的课程并不一定完全适合专业人才的培养。如以化工专业为例,化工专业的学生除了掌握一些基本的计算机操作知识以外,还需要掌握一些和化工专业有关的计算机工具,如能够利用计算机处理实验数据,用计算机处理化学反应方程式及结构式,利用现有的软件进行结构计算、计算机控制、设计,等等。因此,本文将根据化工专业的特点,对如何在化工专业开展计算机教育进行初步的探讨。
  
  一、计算机在化工专业中的重要性
  计算机已经成为当今社会一个常用的必不可少的工具,尤其对于理工科学生来说,计算机更是其未来工作当中的主要工具。在化学工程领域内,计算机的应用范围非常广泛,诸如设计、分析、控制、操作及研究等。并随着科技的进步,计算机在化工上的应用将日益增多。如在化工中最常见的制图为例,在计算机普及之前,都是用手工绘制复杂的分子结构图、试验装置图和化工工艺流程图等,既费时又费力,常常占用工作人员大量的时间和精力。而随着计算机的普及,这些工作已经完全依靠计算机来完成,如在绘制分子结构图方面常用的化学软件有Chewwindow、CS ChewDraw、CS Chew3D、ChemSketch等。而化工工程人员和研究人员则利用更为专业的AutoCAD来绘制大型的试验装置图和化工工艺流程图等。利用计算机来绘制图形不但省时省力,而且易于保存和传阅。因此,化工专业的大学生在大学期间就应该掌握这些和化工有关的专业计算机知识,并随着新的软件和技术的出现,不断更新现有的知识,才能真正适应社会的需要。
  
  二、化工专业学生应掌握的基本计算机知识
  计算机在各行各业都得到了快速的发展,各种软件也层出不穷,要想在大学期间学会所有的计算机方面的知识也不大现实,因此,如何选择和化工相关的计算机知识,并能真正运用到今后的工作当中,这也是化工专业大学生面临的一个重要问题。根据目前计算机在化工领域的应用趋势,本文提出如下一些化工专业学生应具备的基本计算机知识和技能:
  1.计算机基本知识
  主要包括学习计算机基本知识和基本操作技能,这也是所有非计算机专业的学生都应该掌握的知识。如了解计算机的基本工作原理;能够灵活地使用Windows操作系统;能熟练掌握办公自动化系列软件(如Word文字处理、Excel电子表格设计软件和Powerpoint幻灯片制作软件的使用方法,等等);了解掌握计算机网络的基本概念、基本知识和Internet的信息服务,熟练应用互联网进行网上交流、信息检索。此外,化工类专业学生还应具备一定的编程能力,学习一些常用的编程软件,如VC 和VB等。这些基础知识的学习,也是为以后进一步学习较为专业的计算机知识打好基础。
  2.计算机绘制图形技能
  计算机在化工中一个重要的应用就是绘制各种化学、化工的专业图形。在众多的化学制图软件中,ChemWindow和ISIS/Draw为最为常用的两款软件,他们在绘制多种复杂化学分子结构式、化学反应方程式及化工流程图等方面体现出强大的优势,并且简单易学。然而,对于未来从事专业化工设计人员来说,AutoCAD将成为其必用的辅助设计工具。这里,将对这三款软件工具做一个简单介绍。
  ChemWindow是一个能绘出各种结构和形状的化学分子结构及化学图形软件。是Softshell公司于1989年推出的产品,较新版本为6.0版。ChemWindow 6.0主要有4个功能模块组成:(1)分子结构绘制,包括化学键绘制、各种环结构绘制、化学反应机理的表示、相应文字说明、电子云表示等功能;(2)化学实验装置图绘制,包括各种接口的玻璃仪器的图形模板;(3)化工工艺流程图绘制,具有各类化工设备的示意图形库;(4)提供大量的各种复杂分子结构通用模板,直接提取应用。并且所有功能模块采用丰富的工具栏选择,界面友好,使用便捷。
  ISIS/Draw是1990年由美国MDL Information System公司研制,它的较新版本为2.5,是一款智能化的化學绘图软件。它能自动识别化合价,键角和各种环,并支持二维的化学平面图、三维化学立体图的绘制,可进行化学结构、化学反应方程、及其它与有机、生物有机化学相关的报告、专业性论述的绘图和制作,操作非常方便,在Window环境下具有友好用户界面和便利的切换功能,使得其资料可共享于各种软件之间。
  AutoCAD(Auto Computer Aided Design)是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件,用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。AutoCAD经过不断地完善,目前的最新版本为AutoCAD2008,现已经成为国际上广为流行的绘图工具。化工设计中,虽有各种专业的三维设计软件出现,如PDS、PDMS等,但到目前为止,在各大化工设计院中,AutoCAD仍是主流的设计软件。因此,学会如何使用AutoCAD,并使之更好地与化工设计相结合,也是化工专业学生应掌握的专业技能之一。
  3.化学化工数据处理和分析技能
  处理收集的化学数据是使用计算机的主要优势之一。这不但要求学生具有一定的计算机应用能力,还应具有一定的数学知识背景。常用的数据处理方法及数学模型包括:最小二乘拟合、线性回归分析、方差分析、插值、数据平滑、实验设计等。目前,两款通用的软件为:Origin和SigmaPlot。它们可根据需要对实验数据进行数值计算、统计、傅里叶变换、曲线拟合以及制图等等。另外,MATLAB由于其强大的数学处理能力也正日益受到化工分析领域的重视。
  Origin是美国OriginLab公司推出的数据分析和制图软件,是公认的简单易学、操作灵活、功能强大的软件,既可以满足一般用户的制图需要,也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。目前,最新版本为Origin 7.5。Origin 7.5是功能强大的数据分析及科学绘图软件,利用其计算命令能够非常方便地进行线形和非线形拟合、插值、微分、积分等数值计算,是解决化工动力学、热力学、工艺优化设计及化学分析中数值计算问题的有力工具。
  SigmaPlot是另一款得到科技人员广泛运用的数据处理和科技绘图软件,是由美国SPSS Scientific公司开发出来的。目前,已经更新到SigmaPlot 11。SigmaPlot是可做数据分析的高质量曲线图绘图软件,能提供众多选择,如自动化误差条状图,回归线图,信赖区间,轴刻度,非线性曲线及工作窗体。SigmaPlot被广泛地运用在医学、生命科学、化学、工程学、环境科学和物理学等领域。SigmaPlot并可实现与SPSS软件相结合,从而得到更强大的统计分析功能和更好的数据管理能力。
  MATLAB是由MathWorks公司开发的数学分析工具,目前,该软件已经更新到MATLAB 7.7。MATLAB是一种高性能数值计算的科学计算语言,它以矩阵作为基本数据单位,适用于线性代数、数理统计、数字信号处理、动态系统仿真、自动控制等领域。MATLAB在化工的数值计算和化工流程模拟等领域具有较大优势。
  4.化学教育辅助软件
  计算机在教育领域已经取得了巨大的成功,如我们常用的PPT教学以及各种教学仿真软件,等等。尤其在化工领域,由于涉及到复杂的化学结构和许多化学实验,利用计算机及网络等电子化教育大大增加了化学教育的形象性和直观性,激发了学生的学习兴趣,同时,这些教学性质的软件也可应用于各种培训和工程咨询领域。因此,了解一些化工方面的专业教育软件也是必备技能之一。目前,最常用的教学和模拟实验软件是ChemLab、ChemSketch和MSViewer等软件。
  ChemLab也就是虚拟化学实验室。它是一个交互式的化学实验模拟工具,可以像在实验室做实验一样操作其中的各种仪器和设备来进行各种预设的实验,也可利用该软件提供的实验平台进行用户自己设计的实验。ChemLab使用户可以用相对实际实验很少的一部分时间来快速预习化学实验,在实际实验中,我们就可以着重强调危险因素和实验技术。它是预习实验、演示实验、准备实验、进行危险实验和由于时间原因不能进行的实验的理想工具。
  ChemSketch是化学平面符号的录入软件,是加拿大ACD公司专门开发的用于编辑化学分子式、化学仪器等化学图形的工具软件。现在可从该公司网站上得到免费的ACD/ChemSketch 11.0。它主要解決有机化学,生物化学中常见的化学论文、化学试卷以及平面化学教学课件中化学符号、反应方程式、轨道反应方程式和结构式的构建与表达问题。并且提供了模拟三维分子结构的工具以建立分子微观三维立体结构,还可以按各种模式、各种角度随意进行旋转、观察。
  MSViewer是一个功能强大的三维化学空间结构的构建与表示软件,该软件是由Molecular Simulations公司生产的,能很好表现生化大分子的三维空间结构。其主要用于有机高分子、生物大分子和各类氨基酸、蛋白质立体空间的表示。该软件自带了一个复杂化学分子图库,其中有一些生化分子可供选择。我们也可以利用该软件制作具有三维结构的分子。制作好的分子可以查看其属性(如分子式、分子量等),分子可以设置不同的显示方式(如棍状型、球状型等),还可以随时进行扭曲、放置缩放甚至让其自转进行不同角度的观察。若要重点观察某一特殊基团,还可对其进行特殊着色处理等。
  
  三、化工专业计算机基础知识教学方案
  从以上分析可以看出,化工专业的学生需要掌握的计算机知识较多,完全靠教师上课来教也不大现实,最合理的方式是教师通过对这些软件进行一些推荐和指导工作,学生可根据实际情况来自学。因而,就高校化工专业《计算机基础知识》这门课可作如下调整:
  1.计算机基本概念和知识(50课时)。包括介绍计算机系统的基本知识,使学生掌握Windows和Office的用法和操作,了解网络的基本概念、了解数据通信的基础知识、掌握Internet的使用、网页的制作,了解数据库基本概念,掌握SQL的使用,了解计算机系统的安全技术,了解程序设计基本知识。
  2.化工专业常用的软件知识(20课时)。主要介绍一些常用的化工软件,介绍每一个软件的用途和适用范围,演示一些常用的化工应用软件,使学生对这些化工软件有一个基本的了解,从而可确保学生一旦走上工作岗位可根据工作的需要选择合适的应用软件。
  3.上机实习和实地参观(10课时)。计算机教学有别于其他科目的一个特点就是教学和上机相结合,对于那些常用的化工软件,更应做到利用上机来达到熟悉软件操作的目的。而且,目前的不少化工软件都有免费版本,这也有利于学生下载和自学。另外,对于一些大型的专业化工软件,有条件的话还应带领学生去工厂实地参观,使学生对这些化工软件有一个直观的印象,并可激发同学们学习化工专业的热情和兴趣。
  
  四、问题与展望
  对于知识爆炸和竞争不断加剧的当今社会,学生所要学的东西也越来越多,分配到学习计算机知识方面的时间也会有限制,因此,如何选择最重要和最适合化工专业的计算机教学内容也是一个值得继续商榷的问题。另外,建立一支既懂计算机又熟悉化工知识的专业教师队伍也是一个刻不容缓的问题。传统的化工专业教师往往不太熟悉计算机,而教计算机的教师往往对化工领域也不太熟悉,因此,在实际教学中,往往出现教学和实际相脱节的现象,使化工专业的学生无法学到最实用的知识。同时,计算机知识日新月异,软件的更新换代频率也越来越快,因此,教师队伍本身也应加强自学,确保把最新的知识传授给学生。
  随着大学教育逐渐向职业技能教育方向倾斜,培养适合社会发展的专门人才已经成为大学教育的主要目的之一,因而,计算机运用能力培养在化工专业的重视程度必将得到进一步的重视。本文通过对《计算机基础知识》这门课的探讨,力求使本课程的设计更加符合化工专业的特点,为本课程的教学改革起到抛砖引玉的作用。
  
  参考文献:
  [1]张晓冬,赵宗昌.培养化工专业学生计算机应用能力的探索[J].黑龙江高教研究,1995,(6):111-113.
  [2]杨刚,杨高文. ChemWindow 6.0在化学化工及教学中的应用[J].化学教育,2003,(10):43-46.
  [3]冉鸣.化学教育工具软件[M].化学工业出版社,2006.
  基金项目:教育部人文社会科学研究规划基金项目(06JA630012)。
  (作者单位:东南大学化学化工学院;东南大学经济管理学院)
其他文献
【摘 要】通过对大五星枇杷在云南文山的生长量、物候期、枝梢生长特性、开花结果特性、果实物理化学性状、丰产特性等情况进行连续观察,笔者认为该品种非常适宜在文山地区种植,具有产业化开发的良好前景,并结合教学谈一谈实验教学体会。  【关键词】引种 试验 实践教学    园艺专业是一门自然科学的边缘学科,它所包含的内容具有很强的理论性,并有大量实践操作内容,要求学生掌握一定的技能。园艺专业的课程涉及到许多
【摘 要】运用文献资料法和逻辑推理法,分析制约青少年学生体质健康发展的社会因素和当前学校体育教育体制内部存在的问题。提出了应将“阳光体育运动”的主导思想纳入到学校体育课程的改革中,营造重视青少年体育的舆论环境,掀起学生阳光体育运动高潮,加强体育设施建设和体育经费投入,保障阳光体育运动广泛开展,树立融教学、锻炼(训练)、竞赛于一体的完整的体育课程观念。  【关键词】阳光体育运动 体育课程改革 学生体
[摘要]本文针对小学语文教学中活动教学的实施问题,着重从三方面进行论述:(1)引导资料搜集,尝试活动交流;(2)依托课本资源,创新活动开展;(3)延伸课堂教学,培养实践能力。  [关键词]小学语文 活动教学 语文素养    著名瑞士儿童心理学家皮亚杰认为:“人的认识来源于动作,动作既是感知的源泉,又是思维的基础,动作是联结主客体的桥梁和中介。”随着基础课程改革的不断深入,语文教学正经历着深层的探求
[摘要]本文笔者根据目前中小学校学生参加体育锻炼的自觉性普遍较差的现象,结合从事艺体工作的实践和探索,得出学校体育工作应当在争得学校领导支持的前提下,把学生吸引到体育活动中来,这样才可能达到阳光体育的效果。同时,笔者阐述了在实际工作中的具体操作内容和实施方法。  [关键词]阳光体育 体育兴趣 体育氛围    阳光体育活动是依据《中共中央国务院关于加强青少年体育增强青少年体质的意见》以及周济部长关于
【摘要】 為组织英语连贯教学,以达到知识点与知识点之间的有机链接,实现教与学的最佳效果,本文也尝试在英语单元教学方面提出了“链环式叙事教学法”,用叙事化的手段,“环环相扣”链环式结构来让课堂教学内容更富生活性,趣味性及艺术性。  【关键词】 叙事教学法 链环式叙事教学法 链环式结构 有机链接  【中图分类号】 G633.41  【文献标识码】 A  【文章编号】 1992-7711(2020)02
[摘要]客厅在家中的地位相当重要,更是家居风格的主脉,在设计上既要照顾到家人的喜好、舒适度,还要结合户型的格局作全方位考虑。成功的客廳设计应将主人的生活情趣、文化素养和装饰风格融合于整个空间环境中。因此,如何营造客厅空间就显得尤其关键。  [关键词]客厅 意境营造 客厅照明    客厅,在专业层面来说,是指专门接待客人的地方。由于我国国情的限制,往往在建筑上把客厅与起居室的作用混为一体。也就是说,
【摘要】 在小学语文教学活动当中,作文训练是其中的重要的一个环节。通过对小学生进行作文训练,可以有效提高学生的表达能力和理解能力。因为小学生的年龄较小,没有经历过太多事情,所以往往在作文写作中无话可写,为了克服这种情况,帮助小学生进行仿写训练,可以有效缓解学生的写作压力,帮助学生寻找素材,更好的摸索到写作的门槛,提高学生的作文水平。   【关键词】 小学语文 作文教学 学生 仿写训练   【中图分
【摘要】随着社会的不断发展,各行各业已经悄然进入新形势,在新形势下,教育行业迎来新的机遇和挑战,传统的教学模式难以满足时代的发展趋势,教学方式方法的创新发展悄然开展。本文简单阐述中学教育教学方式创新发展的必要陛,并提出相关的创新策略,以供参考。  【关键字】中学教育 教学方式 创新改革  【中图分类号】G632.4  【文献标识码】A  【文章编号】1992-7711( 2020) 06-002-
[摘要]该文介绍了现代造船模式和数字化造船技术的内容特点,提出数字化造船是当前造船企业提高核心竞争力的重要途径之一,数字化造船技术的发展将带动产品设计方法和工具的创新,企业管理模式的创新,企业间协作关系的创新,实现产品设计制造信息化,生产过程控制智能化,生产装备数控化,企业管理信息化和服务网络化,并通过集成实现企业数字化。  [关键词]数字化造船 现代造船模式 企业竞争力    1 引言    随
[摘要]看一个企业的标志发展变迁,可以看到一个企业的发展历程,奥康的标志发展历程,正是吻合了其企业从凤凰涅槃到走向梦想的这么一个过程,其标志也从略带乡土气息转向了与国际接轨,标志的发展过程正是融合了企业的发展过程。  [关键词]奥康 标志 凤凰涅槃 走向梦想    解读奥康标志,不得不从奥康的发展说起。奥康标志的发展跟奥康集团的发展息息相关。    一、凤凰涅槃、浴火重生时期    在上个世纪80