采用系统方法

在美国，控制工程师通常没有在控制工程部门接受过教育。相反，他们获得电气工程、机械工程或化学工程等学科的学位。

2003年，由国家科学基金会资助的一系列研讨会对化学工程课程进行了评估。来自超过53所大学(占美国系的三分之一)的教师和5名行业工程师达成了强烈的共识，认为有必要对化学工程本科教育的基本原则进行重大改变。看到https://web.mit.edu/che-curriculum参阅这些研讨会的全部会议记录。研讨会参与者定义了化学工程师的工作范围，并描述了本科化学工程教育的要素，而不依赖于传统课程的当前类别，这在过去40年里是相当静态的。

出现了三个组织原则。首先，化学工程师试图理解、操纵和控制物质的分子基础，以及分子水平的过程(物理、化学和生物)，这些过程是在自然和技术中观察到的现象的基础。分子转化是对这一层面现象的统一处理。其次，化学工程师是有效的，因为他们结合了宏观工程工具和分子理解。多尺度分析处理发生在不同尺度上的现象(例如在填充床反应器中，从动力学机制到热负荷)，以及理解一个尺度上的现象如何影响另一个尺度(例如，分子结构可以影响宏观流动特性)。

重要的是，第三个组织原则是系统分析和综合，这是设计或操作系统以实现产品或过程所期望的行为或性能的能力。工程师基本上是解决问题的人，他们寻求在技术、社会、经济、监管和环境限制中实现某些设计或性能目标。因此，课程的系统组成部分应确保化学工程毕业生能够:

• 创建和理解物理现象的数学描述;

• 缩放变量并进行数量级分析;

• 构建和解决复杂的开放式问题，需要估计和假设，并涉及知识和信息的整合;

• 管理大量杂乱或嘈杂的数据，包括丢失的数据和信息;

• 解决复杂和有时相互矛盾的过程设计问题，处理解决方案对假设的敏感性，数据的不确定性，假设问题和过程优化。

课程的系统部分是训练学生使用化学和生物过程的合成、分析和设计工具的部分。系统教育教他们如何将化学和生物系统的科学事实和原理转化为工程决策。

系统教育的知识库包括在多个长度和时间尺度上进行动态和稳态仿真的方法、数据的统计分析、灵敏度分析、优化、参数估计和系统识别、反馈的设计和分析、在线监测和诊断的方法、产品和流程的设计方法以及计划、执行和解释实验的工具。新的教育材料应该使教师能够在本科教育的每个阶段将系统概念整合到课程中的许多课程中。当学生学习新的科学概念时，能够将特定的科学知识用于工程目的的系统工具可以并行呈现。

作者信息

托马斯·埃德加(Thomas F. Edgar)是德克萨斯大学奥斯汀分校化学工程系的教授。

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