材料科学与工程与化学工艺程与工艺哪个对数学的要求更高?

为什么化学专业看似不需要很高的数学要求?
本人大一生,在国内一所化学还可以的学校(G7)学习化学,在学习数学过程中发现,学校数学课程设置仅为1年,两本课本揉和高数与线代,内容少于普通工科学生,课本难度略低于或等于一般高校工科学生,老师也只是照本宣科,我们只是依样画葫芦做题,大概不消半年数学就会忘记。据说考研也不用数学,不知道为什么化学专业对于数学基础要求这样呢?以后从事理论化学(我校为主)或是应用化学都没有什么用么?PS:我校不少学长都是本科化学,出国研究生化工,如果这样的话,对数学要求又是怎么样的呢?
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先介绍下背景。我是中关村附近一个学校化学专业毕业的,应该说是全国化学专业第一不会有太大争议。个人认为,Ji ZHONG关于这个问题的认识不是很合理,也欢迎进一步的讨论。我们要区分两个问题:1. 化学学科和数学的关系如何? 2. 从事化学学科相关工作的人和数学的关系如何?首先回答第一个问题。化学作为自然科学,那么必然要尽力遵循数学的体系,直白的说就是尽量公式化。作为自然科学中游的化学学科,在努力将实验事实、规律以物理模型表达,而物理模型基本是高度数学化的。具体来说,计算化学分支着眼于以量子物理模型的基础来研究分子的相互作用(主要是电磁作用),建模并预测结果。这部分研究仍处于比较初级的阶段,能研究部分不太大的分子的简单相互作用,但远不及能预测实验结果的程度(相比于高能物理、实验物理、凝聚态物理等领域)。在可见的未来,计算化学研究会有所进步,但短时间内,不可能替代占据主流的化学实验研究(个人意见)。这主要是因为真实世界的复杂性,以及宏观体系的数量规模。很大程度上,发展瓶颈可能在于人类的计算能力;而计算成本如果过高,则作为研究方法就失去了相比于实验研究的优势。第二个问题是,从事化学学科相关工作的人需要多少数学基础。对于多数人来说,数学基础的意义是非常有限的。以下按学习的顺序来描述。在化学的二级学科中,一般认为物理化学和结构化学对于数学要求比较高。其中,物理化学的确涉及微积分学的部分内容,但多数仅是浅显的概念。例如,单组分体系,(比如纯气体),焓(H)可以表达为压强p和温度T的函数。那么常常基于此写出全微分表达,然后讨论在某个条件变化时,焓的变化。完成这部分推理,只需要对全微分有最基本的概念。实际上,略低于工科的数学都超过了需要用到的范围——真实世界中没有“连续又不可导”或者“无穷级数”描述的状态!这样,作为必修课不作过高的数学要求是合理的。结构化学是另一门要求数学基础高的必修课。作为学科来考量,结构化学建立在线性代数、群论基础上,对于学生的代数学有很高要求。但结构化学在化学中,并非一主要分支,多数时候,化学工作者用它的结论而不必了解其深入来源。由此还可以说到仪器分析的诸多手段,确实涉及物理、化学、微电子、信号等诸多知识——如同一名影像学医师不必知道X射线如何发出或者CT技术中如何使用FFT(快速傅里叶变换)来处理数据,化学工作者在多数时候,并不必深入了解仪器的这部分原理。强调一点,论述并非否认数学的重要性,而是想阐明,从实用性及教育的普适性来讲,对于化学专业学生做不太高的数学要求,一般是合理的。以上讨论的“化学”均指理科意义上的“化学”,即不涉及工业研发。化学工程对于数学有比较特殊的要求,因我专业所限,不应妄加分析。
谢邀。这页面中的误区多到无力吐槽,我也提不起精神写很多了。原因其实是因为化学要处理的是跨尺度的事件。目前的数学还不远足以供物理学家去建模跨越如此大的空间和时间尺度的事件。
作为曾经的化工工程师,我的经验是化学专业也很需要数学的,我们曾经合作的一个德国化工工艺工程狮,其数学水平让我这个曾经自我感觉数学水平不错,也得过一些竞赛奖的自惭形秽,其头脑如电脑,物理化学公式信手拈来,上万根管线里面的物质状态、压力、温度、热交换等好像都在其脑子中,试车时,任何工艺参数的调整,他在拍纸簿上算算,结果就出来了,看得我目瞪口呆,后来才知道人家原本是数学博士,化学是第二专业。在学校的时候,我也学了两年多的数学。
计算化学,量子化学
看到这个问题我来回来一下:先说下我的学科背景,本科专业材料科学与工程,但课程设置上偏向于材料化学,硕士专业材料物理化学,方向电化学。单纯从化学来讲化学分为太多的门类了,我先概述下传统意义上的四大化学,即无机化学、有机化学、物理化学和分析化学。无机化学设计门类非常多,但也是最为基础的东西,其中涉及元素种类、性质等东西还是偏记忆和理解为主,而涉及价键结构等比较理论化的东西如果学习深入的话,对数学的要求还是挺高的。其中会设计量子力学、结构化学甚至固体物理的相关东西。有机化学我了解不太深入,但有机化学更侧重的还是合成与工艺方面,准确说有一定基础后有机化学上手难度没那么大,但内容及其庞杂,学习透彻的话非常不容易。接下来是让无数学化学的人头疼不已的物理化学,说化学与数学关系不大的人绝对没有深入接触物理化学。关于物理化学中的动力学、热力学等绝逼对数学要求很高。热力学里面的各种积分微分的一大堆东西时让无数学生吐血的,而且更奇葩的是里面那些公式的推导。再者书看懂了还做题目绝对是两码事,物理化学单单一门课学透都要花非常多的功夫,数学基础好的必然有优势。分析化学我只浅浅学过,个人觉得要求没特别深。个人看法,欢迎指正。
国外好的化工专业,搞化工控制领域的数学系的人很多,对数学要求很高。
本人国内综合类TOP10学校毕业。本科专业为工程方面的化学,不算理论化学。高数、线代、概率都学了,好像还有一门数值计算方面的课程。以上总共有2年的数学课程。后续的化学专业课基本不涉及高等数学,可能只需要用到一元积分(可能大学物理需要用到的数学更多.......)。本专业考研需要考数2(最简单的考研数学)。仅供参考。
从学科角度来看,化学还是只是一个以实验为基础的科学。现阶段的各种科研成果也更多地来自于实验而非理论预测。所以对于一个化学家来说,除非是理论化学家,那么在数学、物理乃至编程和算法的要求都非常低。只需要学会微积分、线性代数中的一些初级知识、一些偏微分方程的解法,最好再加入一些概率和统计的知识。但是,从大学生选专业的角度来讲,我认为只要你选择了理科,那么要尽可能地多学数学!我也是中关村边上那所文理学院的化学系的。说实话相比于我们学校和清华乃至科大理科专业的一些教学思想。我觉得我们学校实在是太烂了,可能都比不上一些二本院校来的实在。我认为,当今的理科做到以下两点才是最重要:夯实数理基础,提高信息素养。前一句告诉你要多学数学,后一句告诉你要提高自己的计算机水平,一些常用的计算软件要会用,要熟悉,我以为,至少一种编程语言,同时要熟悉一些常用的算法以及它们的实现。化学系的学生,在我们学校,往往会觉得自己其实没有学到什么东西,原因就是在这里:把大量的时间和精力放在化学实验和对实验的思考上。可能对于一个化学工作人员,这是应该的;但是对于一个大学理科生的教育,这是极其错误的,既然想选择理科专业来学习,那还是应该把这段时间用来学一些硬科学,学一些实打实的东西。社会对于行业究竟有多大价值的评判还是比较准确的,我不谈商学院、经济学院的学生,就说数理化和计算机。计算机的学生最高薪,在所有理工科里面也很高了。其次是数学,如果你真的对进一步的统计学和计算科学(基本上是这两个)没什么兴趣的话,完全可以去一些投行的固定收益资产部门。学物理的也还好,受到的数学和计算机训练多,以后可以向工业界发展,我还见过物理本科毕业之后直接去豌豆荚的。至于学化学,我不想说什么了,要是论往工业转,来我们学校大四的问问:有多少会AutoCad?有多少会Matlab?有多少会SAS或者SPSS?很少很少。所以大四校招基本上没我们什么事。因为,你觉得你四年在实验室获得了很多。但是,从一个更为客观的角度来看,你获得的东西真的很少。然而一个真正为年轻人着想的大学或者专业,我觉得,至少得能保证年轻人将来有口饭吃吧。当然了,我们这个学校为学术负责、为人类负责、为国家的未来负责,但是不为年轻人负责。写了这么多,我想说,其实我是大二的,我没太深和太广的经历,即便是在我这个专业里面。但是我觉得,等你都经历完了才承认我以上这些观点那就太晚了。我们学校不知有多少个27.28的助教最后选择了混毕业然后找高中当老师。我并非看不起高中老师,只不过,你当年高考拼尽全力考到这里,你的初衷真的是高中老师吗?你的高中老师真的希望你去做他的同行吗?By the way, 即便是当老师你还没受过教学法和心理学训练呢?你确定能当好老师?
不仅仅是化学专业,生物专业也不需要很高的数学要求。原因大概是对高等数学的依赖不高吧。对于生物来讲,学好统计学倒是很有必要的,对于设计实验和分析数据都有非常大的帮助。除非搞计算生物学和系统生物学的,其他的方向,对数学的要求,只要会用就OK了。
如果稍微回顾一下化学的发展史,从冶金学和炼金术算起,化学从诞生以来就是门实验科学.我们对于物质结构的认识不过是一百多年以来的事,热力学的发展也只有一百五十年;那之前的化学原理不过是大量实验的经验性总结,即便是今天的化学课本上也不乏这种经验性的内容,如元素周期律,勒夏特列原理,相似相溶原理,软硬酸碱理论,等等.这些经验性原理有的甚至现在也难以解释清楚,但是它们用来指导实验确实有用.当然,当代物理学已经深入到基本粒子的尺度,精度已经达到小数点后第9位(朗德g因子).然而这并不意味着化学理论也可以精确如此.以物质结构为例,我们知道在量子力学中,将氢原子视为一个二体问题可得到严格解(还没有考虑自旋).如果多一个原子核成为,或者多一个电子的原子,这样一个三体问题就无法得到解析解.元素周期表上一百多种原子,形成的的化合物更是恒河沙数,自然更加复杂难以处理.就算使用计算机从头计算(ab initio),也要引入近似条件(单电子近似和绝热近似)(当然这样精度已经相当高了).我们熟知的原子壳层模型以及各种化学键理论等,更是引入了各种各样的更粗糙的近似.很多化学理论都来源于简化或近似的物理理论和模型,如动力学中的碰撞理论,过渡态理论,双电层模型,等等.这样一来,我们平时常用的化学理论几乎都是定性和半定量的.这些模型常常不作为定量的依据,而是描绘某种图像.没有定量不意味着没有用,相反,这些定性和半定量的图像对人们理解物质和化学反应很有帮助,当然也用来指导实验.化学从原理上就不是严格定量,引入了大量简化和近似的,化学专业对于数学的要求不是很高.这两者谁是因谁是果并不好说,然而这两者的存在性应该没有疑问.除了基本的化学原理,就像前面说的,化学这门实验科学中,更多的是各种各样的经验和规律.化学无非就是研究各种物质(无机物有机物高分子化合物)的合成方法学,然后对各种合成产物和天然产物进行分离提纯,最后使用各种表征手段,确认其结构和各种物理的化学的性质.各种各样的合成方法分离方法分析方法,自然都是经验性的总结,当然这其中的多数是有理论依据的.我们掌握各种化学理论,主要是为了更好地认识这些经验和规律.所以一般来说,我们只需要知道这些化学原理大致的来龙去脉,甚至直接记住它们,懂得如何应用就足够了.对于大多数化学专业从业人员,并没有必要学会如何建立某种化学理论.具体到四大化学基础课,元素化学,化学分析和有机化学自然是需要记住一些最基本的化学反应和合成方法;物理化学和结构化学要求有一点数理基础.很多人都被一大堆的数学公式吓住了,其实这些内容涉及的数学并不困难,高等数学和线性代数的内容足以应付.这两门学科之外的内容是不会作要求的.如果想体会一下什么叫困难,不妨随便找一本物理书或数学书好好看看体会一下.仪器分析涉及到各种分析仪器,对于非分析化学方向的学生来说,这些仪器的原理并不是很重要,因此对数理基础也就相当于没有要求了.另外,与化学专业相比,化工对数理基础要求高一些.化工涉及流体的流动,传质,传热,相变等一系列物理的问题,可能需要学一学偏微分方程(数学物理方程).而且化工比化学更需要定量,可能有更繁琐的计算.我前边说了讲了这么多,都是在说化学对数理要求不高.但是学好数学可能非常有好处.最明显的是理论化学和计算化学专业.据我所知,有的计算化学专业的学生去物理系旁听量子力学和高等量子力学等课程.对于做实验的,有可能需要了解仪器的原理,甚至改装仪器或者自制设备.听说有个分析化学专业的学姐还自学了小波分析.当然,更多的时候用到一次函数就够了.至于什么时候学那些在课程设置之外的内容呢?我建议提问者,依照自己的需求或兴趣自主学习.这个可以是自习,也可能是去旁听.对于提问者的悲观态度("老师也只是照本宣科,我们只是依样画葫芦做题,大概不消半年数学就会忘记。"),我觉得,指望大一学一遍高数线代就记住一辈子是不现实的.第一遍学习的效果,一般是很快就忘了很多,但是记住了最主干的内容,需要的时候再翻书就能马上捡起来.应某人之邀答题.(确定不是黑我们化学民工吗?好吧作为回应我只想说:化院学生是不用学离散数学的)
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专业代码:081301修学年限:4年授予学位:工学学士
本专业属于国家教育部2012年9月最新颁发的《普通高等学校本科专业目录(2012年)》中的基本专业,专业代码为081301。培养目标:本专业培养具备化学工程与工艺方面的知识,具有高度社会责任感、良好的道德 文化修养和健康的身心素质,具有创新意识和较强动手实践能力,能在化工、能源、环保、材料、冶 金、信息、生物工程、轻工、制药、食品和军工等部门从事工程设计、技术开发、工厂操作与技术管 理、科学研究等工作的工程技术人才。培养要求:本专业学生主要学习化学工程学和化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,接 受化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法等方面的基本训练,掌 握对现代化工生产过程进行模拟计算和过程优化、对现有化工生产工艺与设备进行技术改造以 及对化工新产品、新工艺、新设备进行开发与设计的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力:1、掌握马克思主义、毛泽东思想基本原理、邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展 观,具有高度的社会责任感、良好的人文社会科学素养和良好的职业道德;、2、具有本专业所需的数学、化学等自然科学知识以及一定的经济学和管理学知识,掌握化 学工程、化学工艺等学科的基本理论、基本知识和相关的工程技术基础知识;3、掌握典型化工过程与单元设备的设计及模拟优化的基本方法;4、具有较强的创新意识和对化工新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的 基本能力;5、掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;6、具有一定的科学研究和实际工作能力以及一定的质疑和批判性思维能力;7、了解化学工程与技术学科的理论前沿,了解化工新产品、新工艺、新技术和新设备的发展 动态;8、了解国家对于化工生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的方针、政策和法规,具有自 愿改善健康、安全和环境质量的责任关怀理念,遵循责任关怀的主要原则,了解化工生产事故的 预测、预防和紧急处理预案等,具有应对危机与突发事件的初步能力;9、具有一定的组织管理能力、较强的表达能力、人际交往能力以及团队合作能力;10、具有对终身学习的正确认识和学习能力;11、具有一定的国际视野和跨文化环境下的交流、竞争与合作的初步能力。主干学科:基础化学、化学工程与技术。核心知识领域:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化工原理、化工热力学、化学反应 工程、化工设计。主要实践性教学环节:课程实验、专业实验、课程设计、认识实习、生产实习、毕业设计(论文)。主要专业实验:基础化学实验、化工原理实验、化工热力学实验、化学反应工程实验、化学工艺实验等。修业年限:四年。授予学位:工学学士。
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化学工程与工艺
专业代码:081301
授予学位:工学学士
修学年限:四年
开设课程:
主干学科化学、化学工程与技术。主要课程物理化学、化工原理、化学反应工程和一门必选的专业方向课程。
主要实践教学环节
包括化学与化工基础实验、认识实习、生产实习、计算机应用及上机实践、课程设计、毕业设计(论文)等,一般安排40周。
本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识,能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。
专业培养要求
本专业学生主要学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。
毕业生具备的专业知识与能力
1.掌握化学工程、化学工艺、应用化学等学科的基本理论、基本知识; 2.掌握化工装置工艺与设备设计方法,掌握化工过程模拟优化方法; 3.具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力; 4.熟悉国家对于化工生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的方针、政策和法规; 5.了解化学工程学的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的发展动态; 6.掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力。
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