時間：2023-08-17 18:03:20
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇計算機在化學工程中的應用，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
隨著計算機硬件和軟件的飛速發展，計算機的應用已深入到各個專業領域。將計算機技術與其他學科交叉融合，形成了眾多以計算機應用為核心的新技術、新手段和新興學科。將計算機科學、數學應用于化學形成了計算機在化學中的應用(又稱計算機化學)這個新興化學分支學科[1]，主要研究領域有：化學數據庫技術、化學結構與化學反應的計算機處理技術、化學中的人工智能方法、計算機輔助分子設計、計算機輔助合成路線設計等[1-3]。
將計算機與應用數學、統計學和計算機科學交叉融合形成了化學計量學這個新興化學分支學科[1-4]，其基本任務是研究運用數學、統計學、計算機科學、以及其他相關學科的理論與方法優化化學量測過程,并從化學量測數據中最大限度地獲取有用的化學信息[4]。將計算機和計算機網絡技術應用于化學信息處理形成了化學信息學這個新興化學分支學科。它利用計算機技術和計算機網絡技術，對化學信息進行表示、管理、分析、模擬和傳播，以實現化學信息的提取、轉化與共享，揭示化學信息的實質與內在聯系，促進化學學科的知識創新[5-6]。
計算機在化工領域中的應用已經非常廣泛和深入，比較典型的應用有：實驗數據的分析與處理、化工過程分析與開發(計算機仿真)、化工過程設計(工藝計算，計算輔助繪圖)、化工過程控制、化工信息管理和化工文獻檢索與管理[7-15]。在這個背景下，化工類的工程技術人員如果沒有較強的計算機應用能力，將直接影響到其對工作崗位的勝任程度。當前大學階段的計算機應用能力培養主要集中在低年級階段，在高年級階段由于教學重點轉移到專業基礎課和專業課，往往忽視了對計算機應用能力的繼續培養，造成畢業生的計算機應用能力不能滿足實際需求。本研究以武漢科技大學化學工程與技術學院化學工程與工藝專業為例對化工專業本科生高年級階段強化計算機應用能力培養進行一些初步探索，以期提高畢業生的計算機應用能力。
1優化培養計劃
《計算機在化工中的應用》定位為化學工程與工藝專業的一門專業修選課，其內容包括緒論、觀測數據分析與處理(以MATLAB為工具軟件)、計算機在化工過程分析中的應用、計算機在化工過程設計中的應用、計算機在化工過程控制中的應用、網絡上的化學化工資源和常用化學化工軟件。該課程由計算機和化工專業的一些相關課程交叉融合而成，教學時數為36，其中14學時為上機實踐學時。其任務是結合化學工程與工藝專業特點，進一步提高學生應用計算機解決化工領域專業技術問題的能力。掌握應用計算機處理實驗數據的方法，掌握應用計算機進行化工過程分析的基本方法，掌握應用計算機進行化工過程設計的方法，掌握各種計算機控制系統的基本概念、組成、工作原理和優缺點，掌握利用計算機網絡獲取化學與化工資源的方法，掌握常用化學化工軟件的使用方法。
1.2增設《化工CAD繪圖與識圖》
《化工CAD制圖與識圖》定位為化學工程與工藝專業的一門專業修選課，其內容包括AutoCAD繪圖軟件及其應用、化工設備常用零部件圖樣及結構選用、零件的連接及其畫法、化工工藝圖、化工設備圖和AutoCAD三維化工制圖。該課程由《化工制圖》和《AutoCAD繪圖》整合而成，教學時數為36，其中14學時為上機實踐學時。其任務是通過本課程的學習培養學生繪制和閱讀化學工程設備圖和工藝流程圖的基本能力，尤其要重點培養學生運用AutoCAD高效率繪制化學工程設備圖和工藝流程圖的能力。
1.3合理安排課程開設順序
俗話說：“拳不離手，曲不離口”，要想提高學生的計算機應用能力，必須不斷給他們提供練習的機會，因此計算機應用課程和相關專業課程的開設順序就比較關鍵。以武漢科技大學化學工程與技術學院化學工程與工藝專業的培養計劃為例，考慮到主干專業課程要到第6學期和第7學期才開設和在主干專業課程教學中強化學生的計算機應用能力培養更能體現學以致用的原則，把《計算機在化工中的應用》和《化工CAD制圖與識圖》這兩門課程均安排在第6學期開設。學生學完這兩門課程之后，其所學知識和技能就可在化工原理課程設計、燃氣工程、高炭化學與碳材料工程基礎、煉焦化學、煉焦化學工學實驗和畢業設計等課程的學習或實踐環節中得到應用、鞏固和提高。
2在專業理論教學中融入計算機應用
2.1引導學生運用計算機進行工藝計算
在化工課程設計、畢業設計和實際工程設計中都離不開工藝計算，而且工藝計算環節的計算量通常都較大，計算過程比較煩瑣。如用手工進行計算，不僅要花費很長的時間，而且容易出錯。為了簡化計算過程，縮短計算時間，前輩們做了大量工作，如簡化計算模型，在公式推導過程進行近似處理以簡化最終的計算公式，繪圖工藝計算圖表等[16-17]。但利用這些手段所縮短的計算時間非常有限，而且是以犧牲計算結果的準確性作為代價。在當今計算機應用已得到大范圍普及的時代，運用計算機進行工藝計算已是大勢所趨。盡管一些教材和一些設計規范中仍在推薦傳統的手工計算方法，但人們在工程實踐中更熱衷于運用計算機進行工藝計算。因此教師在專業課教學中要主動引導學生運用計算機進行工藝計算，這樣既能提高計算效率和準確性，又能培養學生運用計算機解決專業技術問題的興趣，進而在計算實踐中提高其計算機應用能力。燃氣管網水力計算是燃氣管網設計中一項非常繁瑣和復雜的工藝計算。用手工計算的方法對一個擁有數十個環的燃氣管網進行水力計算，往往會讓人望而生畏，但如果運用計算機來計算，計算速度就非常快，準確性也很高[14]。計算工作配方是炭素材料生產中的一項比較復雜的工藝計算。所謂工作配方，就是當規定了每一鍋糊料的總重后，如何根據指定的配方(理論配方)以及各種炭質原料在破碎篩分后的實際粒度分布情況，進一步計算從每一種顆粒貯料斗中應取料的重量[18]。手工計算過程非常繁瑣，計算效率低下，而且準確度也不太高。如果采用計算機來計算工作配方，則可以克服手工計算的所有缺點，從而達到快捷、準確地確定炭材料生產工作配方并應用于實際生產中[15]。運用計算機進行工藝計算有兩種方法，一種是利用現成的商業軟件，如MATLAB,MATHCAD,EXCEL等；一種是利用編程語言開發專門的工藝計算軟件。不管什么方法都能提高學生的計算機應用能力。#p#分頁標題#e#
2.2引導學生通過Internet(因特網、互聯網)獲取專業知識
Internet是全球信息資源的總稱，現在它已成為各種信息資源傳遞的主要載體，它可以提供多種服務，是人們獲取信息的重要來源之一。隨著Internet的飛速發展，互聯網上有關化學與化工的資源信息越來越豐富，同時各種化學與化工資源信息來源更新變化的速度也越來越快。如何在浩如煙海的網站中迅速獲取與化學與化工資源相關的信息已成為化學與化工工作者必須具備的一項基本能力。專業課的教材往往更新周期較長，一些新的研究成果和專業進展未能及時寫進教材。專業課的教材篇幅不能太長，內容比較精短。而互聯網上有關化學與化工的資源信息則更新周期非常短，甚至能進行即時互動(如論壇、博客、即時通訊工具等)，且不受篇幅限制，內容可以長篇大論。因此引導學生通過互聯網獲取專業知識是授人以漁，讓學生受益終生。
3在實踐教學強中融入計算機應用
在專業實驗中要求學生運用計算機處理實驗數據，如剔除異常數據，對實驗數據進行回歸分析，根據實驗數據繪圖。這些工作雖然都可以用手工方法完成，但運用計算機來完成不僅效率高和質量好，而且能鍛煉學生的計算機應用能力，為以后的實際工作打了良好基礎。在課程設計和畢業設計環節，要求學生通過計算機網絡查閱資料，運用計算機進行工藝參數計算，運用計算機撰寫設計說明書和繪圖。既能全流程鍛煉學生的計算機應用能力，又能對學生的計算機應用能力進行全面檢驗。
化學工程,簡稱化工,是研究以化學工業為代表的,以及其他過程工業生產過程中有關化學過程與物理過程的一般原理和規律,如石油煉制工業、冶金工業、食品工業、印染工業等,并應用這些規律來解決過程及裝置開發、設計、操作等問題,它是以數學及少量的物理觀念為基礎應用于化學工業上,主要研究大規模改變物料中的化學組成及其機械和物理性質,來替生產化學品或是物料工廠提供一個反應流程設計方式。實驗研究、理論分析和科學計算已經成為當代化工研究中不可或缺的三種主要手段。
化學工程的研究領域最初只是化工單元操作,如:輸送現象(為化工學科當中“單元操作”的理論基礎)、化工熱力學輸送現象。隨著發展,后來又發展出一些新的分支,化學工程領域的分支龐大,可應用在各類化學相關領域的研究及實務上的操作,因應現代工業發展的需要,以化工的知識背景為基礎,例如半導體工業。隨計算機的快速發展,數值模擬(cfd)在化工的發展占據重要的地位。
2 化學工程與工藝專業簡介
2.1 化學工程與工藝任務。根據化學工程與工藝專業的性質,化學工程與工藝專業的任務是培養學習化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識,受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法的基本訓練.具有對現有企業的生產過程進行模擬優化、革新改造,對新過程進行開發設計和對新產品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學科和領域很多,化學工程與工藝專業除了讓學生學習一般應用化工的基本知識和基本技能外,還應該結合本地區、本行業及本校的實際情況,重點學習化工在某個或某幾個領域中的具體應用,以便形成不同高校應用化工專業的特色專業方向。
2.2 化學工程以及化學工業的一些特點。以物理學、化學和數學為基礎,并結合工業經濟基本法則,研究化工單元操作以及有關的流體力學、傳熱和傳質原理、熱力學和化學動力學等在化學工業上的應用,以指導各種過程及其設備的開發、改進和發展屬于化學工程學的內容。化學工程是隨著化學工業的大規模生產發展而形成的。化學工程包括過程動態學及控制、化工系統工程、傳遞過程、單元操作、化工熱力學、化學反應工程等方面。化學反應是化工生產的核心部分,提供過程分析和設計所需的有關基礎數據,研究傳遞過程的方向和極限,化工熱力學是單元操作和反應工程的理論基礎,它決定著產品的收率,對生產成本產生重要影響。對單元操作的研究,可用來指導各類產品的生產和化工設備的設計;傳遞過程是單元操作和反應工程的共同基礎,化學工業在新的形勢下要求處于化學核心地位的催化技術和化學工程都必須用跨學科的戰略進行多學科的研究。動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞,這三種傳遞,實質上就是各種單元操作設備和反應裝置中進行的物理過程。
合成化學是化學學科的核心,化學家不僅發現和合成了眾多天然存在的化合物,同時也創造了大量非天然的化合物,使人類社會所有的化合物達到2230萬個(美國化學文摘1999年12月10日收錄的化合物數),并且以幾個月就有100萬個的速度發展,大量新化合物的產生是化學工業產品開發的基礎。信息技術及工程技術的進步為設備和工藝創新創造了條件,推動了化工行業的技術進步。 化學工業的生產技術和許多深度加工的產品更新換代快,要求化學工業必須不斷發展和采用先進科學技術,從而提高生產效率和經濟效益。不斷尋求技術上最先進和經濟上最合理的方法、原理、流程和設備是化學工業工藝創新追求的目標。化工新技術開發程序是一套科學的程序,它是以市場為導向、以創新為宗旨,以工業化和商業化為目的的創新過程。世界上經濟發達國家化學工業的研究開發費用、科研人員以及專利和文獻的數量都居各工業部門的前列。
3 化學工程與工藝實驗數據處理分析
傳統的化工實驗的數據處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數據處理過程的重復性也非常大。借助MATLAB軟件的應用,可以使人們從大量的數據處理當中解脫出來。
化學工程與工藝專業實驗是初步了解、學習和掌握化學工程與工藝科學實驗研究方法的一個重要的實踐性環節。化工實驗的特點流程較長,規模較大,數據處理也較為復雜。因此依靠計算機處理數據會使繁瑣的數據處理過程變得簡單快捷,大大提高工作效率。數據處理是每一個化學工程實驗必不可少的步驟,也是至關重要的一個步驟。通過實驗可以建立過程模型、分析工藝技術的可行條件。但是化工實驗數據的處理往往并不是那么簡單,它需要通過復雜的數學計算,若僅僅依靠手工計算則需要花費大量的時間,而且化工實驗數據的處理量很大、重現性很高,因此應用計算機來處理實驗數據可以大大提高工作效率。化學工程與工藝專業是一個以實驗為基礎的專業學科。實驗的目的是通過有限的實驗點去尋找某一對象或某一過程中各參數之間的定量關系,從而揭示某化工過程所遵循的客觀規律。
MATLAB在化學工程與工藝實驗中的應用進行初步的嘗試。傳統的化工實驗的數據處理是相當復雜的,需要花費大量的人力物力,由于化工實驗需要平行實驗,數據處理過程的重復性也非常大。而MATLAB是一個強大的數學軟件,能夠方便地繪出各種函數圖形,一方面可以解決符號演算問題,另一方面可以解決數學中的數值計算問題。MATLAB的應用范圍非常廣,包括信號和圖像的處理、通訊、控制系統設計、測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。它已成為國際控制界的標準計算軟件。借助MATLAB軟件的應用,可以使人們從大量的數據處理當中解脫出來,利用MATLAB軟件編寫一個數據處理程序:只需輸入任意一組原始數據,就可以把實驗結果,數據模型以及作圖一起顯示出來。
中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0107-02
新世紀以來，隨著我國高校的擴招，中國培養的工科類畢業生的總量逐年增加，我國已經成為高等工程教育大國。據統計，我國工科專業畢業生占總體畢業生總量的比例已經接近1/3，占世界工科畢業生總數的比例也已超過1/3。然而，我國工科畢業生僅有一成能夠快速勝任工作，而美國可以達到八成左右[1]。事實證明我們現行的工科高等教育與社會需求存在較大脫節，學生實踐和創新能力薄弱的問題凸顯。為推進我國化學工程與工藝專業本科教育改革，建設更合理的化學工程與工藝專業教育體系，化學工程與工藝專業的工程認證工作已于2006年正式啟動。2016年6月2日，在馬來西亞吉隆坡舉行的國際工程聯盟大會上，我國成為《華盛頓協議》第18個正式成員，使我國高等工程教育質量保障體系得到國際認可[2]。目前，我校已經向中國工程教育專業認證協會提交了化學工程與工藝專業認證申請，積極準備該專業的工程教育認證工作。《化工設計》是化工過程開發中科技轉化為生產力的重要環節，作為化學工程與工藝專業的主干課程，具有很強的工程實踐性。《化工設計》是指設計一系列的單元操作及設備，并將其合理地串聯和組合起來，進而實現從化工原料到化工產品的轉變，涉及的基礎專業知識廣泛，可認為是對整個化學工程與工藝專業課程的總結與綜合運用[3]。因此，《化工設計》課程掌握的好壞對培養優秀化工人才起著至關重要的作用。然而，目前我國高校《化工設計》課程教學思想和教學手段還相對較為陳舊，學生難以得到應有的訓練和培養，無法滿足社會對高層次的化工人才的要求。我校地處經濟特區福建省廈門市，目前石化產業已經躍升為福建三大支柱產業之一[4]，為地方經濟發展培養高素質的化工專業人才已成為我校今后發展的重要任務之一。基于《化工設計》課程在培養化工人才中所起的重要作用，改變落后的傳統教學方法和模式亟待進行。針對我校《化工設計》課程開設的情況，提出以下幾點課程教學改革意見與措施。
一、精選課程內容，完善課程體系建設
《化工設計》是一門綜合性課程，涉及的專業基礎知識范圍廣，它要求學生具備四大基礎化學知識的同時，必須掌握《化工原理》、《化工儀表及自動化》、《化工熱力學》、《化工工藝學》、《化工分離工程》和《化學反應工程》等課程的專業知識。鑒于課程內容的豐富性、復雜性與教學學時限制的矛盾，選擇一本合適的教材并結合本校教學實際對教學內容進行適當調整顯得尤為重要。考慮到我校《化工設計》理論課只有2個學分，選擇教育部高等學校化學工程與工藝專業教學指導委員會推薦教材――李國庭等編著、化學工業出版社出版的《化工設計概論》作為本課程教學的教材。在具體的教學內容上還要結合相關課程（如《化工原理》、《化工原理課程設計》和《化工技術經濟分析》等）的講授情況進行選擇和取舍。例如，對《化工原理》和《化工原理課程設計》等課程已重點講授的化工設備（如換熱器、精餾塔、過濾機等）的設計與選型僅做簡單介紹，而化工設計概算和技術經濟這部分內容由于與《化工技術經濟分析》課程重合，則由學生自學。相反，對教材中未專門提及的固定床反應器、流化床反應器的設計則加以補充介紹。為了滿足工程教育認證的要求，在《化工設計》相關的課程體系建設方面，在大三上學期開設《化工原理一》、《化工技術經濟分析》、《化工儀表與自動化》、《化工熱力學》、《計算機在化工中的應用》等課程；在大三下學期開設《化工原理二》、《化工分離工程》、《化學反應工程》、《化工過程分析與合成》、《化工安全與環保》等課程；在大四上學期開設《化工設計》和《化工過程課程設計》課程；在大四下學期開設《畢業設計》。其中，《化工設計》課程進行化工設計程序、化工設備選型和計算、車間設計、非工藝專業設計、工程經濟學和施工圖設計等內容的教學，側重于與化工設計相關的理論知識的串聯與綜合。而《化工過程課程設計》和《畢業設計》，則更為強調實踐性，學生將綜合運用學到的知識，利用計算機軟件完成一個具體的、完整的化工設計任務。
二、改善課堂教學形式，加強教師和學生的交流及學生之間的交流
傳統的課堂教學通常采用“教師講、學生聽”這種模式，學生缺乏學習的積極主動性，不利于學生終身學習能力、社會適應能力和創新能力的培養和提高。我校在《化工設計》課程教學過程中，根據教學進度，在可行性研究和工藝路線選擇等環節，擬定若干個不同的題目，學生5人為一組，選擇一個題目并圍繞各主題進行資料查找、分析與討論。工作完成后，各小組通過PPT展示介紹本組的設計工作，其他同學積極參加討論，分析該工藝過程的優缺點并提出改進意見，最后由任課教師進行總結。通過這種教學形式，較大程度地提高了學生的主觀能動性，增強了學生分析問題和解決問題的能力，學生的工程實踐能力和團結協作能力也得到了鍛煉和提高。
三、強化計算機在化工設計中的應用
當前，計算機在化工設計中已成為一種不可或缺的基本工具。在化工設計過程中，工藝過程的設計、設備的設計計算、3D工廠設計、工藝流程圖的繪制均離不開計算機。我校在《計算機在化工中的應用》課程中重點介紹運用AutoCAD軟件進行工藝流程圖的設計、運用Excel軟件進行化工過程的物料衡算和能量衡算、運用ASPEN Plus進行流程模擬。而利用CADWorx軟件進行3D工廠設計則是在參加全國化工設計大賽以及《化工過程課程設計》中得到實際應用。
四、加強化工設計實踐訓練，理論聯系實際
為了提高學生的化工設計實踐能力，我校主要采取了以下三點措施：（1）在《化工設計》理論課36學時完成后，新增《化工過程課程設計》課程，讓學生學會運用先進的設計軟件進行化工設計，完成一個完整的化工設計任務，為畢業后從事工程設計打下良好的基礎。（2）在實踐教學環節中，為了提高化學工程與工藝專業實習教學質量，我校于2015年底購置了“氧化降解殼聚糖制備殼寡糖綜合生產線”實訓系統。通過現實的設備和車間的展示，學生對課本中學到的理論知識和工藝流程加深了理解，工程意識也得到了進一步提高。此外，我校與福建福維股份有限公司、福建?合石化有限公司等大中型化工企業簽訂了實習協議，除帶領學生進廠實習外，還邀請了企業高級工程師進行化工設計專題講座。（3）積極組織學生參加全國大學生化工設計競賽。學院以化工設計大賽為契機，成立了丁達爾化工設計訓練營，專門為訓練營建立了設計工作室，并配備了高配置的電腦，購買了Aspen和CADWorx正版軟件。通過這些舉措，為學生提高工程設計能力、展示才能提供了舞臺，同時也有利于加強師生間以及高、低年級學生間的學習交流。近三年來，我校共獲得化工設計大賽全國一等獎1次，全國二等獎3次，全國三等獎1次，華南賽區特等獎2次。
工程教育?R等現さ目?展對化學工程與工藝專業的發展是機遇，也是挑戰，也是全面提升化學工程與工藝專業工程教育水平的一次契機。只有深切領會工程認證理念，優化課程體系、提升教學方法、強化實踐訓練，才能使我國的化學工程與工藝專業教育真正與世界工程教育接軌。
關鍵詞：計算流體力學；化學工程；應用
Abstract: in the chemical research and development of the field, play an important role in computational fluid dynamics, this paper mainly introduces the basic principles of computational fluid dynamics, and the application of computational fluid dynamics in the field of chemical engineering, application mainly through the introduction of computational fluid dynamics in the stirred tank, heat exchanger, distillation, thin film evaporator burning, etc., to reflect the fluid mechanics made in chemical engineering contribution.
Keywords: computational fluid mechanics; chemical engineering; application
中圖分類號：TQ021.1 文獻標識碼：A
1 計算流體力學概述
作為流體力學的一個分支，計算流體力學主要負責，在固定的幾何形狀空間內，求解流體的動量方程、熱量方程、質量方程以及其它的一些相關方程，然后通過進行計算機模擬，得到在特定條件下流體的有關數據。計算流體力學主要根據動量、能量、質量守恒方程，通過數值計算方法來求解出流動主控方程，并最終得到各種流動現象的規律。
計算流體力學主要包括3種計算方法：差分法、有限元法以及有限體積法。這是一個涉及到多個領域的學科，它不僅包括計算機科學、流體力學等專業學科，還有計算幾何學、數值分析以及偏微分方程等數學理論知識。通過計算流體力學進行模擬，主要是為了作出預測和獲得信息，來更好的控制流體流動。理論的預測主要來自于數學模型結果，并不是來源于實際的物理模型結果。
起初，計算流體力學主要用在航天事業、核工業以及汽車制造業上，解決一些涉及空氣動力學方面的流體力學問題。計算流體力學的計算與實驗研究相比，不僅成本低、速度快，還可以模擬真實、理想條件，所以，在各種流體現象的研究過程中，計算流體力學成為對各種流動系統和流動過程，進行設計、操作和研究的有利工具。
在上個世紀60年代末期，在流體力學各相關行業中，計算流體力學已經得到了廣泛應用，直到上世紀90年代后期，才開始對于化學工程的模擬計算，現在化工領域中，計算流體力學已經成為流體流動和傳質的重要研究工具。
在各種化工裝置中，計算流體力學都可以進行模擬、分析、預測，比如說，可以在流體流動過程中，對于其中的傳質、傳熱進行預測，比如在蒸餾塔中進行的兩相傳質流動狀態的模擬，在模擬加熱器里進行的傳熱效果的模擬；在攪拌槽混合設備可以進行模擬設計、放大；可以對化學反應及反應速率進行描述分析，并在反應器中進行模擬，比如可以在燃燒反應器、生化反應器，可以進行反應速率的模擬；另外，還可以進行一些設備的分離、過濾、干燥方面的模擬，以及一些裝置內流體流動的模擬。
2 計算流體力學在化學工程中的應用
2.1 計算流體力學在攪拌槽中的應用
由于攪拌槽內部流動比較復雜，現在，攪拌混合仍然還沒有形成完善的理論體系，在對一些混合設備，比如攪拌槽等，進行放大設計的時候，往往經驗成分要多于理論計算。在實際的工業體系中，尤其是快速反應體系，還有高黏度非牛頓物系，不同程度的非均勻性存在于工業規模的反應器中，而且，不均勻性的嚴重性是隨著規模的增大而增大的。所以，目前經驗放大設計的可靠性，正在迎來前所未有的挑戰，這就更有必要需要，更深入的對攪拌槽的內部流場展開研究。
最初，Harvey等對攪拌槽內的流場，利用計算機進行二維模擬，這些年來，通過采用計算流體力學的方法，對攪拌槽內的流場進行研究的技術，取得了較快的發展，這種方法在節省大量研究經費的同時，也可以獲得實驗所不能得到的數據。之后，Sun等針對攪拌槽氣液兩相流動，利用計算流體力學的湍流模型進行了三維模擬，實驗結果顯示，計算流體力學能很好地對攪拌器上部氣體分布進行預測，對攪拌器底部區域的模擬卻沒有取得較好的效果。后來，Javed等也通過計算流體力學軟件Fluent，對Rushton型渦輪攪拌槽湍流，作了與時間相關的三維數值預測，和實驗結果比較顯示，攪拌葉輪上下平均速域，兩項結果一致，但在湍動能的結果上，計算值和實驗結果還是存在一定差異的。
之后，又進行了許多類似的實驗，實驗證明，通過計算流體力學與數字粒子圖像測速儀相結合，有益于更深入地對攪拌裝置進行研究。通過數字粒子圖像測速儀的測量數據，可以對計算流體力學的計算結果進行驗證，另外，數字粒子圖像測速儀的測定點速度，也可以作為計算流體力學的邊界條件。除此之外，多普勒激光測速儀也可以與計算流體力學相結合，用于研究攪拌。
2.2 計算流體力學在換熱器中的應用
在化學工程中，換熱設備應用比較廣泛，它可以詳細、準確地對殼程的流動、傳熱特性做出預測，這不僅有助于設計經濟和可靠的換熱器，還有助于對現有管殼式換熱器的性能做出評價，在工業的應用過程中起著十分重要的作用。
管殼式換熱器不僅具有比較復雜的幾何結構，而且流動、傳熱的影響因素也比較多，通過計算流體力學，利用計算機對換熱器殼側流場進行模擬，這就有助于對殼側瞬態的溫度場、速度場加以了解，這是其它方法所難以掌握的，這就方便了對換熱器的機理分析以及結構優化。
其中，一些國外專家針對換熱器內，流體流動的計算流體力學模擬展開過一些研究。熊智強等專家，針對換熱器弓形折流板流場，利用該技術進行了數值模擬，研究結果表明，在弓形折流板的背面，存在著流動死區，導致一些區域的流速偏低，通過在弓形折流板上開孔，計算流體力學計算結果顯示，其傳熱效率有了明顯的提高，殼側壓降有了明顯降低。
一般來說，管殼式換熱器中流體流動為湍流，與此同時，在實際的應用過程中，管殼式換熱器中管的數量又比較多，這就給計算增加了難度。現在，針對于管殼式換熱器殼程流動的研究，主要采用的還是二維、三維單相研究方法，另外，三維兩相還有多相的計算流體力學模擬應用的還是比較少的。
2.3 計算流體力學在其他方面的應用
在其它的一些化工領域中，計算流體力學的應用也是比較廣泛的。比如說，在精餾塔中的應用，在薄膜蒸發器中的應用，在燃燒反應器中的應用，在生化反應器中的應用，如下進行簡要概述。
在精餾塔氣液兩相流動、傳質的研究過程中，計算流體力學是其中的一項重要工具，通過進行計算流體力學模擬，可以微觀的檢測到塔內氣液兩相流動狀況。當然，在模擬精餾塔內流體流動上，計算流體力學模擬也存在一些不足，比如說，在規整填料塔內流體流動的模擬上，模擬結果與實驗值還是存在一定偏差的。這主要因為數學模型還不夠精確，這就要求無論在流體力學的理論分析上，還是實驗研究，都需要進一步加強。
通過計算流體力學的應用，對薄膜蒸發器內各種場分布實現成功預測，這就在薄膜蒸發器內，進一步滿足了對液膜流動、傳熱、傳質機理的研究。但是由于在薄膜蒸發器內，蒸發過程比較復雜，無論國內還是國外，基于計算流體力學技術，針對薄膜蒸發器流體流動特性所展開的研究還是比較少的。
在各種燃燒系統中，計算流體力學的應用也是比較廣泛的。通過計算流體力學，在燃燒過程中，可以對各種狀態參數進行模擬，對燃燒器的燃燒過程加深理解，這不僅可以實現對燃燒反應器的優化，還可以相應的控制污染物排放量。
另外，在生化反應器模擬研究的過程中，計算流體力學也是一個重要的手段。生物反應器包括攪拌式生化反應器、氣升式環流反應器等，通過對計算流體力學技術的應用，不但可以獲取速度場、溫度場、濃度場等方面的詳細信息，還有助于對生化反應器優化、設計、放大等方面的研究。
但是，目前計算流體力學技術仍然不是很成熟，比如說，一些復雜物理、湍流、反應等現象，還不太容易找到合適的模型，在許多問題的應用上，數學模型也不夠精確。這就需要工作人員要針對研究對象，做出合理的選擇。即便如此，在化工過程研究中，計算流體力學技術已經成為不可缺少的工具，相信隨著科學技術的發展，在化工領域中，計算流體力學技術將會得到更廣泛的應用。
參考文獻
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[2] 成娟.計算流體力學中的高精度數值方法回顧[A].計算物理.2009(09).
1環境工程與化學工程復合型人才的培養方式
目前許多院校廣泛采用主輔修方式培養復合型人才，即學生在完成主修專業課程的基礎上，再輔修第二專業的課程。輔修課程的上課時間經常與主修課程的上課時間相沖突，或者輔修課程的上課時間統一被安排在周末或晚上，這給輔修課程的學習帶來不便。環境工程與化學工程復合型人才的培養可采用特色班級方式培養，即在招生時就用固定班集體招生、統一培養。這種培養方式便于課程體系的學習，尤其是便于實踐課程的教學與管理。湖南城市學院化學與環境工程學院同時擁有化學工程和環境工程兩個專業，這使得該學院在環境工程與化學工程復合型人才的招生、教學與管理有獨特的資源優勢。
2環境工程與化學工程復合型人才培養的課程體系
在課程體系設計上，不能簡單地將環境工程專業與化學工程專業的課程“拼盤”。根據環境工程與化學工程復合型人才培養的特點和要求，我們在請教專家、調查學生的基礎上對環境工程專業、化學工程專業的相關課程進行了有機整合，形成了培養環境工程與化學工程復合型人才的課程體系，該課程體系由5個課程模塊組成。公共基礎和素質課程模塊。該課程模塊包括中國近現代史綱要、思想道德修養與法律基礎、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學生心理健康教育、軍事訓練、大學體育、大學英語、計算機基礎、大學語文。專業基礎課程模塊。該課程模塊包括高等數學、工程制圖及CAD、無機化學及實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗、儀器分析及實驗、物理化學及實驗、化工原理及實驗、波譜分析。專業核心課程模塊。該課程模塊包括環境化學、管網工程、環境微生物學及實驗、環境生態學、環境監測及實驗、水污染控制工程及實驗、大氣污染控制工程及實驗、固體廢物處理工程及實驗、噪聲污染控制工程、環境影響評價。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環境保護、化工污染控制工程、化工污染控制設備、綠色氧化技術、突發性化工環境污染事故的預防與處置等課程。實踐教學課程模塊。該課程模塊包括環境工程仿真實驗、工程設計、工程實驗設計與數據處理、PIDCAD工藝流程制圖、認識實習、生產實習、畢業論文(設計)。該課程體系在保留環境工程專業的核心課程基礎上，《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業基礎課程內容和學時與化學工程專業一致，在課程設置上體現出環境工程專業與化學工程專業課程的復合；特色課程模塊和實踐教學課程模塊體現出環境工程專業與化學工程專業課程的融合。
3環境工程與化學工程復合型人才培養的教學方法
對于環境工程與化學工程復合型人才，要求綜合培養學生環境工程、化學工程兩專業的知識和能力，達到綜合培養的目標，這就要求其相應的教學不能采用灌輸性的教學風格，而應采用滲透式教學、融合式教學、案例式教學和研究性教學等。(1)滲透式教學是指在上述專業基礎課程模塊中滲透環境工程專業知識的教學，在上述專業核心課程模塊滲透化學工程專業知識的教學。例如，《物理化學實驗》中動力學實驗可以讓學生動手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”。(2)融合式教學是指在上述特色課程模塊和實踐教學課程模塊中將環境工程和化學工程中的知識、原理、技能融成一體進行教學。例如，《化工污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“流化床化學反應器處理農藥廠廢水”的專題教學，將流化床工藝設計參數、原理、廢水排放標準等融合在一起進行教學。(3)案例式教學就是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中結合教學內容運用工程中的實際案例進行教學。例如，《水污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學。(4)研究型教學是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中教師結合教學內容，通過創設學習情境，促進、支持和指導學生完成研究型學習活動，來綜合培養學生能力與素質的一種教學方法。例如，在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”實驗中，教師可引導學生自己查閱文獻資料，引導學生思考如何測定溶液中2,4-D的濃度？如何用計算機軟件繪制2,4-D濃度的標準曲線？讓學生自己確定實驗中所需要的儀器和使用的方法，引導學生思考FeSO4和H2O2使用量對2,4-D降解速率的影響，如何求算該降解過程中的速率常數K和表觀活化能Ea？
4環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設
良好的師資隊伍是實施環境工程與化學工程復合型人才培養的關鍵。要培養環境工程與化學工程復合型人才，首先必須有環境工程與化學工程復合型的師資。筆者認為，要改變目前環境工程與化學工程復合型的師資匱乏問題，可從如下幾個方面加強環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設。(1)引進、培養具有環境工程和化學工程雙專業學位的高水平的博士或碩士，他們在學士、碩士或博士學位教育期間接受過環境工程、化學工程的專業教育，具備環境工程和化學工程復合的知識結構和科研素養，是環境工程與化學工程復合型人才培養的理想師資隊伍。(2)教師交叉自學和資格認證。在學院內部要求有環境工程專業學位的教師參加化學工程的本科理論與實踐教育，要求有化學工程專業學位的教師參加環境工程的本科理論與實踐教育，教育期滿后進行考試認證，達到認證資格的教師才能評聘為環境工程與化學工程復合型人才培養的師資。(3)聘請企業有工程實踐經驗，且有良好師范素養的工程師參與環境工程與化學工程復合型人才培養的教學和科研工作。
5學生自主學習是環境工程與化學工程復合型人才培養的重要手段
現代環境工程和化學工程日新月異，要培養環境工程與化學工程復合型人才，單靠教師的培養顯然是不夠的，必須充分調動學生自主學習的積極性。高等院校擁有豐富的中文、英文文獻資料數據庫，有豐富網絡平臺資源；高等院校圖書館擁有大量的紙質版和電子版書籍、期刊和報紙；高等院校實驗室擁有大型的現代化儀器等。這些資源為學生的自主學習提供了良好的物質保障。教師在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學中，以問題、專題為核心，引導學生自主學習、相互交流，從而優化學生的知識結構和能力結構。例如，教師可引導學生查閱相關網站，自主學習“離子交換樹脂”專題，要求學生掌握離子交換樹脂的分類、命名、合成、性能、工作原理、再生方法及在污水處理中的應用等，并要求學生要充分利用學校網絡資源，構建自身交流的QQ群，進而廣泛、深入、持續地交流。總之，在今后環境工程與化學工程復合型人才培養的研究與實踐中，我們還需要不斷地努力探索與實踐，逐步形成科學、系統的環境工程與化學工程復合型人才培養體系，為環境工程與化學工程復合型人才培養提供啟示和建議。
作者：孟秋冬肖谷清胡擁軍單位：湖南城市學院圖書館湖南城市學院化學與環境工程學院
1、整體優化教學內容，避免交叉性內容的重復
筆者多年來一直從事化學工程與工藝專業課的教學工作，在教學過程中一方面發現學生不能很好地將前期學過的內容運用于后續課程中；但在另一方面，由于各門課程是相互緊密聯系的，有時又會出現課程內容的重復。如相平衡熱力學方面的知識，在化工熱力學中已有涉及，在分離工程中就不必再大篇幅地進行介紹。正是由于各門課程之間有千絲萬縷的聯系，各門課程的教學內容要進行合理安排，如果在教學安排上不注重教學內容的安排，只是簡單重復，勢必引起學生厭倦或厭學。為合理組織教學內容，理順關系，優化課程設置，避免教學內容的簡單重復，同時又不能遺漏某些章節，在制定教學大綱時，將核心課程群的課程作為一個整體來優化課程設置，改革教學內容。即在制定教學大綱時，核心課程群教學內容的安排，尤其是對于交叉性內容，不同的具體課程，其目標應各有側重，并據此安排教學內容和課時。在化工熱力學的教學過程中，適當刪減與物理化學重復的內容。在相平衡常數計算過程中，該計算過程涉及真實氣體的狀態方程，若在化工熱力學中已經作了較深入的討論，在分離工程中，采用拿來主義即可。在單級相平衡過程所涉及的泡、露點及閃蒸過程的計算，分離工程和化工熱力學這兩門課程應該互為補充。除此之外，加大課程群的整合力度，將相關的內容整合在某一門課程里，如化工分離工程中的分離順序和分離過程選擇等內容移到化工工藝學課程里結合具體工藝流程進行分析。在各門課程互通有無的基礎上，對于交叉性內容，核心課程群的后續課程就比較容易把握重心和尺度了，只需適度地引導學生加以鞏固和復習，重在運用和擴展。對于學生來說，適當地固和復習交叉性內容，對于學生有很積極的作用，一是能有效地將相關課程結合起來，二是使他們意識到已經握了相關的基礎知識，比較容易克服畏難和厭學情緒，從而能較快地接受新知識。這樣不僅避免了簡單的重復，節省了學時，同時還激發了學生的學習興趣，提高了學習效果。
2、采用計算機輔助教學
隨著計算機的日益普及，計算機正成為人類除書本外獲取知識和信息的另一主要途徑。計算機在解決工程問題中的應用得到廣泛重視，計算機已逐漸成為一種重要的輔助教學工具[3]。為了適應化工科技發展的要求，將化學、化工知識與計算機技術緊密地結合起來十分必要。尤其是在化工熱力學和分離工程中，化工熱力學以熱力學第一和第二定律為基礎，對化工分離過程和化學反應器所需的相平衡、化學反應平衡數據、參數、平衡時的狀態進行熱力學分析和計算。所涉及的計算問題較為復雜，計算工作量大，且待解變量之間的關系往往是非線性或不能用函數形式表達[4]。分離工程的主要內容是分離過程開發和設計中遇到的工程問題，主要闡述精餾、吸收、萃取等單元操作的分離流程和設計計算，分離對象通常為二元以上的物系，計算量大而復雜[5]。一方面手工計算很難完成實際的計算過程；另一方面，繁瑣而枯燥的計算容易出錯，往往會扼殺學生的學習興趣。在這兩門課程中采用計算機編程可以快速準確地解決曲線擬合、數值積分和方程求解等，可以節省計算時間，提高工藝設計計算的準確度，從而大大提高學生的計算機應用水平和工程計算能力。在化工專業實驗中增設計算機數據采集實驗、計算機過程控制實驗和計算機仿真實驗的教學內容。運用新技術，引入化工流程實驗和設計型實驗，將仿真操作與小型化工實驗裝置結合，使學生不進工廠就能了解化工生產的裝置和操作過程，這種將傳統的在實驗室內進行的實驗和計算機仿真實驗系統協調地結合，不但擴展了實驗內容、節省了實驗時間，鞏固了所學知識，而且對提高學生創造性和動手能力都是十分有利的[6]。
3、緊跟學科發展前沿，及時更新和補充教學內容
隨著創新時代的到來，人類社會的方方面面都在發生著深刻的變化，毫無疑問，化工行業也進入到了一個創新發展的時代。而要實現與適應這種創新，非常重要的一個方面就是學生在課堂上所學的知識不能與之脫節，因而在課堂教學中要關注當前學科發展中所面臨的一些熱點和難點問題。針對化工科技的最新發展，在課堂教學中不斷剔除陳舊的理論，充實新的理論和知識，增加一些能反映現代科學技術發展的前沿內容。例如，隨著超臨界流體萃取、膜分離等新型分離技術的發展，在化工分離工程中增加這方面的知識；隨著新產品、新工藝、新技術和新設備的涌現，在化工工藝學教學過程中不斷補充與課程相關的最新化工生產技術和科研成果。及時更新和補充專業課的教學內容要，不僅拉近了教學與學科前沿的距離，還促進了學生對新知識和新技術的認知，拓寬了學生知識面，培養能夠適應化工企業的發展和社會需求的化工人才。
4、與科研相結合，以專業實驗為載體，促進專業理論知識的學習
專業實驗教學內容的改革是本課程群建設的重要內容。我校化學工程與工藝專業實驗一直獨立設課，內容上偏重有機合成，與核心課程群教學內容關聯不夠緊密，不能行之有效地檢驗和運用課程群的知識。為此，在實驗內容的精選和安排上，力求注意實驗的典型性、系統性以及課程群中各門課程的結合，充分考慮工程學與工藝學實驗的平衡，在內容上力求具備典型性、先進性及綜合性。專業實驗改革的重點是完善綜合型實驗，力爭使核心課程群的內容在專業實驗中都得以反映。結合化學工程與工藝專業任課教師的科研方向、科研與教學成果，從教師的科研中選取一部分較成熟的內容對現已開設的專業實驗進行改進和完善。使學生對本學科的發展前沿有所了解，有效培養學生學習新知識的興趣，培養創造力和探索精神。例如苯甲醚的溴化反應，同時有對位和鄰位產物生成，由于這兩個化合物結構相似、沸點相近，采用普通分離手段如精餾較難實現分離，因此可采用化工分離工程中所涉及的特殊精餾的方法進行分離。除了對產物進行分析外，還可以讓學生利用化學反應工程和化工熱力學所學的知識對這個反應過程進行熱力學和動力學方面的分析，為分離過程和反應過程提供相平衡、反應平衡數據，為優化合成工藝提供理論基礎。通過設計這樣一個專業實驗，將化工熱力學、化工分離工程、化學反應工程、化工工藝學等專業課和專業實驗有機地結合起來。真正做到理論學習與專業實驗相輔相成，充分發揮專業實驗在理論學習和實踐學習中的重要作用。通過實驗幫助學生對所學的專業知識進行系統地梳理，促進對專業理論知識的理解和掌握。
5、注重培養和提高教師的業務素質
教師是教學實踐和教學改革的組織者和實施者，教師隊伍質量如何，對課程建設影響極大。要培養高質量的人才，必須要有一支業務精湛、研究能力強的師資隊伍。這是教學改革的關鍵，也是提高教學質量的保證。為此，要積極鼓勵和支持教師進修和深造，提高教師的理論業務素質。化學工程與工藝是一個工科專業，著重培養學生的工程意識[7]，而學生在四年學習過程中只有生產實習和畢業實習這兩個環節可以真正感受到工程氛圍，僅依靠實習培養工程意識是遠遠不夠的。定期組織教師到廠礦企業學習、參觀及參加合作研究尤為重要。近幾年，我校專業課教師一直輪換參與實習教學，通常由兩個教師具體負責實習教學，其他教師則在實習期間，集中到學生所在實習工廠參觀，不斷增強專業課教師的工程知識。毫無疑問，這有利于任課教師在反應工程、分離工程、化工工藝學等專業課的課堂教學中，將理論教學和實際生產過程結合起來，縮短由理論知識到工程實踐的距離，從而加強學生的“工程”意識，培養學生的“工程”觀點。
1.1多尺度問題
由于酒精發酵過程是一個綜合了微生物學、生物化學以及化學工程學的復雜過程，因此模擬計算該過程不能僅僅單一采用傳統的生物學方法或化學工程的方法，而應對生物反應器中多尺度問題作綜合考慮。“多尺度”理論的提出和研究最早出現在化學工程學科領域，該理論認為以“單元操作”和“過程傳遞”為標志的傳統方法已經不能滿足這一需求。研究流動、傳遞、分相和反應多尺度行為和同一尺度下這些現象共存的規律，是當前化學工程定量化的趨勢。對生物反應器的研究表明，細胞代謝物質流與生物反應器物料流變化的相關性是研究生物反應器中多尺度關聯問題的有效方法，從關系特征中區分不同層次的問題，才能有效實現發酵過程的優化[2]。當然在這些層次中，工程中最感興趣的還是化學工程這一層面。在化學工程學角度看來，酒精發酵罐可以看做是反應器，理論上計算反應器的模型應可以適用于酒精發酵罐。
1.2動力學與放大
乙醇發酵過程前沿課題主要集中在液化、糖化和發酵過程節能降耗，包括：耐受高溫、高糖濃度、高乙醇濃度的能力以及酵母高效發酵過程的基礎研究；液化酶、糖化酶的作用機制及實際物系的動力學研究；同步糖化發酵工藝實際物系的代謝調控機制與酵母發酵動力學等方面的研究[3]。從化學工程角度看，上述問題涵蓋發酵生物反應動力學及傳遞特性兩個方面，動力學方程是發酵過程放大的理論基礎。發酵動力學包括兩個層次：一是本征動力學，它是指沒有傳遞等工程因素影響時，發酵生物反應固有的速率；二是宏觀動力學，它是指在反應器內所觀測到的總反應速率及其影響因素，這些影響因素包括反應器的形式和結構、操作方式、物料的流動與混合、傳質與傳熱等。對酶催化反應，最早和最廣泛使用的生物相集總模型是Michaels-Menten方程，微生物生長和反應的模型是Monod方程，表示底物或產物抑制作用的方式也很多。結構模型最早是由Dean和Hinshelwood的提出的。他們把微生物細胞區分為兩種不同的結構，具有獨立的反應網絡，用不同的動力學方程表示。Rankrishna把活性生物質分為兩類，分別描述這兩類生物質的動力學特性。但至目前，生化反應本征動力學的研究還處在發展階段。由于生化反應常經歷許多中間反應，要弄清整個反應歷程和各中間反應的機理比較困難的，許多現象尚未完全弄清。德國GBF用系統工程方法對一些重要的工業生物過程進行了定量生理學、代謝工程、不同規模生物反應器波動環境條件的細胞動力學及動態特性研究，以圖進行工業生物反應器的優化與放大，取得一系列重要成果。Ghaly等[4]建立了基于奶酪乳清連續發酵的動力學模型，結果表明，模型預測的細胞濃度和乙醇濃度十分準確。Birol等[5]研究了SaccharomycescerevisiaeATCC9763酵母間歇發酵的特征，并將實驗結果用11種模型進行關聯，比較表明Monod和Hinshelwood兩種模型的關聯結果較好。Li[6]研究了Zymomonasmobilis發酵時乙醇的抑制作用，并提出了3個關于乙醇抑制作用的模型。Shen等[7]研究了纖維素發酵生產乙醇的半糖化發酵動力學模型。從文獻報道中看，關于發酵底物、細胞生長動力學的研究較多，乙醇產物動力學較少；同步糖化發酵工藝的研究較多，但發酵過程尤其是同步糖化發酵技術背后的物理、生物、化學機制及工程策略報道很少，該問題是生物學和化學工程的結合點，而該方面的研究將為優化設計控制提供強有力的理論依據和技術支撐。對于連續酒精發酵，情況要比間歇發酵復雜。因為要模擬計算連續酒精發酵過程，不僅要考慮酒精發酵過程中的生物化學反應特征，還要關注酒精發酵罐內的流動情況，即停留時間分布問題。在大多數情況下，只要體系的物性、流場、流態與在實際操作（熱態）時比較接近，往往可以用冷模的實驗方法模擬在熱態下的流體力學狀態，這對大設備的放大規律的研究是很有幫助的。因此，采用大型冷模研究在過程設備中流體的流體力學特性并與用小型熱模所進行的動力學研究相結合，是研究發酵設備放大規律的一種有效方法[8]。生物反應工程的研究、開發與放大，目前仍然是以經驗方法為主。隨著科學技術的發展，用數學模型法對生物反應工程有關內容進行的研究也必將會有大的進展。
1.3發酵罐內多場分布
多場分布包括溫度分布、濃度分布和速度分布。發酵生物反應器中的物理因素——傳遞特性將影響到反應器內基質和產物的濃度分布及溫度分布，進而影響到反應器內某一組分的反應速率。例如氧在發酵液中的傳質速率、固定化酶顆粒及菌絲團和菌體絮狀物內反應組分的擴散傳質，這些傳質對反應結果都會產生影響，甚至成了反應的控制步驟，并將影響反應器的設計和放大。因此傳遞特性的研究是不可忽視的問題，研究發酵罐內的傳熱、傳質及傳動將是化學工程領域的一項重要任務，同時也為更好地控制發酵過程提供了理論依據。國內外許多學者在這方面開展了研究并已取得許多成果[9-13]。英國伯明翰大學Nienow采用用激光測速儀研究生物反應器中的流場，用計算機圖形分析研究菌體形態與發酵液流變學、操作條件等因素；用流動跟蹤法測試液相循環時間分布；用規模縮小法考察pH值、溶氧梯度對代謝過程的影響。Hristov等[14]、Zahradnik等[15]、Lee等[16]使用CFD模擬研究了生化反應器的混合、傳質和反應情況，并建立了三維區域網絡模型。相關傳遞特性的實驗及模擬研究已取得一定進展，為發酵罐優化設計，工程放大提供了一定的基礎數據積累與技術支撐。Xia等[17]使用CFD模擬了多攪拌器發酵罐內的速度分布。結果表明，不同的攪拌器會產生不同的速度場。質量傳遞結果表明，相同攪拌器的不同組合也會產生不同的質量傳遞系數。Lian等[18]使用CFD模擬了發酵罐內的熱量傳遞，通過求解熱量傳遞方程得出了發酵罐內的溫度分布。CFD模型在模擬反應器內的溫度、濃度和速度分布上是一種十分重要的方法，應該引起足夠的重視。
2乙醇純化過程中的化學工程問題
采用發酵的方法生產乙醇，在獲得乙醇的同時不可避免地會生成水。要獲得乙醇勢必要對乙醇和水進行分離，從原理上講分離乙醇和水的方法有精餾、萃取精餾、加鹽萃取精餾、共沸精餾、吸附、滲透汽化膜分離等多種方法。然而發酵液中乙醇質量分數一般為5%～12%，而燃料乙醇產品的純度卻要在99%以上，因而從發酵液中分離出乙醇所耗費的能量占總能量的絕大部分。又由于乙醇易與水形成共沸物，使用普通精餾無法獲得無水乙醇。所以從發酵液中分離乙醇-水混合液一般分兩步：先用普通精餾方法得到質量分數為92.4%的乙醇，再用共沸精餾、萃取精餾、液液萃取、吸附或其它方法得到無水乙醇。精餾作為具有技術成熟度和應用成熟度較高的分離方法是分離乙醇-水溶液最早也是最普遍的方法。但由于溶液較高的蒸發熱，精餾在操作過程中需要很高的能耗；并且隨著原料中乙醇濃度的提高，精餾塔中回流比必須相應地提高，進一步提高了成本。文獻報道主要有3種方法替代精餾法生產乙醇[19]：萃取法、超臨界流體法和滲透蒸發膜分離法。Egan等使用多種溶劑從10%含量乙醇的水溶液中萃取乙醇，發現把乙醇含量濃縮至95%需耗能23.55kJ/L，但其所使用溶劑大多具有毒性容易造成環境污染。Brunner等利用超臨界二氧化碳和乙烷作溶劑分離乙醇-水溶液，由于乙醇在氣相相對較低的溶解性，超臨界流體法被認為是一種較好的方法。Shah等[20]在多種條件下研究了NaA-沸石膜蒸發分離乙醇-水，120℃下可生產530L/h濃度高于99.8%的乙醇。Morigami等[21]指出了NaA-沸石膜對水表現出很高的選擇透過性和滲透通量。由此可見，這部分的工藝幾乎等同于化學工程的分離工藝技術，而這些化工分離工程技術趨于成熟，因而可完全加以應用。傳統的分離經歷了幾十年的研究和發展，技術上已經比較成熟，但并不意味著它們不再發展，無論在理論上、設備的結構和效率上，仍在不斷有所創新，目前呈現出分離與反應過程耦合（增加化學作用對分離過程的影響）、分離過程的集成以及多場耦合等趨勢。王華軍等[22]提出了一種新的乙醇除水技術路線，采用了反應+精餾同時進行的方式除去乙醇-水共沸物中的水。目前燃料乙醇工業中乙醇純化過程一般采用多塔精餾，而向乙醇-水體系加入另一組分以增大原有體系的分離因子的萃取精餾分離方法也被采用。近年來研究工作呈現出采用復合溶劑特別是加鹽萃取精餾獲得無水乙醇的報道，加鹽萃取精餾利用的是鹽效應。加入鹽溶液，可以使乙醇對水的相對揮發度大大提高，恒沸點消失，可以在較小回流比下較容易獲取無水乙醇。Cook等[23]在泡罩塔中研究了加入乙酸鉀萃取精餾乙醇-水共沸物的過程，結果表明加入少量的乙酸鉀即可消除共沸點。他們還比較了加鹽萃取精餾和傳統的萃取精餾的優缺點，得出加鹽萃取精餾應用于乙醇-水系統更高效。Barba等[24]從能耗的角度比較了加入CaCl2的加鹽萃取精餾過程與使用苯、戊烷、二乙酯的共沸精餾過程和使用乙二醇和汽油的萃取精餾過程，結果表明以CaCl2為鹽的加鹽萃取精餾過程優于其它技術。從降低能耗角度而言，加鹽萃取精餾更適用于從發酵液中制得無水乙醇；與只用乙二醇的萃取精餾相比，溶劑比減少了75%～80%，塔板數大幅度減少，能耗顯著下降，然而加鹽萃取精餾中鹽的加入，不可避免導致對設備的腐蝕，鹽有時會從溶劑中析出，使管道堵塞，這都是目前亟待解決的問題。離子液體萃取精餾、超枝聚合物萃取精餾是新穎的分離乙醇-水混合物的方法，有較高的分離能力。膜蒸發分離乙醇-水混合物也取得了較好的進展。膜蒸發技術是基于溶液擴散機理，其驅動力是膜兩側的化學勢梯度。采用膜蒸發可比傳統方法節能1/2～2/3，且可避免產品和環境受污染，具有明顯的技術經濟優勢。采用吸附脫水分離乙醇-水共沸物也是研究熱點，無機吸附劑如分子篩、氯化鋰、硅膠已成功應用于發酵乙醇工業[25-27]。然而對吸附床的流場特性及放大規律認識還不是很清楚，這方面仍需要進一步研究。生物吸附劑，如谷粒、淀粉和纖維素以其良好的吸附性能、高的乙醇收率，引起人們的關注。Ladisch等[28]率先研究了使用生物吸附劑進行乙醇脫水研究，結果表明淀粉和纖維素可選擇性的吸附水蒸氣，可得到高于質量分數為99.5%的乙醇。Hu等[29]通過實驗研究了使用玉米粉作為固定床吸附劑打破乙醇-水的共沸點，然后再經流化床重生。Hu的研究結果表明，影響吸附量的因素包括蒸汽流過固定床表面的速度、床層溫度、玉米粉的粒徑分布，玉米粉對水的吸附能力為0.14～0.025g水/g吸附劑。從目前研究來看，在燃料乙醇生產中對采用單一操作過程研究的較多。如單獨研究吸附脫水分離乙醇-水共沸物；單獨采用滲透蒸發分離乙醇-水；單獨采用萃取精餾法分離乙醇-水混合物等。然而對這些分離技術的綜合運用，研究單元操作的組合優化報道很少。具體來說，對于從發酵液到成品酒精采用何種單元操作以及單元操作如何組合、分析不同組合的能耗及分離效果等都是目前學術界關注的課題。通過實驗研究這些單元操作組合以及流程優化，顯然耗時耗力，得不償失；然而采用計算機仿真，運用流程仿真軟件研究工程放大，模擬并研究實際物系在不同單元操作組合下的規律和經濟效益具有較大優勢。計算機仿真將成為研究流程優化的重要手段和必然趨勢。乙醇純化過程中，各種單元操作的模擬，其分離過程的耦合可以采用商品化的流程模擬軟件（如AspenPlus，ProⅡ等）。然而這些商品化模擬軟件在進行過程設計時，一般采用“二步法”[30]。而采用該種方法設計操作困難，耗時耗力，各種單元操作方式通常依靠經驗決定，不屬于真正意義上的過程合成或集成[31]。在乙醇的純化中，工程模擬的重點在于根據指定條件對各種單元操作和分離流程耦合篩選。這就要涉及到人工智能方面的理論，無疑當采用專家系統后，計算機本身就是一個經驗豐富的工程師，它能夠根據人設定的要求（目標函數），自動選擇合適的流程組合，而不在需要工程師去依靠經驗來選擇流程、確定工藝了。這方面的研究對于進一步優化乙醇分離無疑是十分有利的，具有重要意義。
3生物發酵反應與分離過程耦合
現有燃料乙醇工藝的基礎研究包括生產過程放大和流程創新、研究生物反應與分離過程的耦合、探索新的短流程工藝[3]。由于發酵反應和分離過程耦合并不僅僅是二者的簡單疊加，流程的耦合往往會產生意想不到的效果，在這方面無論是理論還是技術上都有待于進一步創新。對于反應與分離過程的耦合問題的認識，需要追溯一下這個問題的源頭。若通過化學反應所生成的產物就是最終產品，則相應的過程一般認為是反應過程。在工程上付諸實施的方法、設備以及其它問題的綜合便是反應工程。分離過程是通過物質的遷移從物系中除去或濃集某一特定組分。在工業上實現分離過程所采用的方法、設備以及大規模生產中所遇到的問題的綜合構成了分離工程。它們在工程上采用的物質和能量的傳遞、流體力學和化學反應的基本原理、規律是相同的，所采用的設備也有許多共同點[8]。因而耦合問題從原理上看是可行的，實驗結果也進一步證實了這一點。有關生物發酵反應與分離過程耦合方面的研究已有一些報道，如液液萃取與發酵結合。Weilnhammer等[32]使用Clostridiumthermohydrosulfuricum進行連續發酵時，采用油烯基乙醇作為萃取劑消除乙醇的抑制作用，結果表明采用了現場萃取技術的乙醇收率是沒有采用該技術的兩倍。Gyamerah等[33]開發了一個中等規模的萃取發酵生產乙醇的流程，采用月桂醇作為萃取劑移除產物，余下的發酵液循環使用。由于發酵時進行萃取而移除產物，該流程避免了酒精對酵母的毒性，提高了發酵效率。他們的研究中也表明由于水的循環利用，新鮮水的用量減少了78%，而更加可貴的是采用穩態法將反應工程中的全混流模型和分離過程中的萃取模型結合建立了描述該萃取發酵的數學模型，在反應和分離的耦合方面做了有益的嘗試。Boudreau等[34]使用戊酸、油酸和壬酸從發酵液中萃取乙醇，然后進行閃蒸。結果表明，與傳統蒸餾過程相比，萃取與閃蒸過程的結合節約了38%能耗。此外，膜蒸餾與發酵結合也有報道。Gryta等[35]使用膜蒸餾生化反應器生產乙醇，采用多孔的聚丙烯膜從發酵液中分離乙醇和其它的抑制劑，從而增加乙醇的產率和糖轉化為乙醇的速率。綜上所述，將生物發酵直接看做反應并與分離技術耦合，來提高整個發酵及分離的效率，這種觀點和方法的運用將會極大地推動燃料乙醇工藝的技術進步。采用反應工程學原理，并結合分離理論進行建模分析研究耦合過程的機理，也將會進一步推動工藝革新。然而報道中大都是生物萃取劑、膜材料及工藝條件等方面的研究，而從傳遞特性（傳熱、傳質、動量傳遞）、多場耦合方面等化學工程角度進行的研究較少，這也是化工學科的進步滯后于科學技術整體的發展的原因之所在[1]。多場耦合對于開發新型的發酵與分離設備具有重要的指導意義，未來的發展趨勢必將是將反應和分離以及多種分離結合在一起的設備。如精餾與吸附、發酵與精餾等通過一個設備操作即可實現兩者的完美結合，而目前的多塔生產工藝將會被逐漸淘汰而發展對應的短流程工藝。這方面的研究及發展將極大地消減成本，同時也會降低能耗，對于改善反應與分離過程、提高效率具有很大的潛力。它的發展必將推動燃料乙醇工藝的技術進步，并有望解決乙醇生產中的能耗問題。
計算機工程是涉及現代計算系統、計算機控制設備的軟硬件設計、制造、操作的科學與技術,建立在計算、數學、科學和工程學的基礎上,主要研究計算機處理器、多處理器通訊設計、網絡設計和存儲器體系,著重研究硬件設計以及與軟件和操作系統的交互性能,如嵌入式系統、分布式數據與大規模存儲系統。絕大多數美國學校的電氣工程和計算機工程是在一個系,除數學、物理等基礎科學知識外,課程體系主要包括計算機科學和電氣工程等學科的相關課程、設計和構建計算機系統及基于計算機系統的相關軟硬件課程。培養的學生應具備從事計算機系統工作的能力,或具備基于計算機相關系統進行分析、設計、應用和集成工作的能力,具有扎實的計算機基礎理論、良好的科學素質和工程實踐能力,包括良好的團隊合作和人際交流溝通能力[5]。下面主要介紹美國這4所大學的計算機工程課程設置情況。
1.1UIUC計算機工程專業本科課程設置
UIUC計算機工程專業學生需要修滿128個學分,這些課程分為如下7大類:1)科學基礎與數學課程(31學分),包括數學、物理、化學在內的10門課程。2)計算機工程核心課程(34學分),這些課程重點介紹計算機工程領域的基本概念、基本原理、基本實驗方法和技術,共有10門課程。3)專業基礎數學課程(6學分),包括離散數學和概率、工程應用兩門數學課程。4)寫作課程(4學分),1門寫作原理課程,主要講授研究報告的寫作方法。5)專業技術選修課(23學分),其中1門必須選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程之外的課程,其他必須均選自計算機工程和計算機科學專業技術選修課程。這些課程強調計算機工程實踐中用到的主要分析方法和設計原則。6)社會科學與人文科學課程(18學分),這些課程被工學院認可并滿足學校對學生社會科學與人文科學課程通識教育的要求。7)自由選修課程(12學分),這些幾乎沒有限制的選修課可以讓學生學習任何領域的知識。學生可以在計算機工程專業深入學習課程,也可以學習生物工程、技術管理或語言等課程。
1.2普度大學計算機工程專業本科課程設置
普度大學計算機工程專業學生需要修滿125個學分,這些課程分為如下6大類:1)通識教育課程(24~25學分),包括6~7學分的兩門交流技巧課程和18個學分的社會與人文學科選修課程。2)數學課程(21~22學分),數學課程有兩種套餐,各6門課,學生可以根據自己的情況任選一種。3)科學基礎課程(18~19學分),包括物理、化學、生物及面向對象編程等5門課程。4)工程基礎課程(7學分),包括工程導論兩門課程及計算機工程和計算機科學以外學科的工程學科選修課1門。5)計算機工程專業課程(49學分),包括32~33學分的13門計算機工程專業核心課程;兩門共計1學分的研討課程;2門3~4學分的高級設計課程;2門8學分的研究生課程;1~2門計算機專業選修課程,使計算機工程專業課程總學分達到49學分。6)任選課程(4~6學分),根據輔修要求或個人興趣,任選課程可以從理學院或文理學院中適合工科學生的數學、科學課程中選擇,目的是使總學分達到125學分。
1.3伊利諾伊理工學院計算機工程專業本科課程設置
IIT計算機工程專業學生需要修滿130~134個學分,這些課程分為如下3大類:1)限選課程(109學分),學分分配如下:計算機工程專業限選課程47學分,包括計算機工程和計算機科學兩類課程;數學限選課程24學分;物理限選課程11學分;化學限選課程3學分;工程科學限選課程3學分;社會科學與人文學科限選課程21學分。2)選修課程(15~19學分),包括專業選修課程9~12學分,其中含1門硬件設計選修課;科學選修課程3學分。3)跨專業實踐項目課程(6學分),包括IPROI跨專業實踐項目I和IPROII跨專業實踐項目II兩門課程。
1.4西北大學計算機工程專業本科課程設置
西北大學計算機工程專業學生需要修48門課程,這些課程分為如下7類:1)通用工程方法、數學、科學基礎課程(15門),必修計算方法與線性代數GenEng205-1、線性代數與力學GenEng205-2、動態系統建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4門通用工程方法課程;必修微積分(I)MATH220,微積分(II)MATH224,微積分(III)MATH230及多元積分與矢量微積分MATH234四門數學課程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3兩門科學基礎課程;從McCormick工學院科學基礎課程中任選其他2門課程;另外必修IDEA106-1工程設計與交流(I)、IIDEA106-2工程設計與交流(II)兩門工程設計和交流課程。2)工程基礎課程(5門),必修4門,包括EECS202電氣工程導論、EECS203計算機工程導論、EECS211編程基礎(C++)、EECS302概率系統與隨機信號,并從McCormick工學院工程基礎課程熱電力學、系統工程與分析、材料科學和流體與固體中任選1門。3)交流與社科人文學科課程(8門),選修GenCmn102演講或GenCmn103課程的其中1門,另外選修7門滿足McCormick工學院要求的社科人文學科課程。4)專業核心課程(5門),必修EECS205計算機系統軟件基礎、EECS303高級數字邏輯設計、EECS361計算機體系結構、EECS311數據結構與數據管理和EECS343電路基礎這5門課程。5)技術選修課程(10門),西北大學計算機工程專業分高性能計算、VLSI與CAD、嵌入式系統和算法設計與軟件系統4個方向,每個方向開設若干門技術課程,每個學生必須在這4個方向中選修5門課;從專業基礎課程EECS213計算機系統導論、EECS222信號與系統基礎、EECS223固態工程基礎、EECS224電磁場與光學基礎、EECS225電子學基礎5門課中根據學習方向選修2門;剩下3門從計算機科學、計算機工程、數學、科學基礎等課程中選修,如可以是生物學BIOL210-1,2,3和化學原理CHEM210-1,2,3課程,也可以經申請同意選修相關計算機工程研究生課程。6)自由選修課程(5門),共修5門,學生可以根據自身情況和興趣愛好自由選修。若從未學習過任何計算機編程語言,建議其中1門選修編程入門(Python)EECS110課程。7)高級項目課程(1門),至少在微處理器系統項目EECS347-1、計算機體系結構項目EECS362和VLSI設計項目EECS3923門課中選修1門。
24所大學計算機工程課程設置特色
4所大學計算機工程本科專業的課程設置都通過美國工程教育認證機構ABET的EC2000指標體系認證,有如下特點:
1)注重基礎知識的學習,在貫徹通識教育中培養學生的各種能力。基礎知識直接決定學生未來的發展潛力[7-8],而基礎知識的掌握通常是通過通識教育實現的。與我國高校通識教育不同的是,這4所美國大學按照各種完整的項目組織基礎知識,讓學生在基于項目的學習中形成各種能力。他們還特別重視人際溝通能力的培養和學生對廣泛深入的人文社科知識的理解,使所有工科學生在數學、物理、信息、物質、生命、技術和能源科學方面及人文社科方面打下廣泛的基礎。這種比知識更重要的能力是學生取之不盡、用之不竭的資源。普度大學第一年的工程基礎培養及UIUC第一年的計算機工程訓練從一開始就圍繞能力培養,使學生能更好地理解和應用所學的基礎科學和數學知識。
一、生物質化學工程人才的需求分析
能源是人類社會賴以生存和發展的基礎。隨著經濟的飛速發展,我國能源消耗快速增長,已躍居世界第二大能源消費國。我國能源總量和人均占有量卻嚴重不足,石油供需約缺口1億噸,天然氣供需約缺口400億標準立方米。而且,由于清潔利用的技術難度較大,化石能源在使用過程中引發了諸多的環境問題。生物質能是第四大一次能源,又是唯一可存儲和運輸的可再生能源。發展生物質能將緩解能源緊缺的現狀和減少化石能源造成的環境污染。我國幅員遼闊,又是農業大國,生物質資源十分豐富。據測算,我國目前可供開發利用的生物質能源約折合7.5億噸標準煤。國家“十一五”發展規劃明確提出“加快發展生物質能”。同時,隨著化石資源日益枯竭,化學工業的原料也將逐步由石油等碳氫化合物向以生物質為代表的碳水化合物過渡。目前,世界各國紛紛把發展生物質經濟作為可持續發展的重要戰略之一。以生物質資源替代化石資源,轉化為能源和化工原料的研究受到普遍重視。政府、科研機構和道化學、杜邦、中石油、中石化、中糧等大型企業爭相研發和儲備相關技術,并取得了一系列重大進展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龍巖卓越新能源發展有限公司,依托我國自主知識產權的生物柴油生產技術,相繼建成規模超過萬噸的生產線,產品達到了國外同類產品的質量標準,各項性能與0#輕質柴油相當,經濟效益和社會效益俱佳。我國對以生物質為原料生產化學品(即生物基化學品)極為重視,已列入科技攻關的重點。例如,生物柴油生產過程中大量副產的甘油是一種極具吸引力的非化石來源的綠色化工基礎原料。從甘油出發生產1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和環氧氯丙烷等大宗化工產品,已經實現或接近產業化。新興產業的發展,最根本的是靠科技的力量,最關鍵的是要大幅度提高自主創新能力,其核心是人才的競爭。浙江是經濟大省和能源小省,能源資源低于全國平均水平,一次能源消費自給率僅為5%;而氣候條件優越,是我國高產綜合農業區,森林覆蓋率達60%,生物質資源居全國前列。浙江省乃至全國的生物質能源產業和生物質化學工業的蓬勃發展,對生物質化學工程人才的需求十分迫切。
二、生物質化學工程人才的知識結構
生物質化學工程(專業)模塊是一個新生事物,并未包含在《全國普通高等學校本科專業目錄》之中。在《專業目錄》中與之接近的是生物工程專業。生物工程專業培養掌握現代工業生物技術基礎理論及其產業化的原理、技術方法、生物過程工程、工程設計和生物產品開發等知識與能力的高級專業人才。生物工程專業重點關注圍繞生物技術進行的工程應用,而生物質化學工程重點關注通過化學工程技術(包括生物化工技術)對生物質資源進行加工利用的工業過程。可見,生物質化學工程(專業)模塊與生物工程專業的人才培養目標和知識體系存在著明顯差異,其人才培養模式仍處于探索之中。人才培養必須與產業發展相結合,生物質能源轉化利用途徑如圖1所示,生物質資源(以植物為例)轉化生成化學品的利用路線如圖2所示。生物質的組織結構與常規化石資源相似,加工利用化石資源的化學工程技術無需做大的改動,即可應用于生物質資源。但是,生物質的種類繁多,分別具有不同的特點和屬性,利用技術遠比化石資源復雜與多樣。可見,生物質化學工程人才必須具有扎實的化學工程基礎,并熟悉各類生物質資源的特點、用途和轉化利用方式。因此,浙江工業大學將生物質化學工程人才的培養目標定位為:既能把握和解決各種化工過程的共性問題,勝任化工、醫藥、環保和能源等多個領域的科學研究、工藝開發、裝置設計和生產管理等工作;又能將化學工程的基礎知識靈活運用于生物質資源的轉化利用和生物質化工產品的生產開發等領域,勝任生物質能源和生物質化工等新興行業的工作。
三、生物質化學工程人才培養的探索與實踐
(一)組織高水平學術會議,營造人才培養氛圍
2007年4月,浙江工業大學與中國工程院化工、冶金與材料工程學部和浙江省科技廳共同主辦了“浙江省生物質能源與化工論壇”。中國工程院學部工作局李仁涵副局長分析了我國能源技術的發展狀況,強調了發展生物質能需注意工藝過程的綠色化。浙江省科技廳壽劍剛副廳長介紹了浙江省能源消費狀況和新能源技術研發動態,鼓勵省內外的科技工作者為改善浙江省能源緊缺現狀而努力工作。浙江工業大學黨委書記汪曉村回顧了浙江工業大學的發展歷程,介紹了浙江工業大學化學工程學科在生物質能源領域的科學研究特色和人才培養思路。浙江工業大學的計建炳教授和石油化工科學研究院的蔣福康教授主持了學術交流與討論。閔恩澤、李大東、舒興田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分別從我國發展生物能源的機遇與挑戰、我國生物質能源產業發展狀況、生物質燃料(清潔汽柴油、生物柴油)利用技術、生物柴油聯生產物利用技術和以生物質為原料進行化工生產等幾個方面進行了精辟論述。2009年4月,浙江工業大學承辦了“中國工程院工程科技論壇第84場———生產生物質燃料的原料與技術”。浙江工業大學副校長馬淳安教授在開幕式上致辭,介紹了浙江工業大學化學工程學科在生物質能源領域開展的科學研究和人才培養工作。浙江省可再生能源利用技術重大科技專項咨詢專家組組長、浙江工業大學化工與材料學院生物質能源工程研究中心主任計建炳教授主持了學術交流與討論。國家最高科學技術獎獲得者、兩院院士閔恩澤做了題為“21世紀崛起的生物柴油產業”的報告,重點闡釋了我國發展生物能源和生物質化工的機遇與挑戰。在兩次會議上,來自石油化工研究院、清華大學、浙江大學、浙江工業大學、浙江省農業科學院、中國林業科學研究院和中糧集團等單位的專家學者分別介紹了生物質原料植物的選育、生物質原料的收儲運物流供應體系、生物質原料的梯級利用、生物質液體燃料的制取技術、生物柴油的生產實踐及其副產物綜合利用和生產生物柴油的反應器技術等方面的研究進展。會議期間,閔恩澤院士等人應邀參加了浙江工業大學化學工程與工藝專業建設暨生物質化學工程專業方向建設研討會。閔恩澤院士指出,邁入21世紀以來,針對日趨嚴峻的能源危機和環境危機,國家高度重視能源替代戰略的發展和部署,新能源代替傳統能源、優勢能源代替稀缺能源、可再生資源代替非可再生資源是大勢所趨;因此,化學工程與工藝專業根據國家發展需求調整學科設置、進一步促進交叉學科的發展也勢在必行。閔恩澤院士認為,在降低能耗和保護環境的時代背景下,生物質能源和生物質化工的產業發展為生物質化學工程人才提供了廣闊的發展空間,生物質化學工程(專業)方向的建設思路符合當今化工產業的發展趨勢。近距離接觸學術泰斗,聆聽專業領域的前沿進展,極大地激發了學生們的學習興趣。通過組織高水平學術會議,浙江工業大學營造了培養生物質化學工程人才的良好氛圍。
(二)理論與實驗課程體系
根據人才培養目標定位,浙江工業大學將生物質化學工程(專業)模塊的主干學科確定為化學工程與技術,針對生物質資源加工利用過程的特點,對化工原理、化學反應工程、化工熱力學、化學工藝學、化工設計、分離工程和化工過程分析與合成等主干課程的教學內容進行了梳理。此外,增設了生物質化學與工藝學和生物質工程兩門專業課程。生物質化學與工藝學重點講授糖類、淀粉、油脂、纖維素、木質素、甲殼素、蛋白質、氨基酸等生物質的結構、性質、用途,以及加工轉化為化工產品的生產工藝。生物質工程從原料工程學、轉化過程工程學和產品工程學等角度出發,為學生講授生物質資源轉化利用過程中的工程原理、工程技術和生產實例。化學工程與工藝國家特色專業綜合實驗室在中央與地方共建高等學校共建專項資金的資助下,為生物質化學工程(專業)方向增設了酯交換法制備生物柴油和生物質熱解制備生物原油兩個實驗,并在積極籌備開設生物柴油品質測定、淀粉基兩性天然高分子改性絮凝劑的制備和易降解型纖維素-聚乙烯復合材料的制備等實驗。
(三)實習、實踐和畢業環節
生物質化學工程模塊依托化學工程省級重點學科和生物質能源工程研究中心建設,師資力量雄厚,擁有專職教師14人。其中,正高職稱5人,副高職稱7人,11人具有博士學位,7人具有海外留學經歷。生物質化學工程模塊教師的科研成果成功實現產業轉化,與企業建立了良好的合作關系。生物質化學工程模塊不斷加強產學研合作,與寧波杰森綠色能源科技有限公司、溫州中科新能源科技有限公司等企業簽訂了共建大學生創新實踐基地的合作協議,設立了企業專項獎助學金,拓展了實習實踐渠道;還依托化工過程模擬基地,引入計算機模擬實習、沙盤模擬等方式,豐富了生產實習環節的教學手段。同時,生物質化學工程模塊修訂完善生產實習教學大綱和教學計劃,根據實習廠和仿真軟件編寫實習手冊,強化對實習的質量監控與反饋,建立科學合理的考評體系;增加“內培外引”師資的力量,加快實習指導師資隊伍建設;從實習方式、實習內容、考核辦法和師資隊伍等多個角度出發,確保生產實習教學質量的全面提高,強化學生的工程意識和實踐能力,培養學生的創新意識和創新能力。生物質化學工程模塊教師承擔了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金、浙江省科技廳重大招標項目、浙江省科技計劃項目和企業委托開發項目數十項。從這些科研和工程開發項目中選取的畢業環節課題,更加貼近科學研究、工程設計或工業生產的實際情況,能夠全面檢驗學生所學的理論知識及其綜合運用能力,全方位增強學生結合工程實際,發現問題、分析問題和解決問題的能力,為學生步入工作崗位打下良好基礎。生物質化學工程(專業)模塊以實踐環節課程為中心,構建了課內和課外兩個實踐平臺,如圖3所示。通過兩個實踐平臺的緊密聯系,促進第一課堂和第二課堂的融通。依托實踐教學平臺,從“產品工程”的理念出發,選取若干個恰當的產品,串聯實驗、課程設計、實習、畢業環節和課外科技活動等教學內容,幫助學生理順知識體系,建立起綠色化學和節能環保的基本理念。以生物柴油為例,核心反應是酯交換反應,可以采用水力空化等技術強化反應過程;產物需要采用精餾方法分離,生產廢水需要采用電滲析等方法加以分離;生產過程中還涉及流體流動和傳熱等問題;生物柴油這一產品可以將多個實驗內容組合成一個有機整體,有效降低實驗原料的消耗。教學可以選取其中部分內容作為單元設備設計進行,可以將生物柴油生產車間作為化工設計的教學內容,可以選取部分內容作為學科課外科技項目或畢業環節的研究內容,還可以將生物柴油生產作為創業大賽的競賽內容。學生可以到生物柴油生產企業進行實習,將工藝革新、過程強化和產品工程融為一體,并通過實驗室規模與工業化規模的對比,強化工程意識。
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（消化系病） 、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
公告
為進一步穩定教師隊伍，拓寬教師補充渠道，更好地引進人才、留住人才、激勵人才，推動修水縣教育高質量發展。經縣政府研究，實施2021年度教育系統“歸雁計劃”，現將具體事宜公告如下：
一、實施范圍
（一）修水籍在外地任教的教師；
（二）配偶為修水縣常住戶籍在外地任教的教師；
（三）父母為修水縣常住戶籍在外地任教的教師。
二、基本條件
(一)申請人應具備以下條件：
1、經過統一招聘的、在編在崗的公辦學校正式教師;
2、年齡不超過35周歲(1985年4月1日以后出生)，副高及以上職稱人員放寬至40周歲（1980年4月1日以后出生）;
3、具有相應學段教師資格證;
4、具有本科及以上學歷或師范類專業專科及以上學歷;
5、自愿接受工作安排和崗位調整;
6、具有正常履行職責的身體條件。
(二)具有下列情形之一的，不列入“歸雁計劃”實施范圍：
1、近3年內教師年度考核及師德考核有基本稱職或不稱職等次的；2、涉嫌違法犯罪正在接受調查或受黨紀政紀處分尚未解除處分的；3、因病不能正常工作的；
4、申請調往修水縣教育系統以外的工作單位的；
5、其他不宜調動情形。
三、歸雁計劃指標分配
(一)小學教師10人
小學語文2人、小學數學2人、小學英語3人、小學音樂1人、小學美術1人、小學體育1人。
(二)初中教師10人
初中語文2人、初中數學2人、初中英語1、初中音樂1人、初中美術1人、初中體育1人、初中生物1人、初中歷史1人。
(三)普通高中教師10人
高中語文2人 、高中數學2人、高中英語2人、高中物理1人、高中化學1人、高中思想政治1人、高中體育1人。
四、工作流程
（一）個人申請。由符合條件的教師在2021年 6月1 日前向修水縣教育體育局（良塘市民服務中心456室）提出書面申請，申請材料必須包括申請人的身份證、戶口本、教師資格證、職稱證書、結婚證、最高學歷證書原件(同時提供復印件)、帶有二維碼的學歷證書電子注冊備案表（可登錄中國高等教育學生信息網chsi.com.cn/查詢）、現單位的現實表現證明材料(需加蓋單位公章)及《在外地任教的修水籍教師調動申請表》和《在外地任教的修水籍教師調動匯總表》。
申報崗位以本人編制所在學段為準。本人學歷專業須與申報崗位相關（參照2021年中小學教師招聘公告《江西省中小學教師招聘專業要求參照目錄》）或教師資格證任教學科須與申報崗位相同。
咨詢電話：修水縣教體局：0792-7264533
（二）組織審核。由縣“歸雁計劃”工作領導小組辦公室對申請人申報材料進行初審，再將符合條件人員的相關材料報領導小組審核，最后報縣政府審定，確定參加筆試人員或直接入闈體檢人員。
（三）組織筆試。筆試人員的確定：如崗位資格審查合格人員與相對應崗位計劃大于1:1，則崗位資格初審合格人員參加筆試，按成績高低確定入闈體檢人員（若筆試成績出現末位并列現象，則教齡長者優先；若筆試成績、教齡均相同，則年齡長者優先）；如崗位資格審查合格人員與相對應崗位計劃數等于或小于1:1（大于1人的），則崗位資格初審合格人員直接確定為入闈體檢人員，參加筆試；崗位資格審查合格人員只有1人的，直接確定為入闈體檢人員，不進行筆試。筆試考試時間與我縣農村教師選調進城考試同步進行。
（四）組織體檢。按照《關于修訂“江西省申報認定教師資格人員統計辦法”（試行）的通知》（贛教發【2010】09號）標準，由縣教體局統一組織入闈體檢人員進行體檢，體檢不合格的取消資格，由此產生的崗位空缺，不予遞補。
（五）組織考核。對體檢合格的申請人，由縣教體局、縣人社局和縣委編辦按照有關規定和程序完成，主要考核申請人政治思想、道德品質、工作能力及違法違紀及個人檔案等方面情況。考核不合格者，取消資格。由此產生的崗位空額，不予遞補。
（六）張榜公示。對考核合格的人員進行為期七天的公示。
（七）調入選崗。縣教育體育局根據學校空編等情況，根據城區到城區、農村到農村的對等原則，按筆試成績從高到低選崗到相應層級學校任教。若筆試成績出現末位并列現象，則教齡長者優先；若筆試成績、教齡均相同，則年齡長者優先。調入教師安排在缺編學校任教，并嚴格執行5年最低服務年限。
（八）調配辦理。由縣人社局和縣委編辦對擬調入人員辦理調動相關手續。
修水縣“歸雁計劃”工作領導小組
2021年3月29日
附件1：
2021年在外地任教的修水籍教師調動申請表
姓名
性別
出生年月
政治面貌
民族
籍貫
出生地
參加工作時間
參加教師隊伍時間
婚否
結婚登記時間
生育子女情況
聯系電話
第一學歷
畢業院校
專業
最高學歷
畢業院校
專業
近三年年度考核結果
（ 年度）
（ 年度）
（ 年度）
近三年師德考核結果
（ 學年）
（ 學年）
（ 年度）
家庭住址
現單位及職務
申請調入單位
簡
歷
獎
懲
情
況
家庭
主要
成員
及主
要社
會關
系
稱謂
姓名
年齡
政治面貌
工作單位及職務
調
動
理
由
調出單位及主管部門意見
調出所在地區人事部門意見
調出所在地區編委辦意見
附件2：
在外地任教的修水籍教師調動匯總表
序號
姓名
性別
出生年月
工作單位及職務
參加工作時間和年限
加入教師隊伍時間和年限
最高學歷
政治面貌
在修水的戶籍地
在修水縣居住地
婚姻狀況
從何地申請調往何地
1
2
3
4
5
6
7
附件3：
江西省中小學教師招聘崗位專業要求參照目錄
說明：
一、本目錄中的專業來源于教育部制定的專業目錄，往屆畢業生中新舊專業名稱不一致的，可對照《普通高等學校本科專業目錄新舊專業對照表》和《普通高等學校高等職業教育（專科）專業目錄新舊專業對照表》。
二、本目錄中的分類是按照中小學教師招聘崗位需要進行歸類的，與教育學科分類沒有直接對應關系。
三、本目錄僅適用于全省中小學及特崗教師招聘，考生應參照此目錄進行報考。
四、研究生、本科、專科學歷的小學教育專業（代碼分別為：045115、040107、670103K）報考對應學歷（及以下）層次要求的小學階段任一學科崗位，均符合專業要求。
五、研究生學歷的教育學專業（代碼：0401）、教育經濟與管理專業（代碼：120403）、教育管理專業（045101），如取得與報考崗位相同學科的教師資格證，均符合專業要求。
六、本目錄由省教育廳負責解釋。
招聘崗位
類別
相關專業目錄
研究生專業
本科專業
專科專業
中專專業
1.語文教師
0501中國語言文學，045103學科教學(語文)，0453漢語國際教育
0501中國語言文學類，040109T華文教育
670104K語文教育，670201漢語
2.數學教師
0701數學，0202應用經濟學，0714統計學，045104學科教學(數學)，0251金融，0252應用統計，0812計算機科學與技術，085211計算機技術，085212軟件工程
020102經濟統計學，0203金融學類，0701數學類，0712統計學類，120204財務管理，120203K會計學，0809計算機類
6102計算機類，670105K數學教育
3.英語教師
045108學科教學(英語)，055101英語筆譯，055102英語口譯，050201英語語言文學，050211外國語言學及應用語言學
050201英語，050261翻譯，050262商務英語，0204經濟與貿易類
670106K英語教育,670202商務英語，670203應用英語，670204旅游英語
4.道德與法治、政治教師
01哲學，0301法學，0302政治學，0305理論，045102學科教學(思政)，0351法律
0101哲學類，0301法學類，0302政治學類，0305理論類，
6805法律實務類，670115K思想政治教育
5.歷史教師
06歷史學，045109學科教學(歷史)
0601歷史學類
670110K歷史教育
6.地理教師
0704天文學，0705地理學，0706大氣科學，0707海洋科學，0708地球物理學，0709地質學，060202歷史地理學,0816測繪科學與技術，045110學科教學(地理)，085215測繪工程，085217地質工程，0857資源與環境
0704天文學類，0705地理科學類，0706大氣科學，0707海洋科學類，0708地球物理學類，0709地質學類，0812測繪類，0814地質類，082504環境生態工程，083001環境科學，0902自然保護與環境生態學類
5201資源勘查類，5202地質類，5203測繪地理信息類，5204石油與天然氣類，5205煤炭類，5206金屬與非金屬礦類，5207氣象類，5208環境保護類，5501水文水資源類，670111K地理教育
招聘崗位
類別
相關專業目錄
研究生專業
本科專業
專科專業
中專專業
7.物理教師
0702物理學，070305高分子化學與物理，0704天文學，0706大氣科學，070701物理海洋學，0708地球物理學，071011生物物理學，08工學，045105學科教學(物理)，0852工程，0854電子信息，0855機械，0859土木水利，0861交通運輸，095109農業機械化
0702物理學類，0706大氣科學類，0708地球物理學類，08工學
53能源動力與材料大類，56裝備制造大類，60交通運輸大類，61電子信息大類，670107K物理教育
8.化學教師
0703化學，070702海洋化學，070902地球化學，071010生物化學與分子生物學，080501材料物理與化學，080601冶金物理化學，080706化工過程機械，，0817化學工程與技術，082103紡織化學與染整工程，082604軍事化學與煙火技術，082903林產化學加工工程，0832食品科學與工程，1007藥學，045106學科教學(化學)，085216化學工程，0856材料與化工，0857資源與環境
0703化學類，070902地球化學，0804材料類，0805能源動力類，0813化工與制藥類，0822核工程類，082403林產化工，0827食品科學與工程，083002環境工程，1007藥學類
5209安全類，5306非金屬材料類，5307建筑材料類，57生物與化工大類，5801輕化工類，5901食品工業類，5902藥品制造類，670108K化學教育
9.生物教師
0710生物學，0713生態學，070703海洋生物學，070903古生物學與地層學，0831生物醫學工程，0836生物工程，09農學，10醫學，045107學科教學(生物)，085230生物醫學工程，085238生物工程，0857資源與環境，0860生物與醫藥，0951農業，0952，獸醫，0954林業，1051臨床醫學，1052口腔醫學，1057中醫
0710生物科學類，082504環境生態工程，0826生物醫學工程類，0830生物工程類，09農學，10醫學
51農林牧漁大類，5701生物技術類，62醫藥衛生大類，670109K生物教育
招聘崗位
類別
相關專業目錄
研究生專業
本科專業
專科專業
中專專業
10.音樂教師
1302音樂與舞蹈學，130301戲劇戲曲學，045111學科教學(音樂)，135101音樂，135102戲劇，135103戲曲，135106舞蹈
040105藝術教育，1302音樂與舞蹈學類，130301表演，130302戲劇學
650202戲劇影視表演，650203歌舞表演，650204戲曲表演，650205曲藝表演，650206音樂劇表演，650207舞蹈表演，650208國際標準舞，650211現代流行音樂，650212作曲技術，650213音樂制作，650214鋼琴伴奏，650215鋼琴調律，650216舞蹈編導，650217戲曲導演，650219音樂表演，650301民族表演藝術，670112K音樂教育,670116K舞蹈教育，670117K藝術教育
140800音樂
11.體育教師
0403體育學，045112學科教學(體育)，0452體育
0402體育學類，040105藝術教育，040205運動人體科學
670114K體育教育,6704體育類
體育與健身
12.美術教師
1304美術學，1305設計學，045113學科教學(美術)，135107美術，135108藝術設計
1304美術學類，1305設計學類，040105藝術教育，130310動畫
670113K美術教育,670117K藝術教育，6501藝術設計類，650302民族美術，650303民族服裝與服飾，650305民族傳統技藝
142100美術繪畫，142200美術設計與制作
13.科學教師
07理學、08工學、045117科學與技術教育
07理學、08工學、040102科學教育
670119K科學教育
14.綜合實踐活動（信息技術）教師
040110教育技術學，045114現代教育技術，081001通信與信息系統，0812計算機科學與技術，081603地圖制圖學與地理信息工程，0835軟件工程，085208電子與通信工程，085271電子與信息，0854電子信息，095112農業信息化，085211計算機技術，085212軟件工程
040104教育技術學，0807電子信息類，0809計算機類，1208電子商務類
5203測繪地理信息類，5603自動化類，61電子信息大類，670120K現代教育技術,6101電子信息類，6102計算機類
09信息技術類
03信息類
15.心理健康教師
0402心理學，045116心理健康教育，0454應用心理
0711心理學類
620804心理咨詢，670121K心理健康教育
16.高中技術（含信息技術和通用技術）教師
040110教育技術學，045114現代教育技術，081001通信與信息系統，0812計算機科學與技術，081603地圖制圖學與地理信息工程，0835軟件工程，085208電子與通信工程，085271電子與信息，0854電子信息，095112農業信息化，085211計算機技術，085212軟件工程
040104教育技術學，0807電子信息類，0809計算機類，1208電子商務類
17.幼兒園教師
040105學前教育學，045118學前教育
040106學前教育
670101K早期教育，670102K學前教育，670106K英語教育，670203應用英語，670112K音樂教育，670113K美術教育，670114K體育教育，670116K舞蹈教育，670117K藝術教育,690306幼兒發展與健康管理
160100學前教育
1501幼兒教育
18.特殊教育教師
040109特殊教育學，045119特殊教育，100215康復醫學與理療學，105114康復醫學與理療學
040108特殊教育，101005康復治療學
670118K特殊教育，690304社區康復
地質和礦業類
同目前的熱門專業如管理、計算機等相比，地礦類專業相對屬冷學門專業，因為很多人對地礦類專業存在偏見，認為地礦行業的工作條件比較艱苦。其實，在世界形勢變化日新月異的今天，自動控制、計算機技術、通信技術等先進的科學技術，極大地促進了采礦工程理論研究和技術應用的發展，使得地礦類專業的就業環境發生了翻天覆地的變化：以前的勘探需要背著帆布包拿個小鐵錘翻山越嶺去采礦，現在則是地球衛星定位系統勘測和自動繪圖：以前采礦挖煤需要肩扛手刨，現在則是電腦控制機械操作。同時，因為近年來，石油、煤、各種礦產如稀土等國家戰略資源在世界各個國家中正日益顯示出重要性，人類在21世紀將為資源問題的解決投入越來越多的力量，地礦類專業也會變得炙手可熱。
榜單解讀
近年來，一些礦業類高校紛紛改名，轉變辦學方向。除了中國礦業大學，其他的煤炭院校基本都看不見這個“礦”字了，反之被科技大學、理工大學這些字樣所取代。比如，原來的山東礦業學院現在成了山東科技大學，阜新礦業學院變成了遼寧工程技術大學，西安礦業學院成為西安科技大學，淮南礦業學院成了安徽理工大學。
其實，地礦類專業不像很多人想象中那樣，像石油工程、采礦工程（研究有色金屬方向）等都是比較好的專業。研究有色金屬礦山開采的采礦工程專業，例如中南大學的采礦與巖石工程專業，研究領域安全系數較高，就業的渠道（主要是工程部門，如中鐵、中建和研究院）廣泛。
報考須知
身體不好者不適合報考地礦類專業。肺、肝、腎、脾、胃腸等動過較大手術，功能恢復良好，或曾患有心肌炎、胃或十二指腸潰瘍、慢性支氣管炎、風濕性關節炎等病，甲狀腺機能亢進已治愈一年的以及先天性心臟病經手術治愈，或房室間隔缺損分流量少，動脈導管未閉返流血量少，經二級以上醫院專科檢查確定無需手術者，均不宜就讀地礦類專業。
材料類
材料學一門跨學科的科學，涵蓋的范圍很廣，子學科多，可謂森羅萬象，無所不包，因為國內外各行各業發展都離不開的一門基礎而重要的學科。目前據相關專家分析，我國在材料成型設計方面缺乏的人才在20萬～30萬之間，并且呈逐年遞增趨勢，材料科學與工程專業的畢業生已經成了“搶手貨”。目前我國整個材料行業都缺少高精尖人才，我國材料行業的人才缺失問題已經成了眾多企業發展的桎梏。
榜單解讀
材料類相關專業分布很廣，據不完全統計，我國已經有400多個高校開設了材料科學相關專業，各個院校根據自身的特點，該專業的側重點和人才培養的目標上有較大的差異。如中南大學材料學院現設有材料物理系、材料學系、材料加工工程系、材料化學系、實驗中心、新材料研究開發中心二級單位；東北大學的材料學院由原鋼鐵冶金系、有色金屬冶金系、材料科學與工程系、熱能工程系、金屬壓力加工系合并組建而成，是國內第一個集材料、冶金、熱能工程、環境科學等現代工業與傳統工業科學為一體的二級學院；北京科技大學材料加工專業有強大的實力，以鋼鐵材料的加工為特色。
報考須知
材料學分為三個大類：金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料。因此，大部分高校會開設材料科學與工程專業，專業下又分出幾個方向，針對性的學習這三大類的知識，并且它還與其他一些工程科學相重疊，因此在各大院校。材料科學與工程都有若干分支。
機械類
機械被稱為“工程之母”，幾乎所有的工程行業都需要機械專業人才。大到萬噸輪船，小到手機，高精到航天飛機，普通到小圖釘的制造，都離不開機械人才。機械類專業還有著一通百通的特點，學建筑機械可以適應醫療器械的工作，學石油機械可以從事飛機制造的工作，是跨度比較大的專業。此外，機械專業人才并不是只有機械行業才需要，其他行業，不管是研發型的企業還是生產型的企業，只要是在使用生產線和機械設備。機械專業人才就有用武之地。在社會經濟正常發展的情況下，機械專業畢業生是不愁找不到就業機會的。
榜單解讀
目前，國內開設機械專業的高校有幾百所，有很多名牌大學，如上海交通大學、浙江大學、清華大學和華中科技大學等，還有一些頗具實力，但名氣不大的地方院校，如浙江工業大學、合肥工業大學、廣東工業大學、哈爾濱工業大學等。這類院校沒有名牌大學知名度高，但是有著雄厚的工科專的業實力和悠久的學術底蘊，是準備報考機械專業，但分數夠不上知名院校考生的好選擇。
報考須知
從機械作為一門學科來說。它屬于教育部規定的一級學科。因此它底下可設有許多二級學科，雖然各個大學具體開設的方向有所差異，但基本上都有這么幾個：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程、工業工程、動力機械及工程、流體機械及工程，可以根據自己的興趣選擇專業。
自動化類
所謂自動化，是指機器或裝置在無人干預的情況下按規定的程序或指令自動地進行操作或運行。廣義地講，自動化還包括模擬或再現人的智能活動。自動化技術廣泛用于工業、農業、國防、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務以及家庭等各方面。現代生活最鮮明的標簽，莫過于無處不在的“自動”。電燈可以自動亮滅，電梯可以自動啟停，房門被強制進入會自動報警，地鐵無人駕駛也可以自動運行……如果要總結它們的共同點，那就是會檢查、會判斷、會執行。以信號檢測為耳目，以控制策略為頭腦，以傳動部件為四肢，不需要人類辛苦調節引導，就能有目標、有秩序地工作。而實現這個“檢測一判斷一執行”的過程，賦予它們自動能力的學問，就是自動化。
榜單解讀
開設自動化專業的綜合性老牌院校包括清華大學、東南大學、上海交通大學、浙江大學、華中科技大學、中國科技大學等。不同學校開設的自動化專業擁有各自的特色，譬如北京理工大學的自動化專業是軍民結合，寬口徑培養軍民兩用人才；浙江大學的自動化專業的儀表自動化方向實力比較強；清華大學的自動化專業設置比較全面，其中信息、CIMS實力都比較強。其他如南京理工大學、東北大學也具有較強的實力，前者長于模式識別與智能系統，而后者則有控制理論與控制工程的博士點和國家級重點學科點。
報考須知
自動化專業的學生編程能力比不上計算機專業學生，硬件設計能力比不上電子系學生，管理能力比不上經濟管理系學生，致使有人認為自動化有“萬金油”之稱，但沒有哪樣精通，好像沒有發展前途。但從技術角度來說，自動化專業是受到各行各業的實際需求推動的，如果該專業能同各行各業結合起來，“萬金油”并不是壞事，一定會有大顯身手的空間。所以，擁有一個工科背景，不管今后從事什么工作，即使是管理，也是受益匪淺，有很多學自動化專業的人目前都是從事高級管理工作的。
儀器類
在工業企業進步及發展的過程中，自動化的技術進步是一個大的發展趨勢，這就對各種儀器儀表的需求從質到量上都有一個不斷革新的過程。儀器與儀表類專業是信息科學技術的源頭，是光學、精密機械、電子、計算機與信息技術多學科互相滲透而形成的一門綜合學科。它的應用面很廣，小到制造車間的檢測，大到衛星火箭發射的監控，就連我們日常生活中也能處處看到它的影子，比如，我們到超市買東西時見到的電子秤，上醫院看病時使用的溫度計，乘出租車時見到的時速表和里程表等，都是測控技術與儀器給我們帶來的方便。
榜單解讀
儀器相關專業是中國大學中比較大的專業，開設該專業的高校超過一百所，當然主要還是綜合性及理工類院校。天津大學是我國規模最大的多科性工業大學之一，在測控技術與儀器專業上擁有很強的實力，擁有測試計量技術及儀器、檢測技術與自動化裝置兩個國家級重點學科，同時也有這兩個學科和精密儀器及機械的博士學位授予權。清華、哈工大兩校也具有雄厚的實力，其精密儀器及機械也是國家級重點學科。北京航空航天大學、重慶大學也有精密儀器及機械、測試計量技術及儀器的博士學位授予權，其精密儀器及機械亦為國家級重點學科點。浙大則擁有檢測技術與自動化裝置的兩個國家級重點學科點之一，其他如中國科技大學、北京理工大、東南大學、南京理工大等院校也是不錯選擇，都有測試計量技術及儀器、精密儀器及機械、檢測技術與自動化裝置博士學位授予權。
報考須知
有些人認為儀器相關專業的學生畢業之后只能從事一些機加工之類的工作，其實精儀系的畢業生有很廣泛的學科背景，本科生教育涉及機械、電子、工業工程、材料加工等各個領域，同時也有很扎實的數學基礎和研究能力，可以自主進行項目攻關，同時可以從事多學科交叉的一些工作。可以說儀器相關的課程設置為畢業生打造了很好的就業前景，適合于當代社會綜合型人才的需要。同時，四年的學習中有很多課程涉及，很大程度上鍛煉了學生的動手能力和獨立思維能力，而且目前制造業是國民經濟的支柱產業，中國的制造業正在蓬勃發展，精儀系的學生大有用武之地。
能源動力類
能源是維持國民經濟發展的重要物質基礎和根本保證，它與材料和信息構成現代社會繁榮和發展的三大支柱。自然界絕大多數的一次能源，如石油、煤炭、天然氣、水力能、核能、太陽能、風能和生物質能等，均采用各種能源轉換和利用設備轉化為人類生產和生活所必須的各種能源和動力。
榜單解讀
能源動力學科和機械學科關系甚為密切，因此許多大學常把能源動力類專業歸并到機械學院。比如清華、同濟的熱能工程系隸屬機械工程學院、上海交大則有機械與動力工程學院、浙大設有機械與能源工程學院。當然也有一些高校將能源動力專業獨立成院，如哈爾濱工業大學的能源科學與工程學院和北京航空航天大學的能源與動力工程學院。
報考須知
相對機械而言，能源動力這門學科的領域更具專門化。概括講來，能源動力這門專業是有關能源開發與利用、環境保護、清潔燃燒、能源利用系統及設備的優化與防震、動力工程及控制等領域的專門系科，主要為航空航天動力工程及自動化、汽車動力工程、電廠熱能動力及自動化、制冷及低溫技術、能源與環境工程等領域培養高級專門人才。能源動力專業又可分為工程熱物理、熱能工程、動力機械及工程、制冷及低溫工程等二級學科。
計算機類
隨著科技不斷的創新，信息化時代已經向我們走來，這個時代的最重要的標志就是計算機的廣泛應用。我們的生活因有了計算機而變得更現代化。如今社會上計算機應用已經達到非常普及的程度，隨時隨地都可以見到計算機的身影。在2012年新修訂的專業目錄中，計算機是工學中改動最大的一級學科，下面設立六個二級學科，分別是：計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程、信息安全、物聯網工程、數字媒體技術。不論是軟件工程還是信息安全，都是時下最流行也是，需求量非常大的專業，畢業生就業趨勢不錯，薪金亦不菲。
榜單解讀
在計算機相關專業方面，實力強大的大學很多，而北大、清華無疑是其中的佼佼者。華中科大則具有計算機系統結構、計算機軟件與理論、計算機應用技術的博士學位授予權，還擁有計算機系統結構兩個國家級重點學科點之另一個。吉大、北京航空航天大學、上海交大等院校實力也很強，在軟件工程方面級國家級重點學科點。哈工大、東南大學、西北工業大學、浙大、武大等院校也有計算機應用技術、計算機系統結構、計算機軟件與理論博士學位授予權。
報考須知
一些實力較強的院校還成立了軟件學院或者軟件工程專業，它們起點高。理論新，學費也非常昂貴，通常是普通計算機專業的2～3倍，高達一萬多元一年，非一般家庭所能承受。
電氣類
由于目前我國重視高科技發展推動了科技進步，從而帶動了與此相關的計算機專業、電子專業人才需求的大幅增長。近兩年國家每年動通訊基礎設施的投資多達近兩千億元，按照教育部劃分標準，電氣信息類專業主要包括：電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程三個專業。
榜單解讀
開設本專業的院校有數百所，其中，清華、浙大、上海交大、天津大學等學校實力最強，成績超重點線50分以上：其次可選擇華南理工大學、北京理工大學、北京郵電大學、北京交通大學、大連理工大學、東北大學、西北工業大學、中南大學、電子科技大學等：還有原屬部委的院校，如重慶郵電學院、北京機械工業學院、燕山大學、中北大學（原華北工學院）、沈陽工業大學、東北電力學院、上海電力學院、華東交通大學、桂林電子工業學院等，專業實力都較強。
報考須知
電氣工程就業優勢對廣大考生有很強的吸引力，屬于熱門專業，高考錄取分數線往往要比其他專業方向高許多。考生需要具有扎實的數學、物理基礎和一定的動手操作能力。
電子信息類
電子信息是科學技術領域最為活躍的前沿領域之一。信息的獲取、傳輸、變換、存儲、識別、處理、顯示，無一不依賴于電子信息技術。用信息技術改造傳統產業，是傳統產業發展的必然趨勢。據教育部的統計資料，各地方、各高校的人才招聘會上計算機、微電子、通信等電子信息類人才需求巨大，畢業生供不應求。電子信息類主要包括四個專業：通信工程電子信息科學與技術、微電子學、光信息科學與技術。
榜單解讀
北大、清華、中國科技大學、中山大學等院校的基礎雄厚，選擇如浙大、電子科大、西安電子科大、北京郵電大學等院校也不錯，這些學校都設有各具優勢和特色的電子信息科學與技術本科專業。
報考須知
微電子學作為電子信息產業的重要分支。直接關系到信息產業、電子工業、航天工業、機械工業、自動化、國防工業等國民經濟各個部門的發展水平，也正成為一個國家是否已是強國的標志之一。光電子在信息、能源、材料、航天航空、生命科學和材料科學技術中的應用，直接促進光電子產業的迅猛發展。光電子技術必將成為21世紀國際競爭的關鍵技術之一，光信息科學與技術迅猛發展還引起光學領域的深刻變化。
建筑類
第二次世界大戰結束以來，建筑同其他各種有關科學技術的關系更加密切，建筑技術的進展日新月異。新的結構理論、新材料和新設備的運用，高層建筑和大跨度建筑的發展，體現了新技術的威力。學習建筑學不僅要求學生有較強的形象思維能力、圖形表達能力和較強動手的能力，還要求學生有良好的數學、英語、歷史、美術的基礎。因為數學關系到一個人邏輯思維的形成和發展，是人們認識事物、學習知識的基礎之一，同時也是工程學的基礎。國內大概有70多所大學設有建筑學專業，此專業的名校生非常有競爭力，而一般院校里，專業性的建筑院校比綜合性院校的畢業生更受歡迎。此專業的學制一般是五年。
榜單解讀
建筑學是我國高校開設最久的工科專業之一，有近一百所高校開設該專業，主要集中于綜合性和理工類院校。東南大學的建筑學是其傳統的優勢學科之一，擁有建筑歷史與理論、建筑設計及其理論、建筑技術科學等學科的博士學位授予權，其中前兩者也是國家級重點學科。清華、天津大學也有建筑設計及其理論、建筑歷史與理論、建筑技術科學博士學位授予權，其建筑設計及其理論亦為國家級重點學科。同濟大學、重慶大學也具有不俗的實力。其他如哈工大、浙大、昆明理工大、西南交大、北京建筑工程學院等院校也都不錯，它們都設有建筑歷史與理論碩士點。另外，哈工大和浙大還設有建筑設計及其理論博士點，而后三者則具有建筑設計及其理論碩士學位授予權。
報考須知
建筑學專業主要培養建筑設計和建筑規劃的高級專門技術人才，要求學生既要具備一定的繪畫基礎和藝術修養，也要具備一定的社會科學知識。建筑工程技術方面的課程是建筑學專業的必修課程，由于專業的深度和廣度，大部分高校的建筑學專業的學制是五年制。考生在報考時要衡量自身的特點和能力，再結合成績來綜合衡量自己是否適合建筑專業。
土木類
在新的專業目錄中，以往的土建類一分為二，變成了建筑學和土木類兩大學科，側面說明了土木類和建筑類的差別。簡單來講，建筑學是設計建筑物的總的造型（外型）和內部主要的構型，需要綜合考慮許多問題，如建筑與城市環境的結合、建筑物本身的使用功能、技術性能、經濟效果、藝術形式等等。土木工程的核心課程往往涉及工程數學、材料力學、結構力學、橋梁工程道路勘探設計等工程類，與建筑學更加強調的“設計”關系不大。隨著科學技術的進步和工程實踐的發展，土木工程這個學科也已發展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系，如房屋工程、鐵路工程、道路工程、飛機場工程、橋梁工程、隧道及地下工程、特種工程結構、給水和排水工程、城市供熱供燃氣工程、港口工程、水利工程等學科。其中有些分支，例如水利工程，由于自身工程對象的不斷增多以及專門科學技術的發展，已從土木工程中分化出來成為獨立的學科體系，但是它們在很大程度上仍具有土木工程的共性。
榜單解讀
同濟大學是國內土木建筑領域最大、專業最全的大學之一，在建筑、土木、環境等領域居于國內領先水平，另外還有市政工程、防災減災工程及防護工程等學科的博士學位授予權。哈工大實力也相當強，市政工程為該學科唯一的國家級重點學科。清華、東南大學、湖南大學等院校則設有結構工程、巖土工程、橋梁與隧道工程、市政工程、防災減災工程及防護工程等博士點，亦擁有結構工程的國家級重點學科點。西南交大、中南大學等院校也具有橋梁與隧道工程、結構工程、市政工程、巖土工程、防災減災工程及防護工程等學科的博士學位授予權。另外，西南交大還有工程環境控制、景觀工程等自設博士點。其他如浙大、河海大學、重大、天津大學、華中科大等院校也是不錯的選擇，都設有巖土工程、結構工程、市政工程、橋梁與隧道工程、防災減災工程及防護工程等博士點。另外，中國礦業大學則長于巖土工程，而廣西大學和西安建筑科技大學的結構工程學科為國家級重點學科。
報考須知
報考時需要注意的是，建筑和土木類都需要考證，執業資格認證均需要一定年限的相關工作經驗才能報考。因此如果你有志從事土木工程相關的工作。那即便走上工作崗位后也要注意知識結構的更新，盡早報考以取得相關的執業資格。
水利類
水利是一門既古老而又現代的專業。之所以說它古老，是因為在原始社會，人類靠漁獵游牧為生，逐水草而居，部族定居以后，需水日增，人畜供水和生產用水的引水、供水工程就產生了。在信息化時代，傳統水利行業面臨全面技術提升和改造的歷史任務，應用高新技術對傳統的水利行業進行改造，并采用計算機技術、微電子技術、現代通訊技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統及自動化技術等進行技術改造。水利類包括水利水電工程、水文與水資源工程、港口航道與海岸工程等專業。
榜單解讀
水利水電工程是中國大學中比較小的專業，開設有該專業的高校約有40所，主要集中在綜合性和理工類院校。作為一所以水利為特色的全國重點大學，河海大學的水利學在全國總體實力居于領先地位，相關學科門類齊全，水利及其支撐學科人才梯隊的綜合實力處于國內一流地位，擁有水工結構工程國家級重點學科點，同時也擁有水工結構工程、水利水電工程、城市水務等學科的博士點。
清華、武大、川大等院校也具有雄厚的實力，各校都具有水利水電工程、水工結構工程博士學位授予權。另外，清華的水工結構工程也是國家級重點學科，而武大則擁有水利水電工程的國家級重點學科點。大連理工大學則長于水工結構工程，擁有該學科的博士點及國家級重點學科點。而華中科大的水利水電工程學科亦設有博士點和國家級重點學科點。天津大學則擁有水利水電工程、水工結構工程兩個學科的博士學位授予權。其他如昆明理工大學、太原理工大學也不錯，都設有水利水電工程、水工結構工程碩士點。由于其涉及農業灌溉等問題，因此一部分農業院校也有設置水利類專業，如中國農業大學、西北農林科技大學、沈陽農業大學等。水文與水資源工程專業的開設院校同樣以綜合性院校和理工類院校居多，由于其專業特色，也有少部分礦業院校設有此專業。
報考須知
招生院校雖然沒有男女生比例要求，但水利類專業的報考者以男生居多。該專業由于是在野外實習和作業，報考者要有吃苦耐勞的毅力。
測繪類
測繪科學與技術屬于較為專門的專業科學。概括講來。測繪科學就是以現代空間和電子技術為手段測定地球形狀及外部重力場和地球外部物理特征的一門學科，主要應用對象是各種工程（如城市建設、交通、水利、礦山、海洋建筑、大型精密設備安裝等）的勘測設計、施工及運營各階段中的測繪工作。
榜單解讀
測繪工程是比較“小眾而不冷門”的專業，開設該專業的高校有四十所左右。本專業重點院校有武漢大學、同濟大學、中國礦業大學、中國地質大學（北京）、中國石油大學（華東）、河海大學、長安大學。作為世界上測繪學科門類最齊全的全國重點大學，武大在測繪工程領域居于全國領先地位，擁有大地測量學與測量工程、攝影測量與遙感兩個學科唯一的國家級重點學科點，同時也擁有這兩個學科以及地圖制圖學與地理信息工程博士點。中國礦業大學、中南大學、信息工程大學也有雄厚的實力，三校都有大地測量學與測量工程、攝影測量與遙感、地圖制圖學與地理信息工程等博士學位授予權。部分二本院校也開設了測繪類專業，如東華理工學院（原華東地質學院）、江西理工大學。
報考須知
測繪科學在本科階段設置測繪工程專業，一般分為工程測量、大地測量、衛星應用工程、攝影測量與制圖等分支方向。學科專業性很強，有主干學科支持，也有相關學科的支持，涉及到空間、電子、信息、激光等科學的研究。主要的專業課程有大地測量學基礎、空間測地理論與技術、影像與制圖、數字攝影測量學、地理信息系統原理及應用、遙感原理與應用、電子地圖原理與應用等。各個方向根據各自的研究領域還有其他的專業課程，比如衛星應用工程方向的專業課程還有無線電通訊與導航、數字圖像處理等。
環境與安全類
環境工程是研究環境問題的一門學科，它的任務是通過評價人類生產和社會活動對環境的影響，用具體的工程、規劃和管理措施，收集和處理污染物，消除水、氣、聲和固體廢棄物等方面的污染，凈化環境，使社會、經濟和環境保護協調發展。水治理是環境治理的一個重要領域，常常是環境治理最初著手的領域，所以在很多院校。給水排水工程與環境工程也設在一起。
在高校專業的分類中，跟環境工程分在一起的還有安全工程。安全工程，簡而言之，研究的是生產、工程或者說是行業的安全問題。很顯然，不同行業需要有各自不同的具體安全措施，所以，安全類專業是依托于各個行業的。
榜單解讀
環境類專業盡管屬于新興專業，但發展較快，僅本科院校中就有超過兩百所設置，并且有專門的院系。本專業的主要院校有清華大學、浙江大學、哈爾濱工業大學、華東理工大學、河海大學、上海大學、南昌大學等。有些學校頗有特色，如南京信息工程大學在大氣環境、生態環境及環境污染治理方面有很強的師資力量和研究水平。揚州大學的環境科學與工程學院設有環境科學、環境工程、給水排水工程、建筑環境與設備工程、農業資源與環境五個專業。
安全工程則是讓一個充滿“責任”的專業，因此你選擇了這個專業。等于你選擇責任。本專業重點大學有中國科學技術大學、中國礦業大學、中南大學、中國地質大學等，二本可關注中北大學（原華北工學院）、沈陽航空工業學院、哈爾濱理工大學、江蘇理工大學、江西理工大學等。
報考須知
考生體檢時，結論為色盲、色弱及嗅覺和聽覺不合格者不能報考本類專業。
化工與制藥類
化學工程是一個歷史悠久的專業，其應用廣泛，包括化工、能源、材料、藥物、食品等許多行業都需要化工人才，可以說化工是21世紀最基礎、最具活力、應用最廣的學科之一。醫藥產品是人類戰勝疾病，維護身體健康不可或缺的特殊產品，在國民經濟中占有重要地位。當今世界，醫藥產品的研發受到各國政府的普遍重視，醫藥工業成了名副其實的高技術產業，現代制藥業成為與當前國民經濟及社會生活領域中最活躍、與人民生活息息相關的熱點行業和高新技術產業之一。
榜單解讀
天津大學的化工專業是其傳統的優勢學科之一，其水平居于國內領先地位，清華、華東理工大學、北京化工大學、浙大、南京工業大學等院校也有很強的實力，都有化學工程、工業催化、化學工藝等學科的博士學位授予權，其中，化學工程也是國家級重點學科。中國石油大學、太原理工大學則除了設有化學工程、工業催化、化學工藝等博士點外，還擁有化學工藝的國家級重點學科點。其他如華南理工大學、川大、南京理工大學等院校也各具優勢：華南理工大學長于化學工程，川大和南京理工大學則均有化學工程、化學工藝、工業催化博士學位授予權。
制藥工程是比較小眾的專業，但卻是比較熱門的專業，近些年發展迅速，開設該專業的高校約有60多所，主要還是綜合性及理工類院校。在這些院校中，華東理工大學、天津大學、南京工業大學等院校均具有較強的實力，擁有制藥工程與技術博士學位授予權。重慶大學、太原理工大學則具有制藥工程碩士學位授予權。其他如浙大、中國藥科大學、北京化工大學、東南大學、北京中醫藥大學、成都中醫藥大學、西南農大、吉林化工學院等院校也是不錯的選擇，各校都設有各具特色的制藥工程本科專業，成都中醫藥大學等院校還設有專科專業。
報考須知
在化工和制藥兩大分類的基礎上，化工專業又可以分為許多小的專業和方向，大致有：化學工程、化學工藝、高分子科學與工程、催化科學與工程、應用化學、精細化工、生物工程、過程裝備與控制工程等。
相對化工專業有多個方向，制藥工程的學科相對單一，該專業的學生要學習化學、化工、藥物化學、藥廠工藝設計及設備等方面的基礎理論及實驗技能訓練。
交通運輸類
交通運輸類專業在工學學科中，屬規模較大的專業。高校中的交通專業研究方向主要和計算機信息技術和智能技術結合起來，形成許多新的研究方向，出了很多研究成果，比如GPS衛星導航定位實驗系統、交通監控系統、智能車輛與智能化診斷系統。
交通類專業涵蓋甚廣，它主要培養交通領域的高素質復合型人才，能在交通運輸、物流工程、汽車運用工程、交通工程等領域從事科學研究、技術開發、生產及經營管理、工藝和設備設計、教學等方面的工作。
榜單解讀
交通運輸專業要分布在綜合性及理工類院校。西南交大在交通運輸專業上的實力居于國內領先地位，其道路與鐵道工程、載運工具運用工程均為國家級重點學科。長安大學同樣擁有道路與鐵道工程、載運工具運用工程博士學位授予權，同時這兩個學科亦為國家級重點學科。中南大學、同濟大學也具有雄厚的實力。其他如哈爾濱工業大學、中南大學、北京交大、東南大學、吉大、武漢理工大學等院校也具有較強的實力。
報考須知
從分類上來說，交通類專業主要分為交通運輸和交通工程兩大類。交通運輸專業側重運輸系統規劃及管理能力的研究，而交通工程則側重交通工程方面的規劃與設計。從具體的專業劃分上看，主要分為交通運輸規劃與管理、交通信息工程與控制、載運工具運用工程、道路與鐵道工程、物流工程等專業。當然另外還有一些方向，由各所大學根據自己的特色開設決定。
海洋工程類
海洋工程屬于工學學科。可以這么理解海洋工程，土木工程是在陸地上造房子、規劃設計，而海洋工程就是在海洋中從事這些活動。海洋工程方向主要就是培養從事現代海洋工程研究、規劃、設計、制造、管理以及教育的高級技術人才。既然陸地上造的是房子，那么海洋中造的自然是船舶了。同時，船舶的運輸也需要管理和研究。作為一級學科，海洋工程專業下面又分了許多不同的研究方向。一般包括有運土交通運輸上等方向。各個方向又可細分，比如船舶工程又可以包含輪機工程、水聲工程、船舶與海洋結構物設計制造等方向。
榜單解讀
一般來說，靠近江河海域有著水域優勢的大學才能夠有能力并且有針對性地開設海洋工程專業，其中，又以工程技術實力較強的大學在該學科上有較強實力。本專業的主要招生院校有上海交大，華中科技大學、天津大學、武漢理工大學、哈爾濱工程大學，除了上交該專業分數較高外，其他幾所院校的錄取平均分略高于重點線30～50分。二本院校招生院校主要有集美大學、江蘇科技大學（原華東船舶工業學院）。
報考須知
作為一級學科，海洋工程專業下面又分了許多不同的研究方向。一般包括有運土交通運輸上等方向。各個方向又可細分，比如船舶工程又可以包含輪機工程、水聲工程、船舶與海洋結構物設計制造等方向。本專業對身高、視力等身體條件要求比較高，對船舶制造、遠洋駕駛感興趣的考生。可考慮報考船舶與海洋工程專業。
生物工程類
市場急需掌握生命科學和工程科學的高技術的人才，生命科學的發展以及它和工程科學的結合帶來了生物工程產業的蓬勃發展，生命科學和工程科學的滲透為生物工程人才提供了廣闊的發展前景。
生物工程專業的應用十分廣泛，如研究改變遺傳基因，培育出抗病能力極強的小麥；利用微生物的作用發酵香蕉，釀造甜酒；利用轉基因植物生產各類蛋白類藥物，吃了含有這種含藥物基因的食品，就可以起到防病、治病的作用；還有克隆羊、克隆豬、克隆牛等等，利用的都是生物工程技術。
榜單解讀
生物工程專業由于具有較多的分支學科，各個高校的側重點和優勢也不一樣，考生宜根據自己的愛好和特長進行選擇報考。江南大學長于發酵工程，該學科在國內處于領先地位。華東理工大學也具有雄厚的實力，除了設有發酵工程、生物化工博士點外，其生物化工同樣是國家級重點學科。天津大學、北京化工大學、浙大、清華、南京工業大學、太原理工大學擁有生物化工的博士點，等院校也具有較強的實力，各校都有生物化工博士學位授予權。而昆明理工大學、南京林業大學則設有生物化工碩士點。東北農大的發酵工程學科也頗具實力，擁有該學科的博士學位授予權。西北農林科技大學、四川理工學院等院校則設有發酵工程碩士點。
報考須知
放眼當前社會，生物工程專業的就業狀況并不太好，其中只有與醫藥相關的專業方向情況較好。追究這種狀況的根源，這與我國整個生物工程行業的現狀是分不開的。目前，我國生物產業的整個發展方向側重于實驗室成果，而不注重在試驗轉化中投入，因而建設期長失敗率高，因此，社會難以大幅度增加對畢業生的需求量，也難以為他們提供廣闊的自我發展空間。
航空航天類
在宇宙這樣特殊的環境下，機械、火箭燃料會受到什么影響？行星勘探用機器人如何應用？航天航空類專業主要關注這些話題，它主要研究飛行器（飛機、宇宙飛船、衛星、火箭等）的運動規律及其結構與性能。航天航空技術的發展與軍事應用密切相關，并且我國正在開拓許多新的技術領域和研究課題，如衛星通信正在成為現代傳遞信息的重要手段，衛星導航實現了全球、全天候、高精度的導航定位，宇宙空間站的開發，可容五六百人乘坐的大型客機的開發等。學習該專業具備良好的物理和數學基礎十分重要。未來我國航天、航空事業的迅速發展，展示了本專業良好的發展前景。
榜單解讀
目前，北京航空航天大學、哈爾濱工業大學、清華大學等21所普通高校開辦了航空航天專業，其中隸屬于工業和信息化部的高校有北京航空航天大學、哈爾濱工業大學、南京航空航天大學等6所，教育部所屬高校有清華大學、廈門大學、湖南大學等7所，交通運輸部所屬高校有中國民航大學，地方所屬高校有長春大學、上海工程技術大學、南昌航空大學等7所。在這些高校中，部分高校招收國防生，報考國防生的考生錄取與軍隊院校同屬提前批次錄取。
報考須知
航天航空類中設有四個專業：飛行器設計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程、飛行器環境與生命保障工程。
兵器類
兵器類學科是一門研究用武器保衛國家安全和摧毀敵方的學問。兵器類主要分為七大研究方向：武器系統與工程、武器發射工程、探測制導與控制技術、彈藥工程與爆炸技術、特種能源工程與技術、裝甲車輛工程、信息對抗技術。在這七個方向的學習過程中，除了大量學習基礎知識和相關理論之外，還有大量的實踐性教學環節，包括到靶場、坦克部隊、炮兵部隊實習，去兵工廠觀摩兵器的生產過程和質量控制技術等。
本專業的特殊性決定了它就業范圍相對狹窄。因而報考這一專業的學生最好對這個學科有濃厚的興趣。如選報彈藥工程與爆炸技術的學生最好對原子彈沖擊波感興趣，喜歡收集有關子彈射程、彈藥的資料，常收集手榴彈爆炸參數，熟悉各種武器彈藥，對爆破技術感興趣等等。
榜單解讀
國內設置武器類專業的高校不多，主要是一些理工大學和工業、科技大學，北京理工大學、南京理工大學、華北工學院、西北工業大學開設的專業較全。其他還有北京航空航天大學、電子科技大學、淮南工業學院、西安電子科技大學、長春光學精密機械學院。有的院校就讀時間是5年。
報考須知
開設這個專業的院校很少，實力卻不容小覷。基本上都是一批本科里的名牌大學，對考生的數學、物理成績要求較高。與該專業結合最緊密的還是在軍工單位。這些單位一般都遠離繁華的都市，像我們從電視上看到的“神舟六號”的發射基地——酒泉衛星發射中心就位于遠離甘肅酒泉市的沙漠深處。所以，有志于獻身國防軍工事業的同學，要做好一定的思想準備。同時，選擇本專業不僅要有熱情，而且更要具有責任感。
工程力學類
隨著工業化發展，力學逐漸應用到很多工程方面，比如大型建筑、橋梁、飛機、火箭等方面。這些工程學科的發展在很大程度上正是依靠現代力學的知識發展起來的，如航空航天工業的發展離開力學就會寸步難行。而許多大學的力學專業，要么直接和航空航天專業掛鉤，要么就命名為工程力學專業，由此可見力學和工程技術關系密切之一斑。
榜單解讀
許多工科類大學，由于自身工程實力以及發展的需要，它們開設的力學專業往往和工程專業結合得更加緊密，因此更偏重于工程力學類型。比如上海交通大學的工程力學系屬于船舶與海洋工程學院，同濟大學的力學系則屬航空航天與力學學院，北京航空航天大學的力學系屬于航空科學與工程學院，前身則為飛行器設計與應用力學系。
報考須知
因為“力”這個東西看不見，摸不著，思考起來十分的抽象，研究它需要應用各種公式，總之，學習工程力學不是一件輕松簡單的事，需要做好思想準備。
公安技術類
公安技術類專業共分為兩個專業：刑事科學技術和消防工程。顧名思義，這兩個專業目前的應用主要是在公安、司法部門，當然也包括一部分相關企事業單位。隨著現代科技的發展和各種科技手段的應用，刑事科學技術更是得到了突飛猛進的發展和越來越多的應用，這也使得刑事科學技術專業的地位變得日益重要。
消防工程的目的就是為了培養具備消防工程技術和滅火救援等方面的知識和能力，能在公安消防部隊和企事業單位從事消防工程技術與管理和滅火救援指揮方面工作的工科學科高級專門人才。近幾年，公安院校尤其是部屬公安院校的學生幾乎不分專業，全部進入公安系統，消防工程專業也不例外。
榜單解讀
招收公安技術類專業的高校一般分成兩類：專門的公安類院校和政法大學。公安類院校一般直屬于公安部，如中國人民公安大學、中國刑事警察學院、江蘇警官學院，因此實踐機會較多，就業率高。而像西南政法大學這樣的高校則在理論研究方面實力較強。
