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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篇高分子化學工程,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。
院系所、專業、研究方向、科目組
學制
考試科目
復試及加試科目
007化學化工學院0535-6902603
070300化學
01 無機化學
02 分析化學
03 有機化學
04物理化學
05高分子化學與物理
三年
①101政治理論②201英語一③734分析化學④834有機化學
01復試:無機化學
加試:物理化學;儀器分析
02復試:儀器分析
加試:物理化學;無機化學
03復試:有機化學實驗
加試:物理化學;無機化學
04復試:物理化學
加試:無機化學;儀器分析
05復試:高分子化學
加試:無機化學;物理化學
081700化學工程與技術
01 化學工程
02 化學工藝
03 應用化學
04工業催化
三年
①101政治理論②201英語一③302數學二④835化工原理
復試:物理化學
加試:無機化學;有機化學
085216化學工程(專業學位)
01不區分研究方向
三年
①101政治理論②204英語二③302數學二④835化工原理
復試:分離過程
加試:無機化學,有機化學實驗
085221輕工技術與工程(專業學位)
01不區分研究方向
三年
①101政治理論②204英語二③302數學二④835化工原理
關鍵詞 化工專業 培養目標 課程設置 就業
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
Chemical Engineering of China Three Gorges University
Materials and Chemical Engineering College
ZHANG Zhengguang, LI Deying
(College of Chemistry and Life Sciences, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002)
Abstract This paper discussed from three aspects of training target, material and Chemical Engineering College of China Three Gorges University chemical professional courses and introduction and the graduates employment, clear learning objective to play a certain role for Chemical Engineering Freshmen to adapt to the new school environment.
Key words chemical engineering; training objectives; curriculum; employment
化工專業的其它課程及其簡介如下:
“化工安全生產” 課程學習化工生產中的安全知識。安全是人類最重要和最基本的需求。安全生產既是人們生命健康的保證,也是企業生存與發展的基礎,更是社會穩定和經濟發展的前提和條件。
“工廠設計”是一項技術與經濟相結合的綜合性設計工作。廣義的工廠設計還包括對建設項目的投資決策、設計程序。 工廠設計通常包括設計前期工作、初步設計和施工圖設計三個階段。學生們只做初步設計。
“機械原理”著重講述分析和設計現代機械的基本技能和思維方法。它是機械類專業的主干課程,對化工專業的學生,要求沒有那么嚴格。
“機械制圖”是用圖樣確切表示機械的結構形狀、尺寸大小、工作原理和技術要求的學科。圖樣由圖形、符號、文字和數字等組成,是表達設計意圖和制造要求以及交流經驗的技術文件,常被稱為工程界的語言。學生們通過學習,能夠識圖和作圖。
“機械設計”是根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。對化工專業的學生,要求沒有機械類的嚴格。
“電工電子學”是電工基礎、電路基本分析、數字電子、模擬電子等電類基礎學科的共稱。是所有理工類專業學習的基礎課程。內容包括電路和電路元器件、電路分析基礎、基本放大電路、集成運算放大電路、數字集成電路、波形的產生和變換、功率電子電路、變壓器和交流電動機。
“文獻檢索和科技寫作”主要介紹文獻檢索的基本知識、工具書類型及功用、網絡信息資源、國內外的全文數據庫檢索、著名外文文摘檢索、專利文獻檢索、特種文獻檢索及科技論文寫作等相關內容。
“現代企業管理與產品營銷”講述怎樣對企業的生產經營活動進行組織、計劃、指揮、監督和調節等。
“畢業設計”是教學過程的最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節。通過畢業設計,能使學生綜合應用所學的各種理論知識和技能,進行全面、系統、嚴格的基本能力的練習。
“物理實驗”、“無機及分析化學實驗”、“有機化學實驗”、“物理化學實驗”“化工原理實驗”及“高分子化學實驗”是學生們將理論知識應用于實際,培養學生們的動手能力而設置的。化學工程與工藝專業建設以來,學校已投入專業建設經費300余萬元。現有面積260平方米;800元以上的儀器、設備300多臺(套),儀器設備總值近450萬元。除普通儀器設備外,擁有變壓吸附實驗裝置、薄壁容器應力測定實驗裝置、安全閥泄放性能測定實驗裝置、三元液液平衡數據的測定、乙苯脫氫實驗、傳熱過程綜合實訓、反應精餾、納濾反滲透分離實驗、尿素仿真與實訓、管式反應器流動特性測定實驗、間歇反應實訓等裝置。
“認識實習”、“化工實習”、“工程基礎訓練”、“化工綜合實訓”是能讓學生們面向企業、面向化工生產實際而設置的。我們學院實訓實習基地有湖北宜化化工股份有限公司,湖北興發集團有限公司,湖北當陽華強化工集團有限公司,湖北華陽化工有限公司。
從化工專業的課程設置可以看出,為了把學生們打造成為過硬的高級化工工程師,開設了基礎理論課程,如高等數學、大學物理、無機化學。有機化學、物理化學等;開設了專業基礎及專業課程,如分析化學、高分子物理與化學、化學工程制圖、化工原理、化工傳遞過程、化工熱力學、現代化工概論、化工過程模擬、化工系統工程、能源化工、化工分離工程、化學反應工程、化工工藝學、化學工程設備、化工安全生產等。作為高級化工工程師,還應該懂得一些機電儀表方面的知識,從而開設了機械制圖、機械原理、機械設計、電工電子學、過程裝備控制技術及應用等。為了提高學生們的綜合素質和多方面的能力,相應開設了一些通識課程和實習實訓課程(前已述及)。
學生們畢業后有兩個走向,一個是考研究生,進一步深造。二是參加工作。二者均可視為就業方式。
下面談談第二種就業方式。
首先,從化工產品談這個問題。化工產品種類繁多,從某個角度可以分為以下幾類:
(1)化學礦:硫礦、磷礦、硼礦、鉀礦、其它化學礦。
(2)無機化工原料:酸類、堿類、無機鹽其它金屬鹽類、氧化物、單質、工業氣體及其它無機化工原料。
(3)有機化工原料:基本有機化工原料、一般有機原料及有機中間體。
(4)化學肥料:氮肥、磷肥、鉀肥、復合肥料、微量元素肥料、細菌肥料、 農藥肥料及其它肥料。
(5)農藥:殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長調節劑、殺鼠劑、混合劑型及生物農藥。
(6)高分子聚合物:合成樹脂及塑料、合成橡膠、合成纖維單(聚)體、塑料制品及其它高分子聚合物。
(7)涂料及無機顏料:油漆、特種印刷油墨、無機顏料及其它涂料。
(8)染料及有機顏料:纖維用染料、皮革染料、涂料印花漿、電影膠片用染料、有機顏料及其它染料。
(9)信息用化學品:片基、電影膠片、X光片、特種膠片、照相用化學品、磁記錄材料。
(10)化學試劑:通用試劑、高純試劑及高純物質。
(11)食品和飼料添加劑:食品添加劑和飼料添加劑。
(12)合成藥品:抗感染類、解熱鎮痛藥、維生素類藥物、抗寄生蟲病藥物、內分泌系統用藥、抗腫瘤藥、心血管系統用藥、呼吸系統用藥、平喘藥、神經系統用藥、消化系統用藥、沁尿系統用藥、血液系統用藥、調節酸堿平衡藥、手術麻醉用藥、解毒藥、生化藥、創傷外科用藥、五官科用藥、皮膚科用藥、診斷用藥、滋補營養藥、放射同位素原料藥、制劑用料和附加劑及其它化學原料藥。
(13)日用化學品:肥皂、洗滌劑、香料、化妝品及其它日用化學品。
(14)膠粘劑:聚醋酸乙烯膠粘劑、對脂膠粘劑、丙烯酸酯膠粘劑、聚氯酯膠粘劑、三聚氰胺膠粘劑、橡膠型膠粘劑、無機膠粘劑、熱熔膠及其它膠粘劑。
(15)橡膠制品:輪胎外胎、輪胎內胎、力車胎外胎、力車胎內胎、航空輪胎系統、橡膠運輸帶、橡膠類傳動帶、橡膠三角帶、橡膠風扇帶、橡膠膠管、再生膠、油法再生膠、水油法再生膠及其它再生膠、橡膠導風筒、橡膠雜品、乳膠制品、膠布制品、O形橡膠密封圈、密封圈、特種橡膠制品及其它橡膠制品。
(16)催化劑及化學助劑:催化劑、印染助劑、塑料助劑、橡膠助劑、水處理劑、合成纖維抽絲用油、有機抽提劑、高分子聚合物添加劑、表面活性劑、皮革用助劑、農藥乳化劑、鉆井用化學品、建工及建材用化學品、機械用化學助劑、炭黑、吸附劑、冶煉助劑、電子工業用化學助劑、油品添加劑及其它化學助劑。
(17)火工產品:烈性炸藥、起爆藥及導火索。
(18)其它化學品:煤炭化學產品、林產化學品、酶及其它化工產品。
由此可見,化工產品如此之多,化工專業的就業之路是非常廣闊的。
下面,我們給出一部分數據,進一步說明這一點。
與2012年相比,2013年,我國化工行業企業3.32萬家,實現總產值11.28萬億元,同比增長31.5%;利潤總額為8234.34億元,同比增長19.0%。完成固定資產投資7348.71億元,同比增長15.3%;進出口總額2600.2億美元,同比增長35.7%,其中進口和出口總額分別為1517億美元和1083.2億美元,分別增長34.4%和37.5%。
我國化肥產量總計6619.8萬噸/年,同比上升2.5%。其中:尿素產量2516.3萬噸/年,磷肥產量1701.4萬噸/年,鉀肥產量396.8萬噸/年。化學農藥原藥產量(折純)234.2萬噸,同比增長20.4%。我國乙烯產量1419萬噸,增長31.7%;純苯產量553.1萬噸,增長18.7%;甲醇產量1574.3萬噸,增長26.2%;硫酸產量7060.1萬噸,增長18.7%;燒堿產量2086.7萬噸,增長12.8%;合成樹脂產量4361萬噸,增長18.3%;合成纖維單體產量1373.8萬噸,增長17.3%;輪胎產量7.76億條,增長19.8%。
還有,據全國化工人才交流中心負責人介紹,目前排名世界500強的化工企業絕大多數都在中國設立了公司,國內民營化工企業也迅速崛起,由此迅速拉動了對化工類人才的需求。企業需求最大的前三個專業是化學工程與工藝、高分子材料與工程和精細化工,分別占到需求總數的19%、14%和14%。化學工程與工藝是人才市場最走俏的專業。
據可靠消息,宜昌市某保險企業,點名要化工專業方面的人才。至于其它看似與化工專業無關的企業和事業單位,都可能需要化工專業方面的人才。可見,化工專業的就業門路極其廣闊。
關鍵詞 培養方案 改革 化學工程與工藝
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A
本科人才培養方案是高等學校實現人才培養目標的總體實施方案,對提高人才培養質量具有導向作用。對于高校來說,本科教育是基礎,其培養方案和教學計劃是學校培養學生的基本依據,因此,專業人才培養目標和培養模式、構建合理的課程體系受到了各個高校的重視。培養方案是學生整個培養過程中重要的指導性文件,也是實施本科生教育的重要平臺和保障體系。培養什么樣的學生,如何培養,是國家和社會關注的焦點,也是學校和每一個教師應該深入思考和研究的問題。長沙理工大學化學工程與工藝專業于2003年批準建設,由于辦學歷史不長,因此培養方案中還存在一些問題。為貫徹落實《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》(教高〔2012〕4號)的精神,主動適應國家和經濟社會發展需要,優化人才培養,我們對化學工程與工藝專業的培養方案進行了適當的改革。
1培養方案改革的基本原則
1.1培養目標與辦學定位、課程設置協調一致的原則
人才培養方案制訂要達到“三個符合”和滿足“一個要求”,即:專業培養目標與學校辦學定位及辦學理念相符合;專業人才培養規格與社會對本專業人才知識、能力和素質結構要求相符合;各類教學環節、課程設置及結構體系與培養目標、基本要求相符合;人才培養方案應滿足教育部教學指導委員會制定的專業規范要求。
1.2注重學生綜合素質培養,滿足學生個性化成才需求的原則
以培養德智體美全面發展的高素質人才為目標,重視思想道德品質、科學文化素養與健康人格培育。注重“文理滲透”,理工類專業學生要加強人文與生態文明意識培養。始終貫徹以人為本的教育理念,尊重學生個性需求,注重學生知識、能力、素質協調發展。各學院應依據自身學科專業特點,探索創新人才培養模式,加大校企之間、W校與科研機構之間聯合培養人才的合作力度。進一步豐富輔修雙學士學位和輔修專業資源,優化選修課程資源,為學生個性發展創造平臺。
1.3優化實踐教學體系,強化工程(實踐)教育的原則
整體優化實踐教學體系,強化實踐能力培養。實驗教學鼓勵獨立設課,按照基本操作、綜合訓練、設計創新的要求,逐步遞進;優化集中實踐教學環節,做到實踐教學四年不斷線,注重學生創新能力和實踐動手能力的培養。加強工程教育,工學專業應參照國際標準或工程專業認證(評估)基本要求,推進教育改革,修訂人才培養方案。
2課程體系及課程設置
2.1課程體系
課程體系按“基礎平臺+專業(或專業方向)模塊+實踐教學環節”的方式構建,基礎平臺按專業類構建,應做到寬厚;專業模塊按專業(或專業方向)構建,須凸顯特色,且具有一定的前瞻性;實踐教學環節應按校內校外相結合的原則構建,實現四年(五年)不斷線。
2.2課程設置
課程設置是培養方案的核心。課程按模塊設置,穿插安排。課程模塊分為通識教育、學科(專業)基礎、專業(或專業方向)課程模塊及獨立設置的實踐教學環節等。由于我校要求的畢業學分為168學分,因此如何在滿足“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的基本要求下協調基礎課與專業課之間的矛盾稱為課程設置中的一個主要問題。
2.2.1通識教育課程
通識教育課程由通識教育必修課程和通識教育選修課程組成,主要包括思想政治系列課程、體育、英語、計算機等公共課程組成。英語實行分級、分類教學。《大學英語》共計12學分,分為基礎和提高階段。基礎階段為《大學英語1》和《大學英語2》,各3學分;提高階段分為英語語言技能課程3學分、英語語言文化課程2學分、英語應用能力實習1學分。對于計算機,采用了“1+T”的課程模式。除了必修的《計算機科學導論以外》,我們根據化學工程與工藝專業中計算機應用的特點,開設了《MATLAB程序設計與應用》作為限選課程。另外,還要求在前三學年完成6個學分的人文科學類選修課程,其中大學生應用語文和一門藝術鑒賞課程作為限選課程,從而提高學生的綜合素質。
2.2.2學科(專業)基礎課程
學科(專業)基礎課程設置堅持基礎性、系統性、學術性、拓展性原則,主要包括高等數學、大學物理、力學、制圖類、大學化學等學科基礎課及專業核心基礎課程。除了這些課程以外,根據化工教指委的專業規范要求以及社會發展的需要,我們還開設了生物化學(含實驗)、高分子化學、文獻檢索、化工科技英語寫作等選修課程,夯實學生的基礎,提高學生的實踐動手能力,充分體現了“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的特點。
2.2.3專業(或專業方向)模塊課程
專業(或專業方向)模塊課程設置要突出專業特色。根據湖南省化工行業的發展趨勢以及我校化工專業的特點,把專業方向設置為精細化工和能源化工,并基于這兩個方向對專業(或專業方向)模塊課程進行了設置。在專業模塊課程上,開設了化工熱力學、化學反應工程、化工工藝學、化工設計、分離工程、化工儀表與自動化等必修及限選課程。此外,為了讓新生進校時就能對自己將來所要從事的行業以及本專業的特點有一個初步的認識,在第一學期開設了《化工導論》課程。為了讓學生對化工學科的前沿問題有初步了解,培養學生的創新意識和思維,還開設了化工學科前沿、創新思維與方法等課程。其中化工學科前沿為限選課程,主要邀請(下轉第88頁)(上接第83頁)校外專家以及本校具有豐富科研和教學經驗的教授、博士主講。此外,還開設了化工專業英語、化工計算機應用、化工安全概論等選修課程。在專業方向課程設置上,對于精細化工方向,根據湖南省的精細化工產業發展特點以及我校化學工程與工藝專業的歷史傳承(主要由原來的湖南省輕工業高等專科學校的相關專業整合而成),我們以日用化工為主線,開設了精細化學品工藝學、精細有機合成工藝學、精細化學品工藝學實驗等必修和限選課程,洗滌劑工藝學、化妝品工藝學、脂肪酸及衍生物工藝學等選修課。對于能源化工方向,我們以生物質液體燃料和太陽能電池為主線,開設了能源化工工藝學、能源化工工藝學實驗、能源化工導論等必修和限選課程。
3新培養方案的特點
經修訂后的新培養方案具有以下特點:(1)充分體現了“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的要求。除了原有培養方案“厚基礎、寬口徑”的課程體系特點以外,為了進一步提高學生的綜合能力和素質,增開了系列人文科學類選修課(如大學生應用語文、藝術鑒賞等課程)和專業素質拓展課,構建多元化課程體系,使學生既具有扎實的基礎理論,又具有較強的適應社會能力;(2)增加了創新實踐教學環節,有利于學生創新能力的培養。開設了創新思維與方法等創新理論課程,并要求學生加入專業教師的課題組進行大學生創新實驗,該學分作為必需的第二課堂學分。通過此環節,學生的資料查閱能力、英語應用能力和計算機應用能力都有大幅度提高,進行科學研究能力和創新能力可得到加強。
4結語
總之,在我校化學工程與工藝專業培養方案的制定過程中,為了培養創新型人才,建立起符合創新型高水平大學要求的本科教育教學體系,應使課程體系和教學內容既符合新形勢下我國化工類人才培養的一般要求,又符合湖南地方經濟發展的需要,體現我校的辦學特色,發揮其長處。強調高等本科教育的“基礎性”,讓學生學會學習,傳授給學生獲取知識的能力。同時注重專業的適應性教育,拓寬專業口徑,以適應不斷變化的社會需求和經濟競爭,真正實現“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的要求。
基金項目:長沙理工大學研究生教研教改項目(2015年,基于創新意識培養的《現代高分子科學》課程教學改革與實踐,編號:JG2015YB11)。
參考文獻
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[2] 鄒麗霞,花明,黃國林,劉峙榮.化學工程與工藝專業復合式應用型人才培養模式的研究[J].化工高等教育,2008(1):15-18.
論文摘要:文章從我國林業科技發展對材料化學專業人才的需要出發,探討了在高等林業院校設置材料化學的專業定位,在對材料化學課程的教學體系進行思考的基礎上,提出了培養適應林業科技發展需要的材料化學專業人才的培養模式和教學內容。
材料化學是一門材料科學與現代化學相結合的新興學科,對于自然科學和國民經濟的發展至關重要,是21世紀化學發展中的重要新興學科之一。本專業密切聯系國民經濟、科學技術迅速發展的實際,研究材料制備、加工、性能和應用等的化學問題。上個世紀90年代初,復旦大學率先開設材料化學本科專業。隨后,眾多高校相繼開設了該專業。由于材料種類很多,而且各個高校開設材料化學專業的背景和學校的優勢學科不相同,雖然專業名稱相同,但是各學校所制定的培養方案和體現的專業特色各不一樣。中南林業科技大學是一所服務于區域經濟和現代林業,地處中南地區的高等林業院校。在高等林業院校開設材料化學專業,相對于其它綜合性高校的材料化學專業和本校的主流學科一一林學來說,該專業無論是在師資隊伍,還是在科研水平與學科建設等方面都存在不小的差距。所以,我校開設的材料化學專業,只有辦出自己的特色和優勢,才能在材料化學專業領域占有一席之地。
1、專業定位明確,體現辦學特色
人才的培養需要找準位置,明確方向。這是適應經濟發展的需要,也是辦好專業的關鍵。我校2004年初申報材料化學專業并獲得省教育廳批準,2005年正式招生。Www.133229.CoM經過5年的發展,積累了較為豐富的教學實踐經驗,基本建立了較為完備的材料化學專業辦學條件。材料化學是一門多學科相互交叉的新型綜合學科,就材料而言,包括金屬材料、無機金屬材料、高分子材料、功能材料、復合材料等多個領域。隨著我國經濟建設的全面發展,為了應對經濟社會可持續發展的迫切要求,加強林業和生態環境建設至關重要。各種新材料在農業、林業領域的應用日益廣泛,如生物質材料、木材阻燃材料、仿生材料和可生物降解材料等的開發都是材料優先發展的方向。但是,目前我國林業領域從事新材料技術開發和應用的專門人才比較匾乏,遠遠不能滿足現代林業高速發展的需要。因此,高等林業院校設置材料化學專業對我國林業現代化具有重要意義。在高等林業院校設置材料化學專業既要考慮材料科學學科本身的體系,又要體現高等林業院校的特色與優勢。為此,我們把專業定位在復合材料、生物質材料和高分子材料三大方向,使學生既具有扎實的材料科學基礎知識和良好的專業素質,又能適應科學技術飛速發展的要求;培養能在材料開發、生產及應用領域,尤其是利用林產品資源進行新材料研制和開發以及新材料在林業領域的應用方面具有創新精神和實踐能力的復合型人才,為我國林業生產現代化及林業產業化的發展提供堅實可靠的人才保障。
2、完善課程體系,優化課程設置
本專業秉承夯實基礎,提高能力、拓寬范圍、接觸前沿的理念,根據國家經濟建設對專業型、應用型、復合型和學習型人才的需要,在遵循“重基礎、寬口徑和強能力”教學改革原則的基礎上,在構建材料化學專業課程體系時,主要采取下列原則:加強基礎理論,拓寬專業口徑,重視實驗教學,適當增加選修課比例。因此,該專業的課程體系由公共基礎課、專業基礎課、專業必選課和專業選修課四個方面組成。其中:公共基礎課程與化學工程類其它專業一致;專業基礎課開設了材料化學、物質結構基礎、材料科學與工程基礎、材料物理性能等課程;在專業課程的設置上注意寬口徑與突出特色相兼顧,如復合材料方向開設的復合材料學和復合材料工藝與設備課程;高分子材料方向開設的高分子化學、高分子物理和材料結構表征課程;生物質材料方向開設的木質復合材料、竹材及非木質材料等課程。同時,還加強了工藝設計和制造方面的課程,如開設材料加工與成型、材料加工與成型實驗、材料合成與制備等課程;增加了阻燃材料及其應用技術、仿生材料、生態環境材料、活性炭制備改性與應用專題等特色課程。總之,在課程體系的總體構建原則下,經過兩次培養計劃的修訂,對課程進行了認真仔細的整合,系統地確定課程門類,進一步明確各門課程的內容及課程間的分工與聯系,刪除一些內容陳舊或與其它課程內容重復的課程,增加反映最新研究成果方面的課程,如納米材料,納米復合材料等,創建一些理論聯系實際、有利于培養學生綜合運用知識的能力的課程,并加大前沿科技知識的教學比例。
3、改革實踐教學體系,強化能力培養
材料化學專業是一門實踐性很強的學科,在教學活動中,必須加強實踐教學環節。首先,在加強基礎化學實驗教學的前提下,組建了材料合成與制備、材料結構表征和檢測兩個專業實驗室。同時,利用多種渠道與企業建立聯系,在株洲冶煉集團、湘潭鋼鐵公司和株洲化工集團等單位建立了實習基地。第二,實驗教學是培養和提高學生的綜合素質、探究與創新能力的重要途徑。建立新型的材料化學實驗教學體系,將傳統的實驗教學向開放性的教學模式進行轉變,是培養創新意識、創新思維和創新能力的人才的有效途徑之一。為此,在實驗教學方法上,部分實驗課試行開放式教學,實驗課教師僅僅講授實驗的基本原理和基本要求,從查閱文獻資料開始,到實驗方案設計、實驗操作規程、實驗結果分析等均由學生獨立完成,使學生變被動學習為主動學習。第三,按基礎型、設計綜合型、研究創新型三個層次規劃實驗,進一步改革實驗教學內容。積極推行從驗證模仿性實驗向設計創新性實驗轉變,同時減少驗證性實驗,增設設計性、創新性和綜合性實驗。第四,鼓勵學生參加科研活動,根據個人興趣和愛好參加教師的科研項目,鼓勵學生積極申報大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目。通過具體的研究課題,獨立設計、自查資料、自擬實驗方法進行探索性、創造性實驗。第五,結合專業實驗室和實習基地搞好畢業實習和生產實習,鼓勵已經簽訂就業協議的學生到單位聯系生產實際選擇課題,鼓勵教師到實習基地結合實際指導學生的畢業論文。由此在整個實踐教學活動中構建了“計劃教學一開放實驗一科研相結合”的新的實驗教學體系。同時,在實踐教學環節中,重視學生綜合素質的培養,把素質教育貫穿于實踐教學的全過程,為全體學生提供了一個全面發展的實踐空間,培養與他人合作的團隊精神。為學生將來適應現代企業的管理體制,確立優秀的職業道德素養打下堅實的基礎。
4、加強師資隊伍建設,優化師資隊伍結構
安康學院是一所新建的綜合性地方本科院校,開設大學物理課程的專業比較多,過去所有專業都嚴格按照大學物理的框架體系組織教學,教學效果并不理想。學生的物理基礎參差不齊,差異比較大,不少學生感覺大學物理難學,缺乏學習動力。在這種條件下,按照統一的教學內容,對各個專業不加區分地進行教學,會導致學生對大學物理課與自身專業的聯系體會不深,無法激起學習興趣。為了突出專業特色、增強針對性,使大學物理更好地為專業課的學習服務,實行按專業分類教學是十分必要的。
二、大學物理分專業教學的實施方案
首先,我們對大學物理分專業教學改革的經驗和研究結果,進行了搜集、整理,學習。其次,針對大學物理教學中存在的問題進行了具體的分析,并對各專業的教師和學生進行了廣泛的調研,切實掌握各個專業的特點以及各專業學生的學習動機、心態、學習興趣。根據調研結果,基礎物理教研室進行了討論和分析,結合學校的培養目標,將大學物理分成三類,即《大學物理A》、《大學物理B》、《大學物理C》,實施分專業教學。
《大學物理A》分兩個學期開設,共128學時,包括力、熱、光、電(磁)和近代物理,各部分內容講解比較詳細。為了激發學生的興趣,教學中注重聯系專業,聯系生活實際。《大學物理A》主要針對需要較強物理知識的理工科專業,如電子信息工程專業、數學與應用數學專業。對于電子信息工程專業的學生來說,后繼專業課的學習與物理知識聯系緊密,且物理學所培養的思維方式,對于他們來說也非常重要。對于數學與應用數學專業的學生來說,數學的發展是離不開物理的。物理學的發展為數學的發展提出了新問題,提供了新的思想及方法,如微積分是牛頓在研究力學問題時首先提出來的。所以,物理的學習對數學專業的學生非常重要。通過《大學物理A》的學習,為這兩個專業的學生打下了堅實的物理基礎,培養了他們分析、解決問題的能力以及嚴密的邏輯思維和嚴謹的態度。
《大學物理B》一學期開設,共80學時,包括力、熱、電(磁)和近代物理。《大學物理B》是針對材料化學專業、化學工程與工藝專業、計算機科學與技術等專業開設的。以材料化學專業為例,他們的主干課程中《物理化學》、《高分子化學與物理》、《材料科學基礎》、《功能材料》、《納米材料》等課程和大學物理知識的聯系都很密切。因此,在教學中針對專業特點,減少了經典物理中剛體力學和光學部分的內容,對經典物理熱學和電磁學部分有所側重,并加強了近代物理及物理知識在生產、生活、科學技術應用等方面的內容。對于這些專業的學生來說,由于有了側重點,可以使他們體會大學物理課程與自身專業的聯系,激發興趣,為專業學習打下良好的基礎。《大學物理C》一學期開設,共64學時,包括力、熱、電(磁)和近代物理。其中經典物理部分在《大學物理B》的基礎上,刪去了有介質時的電場和磁場,大大降低了難度。
《大學物理C》是針對那些對物理知識要求較低的理工科專業,如生物科學、食品科學與工程、數字媒體等專業開設的。在教學中加強應用性和趣味性的內容,側重物理規律內在的聯系性、物理體系的嚴密性,側重對物理現象的描述而弱化具體解題的過程,注重培養學生科學思維方法和理論聯系實際能力。
三、大學物理分專業教學的效果
大學物理分專業教學提高了師生的積極性和主動性,取得了令人滿意的教學效果。首先,分專業教學對任課教師提出了更高的要求,促使教師在教學過程中不斷總結、不斷改進,調整教學內容,以便上好每一堂課。由于針對不同專業的教學側重點有所不同,因此教師就要了解各專業的培養方案、專業課程,使大學物理更好地為專業課服務。這就要求教師通過各種渠道查閱資料,不斷學習,豐富和提高自身的專業水平和知識面。這樣才能在課堂上聯系專業、聯系實際,使教學內容更充實。其次,實施分專業教學激發了學生的學習積極性。分專業教學在保證學生對物理知識的需求的同時,又考慮各專業的特點,有效培養了學生的邏輯思維能力和嚴謹態度,充分激發起學生的學習積極性。
例如在給電子信息工程專業的學生講剛體的轉動慣量時,教師課前做了大量的準備。準備了視頻,設計了實驗,并設計了討論環節,教學效果非常好。開始上課時,讓一個陀螺在一根很細的鋼絲上轉動,卻掉不下來(引起學生陣陣驚呼)。講完基本概念時,轉動生雞蛋和熟雞蛋,讓學生分組討論區分,并當場把雞蛋敲碎,分析總結討論結果。最后讓同學們觀看慣性制導(利用慣性原理控制和引導導彈或運載火箭飛向目標的技術)的錄像,總結剛體轉動慣量的物理意義。指出電磁儀表的指示系統,因線圈的轉動慣量不同,可分別測量微小電流或電量。另外,在發動機葉片、飛輪以及人造衛星的外形設計上,精確地測定轉動慣量都是必要的,等等。
再比如,給生物科學專業的學生講磁場時,教師利用北大影視庫中“生物的磁性”的四個影片(每個大約2分鐘左右)生動地展現了生物的磁性,指出動物識別方向的能力是感官生物學上的大課題。第一個:生物具有磁性。1974年康奈爾大學研究員在鴿子頭部安裝磁鐵實驗,鴿子變得沒有方向感。第二個:龍蝦遷徙。動物的遷移與地磁場有關,與生物本身的磁性也有關。第三個:細菌(單細胞生物)體內具有微小的、納米的顆粒,它具有磁性。第四個:人體神經細胞內也有磁性顆粒。通過影片的放映,使學生深入了解大學物理與專業課的聯系,引起了學生的學習興趣。
四、結語
【關鍵詞】有機磷農藥;傳感器;檢測
1.引言
有機磷農藥是20世紀30年末問世的第二代人工合成農藥,具有廣譜、高效、品種多和殘毒期短等特點,經常被用作殺蟲劑噴灑在果樹和蔬菜上。如果殘留在水果和蔬菜上的有機磷或環境中的有機磷進入到有機體內,大部分會對生物體內膽堿酯酶有抑制作用,使其失去分解乙酰膽堿的能力,造成乙酰膽堿積累,引起神經功能紊亂,從而導致肌體的損害。因此,對農產品中的有機磷殘留進行快速、高效的檢測具有重要意義。以理化方法為主的波譜法、色譜法、色質聯用法等傳統檢測手段,操作復雜,耗時長。在國內外近年來開展的快速、高效的檢測方法研究中,傳感器技術特別是生物傳感器技術得到廣泛應用,起到了重要作用。
2.常用傳感器檢測技術
2.1 電子鼻(氣敏傳感器)檢測技術
電子鼻因模擬嗅覺系統而得名,是模仿生物鼻的一種電子系統,是二十世紀90年展起來的分析、識別和檢測復雜嗅覺及大多數揮發性氣體成分的儀器。電子鼻主要是由氣敏傳感器陣列和模式識別系統兩部分組成。氣敏傳感器相當于人類嗅覺系統中的嗅覺細胞,是電子鼻檢測性能優劣的基礎。單個氣敏傳感器的功能十分有限,目前還沒有發現只對某種氣體單一敏感的傳感器材料,單個傳感器對不同的響應可能會有變化,但它不具備自動識別氣體種類和數量的能力。因此由具有光譜響應特性、高靈敏度、對不同氣體(氣味)靈敏度不同的氣敏傳感器組成傳感器陣列,利用其交叉敏感性,來提高電子鼻的檢測性能。利用信號預處理方法濾除模式采集過程中引入的噪聲和干擾,提高信噪比,同時消除信號的模糊和失真,人為增強有用信號。模式識別系統也稱為信息處理系統,相當于動物的大腦,通過對傳感器陣列的輸出信號進行適當的處理,對單一和混合氣體組分信息進行定性識別和濃度定量分析。
利用電子鼻技術檢測有氣味的農藥具有簡單、快捷、成本低等特點,但是該技術受到敏感材料、制造工藝、數據處理方法等多方面的限制。
2.2 光電比色(光電傳感器)技術
在一定條件下,有機磷農藥可以和多種顯色劑發生顯色反應,其吸光值與農藥的濃度呈一定的相關性。獲取顯色反應后的吸光度譜圖,確定特征吸收峰后,采用同波長的高亮度單色發光二極管做為光源,利用光敏二極管實現光電轉換。由于光電轉換部分的電信號十分微弱,將存在很大的干擾和非線性,運用數據融合等處理方法,對所檢測的數據進行濾波、辨識、優化等,提高檢測數據的可靠性。該方法費用低、時間短、靈敏度較高,但是受顯色反應的時間和環境溫度因素影響較大。
光電傳感器還可以轉換為顏色傳感器,如常用的LCS011是根據測量光源相對物體的光譜透射特性,利用發光二極管發射出藍、綠、黃、紅四種單色光,由光接收器接收。通過計算機輸出四種顏色值。顯色樣品濃度不同表現為測得的四個顏色值不同。利用數據分析方法建立顏色值與樣品濃度的數學模型。
CCD(電荷藕合器件圖像傳感器)數碼相機的核心是感光器,用一種高感光度的半導體材料制成,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器芯片轉換成數字信號,數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機。利用CCD數碼相機可以獲得靜止的二維圖像,利用圖像處理技術可以對獲得的二維圖像進行處理并建立數學模型。
2.3 分子印跡(印跡傳感器)技術
分子印跡技術是近年來發展起來的一門結合高分子化學、材料科學、化學工程及生物化學的交叉學科技術。它是利用分子印跡聚合物模擬酶-底物或抗體-抗原之間的相互作用,對印跡分子進行專一識別。分子印跡聚合物傳感器的制備是該技術近年來的重要應用方向之一。通常將其識別元件以膜或粉末形式固定在轉換器表面。這種傳感器通常具有很高的靈敏度與選擇性。如González等[1]制備的地高辛熒光傳感器,其檢出限可達3.17×10-5mg/L,且不受其結構類似物的干擾。
近年來分子印跡傳感器在不同種類農藥檢測研究中得到進展。目前,印跡傳感器技術可用于敵草凈、對硫磷、氯霉素等多種農藥的檢測,對大部分農藥檢測限可達μmol/L級。隨著分子印跡和微電子技術的發展,印跡傳感器技術作為一種新的農藥檢測方法,具有廣闊的發展前景。
3.生物傳感器技術
生物傳感器是生物反應技術與傳感技術有機結合的產物,是利用生物物質(如酶、蛋白質、DNA、抗體、抗原、生物膜、微生物、細胞等)作為識別元件,將生化反應轉換成可定量的物理、化學信號(如光、熱、聲、質量、顏色、電化學等),這些變化通過不同原理的傳感器(如光敏管、壓電裝置、熱敏電阻、離子選擇性電極等)轉換成第二信號(通常為電信號),經放大后顯示或記錄,從而達到分析監測的目的。目前在農殘檢測中得到廣泛關注,種類繁多。與傳統的分析方法相比,生物傳感器具有如下特點:一般不需要預處理、可重復使用、可連續監測易實現自動化測量等,成本低,便于推廣普及。
3.1 酶傳感器
該類傳感器以酶為敏感元件,將酶通過某種方式與固相載體結合,然后將其裝在一個小柱子中成為一個固定化反應柱,或將酶固定在電極上以電化學的方式傳導酶反應產物的信息。肖飛等[2]制備的酶抑制電流型傳感器,在檢測有機磷農藥時具有快速、線性范圍寬、靈敏度高等特點,對有機磷農藥呋喃丹最低檢測限為4.0nmol/L。劉潤等[3]等以戊二醛為交聯劑,牛血清白蛋白物質,制成的生物傳感器具有良好的重現性和回收率,對辛硫磷和氧化樂果的檢出限分別為3.6×10-4g/L和5.9×10-4g/L。李元光等用乙酰膽堿酯酶電極和單片機結合研制的掌上型有機磷農藥現場檢測儀可測定0.5μg/mL-43.1μg/mL的敵敵畏和0.1μg/mL-15μg/mL的對硫磷,且儀器的響應時間短,僅需3min。
3.2 微生物傳感器
微生物傳感器的測定原理有兩種類型:一類是利用微生物在同化底物時消耗氧的呼吸作用;另一類是利用不同的微生物含有不同的酶,這和動植物組織一樣,把它作為酶源。由于酶對底物有高度專一性,但價格昂貴、穩定性差,因而許多生物傳感器中用全活細胞,如細菌、酵母和真蒲等,用其制成的傳感器稱為微生物傳感器。利用活微生物的代謝功能檢測污染物,其優點是能適應寬范圍的pH和溫度,使用壽命長、價格低,但有選擇性差的缺點。常見的微生物傳感器有電化學型、光學型、熱敏電阻型、壓電高頻阻抗型和燃料電池型。
3.3 免疫傳感器
免疫傳感器利用的是抗體和抗原之間的免疫化學反應,可用于對相應農藥殘留進行快速定量定性檢測。免疫傳感器分為競爭法和夾心法兩類。根據使用的信號轉換器,可分為電化學免疫傳感器、光學免疫傳感器、壓電免疫傳感器及表面等離子體共振(SPR)型傳感器。酶、微生物傳感器在測定污染物時有催化過程,可直接通過放大、轉換系統產生相應的信號,而免疫傳感器中的抗體與污染物作用時沒有催化過程,需要有其它體系幫助才能完成物理信號的轉換和放大。酶生物傳感器技術滿足了現場環境檢測和快速檢測的需要。近年來,測定有機磷農藥的膽堿酯酶生物傳感器取得了很大進步,但是由于膽堿酯酶對有機磷農藥的選擇性差、重復利用率低、,生物材料易失活的缺點使得此類傳感器很難市場化。
3.4 壓電生物傳感器
壓電生物傳感器是將高靈敏度的壓電質量傳感器與特定的生物反應結合在一起的生物分析方法,其工作原理是壓電晶體的振蕩頻率會因表面吸附而降低,把對某種物質有特效的敏感材料涂敷晶體置在石英表面,當涂敷晶體與配基接觸時就會發生吸附,從而可定量地測定待測物質的含量。劉展眉等[4]以PVP-TMEDA涂敷的壓電傳感器檢測有機磷農藥,檢測限可達10-9g。
3.5 納米傳感器
利用納米粒子固定生物分子,可以增加固定的分子數量,從而增強反應信號。Singh等[5]用sol gel方法合成硅納米顆粒,其直徑為20nm或200nm。用該納米顆粒固定乙酰膽堿脂酶構建有機磷農藥生物傳感器,結合離子敏場效應管檢測,響應時間小于10s、靈敏度較高,對殺蟲劑對硝苯磷脂的檢測下限可達1×10-6mol/L。Cai等[6]把膠體金納米顆粒固定在胱氨酸修飾的金電極表面,增大了有效固定面積,使得檢測下限降低。在聚丁二炔的頭端修飾上具有特異識別功能的生物分子,在溶液狀態下,待測分子的結合拉動聚丁二炔納米顆粒的結構變化,從而產生肉眼可見的藍、紅顏色變化,結合紫外檢測,結果更為靈敏,該方法有可能發展成一種簡單、方便的新型智能生物傳感器。
3.6 液晶型化學傳感器
美國威斯康星大學Abbott研究小組于1998年首次報道了液晶型化學傳感器技術,該技術與其他的傳感器技術的設計思想完全不同。它是在顯微鏡載玻片上制備出具有納米級波紋狀超薄金屬膜,通過自組裝技術,在膜上制備出具有一定分子識別能力的敏感膜,然后在敏感膜表面設法附著液晶分子。由于液晶分子在敏感膜表面具有整齊的取向排列,當自組裝敏感膜遇到特定的化學物質時,液晶取向排列發生變化,從而改變液晶折射光線的能力,導致傳感器的顏色和亮度的轉變。趙建軍等[7]研制的液晶型化學傳感器在氣相條件下檢測沙林模擬劑甲基磷酸二甲酯的線性范圍為0.03-1.00g/m3。
4.結論
從目前的發展趨勢可以看出,農藥殘留檢測的發展趨勢是基本檢測方式的改變。本文從有機磷農藥的檢測方法出發,重點總結了傳感器技術在該領域的應用和發展。單一使用氣敏、光敏、壓電等傳感器進行檢測時存在檢測農藥的品種受限、精確度和準確性受多種因素影響較大。發展迅猛的生物傳感器呈現多樣化的趨勢,盡管技術還不成熟,卻有著廣闊的應用前景,使農藥殘留快速檢測技術呈現多元化的局面。
參考文獻
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[3]劉潤,郝玉翠,康天敵.基于碳納米管修飾電極檢測有機磷農藥的生物傳感器[J].分析實驗室,2007,26(9):9-12.
[4]劉展眉,陳睿,江紀修.有機磷農藥的壓電檢測法的研究[J].華南師范大學學報(自然科學版),1998(3):35-38.
[5]Singh A K,Flouders A W,Volponi J V.Development of sensors for direct detection of organophosphates.PartⅠ:immobilization,characterization and stabilization of acetylcholinesterase and organophosphate hydrolase on silica supports.Biosensors,1999,14:703-713.
[6]Cai H,Xu C,He P.Colloid auenhenced DNA immobilization for the electrochemical detection of sequence specific DNA.Journal of Electroanalytical Chemistry,2001,510(1-2):78-85.
[7]趙建軍,余建華,左言軍,等.液晶型化學傳感器檢測有機磷農藥化合物的研究[J].防化研究,2004(1):26-29.
論文摘要:在學校市場化的競爭過程中,學校對信息的掌握程度、信息獲取是否及時、信息能否得到充分的利用、對信息的反應是否敏感準確,已越來越成為衡量一個學校市場競爭能力的重要因素。校園網的建成和使用,對于提高教學和科研的質量、改善教學和科研的條件、加快學校的信息化發展、開展多媒體教學與研究,以及使教學多出人才,出高精尖人才,使科研多出成果,出一流成果,有著十分重要而深遠的意義。同時,校園網在宣傳學校、樹立學校形象、吸引生源、提高管理水平和管理效率方面都有著不可替代的作用。當前各校面臨市場的機遇與挑戰,紛紛規劃建設一流的學校。一流的學校必然要有一流的管理水平,一流的管理水平需要校園網的支持和配合。隨著國民經濟的發展,社會信息化、電子化水平的不斷提高,這些作用將愈加顯現。
第一章 引言
當今世界,各種先進的科學技術飛速發展,給人們的生活帶來了深遠的影響,它極大的改善我們的生活方式。在以計算機技術為代表的信息科技的發展更是日新月異,從各個方面影響和改變著我們的生活,而其中的計算機網絡技術的發展更為迅速,已經滲透到了我們生活的各個方面,人們已經離不開計算機網絡,并且隨著因特網的迅速普及,給我們的學習與生活條件帶來更大的方便,我們與外部世界的聯系將更加的緊密和快速。
隨著人們對于信息資源共享以及信息交流的迫切需求,促使網絡技術的產生和快速發展,計算機網絡的產生和使用為人類信息文明的發展帶來了革命性的變化。自1995年中國教育教研網(CERNET)建成后,校園網的建設已經進入到一個蓬勃發展的階段。校園網的建成和使用,對于提高教學和科研的質量、改善教學和科研條件、加快學校的信息化進程,開展多媒體教學與研究以及使教學多出人才、科研多出成果有著十分重要而深遠的意義。其主要包括各種局域網的技術思想、網絡設計方案、網絡拓撲結構、布線系統、Intranet/Internet的應用、網絡安全,網絡系統的維護等內容。對于高校而言,建立校園網的作用有以下兩個方面:一是外部網絡連接,實現與INTERNET連接,提供本校的信息服務,融入世界信息潮流;了解外面世界,加強學術交流與合作。另一個就是建立本校的管理信息系統,實現管理的科學化、現代化;利用現代化的手段提高教學質量和管理水平。通過網絡,使用多媒體和通訊技術實現遠程教學,實現師資力量互補。隨著管理信息系統的相對完善,網絡應用的展開,校園網建設的重要性與效益才能充分體現。
一、計算機網絡
計算機網絡是指通過傳輸媒休連接的多部計算機組成的系統,使登錄其上的所有用戶能夠共享軟硬件資源。計算機網絡如按網絡的組建規模和延伸范圍來劃分的話,可分為局域網(Local Area Network,LAN)、城域網(Metropolitan Area Network,MAN)、廣域網(Wide Area Network,WAN)。我們經常用到的因特網(Internet)屬于廣域網,校園網屬局域網。未來的網絡技術將向著使用簡單、高速快捷、多網合一、安全保密方向發展。
二、局域網簡介
局域網是同一建筑、同一校園、方圓幾公里遠的地域內的專用網絡。局域網通常用來連接公司辦公室或企業內部的個人計算機和工作站,以共享軟、硬件資源。美國電氣和電子工程師協會(IEEE)局域網標準委員會員會曾提出局域網的一些具體特征:
局域網在通信距離有一定的限制,一般在1~2Km的地域范圍內。比如在一個辦公樓內、一個學校等。
較高傳輸率的物理通信信道也是局域網的一個主要特征,在廣域網中用電話線連接的計算機一般也只有20~40Kpbs的速率。因為連接線路都比較短,中間幾乎不會愛任何干擾,所以局域網還具有始終一致的低誤碼率。
局域網一般是一個單位或部門專用的,所以管理起很方便。
另外局域網的拓撲結構比較簡單,所支持連接的計算機數量也是有限的。組網時也就相對很容易連接。
三、網絡的體系結構
網絡通常按層或級的方式來組織,每一層都建立在它的下層之上。不同的網絡,層的名字、數量、內容和功能都不盡相同。但是每一層的目的都是向它的上一層提供服務,這一點是相同的。層和協議的集合被稱為網絡體系結構。作為具體的網絡體系結構,當前重要的和使用廣泛的網絡體結構有OSI體系結構和TCP/IP體系結構。
OSI是開放系統互連基本參考模型OSI/RM(Open System Interconnection Reference Model)縮寫,它被分成7層,這7個層次分別定義了不同的功能。幾乎所有的網絡都是基于這種體系結構的模型進行改進并定義的,這些層次從上到下分別是應用層、表示層、會話層、運輸層、網絡層,數據鏈路層和物理層,其中物理層是位于體系結構的最低層,它定義了OSI網絡中的物理特性和電氣特性。
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,傳輸控制協議和互連網協議)縮寫,TCP/IP體系結構是當前應用于Internet網絡中的體系結構,它是由OSI結構演變來的,它沒有表示層,只有應用層、運輸層,網際層和網絡接口層。
四、網絡協議
網絡協議是通信雙方共同遵守的約定和規范,網絡設備必須安裝或設置各種網絡協議之后才能完成數據的傳輸和發送,在校園局域網上用到的協議主要有,ICP/IP協議、IPX/SPX協議等。
(1) TCP/IP協議
TCP/IP協議是目前在網絡中應用得最廣泛的協議,ICP/IP實際上是一個關于Internet的標準,并隨著的Internet廣泛應用而風靡全球,它也成為局域網的首選協議。TCP/IP是一種分層協議,它共被分為個4層次,大約包含近期100個非專有協議,通過這些協議,可以高效和可靠地實現計算機系統之間的互連。TCP/IP協議中的核心協議有TCP(傳輸控制協議)、UDP(用戶數據報協議)和IP(因特網協議)
TCP協議可以在網絡用戶啟動的軟件應用進程之間建立通信會話,并實現數據流量控制和錯誤檢測,這樣就可以在不可靠的網絡上提供可靠的端到端數據傳輸。UDP協議是一種無連接的協議,它在傳輸數據之前不建立連接,也不提供良好的可靠性和差錯檢查,只僅僅依賴于校驗來保證可靠性。UDP不進行流量控制,沒有序列或者確認,因此它處理和傳輸數據的速度快,還被用來傳輸關鍵的網絡狀態消息。
IP協議的基本功能是提供數據傳輸、數據包編址、數據包路由,分段等。通過IP編址約定,可以成功地將數據通過路由傳輸到正確的網絡或者子網。每個網絡站點具有一個32位的IP地址,它和48位MAC地址一起協作,完成網絡通信,IP協議也是一種無連接的協議。
(2)超文本傳輸協議(HTTP)
HTTP(HyperText Transfer Protocol ),超文本傳輸協議)是WWW瀏覽器和WWW服務器之間的應用層協議,是用于分布式協作超文本信息系統的、通用的、面向對象的協議,HTTP協議還是基于TCP/IP協議之上的應用層協。
(3)文件傳輸協議(FTP)
FTP(File Transfer Protocol ,文件傳輸協議)是由支持Internet文件傳輸的各種規則所組成的集合。這些規則能使網絡用戶把文件從一個主機拷貝到另一個主機上,FTP是采客戶/服務器方式服務的。
(4)遠程登錄協議(Telnet)
遠程登錄協議的目的是提供一個全面的、雙向的、面向8個比特字節的通信工具,其主要目標是提供終端設備與面向進程接口的標準方法,Telnet是應用層的協議,采用客戶/服務器模式工作的,Telnet不僅允許用戶登錄到遠端主機上,還允許用執行遠端主機的命令,這樣用戶就能以極小的網絡資源代價完成大型的網絡應用。
五、常用網絡設備
網絡設備主要是指硬件系統,各種網絡設備之間是有著相互關聯而不是相互獨立的,每一部分在網絡中有著不同的作用,缺一不可,只有把這些設備通過一定的形式連起來才能組成一個完整的網絡系統,網絡設備主要包括網卡、集線器、交換機、路由器、傳輸介質等。
(1) 網卡
網卡(簡稱NIC),也網絡適配卡或網絡接口卡,網卡作為計算機與網絡連接的接口,是不可缺少的網絡設備之一。無論是雙絞線網絡、同軸電纜網絡還是光纜網絡,都必須借助于相應類型的網卡才能實現與計算機的連接,是計算機與局域網相互連接的惟一接口。每塊網卡上都有一個世界惟一的ID號,也就是MAC(Media Access Control)地址,計算機在連入網絡之后,就是依靠這個ID號才能實現在不同計算機之間的通信和信息交換。網卡有很多種,不同類型的網絡需要使用不同種類的網卡,不同速度的網絡需求也要使用不同的網卡。如根據帶寬來分的話,有10Mbit/s網卡、10/100Mit/s自適應網卡和1000Mbit/s網卡;如按總線分,有ISA總線、PCI總線、PCMCIA總線網卡等。從目前校園網建設的實際情況來看,工作站網卡選擇PCI總線的10M/100Mbit/s自適應網卡最適合。
(2) 交換機
交換機,也稱交換式集線器,是專門設計的,使各計算機能夠相互高速通信的獨享帶寬的網絡設備。作為高性能的集線設備,隨著價格的不斷降低,交換機已逐步取代了集線器而成為集線設備的首選。由交換機構建的交換式網絡系統不僅擁有高速的傳輸速率,而且交換延時很小,使得信息的傳輸效率大大提高,適合于大數據量并且使用非常頻繁的網絡通信,被廣泛應用于各種類型的多媒體和數據傳輸網絡。交換機具有很強的網絡管理功能,它能自動根據網絡通信的使用情況來動態管理網絡,因為交換機采用了獨享網絡帶寬的設計。
(3) 路由器
路由器除了有連接不同的網絡物理分支和不同的通信媒介、過濾和隔離網絡數據流及建立路由表,還有控制和管理復雜的路徑、控制流量、分組分段、防止網絡風暴及在網絡分支之間提供安全屏障層等到功能。根據路由設備的組成可以分為軟路由和硬路由。根據路由表的設置方式可以將路由器分為靜態的和動態的。路由器工作在網絡層,因此它可以在網絡層交換和路由數據幀,訪問的是對方的網絡地址。當數據幀到達路由器后,路由器查看數據幀的目標地址,并在路由表查看到達目標地址的路徑,根據路徑的代價,選擇一條最佳的路徑,然后把數據幀沿這條路徑發送給目標地址。
(4)傳輸介質
網絡要求把各個獨立的計算機連接起來的,這樣就必然要求有一種介質將計算機連接起來,這就是傳輸介質,局域網的傳輸介質可分為有線介質和無線介質兩種,一般情況下都是用有線介質的,因為它的穩定性高,連接可靠,無線介質只是在特殊環境下才使用的傳輸方式。常用的有線介質主要有以下幾類。
同軸電纜
同軸電纜以硬銅線為芯,外包一層絕緣材料。這層絕緣材料用密織的網狀導體環繞,網外又覆蓋一層保護性材料。同軸電纜有許多種不同的規格,最常用是細同軸電纜和粗同軸電纜。細同軸電纜主要用于建筑物內的網絡連接,而粗同軸電纜則常用于建筑物間相連。它們的區別在于粗同軸電纜屏蔽更好,能傳輸更遠的距離。同軸電纜是由中心導體、絕緣材料層、網狀織物構成的屏蔽層以及外部隔離材料層組成。
雙絞線
雙絞線是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質。雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起,可降低信號干擾的程度,每一根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發出的電波抵消,與其他傳輸介質相比,雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數據傳輸速度等方面均受到一定限制,但價格較為低廉。目前,雙絞線可分為非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線。
光纖
光纖是一種直接為50~100um的柔軟的、能傳導光波的介質,一般由玻璃制造。光纖分為:傳輸點模數類分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小,在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻帶寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上,能以多個模式同時傳輸的光纖,與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差。
(5) 服務器
校園網中的服務器主有數據庫服務器和服務器,數據服務器與服務器主要是面向校園網內部用戶的服務,對來自Internet的用戶服務也很多,主要是對校園網內部用戶進行Internet服務。目前,絕大多數校園網都要求內部服務用戶通過訪問Internet,這樣內部用戶就不能直接訪問Internet,同時服務器保存著內部用戶訪問Internet的日志,以作為記費的依據。由于用戶數量非常大,也非常集口中,所以在選型服務器時,主要考慮的是要有較大的容量、較高的處理速度和較高的穩定性,一般來說都選用大型服務器作為服務器。
(6)網絡設備選型:
1) 骨干網絡采用CISCO WS-C3550-12G(配置1000M光電模塊)
Cisco Catalyst 3550系列智能以太網交換機是一個可堆疊多層交換機系列,可通過高可用性、服務質量(QoS)和安全性來改進網絡運行。憑借一系列快速以太網和千兆位以太網配置,Cisco Catalyst 3550系列堪稱一款適用于企業接入應用的強大選擇。
2) 接入層網絡采用CISCO WS-C2950G-48-EI(配置1000M光電模塊)
Cisco Catalyst 2950系列智能以太網交換機是一個固定配置、可堆疊的獨立設備系列,提供了線速快速以太網和千兆位以太網連接。這是一款最廉價的Cisco交換產品系列,為中型網絡和城域接入應用提供了智能服務。作為思科最為廉價的交換產品系列,Cisco Catalyst 2950系列在網絡或城域接入邊緣實現了智能服務。
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3)外部訪問網絡采用CISCO3600路由器和CISCO專用防火墻(配置1000M光電模塊)
路由器采用CISCO3600路由器,CISCO3600路由器包含兩個同步Serial口與一個以太網接口,支持E1,DDN,X.25,PSTN等多種遠程通信協議,同時還包括一個控制口和一個輔助端口,用于遠程和本地管理、軟件的安裝等。另外CISCO3600路由器還包含16個ASYNC Serial口,可以提供遠程用戶撥號訪問。CISCO專用防火墻PIX535
4)服務器采用APC SURT7500XLI UPS不間斷電源
Smart-UPS RT系列,以其更高的性能,為高性能服務器、網絡設備、電信系統、工業設備、和醫療器械、以及其它關鍵應用提供電源保護。秉承Smart-UPS的卓越品質和高可管理性,Smart-UPS RT系列采用雙變換在線式結構,具有更高的電性能輸出指標、零轉換時間、輸入功率因數校正等特色功能。 Smart-UPS RT系列配有SmartSlot附件卡插槽,隨機贈送PowerChute電源管理軟件,并可與APC的全線附件軟件產品配合使用。 Smart-UPS RT的原裝外接電池可輕松級聯。 Smart-UPS RT,不論是UPS還是外接電池,都可以塔式形式安裝;如加訂機架式轉換附件,更可輕松改裝成19”機架式UPS
第二章 蘭州大學化學化工學院榆中校區網絡平臺組建要求及原則
一、蘭州大學化學化工學院簡介
蘭州大學化學化工學院是國家首批具有學士、碩士、博士學位授予權和首批設立博士后科研流動站的單位之一。下設2個系,8個研究所,3個研究中心。擁有功能有機分子化學國家重點實驗室,化學學科國家理科基礎科學研究和教學人才培養基地;無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、高分子化學與物理5個博士點;無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、高分子化學與物理、化學工藝、應用化學7個碩士點。擁有中科院院士1人,博士生導師27人,教授41人,副教授33人。
與10多個國家和地區的40多個國際知名研究機構有學術交往。
化學專業基地班(國家理科基礎科學研究和教學人才培養基地):本著優化配置、分流培養、集中優秀學生、配置優秀教師的管理理念,將有志于在化學科學領域成就事業的最優秀學生集中到該基地班,進行重點培養。畢業生主要為國家一流大學、科研院所研究生生源或國家基礎科學教學與研究機構高素質化學專業人才。
化學專業(含無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、高分子化學與物理5個專業方向):培養具有堅實化學基礎理論和實驗技能,較寬知識面和較強獨立工作能力的化學專業人才。主要課程有:無機化學及實驗、分析化學及實驗、有機化學及實驗、物理化學及實驗、結構化學、儀器分析等。畢業生適宜在科研、高校、化工、石油、環保、醫藥、冶金、地質、輕紡等部門從事科研、教學、技術和管理工作。
應用化學專業(含應用化學、放射化學2個專業方向):培養具有良好科學素養,掌握化學基本理論并受到應用研究、科技開發、科技管理訓練的專門人才。主要課程有:化工制圖、化工原理、化學反應工程學、電工電子學、化工儀表及自動化、環境化學、放射化學基礎、核材料儀器分析等及相關實驗、實習。畢業生適宜到科研部門、高等學校、廠礦企業和行政部門工作。
化學工程與工藝專業(精細化工方向):培養掌握精細化工產品的合成原理、生產工藝及設備設計,具有化學、化工和相關應用技術的專業人才。主要課程有:無機及分析化學、有機化學、物理化學、高分子導論、化工分離工程、計算機化工應用、精細化工工藝設計、化工過程開發與技術經濟、化工優化過程生產實習等。畢業生適宜從事科技開發、化工設計及相關管理工作。
二、網絡平臺的建設思路
校園網的建設是一項非常復雜的系統工程,校園作為一個特殊的網絡應用環境,它的建設與使用都有其自身的特點。在選擇局域網的網絡技術時要體現開放式、分布式、安全可靠,維護簡單的原則。校園網的建設主要應用局域網技術以及多媒體技術為主的各種網絡應用技術。局域網技術是一項在20世紀70年展起來的計算機互聯技術,經過多年的發展,技術已經成熟,并得到了廣泛的應用,局域網技術成為網絡技術的重要組成部分。計算機多媒體技術是伴隨著多媒體信息的應用而得到迅速的計算機應用技術,在網絡環境下,多媒體得到了更快更好的應用,使我們得到了更好更多的信息。校園網是使用了局域網技術以及各種多媒體應用技術,并結合Internet應用等其它的技術來建設。使得校園網能滿足現代教學對信息處理的要求,使計算機的應用能對教學管理現代化起重要的促進作用,能實現信息查尋、教務管理,并與外部網絡系統進行交流等多種需要。
建設校園網的根本目的,就是為各種教學和管理軟件提供基礎。校園網的建設可以采取分步驟、分層次建設的方法,校園網的建設可以具有不同的層次,如網絡電子教室、小型辦公管理對等網、基于客戶機/服務器的局域教學網,以及面向全校的計算機輔助教學管理信息網絡等。
在校園網建設過程中,硬件設備不是問題,只要花錢就可以做到。關鍵在于你花了那么多錢,究竟用校園網干什么?主要從兩個方面考慮的:一個是管理方面,就是學校的網絡化管理,這一點同任何一家企業的網絡化相同,通過網絡化給學校帶來現代化管理。而另一個更重要的方面,就是要通過現代教育技術去推動和改變傳統的教學模式,改革那種灌輸式的,老師講、學生聽,死記硬背的傳統教學方式。
如果建好了校園網,還是沿襲傳統的教學模式,只是把粉筆、黑板換成了計算機、投影儀,還是沿襲過去那種灌輸式的教學形式,那么這種教學模式并沒有質的變化。大趨勢應該向自主式教學發展。每個學生都有一個側重點,有自己的特點,不像現在的孩子培養出來都是一樣的。這才是網絡教育帶來的本質上的區別。
在校園網建設后,學校應注重“四件”平衡,即硬件具備、軟件跟上、“智件”超前、“潛件”保障。其中“智件”意為掌握教育技術的教師隊伍;“潛件”則是針對教育技術的各種服務和管理。學校的全員培訓必須引起足夠的重視,只有認識到校園網的功能與作用,以及相應的環境才會促使教師學習和使用校園網。
校園網本質是應用,一般認為,校園網是為學校學習活動、教學活動、科研活動和管理活動服務的校園內局域網絡環境,并且它是建構在多媒體技術和現代網絡技術之上并與因特網連接的。這個概念比較強調局域網概念,強調多媒體技術。這樣的概念會不會造成導向上的失誤?現實生活中我們可以看到,目前校園局域網建設的封閉型傾向和設備堆砌、技術高難的貴族化傾向。一方面,資源的重復建設,另一方面,又是教育資源的匱乏;一方面,設備堆砌閑置,教師對高難度技術望而生畏,另一方面普通學校卻難進校園網的門檻。再看目前校園網應用往往是放放Powerpoint幻燈,通過共享調閱調閱文件,學校網站開設的欄目主要有:學校簡介、校長寄語、師生風采、校園新貌、教學設施、學校榮譽、校友通訊等內容。這是校園網應有的功能嗎?值得深思。
校園生活的核心是學習活動,校園生活的主體應該是學生與教師,網絡的基本技術特質是開放、交互與共享,它的主要功能是促進人們主動學習,實現資源的交流與共享,因此,校園網絡環境必需基于互連網應用。所謂校園網絡環境(俗稱校園網),是指基于互連網應用的,提供以學習活動為核心的,兼顧教學研究與學校管理的網絡媒體教學環境。
校園網的基礎是管理創新,雖然校園網的建設面臨各種困難,也遭受了很多的失敗,但多年來也積累了一些成功的經驗。校園網的建設是學校中的“綱”,不僅是教育技術的變革,更是思想創新、管理創新、方法創新和手段創新。在校園網投入運行之后,應對現存的組織機構、管理制度、教學模式進行適當調整,充分發揮校園網的作用。校園網的建設是一個系統工程,做好總體規劃可以保證各個系統的集成與協調發展,避免重復投資、不合理地利用資源,在總體規劃下分層次逐步擴大,使工程形成良性循環。校園網的目的是提高教學管理水平,拓寬教師和學生的知識面,所以一定要注重實際效果,選擇急需解決、見效又快的環節作為建設校園網的突破口,能夠提高師生對校園網的熱情。在校園網建設過程中應盡量使用成熟技術,既可以減少風險,又能做到實施快、見效快,維護更新更有保障。
另外,要加強基礎工作,做好調研,弄清學校的真正需求,找到制約學校發展的瓶頸,制訂整體規劃,研究制訂學校的信息規范,做好標準化工作,為教學資源交流與共享打下良好的基礎。
三、網絡平臺的組網要求
校園網建設是一項綜合性非常強的系統工程,它包括了網絡系統的總體規劃、硬件的選型配置、系統管理軟件的應用以及人員培訓等諸多方面。因此在校園網的建設工作中必須處理好實用與發展、建設與管理、使用與培訓等關系,從而使校園網的建設工作健康穩定地開展。首先,校園網的建設是一個為學校教育教學活動長期服務的工作,因此在校園網的規劃建設過程中,必須從學校長遠發展規劃出發,以服務于教育為基本點,結合學校當前教育教學的實際需要,做出科學的規劃部署。在校園網的規劃建設中,一般學校應遵循“統一規劃、整體設計、分步實施”的原則。其次在校園網的建設中必須堅持硬件建設與組織管理協調發展的原則,在重視硬件建設的同時,加強網絡的組織管理水平,不斷開發網絡的功能,從而充分發揮校園網絡的功效,提高校園網對學校教育的服務水平。
1 高校教育信息系統的需求和目標
國內高校由于校園網絡發展不平衡,目前在信息系統方面同時并存三種模式。第一種模式是單機管理模式,在一些學校里,計算機網絡還沒有建立起來,計算機之間不能進行數據交換和信息共享,這些學校仍然停留在面向部門的單項事務處理的水平上,這種狀況決定他們的系統經常出現數據不一致,容易發生數據丟失、系統感染病毒等問題;第二種模式是局域網管理模式,可以開展網絡上的工作。比如建立局域網上的管理信息系統,數據集中在部門服務器上,為本部門的管理人員提供數據共享,這種方式對于部門內部的管理工作起到了促進作用,解決了部門內部的數據冗余和不一致的問題,但是應用軟件都在工作站上完成,工作站負擔過重,服務器只是實現文件的存儲、數據存儲和打印共享,網絡利用率較低。校內很多單位都有自己的局域網,各行其事,不能實現不同單位間的數據共享,更不能實現信息資源的合理流動; 第三種模式是校園網上的全校信息系統,這個信息系統以各部門管理系統為基礎,各部門管理的數據除了滿足部門內部人員的使用之外,還可以為其他部門甚至全校教職員工提供信息服務。
高校教育管理信息系統面臨著下列需求: 加強學校與國內外科技信息的往來; 為學校主要信息部門建立部門的事務處理系統,在疏通各部門之間的信息渠道的基礎上,建立全校共享數據庫; 取代傳統的落后手工辦公方式,現代化辦公的支撐環境,提高辦公效率。建立基于Web的在線網絡教學系統,利用校園網作為教學媒體,傳送教學內容,在校園網上實施教學、管理教學,并進行網上測試和網上交流。
2 高校教育信息系統的實現
根據對一般高校情況的分析,可得出學校的信息需求有:服務信息、辦公信息管理信息和教學信息。這些需求決定了高校的信息系統是一個全校范圍的、開放的、分布的、多媒體的信息系統,根據這些信息需求建立學校的信息子系統,即綜合信息服務、辦公自動化、行政管理信息和網絡教學系統。這些子系統面對的用戶范圍不同,數據的組織方式不同,因此需要采取不同的技術方案解決。對于面向國內外、校內外用戶使用的系統,用戶使用www瀏覽器最方便; 在職能管理部門,大多數信息為結構化數據,用戶對數據有復雜的操作,應以數據庫的管理方式為主,在各辦公室之間流通的信息,大多數是非結構化數據,且信息流程復雜,采用Lotus Notes的數據組織方式。
2.1 用WWW技術開發綜合信息服務系統
Internet/Intranet出現以后,以WWW技術為主流的信息服務系統迅速發展,由于采用WWW技術,打破了原有信息服務的范圍,學校的信息除了面向校內服務,還可以面向全國乃至全世界。綜合信息服務系統以校園網為物理環境,對外與Internet相連,提供的信息類型是多種多樣的。在信息的類型上除了日常使用的文字信息之外,還可以提供以音頻、視頻形式出現的服務信息,比如學校領導的重要講話錄音,內容廣泛的學術報告,可以陶冶學生情操的音樂等,視頻的信息內容也很豐富。綜合信息服務系統以WWW方式提供各種多媒體信息服務之外,還實現了與部門級的管理信息系統(RDBMS)和學校辦公自動化系統(NOTES)的有機結合。使信息服務的類型從文件系統擴展到SQL Server數據庫和Notes數據庫。
由于信息系統用戶的廣泛性,決定了客戶端必須使用通用的跨平臺軟件,WWW瀏覽器為信息服務系統提供了良好條件,該系統采用B/S(Browser/Server)的體系結構,具有易于操作、客戶機的軟件安裝簡單以及便于維護等特點。
綜合信息服務系統由分布在校園網上的多臺信息服務器組成,其中一臺是面向眾多用戶的信息主服務器,其他服務器用戶可以用指定的專用端口直接訪問,也可以從信息主服務器上建立連接,通過主服務器進行訪問。
2.2采用Notes技術實現校園網辦公自動化系統
在高校的管理部門中,辦公信息以兩種方式的流動,一個是上下級之間的信息流,如校長辦公室給系辦公室發通知,系辦公室再給教師和學生發通知; 另一個是橫向信息流,如教務處給人事處信息,人事處給科研處信息等。要提高辦公效率,必須改變傳統的手工辦事方式,應用現代辦公技術,建立全校的辦公系統。辦公系統是建立在校園網上的面向多類用戶的信息系統。它采用Lotus Notes作為系統開發平臺,Notes具有先進的文檔數據庫處理功能,不但能夠處理結構化數據,還能夠處理一般的文檔數據、圖形、圖像、聲音等非結構化數據,可以與用戶熟悉的軟件如MS Word、MS Excel進行集成,對辦公系統的功能進一步擴展留有充分余地。現在已經開發出文檔管理、電子郵件、會議管理、辦公討論區、公文運轉和信息等通用辦公功能。