化學工程的研究內容范文第1篇
1. 高速公路工程邊坡的工程地質分類的基本原則與目的
1.1 高速公路工程邊坡工程分類的基本原則
通過對高速公路工程邊坡工程的不斷研究和實踐, 得出邊坡工程分類的基本原則, 通過對邊坡形式和情況的具體描述, 對其進行分類。另外, 邊坡的穩定性評估工作應該以分類過程中提供的有效數據為依據。具體對邊坡進行分類指的是對邊坡結構、巖石特性以及變形特征進行分類, 同時邊坡的高度以及人為改造的程度也應該考慮其中。通過制定一定的標準, 保證分類工作的規范化和正確化。
1.2 高速公路工程邊坡工程地質分類的目的
邊坡的分類目的在于通過對地質情況的研究, 方便高速公路上的施工。具體又可以體現在以下幾個方面:野外勘察工作進行時, 可以通過分類快速了解邊坡的屬性和類別, 為施工提供便利性;分類工作有效落實對于穩定性評估具有重要作用;通過分類可以對工程中有可能出現的問題進行一定的預測, 通過采取一定的措施降低作業風險;對遇到的復雜情況, 邊坡分類可以為進一步工作提供一定的參考。
2. 高速公路工程邊坡的工程地質分類
高速公路工程邊坡的工程地質分類主要包括對土質邊坡的分類、土石邊坡的分類以及變形邊坡的分類。
2.1 對土質邊坡的分類
砂性的土邊坡主要有砂和砂性土結合形成, 這種邊坡的結構松散、凝聚性較差、吸水性強。施工過程中如果遇到劇烈振動, 會導致邊坡液化;粘性土邊坡也是工程上常見的一種類型, 由于穩定性較差, 通常會放棄在這種類型上進行建設工作。粘性土邊坡比較堅硬, 但同時容易開裂;遇水容易膨脹, 表現出一定的軟塑形;軟土邊坡主要由淤泥以及淤化的泥土等構成, 抗堿能力較差;黃土邊坡主要是通過土質的顏色和土質進行區分, 質地比較均勻, 但缺乏均勻的節理, 遇水之后容易受到剝落或者侵蝕;脹縮土邊坡具有較為特殊的物理特征, 土質中含有一定數量的礦物質, 干濕不同狀態下具有較大的差別。
2.2 土石邊坡
土石邊坡主要由泥土和堅硬的巖石構成, 具體根據構造情況又可以分為碎石土邊坡和巖石土邊坡。碎石土邊坡主要有巖石碎塊和細小顆粒摻雜組合形成, 具體又可以分為堆積型碎石邊坡和層疊型碎石邊坡。這種邊坡最大的特點在于土石夾雜的特殊結構。土石層疊結構經過基巖的位移, 因此結構本身與土石和基巖的接觸面有很大關聯。
2.3 變形邊坡的分類
(1) 滑動變形邊坡
滑動變形坡主要是由于邊坡巖體可以在滑面上產生相對位移, 從而呈現出巖石整體的下滑, 又可以簡稱為滑坡, 是變形邊坡中常見的一種形式。
(2) 蠕動變形滑坡
導致蠕動變形滑坡的原因較多, 蠕動只是普遍上的一種說法, 發生蠕動變形滑坡主要在兩種環境下:有些巖石塊表現出一定的脆弱性, 可以沿著滑面或者轉點進行緩慢的滑動, 并形成剪切的變位以及角度的變化, 但巖石本身的變化較小, 表現為巖石排擠狀態。蠕動在巖石塊中會持續進行, 偶爾也會呈現間歇性或者跳躍性的特征。
(3) 張裂變形邊坡
張裂變形主要特點是巖石之間由于形成一定的分裂以及微量的角度變位。但并未形成剪切位移或者明顯轉動崩落的情況。對于坡度較大、有裸露巖石塊分布或者厚層狀比較堅硬的巖石容易形成張裂變形邊坡。
(4) 崩塌變形邊坡
由于重力作用, 邊坡上部迅速出現脫離巖體并翻滾滑落的現象, 就形成了崩塌變形邊坡, 這種形式主要發生在巖塊的聚集體中。
(5) 剝落變形邊坡
巖體的自行剝落會造成剝落變形邊坡的情況。
(6) 崩坍變形邊坡
由巖石土層構成的邊坡, 如果坡度較大, 會造成容易坍塌變形的特點。這主要受到重力的影響, 當巖體本身處于高速運轉的情況下, 原有的巖層脫落以后, 會發生劇烈的翻滾進而滑落到地面上。進過巖石土變形并破壞形成的一種邊坡形式, 在坡腳會形成一定數量的巖石塊, 這也是崩坍變形邊坡的重要特征。
3. 結束語
綜上所述, 公路建設對于改善我國的交通情況, 方便人們的出行, 促進經濟的發展具有重要作用。當前高速公路工程已經成為公路建設中的重要組成部分。通過對邊坡工程進行地質分類, 有利于為高速公路建設提供一定的參考, 增加施工的可靠性和穩定性。
摘要：高速公路的建設工作需要對地質有一定的研究, 當前有關高速公路工程邊坡的工程地質分類已經成為一項重要的研究工作?；诖? 本文將對高速公路工程邊坡的工程地質分類進行一定的要求, 為高速公路建設提供一定的參考。
關鍵詞：高速公路,邊坡,工程地質分類
參考文獻
[1] 石巖峰, 衛宏, 李東, 許東翰.某類土質邊坡及其支護后的穩定性分析[J].建筑技術開發.2011 (06)
[2] 梁紅宏.公路工程土質邊坡穩定性影響因素分析[J].交通建設與管理.2014 (20)
[3] 王勇.植生袋防護在北方公路土質邊坡的應用[J].黑龍江科技信息.2014 (09)
[4] 訾力, 鐘四軍.類土質邊坡破壞形態及特征分析研究[J].華東公路.2012 (05)
化學工程的研究內容范文第2篇
在傳統化學工業當中, 分離技術是一項重要的組成部分, 分離技術遍及化學工業的方方面面, 隨著高新技術的迅猛發展, 分離技術的重要性越來越得到彰顯。在化學生產過程當中, 對于原材料的處理、對于產品的分離、對于產品的提純, 以及對于廢棄材料的再次利用, 都需要分離技術。
1.1 分離工程概述
在化工領域, 很多天然的物質丟失以混合物的形式存在的, 要想得到想要的物質, 就必須進行分離和純化。在冶金、材料、醫藥、食品等領域尤其需要大量分離物品來得到自己想要的物品。同時, 分離技術還可以用于環境工程中對于污染物的清除與治理。圖1所示。
1.2 分離工程綠色化
隨著經濟的發展以及化學化工產業的迅猛崛起, 分離工程這一項朝陽產業也正邁著昂揚的腳步向前發展。今年來, 由于傳統分離工程當中對于能源的高損耗, 對于環境的高污染越來越被人們所關注。因此, 分離工程的綠色化勢在必行。降低能源消耗、降低對于環境的污染, 是分離工程綠色化的目標之一。
2 綠色分離工程
綠色分離工程即在分離工程中實現綠色化, 簡而言之, 就是在分離工程中實現低能耗、低污染、高產出。由于綠色分離工程是一項新型的事物, 并且這一事物剛剛進入大眾的視野當中, 所以, 這條道路任重而道遠。這一概念的提出是在20世紀初, 而它的完善與發展則是在20世紀中葉, 應用更是在20世紀的末期, 所以, 綠色分離工程還需要很長的道路要走。
2.1 傳統分離過程的綠色化
傳統分離工程的綠色化是指在分離工程中充分考慮的環境對于分離工程的巨大影響力。在分離的過程中僅僅考慮能源的消耗這一標準, 以環境影響的最小化為標準。而這一理論當中, 最成熟的是能量集成理論。但是在目前的國內來說, 對著一理論的研究還很少, 如何將能量集成這一理論應用到分離的過程當中, 仍然需要科學家們的不斷努力。
2.2 現代分離過程的綠色化
伴隨著化學工業的飛速發展, 現代分離過程也越來越實現其綠色化的發展, 不僅僅注重能源的消耗低、環境的污染小, 而是在這一基礎上也注重分離效率的高低。實現在分離的過程中, 充分考慮到經濟、環境、人口健康等因素, 避免傳統分離模式當中只重視“結果”而不關注“過程”的弊端, 實現綠水青山與金山銀山的協調發展。
3 綠色分離工程的應用
由于傳統的分離技術在分離的過程中會消耗大量的能源, 并且在這一過程中還會產生環境的污染, 因此, 對于綠色分離技術產生了迫切的要求。無論是傳統的分離技術還是現代的分離技術, 都要求對于能源的消耗要低、對于環境的污染要低, 這是必須要解決的問題。就目前的情況來說, 綠色分離工程主要有兩條路可走:一是改進和優化傳統分離技術, 在使用的過程之中盡可能的避免環境的污染與破壞;二是研發新型的技術, 例如下面提到的膜分離技術、超臨界萃取技術以及新型吸附技術等。以上這些, 都是綠色分離工程可持續發展的有效途徑。
3.1 膜分離技術
膜分離技術是一種新型的技術, 這一技術具有低碳、環保、健康的特點, 這一技術是在20世紀初開始出現, 并在20世紀的60年代開始以掩耳不及迅雷之勢迅速發展, 成為當今社會應用較為廣泛的一種新型綠化分離技術。膜, 顧名思義, 就是指在兩種或者多種物質之間用來分離的東西, 在現代化學領域, 膜一般分為氣相、固相、液相以及他們之間的組合。隨著化學化工的迅猛發展, 今年來, 應用比較普遍的是固態膜以及液態膜。膜分離的過程實際上通過不同滲透性的膜和不同的壓力, 在他們的相互作用下, 實現混合物分離的過程。膜分離技術憑借著自己操作條件較為成熟、能源的消耗低、環境的污染少、對于人體的危害小, 并且處理能力比較靈活, 處理的規模比較大的特點, 越來越受到人們的廣泛重視和使用。今年來, 隨著膜分離技術的不斷發展和研究的不斷深入, 越來越多的新技術開始產生和得到應用, 例如:納米膜過濾技術、膜蒸餾技術、膜萃取技術等等, 這一系列的技術拓展了膜分離技術的應用領域和適用范圍, 使得膜分離技術在分離技術領域的地位越來越突出。
3.2 超臨界萃取技術
超臨界流體最常用的是二氧化碳, 通常情況下是通過壓力的作用將這一物質逼迫到臨界值, 從而實現溶質與萃取物質的分離, 以達到分離的目的。超臨界萃取及時有其獨特的優勢, 在這一過程當中, 沒有任何有毒溶解物質的使用, 因此也就避免了有毒溶解物質的殘留。超臨界萃取技術是真正意義上的低能耗、無污染的新型技術, 但也有自身的局限性, 由于需要將物質在壓力的作用下逼迫到一定的臨界值點, 這就需要合理的壓力和溫度, 并且, 某些物質在純超臨界流體當中的溶解度很低, 因此, 這就導致即使在合理的壓力和和壓力的作用下, 其萃取的可能性仍然為零。當然, 一項新的技術在開始的初期, 一定會遇到各種各樣的問題, 并且, 任何事物都有其兩面性, 我們應該給予理解和接受。目前國際上超臨界技術的研究越來越受到人們的重視, 相信在不久的將來, 超臨界技術會克服它的弊病, 在綠色分離技術領域占有一席寶貴之地。
3.3 新型吸附技術
新型吸附技術是是現代分離技術中的一種重要的分離技術。新型吸附技術主要是從混合物中分離出特定的物質。這一理論在現實生活中應用十分的廣泛, 例如醫藥、食品、衛生等領域。并且在水處理過程中應用也較為廣泛, 我們利用一些物質從水中吸取那些比較臟的和不符合我們使用需要的物質, 來達到我們的使用要求。隨著新型吸附技術的發展, 無論是在國際社會還是在目前的我國, 人們對這一技術的研究也越來越深入。在新型吸附技術領域, 對于吸附溶液的研究, 對于用基本純氣體等溫線來預測混合氣體平衡吸附等幾個理論的研究都有了很大的頭。新型吸附技術具有能耗低、污染小、簡單易操作的特點, 因此在我們的生活當中被廣泛的應用, 在普通老百姓的生活當中也經常能夠看到, 比如用活性炭纖維來吸附裝修材料當中的有毒氣體。新型吸附技術這一綠色分離技術憑借著自身的優勢, 必將在分離技術領域占據一席之地。
4 結語
伴隨著化學工業的發展, 綠色分離技術作為一項前景可觀的分離技術, 必將越來越受到人們的重視。傳統的分離技術由于其能耗大、污染大的弊端也將最終被新型的技術所取代。綠色分離技術在工業領域的地位和作用越來越突出, 一系列低耗、環保的新型分離技術在應用中得到了人們的認可并且發揮著巨大的作用。
摘要：現代生物技術的迅速發展, 生物技術產品的分離純化技術的重要性逐漸得到彰顯, 綠色分離技術不斷的技術改進中應運而生。本文闡述了分離工程與綠色分離工程的概念, 最后介紹了綠色分離工程技術以及對化學工工業分離技術的發展的重要參考意義。
關鍵詞：分離工程,綠色化學,環境保護
參考文獻
[1] 鄧修, 吳俊生, 化工分離工程, 北京:科學出版社, 2000.
[2] 朱家文, 面向21世紀的化工分離工程[J].化工生產與技術, 2000, (2) :1~6.
化學工程的研究內容范文第3篇
摘要： 現代物理實驗技術是物質結構研究的重要手段，理論與實驗事實相互擬合與佐證是物質結構研究的基本范式，作用與能量是物質結構研究的核心話題，解釋與預測是物質結構理論的功能旨向。高中《物質結構與性質》模塊的教學要以這種本原性和結構化的認識為依托，用“技術—方法—創新”、“實驗—數據—推理”、“微?！饔谩芰俊焙汀敖Y構—性能—應用”等觀念統整教學，讓學生充分認識和理解學科認知與推理方式，實現素養為本的課堂教學。
關鍵詞： 技術方法創新; 實驗數據推理; 微粒作用能量; 結構性能應用; 物質結構與性質
文獻標識碼： B
高中化學選擇性必修2《物質結構與性質》將從原子、分子水平上認識物質構成的規律，以微粒之間不同的作用力為線索，側重研究不同類型物質的有關性質，進一步豐富物質結構的知識，提高分析問題和解決問題的能力[1]。關于該模塊課標在修訂過程中整合了內容主題，注重形成統攝性認識;發展學生對研究物質的不同尺度的認識;注重結構模型的發展過程和研究方法[2]。修訂后，“粒子之間的相互作用”“尺度”“研究物質結構的方法與價值”等核心概念得到了加強。
對照2017年版課程標準的要求，反思10多年來教學的實際情況，可喜的是一線教師接納了該模塊的知識體系，積累了很多的教學經驗，多數學生在高考中也愿意選考該模塊，但也出現了識記性教學內容偏多，分析解決問題、方法觀念類問題相關的教學滲透較少的情況。查閱文獻也發現已有關于物質結構與性質的研究主要集中在三方面，一是對《物質結構與性質》教材編寫、內容選擇的相關研究[3]，二是對本模塊教學實施狀況的調查研究[4]，三是對疑難概念的澄清解讀[5，6]，其中涉及學科本體理解及教學策略的研究較為少見，但也不乏從物質結構思維進行學科思維的認識[7]?？梢?，從學科上位加強對《物質結構與性質》的理解，從而對教學實踐進行指導仍需全面而深入的思考。本文試圖從研究方法和研究范式角度構建對該模塊的本原性認知理解，剖析物質結構與性質的認知特點及其帶來的教學啟示，對增進化學教師的學科理解、落實素養為本的課堂教學有著重要的意義。
1 物質結構理論認知特點的剖析與理解
1.1 光譜分析打開物質結構研究的大門、推動物質結構理論不斷發展
結構化學是化學科學中一門重要的基礎學科，是一門直接應用多種近代實驗手段測定分子靜態、動態性能的實驗科學。近代測定物質結構的實驗物理方法的建立，對于結構化學的發展起了決定性的推動作用。
量子力學現已證實，原子軌道是量子化的，分子軌道能級也是量子化的，微觀粒子的運動普遍具有量子化的特征，而光譜分析法的基本原理就是將一定波長的電磁輻射作用于待測物質后，激發能級之間的躍遷，通過檢測其所產生的輻射信號而建立的分析方法。我們透過各種譜圖分析可研究物質在各個尺度、空間和能量層面上的結構信息（見表1）。
實驗技術的創新有時甚至帶來科學的巨變?，F今，光譜分析的核心部件（如光源）及分析方法仍在不斷創新改造中，使得測定對象越來越復雜，不再局限于結構穩定的物質，甚至包括生物大分子以及復雜多變的溶液中“活的”生物大分子的形態和結構，測定的速度也由過去的數年或數月縮短到現在的數天或數小時。相信不久的將來，技術的不斷發展進步會給人們帶來更多關于物質結構的驚奇發現。
1.2 理論與實驗相互擬合、互為佐證是物質結構獨特的研究范式
理論與實驗的大量擬合是結構化學不斷向前發展的重要推動力量，量子力學的發展歷程最能體現這種特點。量子力學包含若干基本假設，由此出發建立起整個體系，推導出許多重要結論，這些基本假設不能用邏輯方法證明，其正確性只能由實踐檢驗[9]?；谶@種理論與實踐的擬合，哥本哈根學派所建立的波動力學與原子光譜實驗的擬合從而確定了電子既作為粒子又作為波的存在;自洽場法對多電子原子進行了理論計算，并與原子光譜實驗相結合，逐步闡明了多電子原子的結構，即“構造原理”;研究分子對稱性的群論與分子光譜實驗的擬合從而確定了大量分子的結構;研究晶體的點陣理論與X射線、電子衍射、中子衍射實驗的擬合從而確定了多種晶體的結構。
伴隨著物質結構理論和實驗事實的相互成功擬合，科學家定義了很多具有量化特征的概念，構成了理論研究和學習交流的重要話語體系（見表2）。
概念實驗來源及數學解釋
原子軌道原子中單電子的一種運動狀態，可用一個狀態函數（或稱波函數）ψ（q， t）（q為坐標變量，t為時間）描述，ψ（q， t）包含著體系的全部可測物理量。根據電子的波粒二象性及一系列處理解析狀態函數可得到n（主量子數），l（角量子數），m（磁量子數），后經光譜實驗又引入自旋量子數ms，共4個量子數來描述原子軌道。
原子半徑原子間距離可通過實驗準確測定，但對原子半徑的劃分和推求又受所給條件的制約?？煞譃楣矁r單鍵半徑、共價雙鍵半徑、離子半徑、金屬原子半徑和范德華半徑等。其數值具有統計平均的含義。
電負性（Pauling）電負性標度χp是用兩元素形成化合物時的生成焓的數值來計算的。Pauling認為若A和B兩個原子的電負性相同，A—B鍵的鍵能應為A—A鍵和B—B鍵鍵能的幾何平均值，而大多數A—B鍵的鍵能均超過此平均值，此差值可用以測定A原子和B原子電負性的依據。（χA-χB）2=EAB-EAA·EBB，式中EAB、 EAA、 EBB分別是以eV度量的化學鍵A—B、 A—A、 B—B的鍵能數值，Pauling指定F的電負性為4，其他元素的電負性即可相應地從鍵能求出[10]。
鍵能按照熱化學的觀點，鍵能是指在1個標準大氣壓和298K時，反應體系AB（g）A（g）+B（g）焓的增量?？芍苯訌臒峄瘜W測量中得到。從微觀分析，鍵能可理解為A（g）和B（g）從無限遠處彼此逐漸靠近，達到平衡距離時體系減少的能量。二者經過計算處理基本吻合[11]。
分子解離能雙原子分子的解離能即為鍵能。多原子分子中僅僅拆斷一個鍵，所需的能量稱為該鍵的解離能D，它是很有價值的數據。但需要注意，鍵的解離能不能代表鍵能，因為拆開一個鍵，剩下的部分都可能發生鍵或電子的重排。把一個分子分解為組成它的全部原子時所需要的能量稱為分子解離能，可以估算平均鍵能[12]。
晶格能測定結合蓋斯定律計算，但由于電子親和能數據不夠準確，因此晶格能數據使用也不夠廣泛。
電子親和能電子親和能的絕對數值一般約比電離能小一個數量級，加之數據測定的可靠性較差，重要性不如電離能[13]。
電離能原子光譜實驗測定不同譜線，結合數學推理計算。
鍵角、鍵長可以通過衍射光譜實驗測定[14]。
1.3 作用與能量是物質結構研究的核心話題
薛定諤建立的波動力學、海森伯提出的矩陣力學以及狄拉克建立的算符力學統稱為量子力學，為什么這里都用了“力”字？“力”表達出理論在建立之初充分考慮到了微觀粒子的作用以及伴隨的能量問題。作為量子力學的奠基人玻爾在成功解釋氫原子光譜后馬上投入到元素周期表的規律探討中，因為他敏感地意識到了原子核與核外電子的作用規律。
在原子內部原子核與核外電子、核外電子與核外電子之間的作用，在能量的高低上表現為不同元素的獨特的原子光譜譜線;分子內部則表現為原子核之間、價電子之間、成鍵電子與孤對電子之間的作用，主要作用形式（σ鍵和π鍵）的不同帶來了共價鍵力學常數鍵長、鍵能、鍵角的不同;不同的聚集態如晶體、非晶體、超分子等內部粒子之間又表現為共價鍵、氫鍵、范德華力、離子鍵、金屬鍵等，作用力強弱不同又帶來了熔沸點、溶解性、反應溫度等不同的理化性質。
需要注意的是，《物質結構與性質》模塊中涉及的原子、分子、離子等靜態的結構往往是多種相互作用使得體系能量達到最低的結果，可簡稱為能量最低原理。能量最低原理既是實驗事實，也是量子化學計算的結果，是原子、分子、離子等微粒處于基態時作用的中心原理。能量最低原理在高中物質結構與性質學習中的舉例如表3所示。
原子軌道按照構造原理、洪特規則和泡利不相容原理排布的電子才能使整個原子體系的能量處于最低，所以習慣叫“原子軌道”，而不叫“電子軌道”。這既是光譜分析的結果，也有量子理論計算的功勞。
價鍵理論現代價鍵理論認為成鍵原子的電子云只有正負匹配、對稱性一致，才能實現最大重疊，電子云作為波的疊加效應才更明顯;同時電子自旋相反才能使成鍵后體系能量降低，共價鍵才最穩定。
分子構型價層電子對互斥模型認為中心原子價層電子對互相排斥，進而導致遠離，從而使得分子體系能量最低，從而穩定存在。
晶體結構分子晶體、原子晶體、金屬晶體、離子晶體的結構看似復雜多樣，但都是根據微粒半徑大小、微粒所帶電荷以及微粒間作用力的不同所采取的使整個晶體體系能量最低的排布方式。例如范德華力沒有方向性，所以分子晶體為了使整個體系能量最低，采取分子密堆積的方式;又因為分子形狀各異，有長的、圓的、扁的等各種形狀，所以又有分子取向的問題，如碘單質晶體中有2種取向的分子，二氧化碳晶體中則有4種取向的分子等等。
1.4 解釋與預測是物質結構理論重要的功能旨向
量子力學以及在此基礎上建立的價鍵理論、分子軌道理論、配合物理論等數學復雜、概念抽象的深奧理論，只有少數的理論化學工作者精通計算、熟練運用，但它們卻能成為整個化學研究工作者的理論基礎，關鍵在于這些理論能在物質結構、性質和應用之間架起解釋與論證的橋梁。人們在運用物質結構理論解釋物質的性質、預測指引藥物的合成、新材料的開發、高效催化劑的尋找等方面屢試不爽，解釋與預測是結構化學理論重要的功能旨向。高中階段物質結構理論的相關應用舉例如表4所示。
原子結構理論的重大應用（1） 能級躍遷理論可應用于銫原子鐘的制作，銫原子鐘與一個國家的國防、衛星通信、軍事等領域有重大的關系。
（2） 二戰期間，納粹德國看重量子理論的奠基人——玻爾，想讓玻爾為其效力。玻爾逃亡到美國后與愛因斯坦等眾多科學家參與了曼哈頓計劃——投到日本的原子彈，從而導致了二戰的及早結束。由此可見，原子結構理論并不抽象，其實際應用具體顯見，威力巨大。
分子間作用力的實際應用（1） 水分子的極性與微波爐。微波振蕩的電磁場對極性分子中正電荷和負電荷的兩極發生靜電相吸，結果造成這些分子發生振蕩。由于分子的動能增大，則分子的溫度也隨著升高，水分子將其熱能傳遞給食物，從而達到食物的加熱目的。
（2） 壁虎的腳和日常生活的膠帶的原理。壁虎的腳底上長有大量細毛，當接觸物體表面時，這些細毛與物體表面的分子產生分子間作用力，而分子間力不太強，這樣壁虎就可以行走自如。
（3） 氫鍵與植物吸水的原理。植物細胞里的纖維素、淀粉顆粒、蛋白質等親水物質與極性水分子靠氫鍵的作用而引起細胞吸水。
（4） 波長為30nm的紫外線光子的能量為399kJ·mol-1，結合鍵能數據可分析出物質吸收這一波長的紫外線后易發生光化學反應，從而導致皮膚曬傷。
化學鍵的特點及實際應用（1） 陶瓷刀一般為原子晶體，雖然其硬度大，切菜鋒利，但一旦遇到錘擊的敲打，造成共價鍵的斷裂，從而造成整個晶體的坍塌，因此使用時不能剁骨頭，容易崩。
（2） 金屬刀由于原子層滑動而金屬鍵不被破壞，所以金屬刀有一定的延展性，可以剁骨頭。
（3） 金屬晶體中自由電子可吸收波長范圍極廣的光，并重新反射出，所以金屬晶體不透明，且有金屬光澤，對輻射能有良好的反射性能。因此，醫院中核磁或X光照射檢查室的門都是用金屬制成的。
（4） 離子晶體比較脆，例如雞蛋殼易碎;大理石不易加工鑄型，只能做線雕等等。
2 學科認知理解帶來的教學啟示
基于前述對物質結構與性質的學科認知理解，分析其對高中化學的教學策略啟示如圖1所示。
2.1 “技術—方法—創新”作為素材引入統整教學
光譜分析方法打開了物質結構研究的大門，物質結構分析中處處應用了高精尖的物理科技手段?！凹夹g”“方法”“創新”三個關鍵詞應作為教學引入的素材統整物質結構的全程教學?！皠撔隆笔羌夹g發展的關鍵詞，也是高中學生要領悟的學習方法的精華。因此，物質結構教學要引導學生利用技術創新的視角擴大學生的思想境界。例如在氫鍵的教學過程中，教師可借助下面的教學素材[15]增進學生對技術的理解，激發學生的家國情懷以及創新意識。
教學素材： 自從諾貝爾化學獎得主鮑林在1936年提出“氫鍵”這一概念后，化學家們就一直在爭論： 氫鍵僅僅是一種分子間弱的靜電相互作用，還是存在有部分的電子云共享？2013年，我國國家納米科學中心研究員裘曉輝和副研究員程志海領導的實驗團隊，以及中國人民大學物理系副教授季威領導的理論計算小組合作完成了對氫鍵的觀測。他們通過對非接觸原子力顯微鏡進行了核心部件的創新，極大提高了這種顯微鏡的精度，終于首次直接觀察到氫鍵，為爭論提供了直觀證據。
2.2 “實驗—數據—推理”作為證據推理統整教學
量子力學理論、對稱性理論、點陣理論與現代物理實驗相互擬合的證據推理過程在基礎教育階段中很難向學生介紹，但其基于實驗事實運用數學推導進而與實驗相吻合的定量化推理方式卻應是我們重點關注的教學方向?；趯嶒?、運用數據、論證推理的“實驗—數據—推理”思想是落實證據推理與模型認知素養的關鍵舉措，應統整物質結構的課堂教學。下面展示了筆者在教學中利用“實驗—數據—推理”思想指導的“金屬鍵”教學片段。
[教師]原子化熱可理解為金屬離子掙脫金屬鍵的束縛重新將電子捕獲過來，成為金屬原子并相互遠離所吸收的能量，可通過實驗測定。你認為原子化熱與金屬鍵是怎樣的聯系？
[學生]金屬鍵是金屬內部原子與自由電子之間強烈的相互作用，相互作用的強弱可以通過原子化熱的實驗測量進行表征。原子化熱越大，證明金屬鍵越強。
問題鏈的教學意圖：促進學生運用實驗數據進行證據推理。
[教師]下表展示了Na、Mg、Al原子結構、原子化熱、熔點等信息。你能構建這些信息之間的關系嗎？
[學生]按照Na、Mg、Al的順序，原子化熱越大，說明金屬鍵越強。微觀上金屬鍵的強弱受制于原子半徑和外圍電子，價電子越多、原子半徑越小，金屬鍵越強;宏觀上金屬鍵影響了熔點，金屬鍵越強，熔點越高（也包括硬度）。
[教師]同學的回答非常好。那熔點、原子化熱又有什么區別和聯系？
[學生]熔點、原子化熱都是通過實驗測定的數據，和金屬鍵的強弱都有關系。熔點涉及金屬由晶體到液體的過程，金屬鍵并沒有完全消失;原子化熱涉及由金屬晶體到氣態的過程，金屬鍵完全斷開，可更好地表征金屬鍵的強弱。
問題鏈的教學意圖：促進學生利用數據、辨析數據，進行宏微結合、證據推理。
[教師]好，通過同學們的分析，我們可以構建如下關于金屬鍵的分析模型：
金屬NaMgAl
外圍電子排布3s13s23s23p1
原子半徑/pm186160143
原子化熱/kJ·mol-1108.4146.4326.4
熔點/℃97.5650660
2.3 “微?！饔谩芰俊弊鳛楹诵脑掝}統整教學
微粒、作用和能量是貫穿《物質結構與性質》模塊的核心概念。雖然從微觀角度微粒及其作用不可見，但其物理化學意義卻非常真實。教學中要借助熔沸點、吸放熱、反應溫度等各種數據或反應事實充分揭示物質內部粒子之間的相互作用以及伴隨的能量問題。以水為例，水在0℃、 100℃、 1200℃的三種變化分別表現了氫鍵、范德華力、共價鍵等作用力的本質。教學中引導學生對比100℃和1200℃溫度能看出氫鍵以及范德華力的作用遠遠小于共價鍵的作用（見圖2）。
需要特別注意的是“微?！薄白饔谩薄澳芰俊比齻€核心概念是統一于一體的，而能量最低原理是理解微粒之間相互作用的重要觀念，教師要在充分理解這一概念的基礎上讓學生明晰構造原理、電子配對原理、價層電子對互斥模型、晶體的不同結構特征等等都是基于能量最低原理的體現，減少學生的死記硬背，加強學生的理解。
2.4 “結構—性質—應用”作為核心觀念統整教學
成功地發揮解釋和預測功能是結構化學理論不斷蓬勃發展的重要原因。教學中要充分發揮結構化學理論的這一功能旨向，也借此調動學生對結構化學的學習興趣。例如在氫鍵的教學中教師利用氫鍵解釋同主族氫化物的熔沸點規律、分子內和分子間氫鍵對熔沸點的影響、不同物質的溶解性、水楊酸二級電離的酸性、多聚體帶來分子量測定時的異常、氫鍵方向性帶來冰與水的密度比較，甘油、硫酸粘度較大，水的表面張力很大、植物細胞吸水、DNA的雙螺旋等，充分發揮氫鍵的解釋功能，引起學生對理論學習的超強價值體驗，提高學生分析問題和解決問題的能力。
綜上所述，結合物質結構與性質的認知理解，教學中用“技術—方法—創新”“實驗—數據—推理”“微?！饔谩芰俊薄敖Y構—性質—應用”等觀念統整教學，讓學生充分認識和理解學科認知與推理方式，構建對化學科研理解的真實圖景，形成可遷移到其他模塊或其他學科的學習能力和必備品格，為以后的學習研究打下堅實的基礎，是《物質結構與性質》模塊教學中教師要摸清的重要教學方向。
參考文獻：
[1]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 1.
[2]教育部基礎教育課程教材專家工作委員會組織編寫. 房喻， 徐端鈞主編. 普通高中化學課程標準（2017年版）解讀[M]. 北京： 高等教育出版社， 2018： 133～136.
[3]華英利， 占小紅. 基于問題驅動的“物質結構與性質”模塊緒言課教學研究[J]. 化學教學， 2017， （1）： 48～52.
[4]顧曄. 辯證思維方法在高中化學“物質結構與性質”模塊教學中的應用[J]. 化學教學， 2013， （2）： 70～73.
[5]嚴業安. 《物質結構與性質》復習中若干疑難問題辨析[J]. 福建基礎教育研究， 2015， （11）： 57～59.
[6]王素珍. 《物質結構與性質》和《有機化學基礎》模塊的教學時序對“有機物分子結構與性質”學習影響的研究[J]. 化學教學， 2014， （6）： 16～19.
[7]吳俊明， 錢秋萍. 化學的物質結構思維與教學[J]. 化學教學， 2018， （11）： 7～16.
[8]黃承志主編. 基礎儀器分析[M]. 北京： 科學出版社， 2017： 16， 23， 65， 73.
[9][10][11]李炳瑞編著. 結構化學（第3版）[M]. 北京： 高等教育出版社， 2017： 14， 64， 92.
[12][13][14]周公度， 段連運. 結構化學基礎（第3版）[M]. 北京： 北京大學出版社。2002： 189～190， 51～53， 187.
[15]Jun Zhang， Pengcheng Chen， Bingkai Yuan， Zhihai Cheng， Xiaohui Qiu. RealSpace Identification of Intermolecular Bonding with Atomic Force Microscopy [J]. Science， 2013， 342（1）： 611～614.
化學工程的研究內容范文第4篇
所謂的電力工程造價是包括電力工程的所有建筑成本, 其中包括最基本的建筑費用和其他各類必須的支出等。電力工程預算指電力工程整體施工開始前, 要結合工程結構, 根據建筑文件的一些規定, 從而計算實現要依照電力工程的建筑標準費用進行。通常來看, 所謂的電力工程預算偏向于建筑成本, 預算之下, 預算的編制工作就是相對具體的內容, 做一些資金的投入以及分配工作, 兼有各類核算工作。一般而言, 電力工程造價囊括了電力工程預算, 而電力工程預算包括了電力工程預算編制。所以, 電力工程造價如何直接取決于采取的預算編制方法是否合理化。同理, 反過來說, 工程預算編制工作受著工程造價的制約, 相對來說, 人們在工程造價上投入更多, 就會促進編制方式的完善。
2、電力工程預算存在的問題
2.1、預算方法的滯后性
近幾年, 伴隨著我國社會經濟水平的提高, 科技技術也在高速發展, 由此新型的技術不斷應用在各行各業。但是, 作為電力工程, 預算工作有一個顯著特點是處于靜態中, 通常預算編制常見的是定額換算, 所以電力工程的造價預算就存在著很明顯的滯后性特點。由于電力工程的預算工作往往存在著靜態的特點, 情況比較常見。因此, 造價預算的滯后性比較明顯。同時, 造價預算若在具體工作時, 還有一些代表性缺失情況發生。出現這種問題不僅造成了計算的誤差, 而且計算的準確性也受到影響。
2.2、設計、技術、預算脫節
電力工程設計時, 相關的設計者本身設計出的作品, 由于沒有基本的建筑知識做基礎, 技術做支撐, 就會加強后面施工的難度, 使施工成本增加。施工時, 施工人員也很難理解設計者的理念, 預算編制的人員沒有在工程現場工作經歷, 在做預算時沒有切合實際考慮。
3、電力工程預算編制的優化措施
3.1、詳細調查施工的情況
電力工程在預算編制時, 要結合工程實際情況, 調查研究, 在現場做好工程預算, 由此最佳的施工方案選出了。就可以做一些合理的施工處理了。通常要全面地對現場調查, 主要調查現場施工環境、工器具使用情況、電力設施情況和進出場設備的運輸情況等等?；趯ΜF場全面科學調查后, 接下來做好工程預算編制工作, 工程造價要科學控制。
3.2、做好電力工程設計管理
電力工程得以順利施工的關鍵因素就是合理的設計方案, 而且控制造價也要遵循。對此, 設計方案要以電力工程建設標準為依據, 必須在審核時符合《國家電網輸變電工程典型設計》。當設計方案完成后, 在預算過程中, 預算要具有可實現性以及穩定性。在設計時要做好以下幾個方面。首先設計前要做好勘察工作, 其次, 電力的線路要盡可能地繞過建筑, 最后, 設計方案要根據工程施工的建設, 而做出及時的調整。在設計電力工程的方案, 要了解所有的跟電力工程有關的信息, 使設計更加穩定, 更具合理性, 確保整個設計完整。
3.3、加強審核力度
為了盡可能的在預算工作時減少失誤, 在工程審核之前的前期要嚴格地做好概預算編制工作。審核時, 對于經濟的不同指標要綜合分析, 以使概預算工作更加準確, 使電力工程順利地經營管理。在施工項目的整個過程中, 審核內容涉及每一個環節, 都是要通過審核計算的, 不僅包括材料單價、通信設備以及運輸費用等, 而且包括跟主體配套的工程線路、施工的定額單價指標、工程設計圖紙、以及工程量等。審核管理方法包括四種:重點審核法、分解對比審核法、全面審核法與經驗審核法。在實際中的審核操作根據的就是方法, 合理、完整地審查和核對已經編制完成的電力工程概預算內容, 以免有虛假的編制數據報出, 要縮小概算與實際投資的誤差, 以此保障概預算編制質量的水平, 有效地控制工程的造價。
3.4、提高電力工程預算編制人員的綜合素質
電力工程是一個及其復雜的工程, 在做預算時就會有很多的問題。由于預算的相關人員在工程的現場沒有經驗, 在做預算時, 就要有綜合性的素質以及專業性強的技能。預算工作人員在面對工程預算時, 要具有足夠的耐心以及細心。為了準確地做好預算工作, 要通過知識的不斷學習, 全面地熟悉施工內容。
總之, 預算的編制工作在電力工程中是非常復雜的。在電力工程造價中, 預算編制工作與之有著直接的聯系, 為了做好工程造價控制, 要加強管理設計, 在施工現場要詳細調查。不僅要重視審核工作, 而且要提高預算編制人員的綜合素質。在電力預算編制時要加強編制內容質量, 加強精確度, 以此達到控制造價的目的, 以促進企業獲得最大化的經濟效益。
摘要：電力工程的造價預算一般都在施工開始前進行, 促進電力工程質量的提高, 進一步經濟效益得到提高, 工程也會靈活控制施工周期。目前, 我國的電力工程造價還有一些問題要解決。由于工程預算是工程造價重要組成部分, 工程預算受著主客觀因素的影響, 工程造價是否準確與之有關, 直接影響了電力工程造價。所以, 電力工程在進行預算編制時, 要根據目前的電子市場, 加強對編制工作人員的管理使工程造價更具合理與科學?；诖吮疚姆治隽穗娏こ填A算編制對工程造價的影響, 闡述了存在的問題, 針對性地提出對應的解決措施, 以供參考。
關鍵詞：電力工程,預算編制,工程造價,措施
參考文獻
[1] 張林.電力工程預算編制對工程造價的影響和優化途徑探究[J].現代經濟信息, 2016, 22:230.
化學工程的研究內容范文第5篇
1 采油工程注水工藝實踐中存在的主要問題
(1)結垢問題結垢問題是影響采油工程作業效率與注采質量的一個重要因素,不同位置發生結垢也會產生不同的危害,例如結垢問題發生在油管壁位置時,較為容易造成結垢化學物質成分加劇對油管的腐蝕,影響油管的使用壽命,并容易產生一系列的安全隱患,而結垢問題發生在地層中時,很容對地層造成一定的污染,其直接的影響結果就是導致井筒及周邊區域的油層滲透率下降,同時也對注采的有效性造成影響。通常情況下注水井結垢問題都是由油井周邊條件變化引發的底層水化學失衡,以及注入流體與地層流體之間不能配伍兩方面原因所造成的。
(2)出砂問題出砂問題通常都是在注水井投入使用較長時間后出現的,一般出砂問題的發生都與注水作業的相關設備老化、功能下降以及其他故障問題等有關,由于設備出現這些問題,就容易在生產過程中發生事故,造成生產中停井,這就會很大程度上增加油井泵壓的波動,在注水量的變化影響下導致出砂問題的產生,同時,由其他因素誘發的地層壓力變化也可能成為出砂問題的成因。出砂問題對與注水開采的影響主要體現在導致躺井和加劇注水井套管變形等方面,在嚴重情況下可能造成井點的廢棄,縮短井點開采壽命。
(3)套管損壞問題套管損壞的問題也會對注水開采作業造成很大的影響,尤其是套管縮徑變形和套管漏失兩種情況。而一般套管損壞的問題都是由注水導致的地應力變化影響、鉆井影響、高礦化度物質腐蝕影響、各類作業操作產生的磨損影響等原因所造成的。
2 完善采油工程中注水工藝的有效措施
(1)針對結垢問題的解決策略首先,為防止水質變化所導致的結垢問題,必須要在注水前對所使用的水源進行檢查與質量控制,準確把握水質情況,避免結垢條件的產生。
其次,為了降低結垢問題對注水設備及管道的腐蝕影響,必須要針對關鍵設備及管道加強防腐處理,使用耐腐蝕能力較高的抗腐蝕材料,充分提高關鍵結構部分及管道的防腐有效性,延長設備及管道的使用壽命。
最后,對已經出現的結垢問題,要通過采樣試驗確定結垢層的實際化學成分,針對相應的化學成分對癥下藥的應用化學制劑,通過化學反應清除結垢物質。但化學制劑的投入以及殘留有時也可能會造成對地層環境的污染,且加入量的控制存在一定的難度,因此,也常常會采取高壓水射流等機械除垢的方法,有時會配合碎石與高壓水流共同發揮除垢作用,機械除垢的方法能夠有效的避免化學除垢劑加入所產生的不良影響,也是今年來應用較多的一種除垢技術。
(2)針對出砂問題的解決策略首先,應做好日常對注水設備的維護與性能檢查,針對可能導致嚴重故障的隱患及問題,應及時進行維修,避免突發故障所造成的長期停井。
其次,要做好對注水井日常注水量、注水壓力等數據的監測與記錄,了解實際的吸水能力變化情況,并及時發現油壓或注水量的異常變化,檢查出砂問題是否發生。同時,在日常的動態監測過程中,還要注意套壓的變化情況,當出現較明顯異常時,應及時對封隔器進行檢查,明確其是否失效。再次,注水指示曲線的變化情況能夠為注水井的檢測提供一定的指導依據,注水指示曲線對注水層段的注水量、注入壓力的具體情況的反映,能夠為工作人員對注水井異常情況的判斷提供一定的參考依據,也是監測出砂問題發生的重要指標。最后,應加強對注水井出砂問題的規律分析,結合以往數據資料,通過深入的研究與科學模擬試驗,確定注水井出砂周期與防砂有效期,在注水開采作業中針對性的采取措施予以預防。
(3)針對套管損壞問題的解決策略首先,要通過加強對注入壓力的控制效率,并通過加強固井質量,減少泥巖層套管變形的發生幾率。其次,可以通過對套管材料的更換,或增加套管壁厚等方式,來提高套管的抗擠強度,減少外部擠壓作用下造成的損壞問題的發生。最后,應通過提高注水水質以及加強套管防腐技術的應用,來減少因腐蝕所造成的套管損壞,對套管起到保護作用。
3 結語
本文首先針對采油工程中注水工藝實踐所存在的主要問題進行了分析,之后針對各問題的原因及影響因素,對其有效的解決策略進行了探討,采油工程注水工藝的運用對于油田生產至關重要,希望通過本文能夠為我國油田油井注水開采技術的發展與完善提供一定的參考與幫助。
摘要：石油資源是推動世界發展的主要能源之一,同時在我國的工業化進程中石油也是不可或缺的重要能源,因此,保障油田開采對于我國經濟發展是至關重要的,在石油資源的開采過程中,注水工藝的運用效果很大程度上影響著開采的效率與安全性,基于此,本文將針對采油工程中注水工藝的實踐展開分析與研究。
關鍵詞：采油工程,注水工藝,實踐研究
參考文獻
[1] 李文東.稠油油藏注蒸汽和氣體復合開采技術研究[J].中國石油和化工標準與質量,2014,(11).
化學工程的研究內容范文第6篇
軟件工程沒有一個權威的定義,比較認可的定義為:軟件工程是一門交叉學科,它是解決軟件問題的工程,是對軟件開發、運作、維護的系統化的、有規律的、可定量的研究方法。
軟件工程有明確的目標。那就是研制開發與生產出具有良好的軟件質量和費用合算的產品。軟件質量可用六個特性來評價:功能性、可靠性、易使用性、高效率性、可維護性、易移植性。
軟件工程不同于一般工程,具體表現在以下幾點。
(1)軟件是邏輯產品而不是實物產品,所以費用集中在研制開發上而不在生產上。軟件不會用壞、磨損、老化,但有一個過時的問題。(2)由于軟件是邏輯產品,使得它的功能只能依賴于硬件和軟件的運行環境以及人們對它的操作,才能得以體現。(3)軟件產品的功能比一般產品的功能復雜得多。(4)軟件設計比一般產品復雜得多。具體表現在:功能的多樣性,實現的多樣性。推動軟件工程發展的原動力是提高軟件質量和軟件開發的生產效率。
1 傳統軟件工程
傳統軟件工程采用面向過程,即結構化程序設計方法,即有很多成功的例子,例如DOS操作系統,也有很多失敗的例子,例如美國阿波羅登月飛行計劃的軟件錯誤。因為傳統軟件工程不能駕馭復雜系統的開發,曾經一度產生了軟件危機。面對越來越復雜的軟件系統,傳統軟件工程已經不能勝任,在實踐中,人們呼喚能適應復雜系統開發的軟件工程方法學和軟件開發技術的誕生,面向對象軟件工程應運而生。進入20世紀90年代以來,Internet飛速發展,人們碰到了另一個難題,快節奏地開發基于Web的大型應用程序,面向對象軟件工程及其技術已經不能勝任,人們嘗試利用基于構件的技術來解決,于是誕生了CORBA、COM及COM+、J2EE及EJB等基于構件的技術和軟件開發方法。然而,今天的構件技術離人們追求的目標——軟件工廠還相差甚遠。
面向過程的優點:面向過程的思維方法是符合人類認識規律的,因為人們解決問題,總是一步一步進行的,其中,有順序,條件和循環,利用這三大結構,可以解決世界上的任何問題。這些方法是優秀的,被面向對象和面向構件所吸收,成為類或構件內部實現的有力工具。面向過程的缺點:著眼于細節,不能很好地從宏觀上把握系統。
2 面向對象軟件工程
面向對象軟件工程是運用面向對象方法,符合人類認識規律的一種軟件工程。20世紀60年代后期出現了面向對象的編程語言,2 0世紀7 0年代初X e r o x公司推出了Smailtalk語言。奠定了面向對象程序設計的基礎,1980年出現的Smatltalk-80標志著面向對象程序設計進入了實用階段。自20世紀80年代中期起,人們注重于面向對象分析和設計的研究,逐步形成了面向對象軟件工程方法學。典型的方法有ECoad和E.Your Don的面向對象分析和設計,GBooch的面向對象開發方法,J.Rumbaugh等人提出的對象建模技術(OMT),Jacobson的面向對象軟件工程等。20世紀90年代中期,由GBooth,J.Rumbaugh、Jacobson等人發起,在Booch方法、OMT方法、OOSE方法的基礎上推出了統一的建模語言(UML),1997年被國際對象組織(OMG)確定為標準的建模語言。
面向對象方法的出現受到了計算機軟件界的親睞,并成為20世紀90年代的主流開發方法。面向對象方法的優點如下。
(1)從認知學的角度來看,面向對象方法符合人們對客觀世界的認識規律很長一段時間里,我們分析、設計、實現一個軟件系統的過程與我們認識一個系統的過程存在著差異。例如結構化方法分析的結果是數據流圖,設計的結果是模塊結構,實現的結果是由程序模塊組成的源程序。(2)開發的軟件系統易于維護,其體系結構易于理解、擴充和修改面向對象方法開發的軟件系統由對象類組成,對象的封裝性很好地體現了抽象和信息隱蔽的特征。(3)面向對象方法中的繼承機制有力支持軟件的復用
3 構件軟件工程的概念模型
構件和基于構件的方法是電子商務革命的驅動力,它們是Internet時代開發企業級解決方案的方法。在任何行業中,復雜情況通常是通過很多關鍵概念來解決的。這些概念是通過抽象、分解、選代、細化等方法來表達的。其中的關鍵是分解技術——把一個較大的問題分解成較小的、可管理的單元,這樣每一個單元都是可以單獨處理的,這個技術是軟件工程的許多方法的核心。這些方法可以稱為結構化設計,模塊化編程,面向對象程序設計,基于構件的程序設計,它們產生的單元稱為模塊、包、對象或構件。
基于構件軟件開發是歷史發展的必然,基于構件的軟件開發(Component Based Software Development),簡稱CBD?；跇嫾能浖こ?Component Based Software Engineering),簡稱CBSE。CBD追求的目標是軟件的“即插即用”?；仡櫧浀涞墓I化革命,不難得出一些有益的啟示:功能再復雜的產品都是由大量標準的零件(領域構件)組成,零件在生產線上裝配成一個產品,所有零件在產品中共同發揮作用。分工越細致,專業生產的程度越高,總體生產效率就越高。
把這些啟示運用于軟件開發,那就是:標準的零件就是軟件生產的構件,構件在軟件生產線上通過集成得到新開發的軟件。
3.1 構件的分類
構件有兩個層次,粗粒度構件和細粒度構件。粗粒度構件指的是基于操作系統平臺的構件,已經實現即插即用的目標。例如,基于Windows平臺開發的各種應用軟件,Microsoft Office,Windows Media Player,Realone Player,Flash Get,金山詞霸,瑞星殺毒軟件等等,這些應用程序可以直接安裝使用,當不再需要這些應用程序的時候,可以通過自帶的卸載程序或通過控制面板將其卸載。很明顯,這正是我們所討論的軟件的“即插即用”,只不過這些構件跨平臺能力太差,不能直接從Windows平臺移植到Unix平臺、Solaris平臺或其它平臺;復用程度也太差,不是我們心目中最求的目標。
細粒度構件指的是可以用來組裝應用程序的構件,包括通用構件和專用構件,基于構件的軟件開發討論的就是這種構件。
另一種分類是根據軟件復用來進行分類的,分為廣義構件和狹義構件。廣義構件是指用于復用的軟件實體,包括分析文檔、詳細設計、代碼實現等。狹義構件特指二進制代碼構件,可以用于組裝應用程序。
3.2 CBD模型描述
基于構件的軟件開發,簡稱CBD,足面向對象程序設計的繼承和發展。一個構件由一個或多個對象經過包裝構成,通過接口獨立地對外提供服務。接口和硬件接口相似,有輸入接口、輸出接口和輸入輸出接口。我們看現實生活的一個例子,可以引發我們的很多思考。人是一個對象,也是經過規范包裝的一個構件,其接口是眼、耳、鼻、舌、口、身,其中眼、耳、鼻、舌是輸入接口,口是輸出接口,身是輸入輸出接口。人通過輸入接口接收信息和對外界的感知,通過神經傳遞消息,集中在大腦進行加工處理,反饋信息通過神經傳遞到輸出接口,從而完成人對現實世界的認識和感知,完成人與人之問的溝通與協調,這樣就構成了整個人類社會。
CBD也是相似的,每個構件都是由一個或多個對象經過規范包裝構成的,形成標準的部件,然后在構件集成開發環境下,組裝成應用程序。下面我們詳細看一下CBD生存周期的概念。
基于構件的軟件開發生存周期為系統分析,藍圖設計,構件的準備與生產,構件的集成與測試,使用,維護六個階段。經過系統分析和藍圖設計之后,就必須進行構件的準備和生產,這時候,可以復用通用構件,對于特定領域的特殊構件,必須自己進行生產,實現領域內的特殊業務邏輯。系統分析的時候,采用自上而下的分析方法,識別出系統的所有需求,把整個系統分解為多個一級子模塊,如果需要,再進行更細的詳分,標識為二級子模塊,三級子模塊等等。一般來說,模塊的劃分不宜太深,二級就可以了,否則理解起來就很困難。當把子模塊詳細分解為構件之后,在構件集成開發環境下,首先進行構件設計,實現業務邏輯,然后標識接El,進行規范包裝,使構件像工業上的標準零件一樣。在集成開發環境下,采用和c棚似的兩層界面,一層是設計界面,一層是代碼界面,構件集成開發環境的成功之處在于,雙擊任何一個構件,能夠將構件和構件代碼一一對應起來,從而大大方便編程和調試程序。當把各個小構件準備好了之后,把它們集成編譯為更大的構件,直至集成為一級構件,最后把一級構件組裝為應用程序。
為了更加直觀,可以把包裝好的構件用圖形界面表示出來。有的構件是獨立構件,有的構件由很多小構件組裝而成。
3.3 構件軟件開發層次結構(圖1)
摘要：本文基于筆者多年從事軟件工程的相關學習和研究心得,以基于構件的軟件工程技術為研究對象,探討了面向對象軟件工程與傳統軟件工程之間的差別,給出了基于構件的軟件工程概念模型,全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華,相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。
關鍵詞：構件,軟件工程,面向對象
參考文獻
[1] 朱三元,錢樂秋,宿為民.軟件工程技術概論[M].北京:科學出版社,2007.
[2] R.Otte,P.Patrick,M.Roy[著],李師賢,等[譯].CORBA教程[M].北京:清華大學出版社,2009.