化学反应工程是化学工程与工艺专业的主干学科,在该专业整个学科体系中占据核心地位。该学科是建立在无机化学、有机化学、物理化学及分析化学等基础化学学科之上,同时与传递过程原理、化工设备、化工过程控制紧密联系在一起,而本学科关于化学反应器开发理论又为化学工艺学提供了核心基础^[1-3]。化工过程的开发主要指化学反应器的开发,因此,了解并切实掌握本学科的基本理论和方法是现实的迫切需要。

由于工业反应器中所涉及的过程复杂,既有反应过程,又存在着大量的物理过程,两者相互影响、相互渗透,由此演绎出一系列不同于其他学科的新知识、新理论和新方法。本学科中很大部分内容涉及非均相反应器的模拟和优化,需要求解众多非线性微分方程,这不仅要求学生具备较高的数学素养,而且还要求其必须具备较强的编程能力^[4-6]。诸如此类,客观上也增加了学好本学科知识的难度。

笔者经过长期的教学实践,对学生现状有着较为准确的了解。对大多数学生而言,当务之急是加强其工程哲学思维能力,使其对学科的底层逻辑能有深刻的认识和领会,贯通学科知识,从而培养其浓厚的学习兴趣,进而产生良好的学习效果。

当前,众多高校院系各学科都在大力倡导课程思政建设,思政建设内容言人人殊,颇有百花齐放之景象^[7-9]。依据化学反应工程学科自身的特点,笔者认为思政建设一项重要的内容是将唯物辩证法的矛盾分析原理与学科的具体实际问题结合起来,对学科底层逻辑做一全面钩沉梳理,从而形成具有专业特色的工程哲学思维^[10-12]。如此方可有效避免思政建设的形式化和空洞化,培养学生具有系统的、深刻的、唯物辩证的工程哲学思维,不仅能为其今后的科研创新提供有力的方法论上的指导,而且有益于培养出具有中国特色社会主义建设的高层次专业人才,更有益于学生具备明确的认定事物、辨别是非的思维能力,从而塑造正确的价值取向。

人们对事物的认识总是经历由特殊到一般,再由一般到特殊的两个过程^[13-15]。根据这样的认识规律,本研究拟先阐述本学科在整体上不同于其他学科的特殊性,其次从矛盾各方面的特点与地位出发作出辨析,再从矛盾的普遍性与特殊性之间的关系角度进行探讨,最后从矛盾各方面的同一性,以及同一性对矛盾各方的限制与约束原理出发进行梳理,以完成认识上的否定之否定过程; 同时也期望向读者阐明,本学科在其绚丽、繁杂的数学推导演绎之外,还有其内在的底层逻辑。唯有将这些底层关系全面展现,方能了解本学科的完整面貌。

任何一门学科之所以能够成立,必须要有统一的研究对象和研究方法^[16],这构成了一学科区别于其他学科的内在根据,也是我们认识一门学科的基本出发点。正如毛泽东在《矛盾论》中指出的:“任何运动形式,其内部都包含着本身特殊的矛盾。这种特殊的矛盾,就构成一事物区别于他事物的特殊的本质。”^[17]308例如,化学工程学科其研究对象是传递过程,包括动量传递、热量传递和质量传递; 化工热力学其研究对象则是将大量分子组成的体系视为一个整体,研究大量分子中发生的平均变化,用宏观物理量来描述体系的状态。

化学反应工程所研究的对象是工业规模进行的反应过程,这是本学科不同于其他学科之所在。在工业规模进行的反应过程中自然以化学反应为主,但同时也包含着大量的物理过程。尤其是这些物理传递过程与反应过程相互之间存在着极为复杂的联结作用,由此派生出不同于其他学科的重要特征。

一般化学工程所采取的研究方法主要是基于相似论的无因次准数关联法,虽然为减少实验工作量而建立了实验方法论,以使实验结果在几何尺寸上能“由小见大”,在物料品种方面能“由此及彼”,但该法本质上仍属于经验法。

化学反应工程所采取的研究方法具有不同于一般化学工程学科的鲜明特点,由于反应过程的非线性,准数关联法在反应器的放大研究过程中不再适用。故本学科自始至终都强调数学模型法,认为该研究方法是本学科未来的发展方向。相较于经验放大法,数学模型法是基于对过程的深刻理解,不仅是定性的理解,而且是定量的理解。因为把握住了过程的本质,并在此基础上进行简化,所以该法是更为科学的方法,可以获得“由表及里”之功效。

毛泽东在《矛盾论》中指出:“在复杂的事物的发展过程中,有许多的矛盾存在,其中必有一种是主要的矛盾,由于它的存在和发展规定或影响着其它矛盾的存在和发展。”^[17]319考察化学反应工程学科,可以知道反应器中所发生的工业反应过程是个极为复杂的大系统。对该系统进行矛盾分析,从学科最底层来看,存在着工业反应器作为一个整体与工业反应过程之间的矛盾,以及工业反应器与反应器设备之间的矛盾。在这两对矛盾中,由于“过程”是最活跃、最复杂的因素,它的运动变化对反应场所的浓度和温度提出不同的要求,而“反应器设备”将以其结构型式、尺寸及操作方式的改变来满足“过程”的需要。因此,反应器与工业反应过程之间的矛盾占主导地位,是主要矛盾。反应器的结构与型式属于次要矛盾。

工业反应过程又可分解为传递过程和反应过程,它们之间的相互影响、相互作用构成了在基本矛盾之上的第二层次矛盾。在该层次矛盾中,一般而言,反应过程是核心,它对传递过程提出相应的要求,传递过程则需满足这种要求。因此总过程与反应过程之间是主要矛盾,与传递过程之间则居于从属地位,属于次要矛盾。

属于第二层次矛盾的还有反应器设备与其结构,以及设备与其型式之间的对立统一。结构是指由相关构件按照合理方式组织在一起,形成不同的空间型式和空间组合,以满足不同的传递过程需要。相对于外在的型式,结构属于内在的因素,因此设备与其结构之间的矛盾为主要矛盾。型式是指设备的内部空间和外部体形,是外在的,设备与其型式之间通常属于次要矛盾。

传递过程又分为动量、质量和热量三种传递方式,它们之间相互区别,又相互影响,从而构成了第三层次矛盾。其中动量传递是主要矛盾,热量传递、质量传递往往是相伴而生的,处于从属地位,是次要矛盾。

反应过程分为基本类型反应和复合反应系统。基本类型反应包括:简单反应、可逆反应、平行反应、串联反应和自催化反应五种。有时将自催化反应纳入简单反应系列,则基本类型反应减为四种。复合反应系统由基本类型反应组合而成,因此它往往可以分解为一系列基本类型反应。在复合反应系统中,在不同的条件下,通常表现为某一种基本类型的反应占主导地位,是整个反应系统的主要矛盾,其他的反应为次要矛盾。因此不同基本类型反应之间的矛盾构成了第三层次矛盾系统。

例如:苯氧化生产顺丁烯二酸酐的简化模型^[16]

是一个由平行反应和串联反应组成的复合反应。三个反应活化能的高低关系为E₃<E₁<E₂,该反应在固定床反应器中进行。显然,在固定床反应器的进口部位,由于原料浓度高,其平行副反应是影响反应选择率的主要因素,为主要矛盾,串联副反应为次要矛盾。忽略次要矛盾的影响,抓住主要矛盾,于是,反应模型可简化如下:

而在反应器的后部,由于产物顺酐的生成和原料中苯浓度的减少,这时串联副反应是造成选择率降低的主要因素,成为过程的主要矛盾,平行副反应转化为次要矛盾。同样忽略次要矛盾的影响,反应模型可简化如下:

为强化整个反应系统,提高选择率,根据E₁>E₃,反应器进口处应取高温; 而E₁<E₂,为降低反应产物顺酐深度氧化反应的程度,反应器后部应取低温。整个反应过程要求沿反应器长度呈前高后低的温度序列。

可见主要、次要矛盾的分析,给了我们很重要的方法论上的启示。

对于每一个具体的传递过程,其进行的速率可以表示为推动力与阻力之比,因此传递过程包含了速率与推动力、速率与阻力之间的矛盾; 而反应过程则包含了反应速率与浓度、反应速率与温度之间的矛盾,它们属于第四层次的矛盾。在本学科中,第四层次的矛盾属于最基本、最简单的矛盾。

为使读者易于了解,现将工业反应过程中所包含的诸多矛盾以树状结构图的形式表示,其示意图见图1。

图1 工业反应器中各层次矛盾示意图
Fig.1 Schematic diagram of contradictions at different levels in industrial reactors

在上述复杂的矛盾系统中,处于第二层次的反应过程与传递过程之间的关系无疑是最为重要的,反应工程学科中大部分的研究内容都是围绕着这一对关系而展开的。

另外,需要强调说明的是,以上关于主、次矛盾的划分,仅就一般情形而论。事实上,在过程发展的不同阶段,当条件发生变化时,主、次矛盾的地位通常会发生变化。例如,对于反应级数大于零的简单反应,如果是在平推流反应器中进行,决定反应结果的主要因素(矛盾)是反应动力学过程,设备因素处于次要地位,属于次要矛盾; 而当该反应处于全混流反应器中进行时,导致反应结果下降的主要因素是返混,即动量传递过程,传递过程属于设备性质,因此设备因素便从先前的次要矛盾地位上升为主要矛盾。这便是当条件不同时,主、次矛盾的地位发生变化的情形。

毛泽东在《矛盾论》中指出:“为要暴露事物发展过程中的矛盾在其总体上、在其相互联结上的特殊性,就是说暴露事物发展过程的本质,就必须暴露过程中矛盾各方面的特殊性,否则暴露过程的本质成为不可能。”^[17]310

对于传递过程和反应过程之间的关系,我们不仅要从它们之间的相互作用、相互联结上去了解和把握,也要分别从传递过程与反应过程这一矛盾的两方面去认识和把握其各自的特点,同时还要了解其在总过程中的地位与作用。

对于传递过程,无论是动量传递、质量传递还是热量传递,传递速率都可以表示成推动力与阻力之比。动量传递其推动力为压差,阻力为流体内部的摩擦力; 传质过程其推动力为浓度差,阻力来源主要是分子之间的碰撞,若是对流传质,则其阻力大小不仅和物系性质有关也和流动状况有关; 传热过程其推动力为温度差,阻力与传质过程阻力相类似。为简化起见,我们一般认为传递过程速率与压力差、浓度差和温度差成简单的正比关系。

对于反应过程,反应速率若采取幂函数形式来表示,则可分解为浓度效应和温度效应。温度效应通常用阿累尼乌斯公式来表示,它反映了反应速率常数与反应温度之间的关系,这种关系的性质由活化能来表征。活化能的大小反映了反应速率常数对温度的敏感程度。活化能大,则温度的变化对反应速率的变化影响就大; 活化能小,则温度的变化对反应速率的变化影响就小。表征反应速率对浓度变化的敏感程度的参数是反应级数。反应级数越大,浓度的变化对反应速率的影响越大; 反之亦然。

当传递过程与反应过程在具体反应器中构成一对现实的矛盾时,不同情形下两个分过程即矛盾双方的地位和作用也不相同。例如,对于气固相催化反应过程,反应物通过外扩散过程到达催化剂颗粒表面,然后在颗粒表面进行反应。这时反应物在气膜内扩散传递是物理过程,气膜内无化学反应发生,这是典型的外扩散-反应串联过程,其示意图见图2。

图2 外扩散-反应串联过程示意图
Fig.2 Schematic diagram of external diffusion and reaction series process

对于串联过程,在反应工程学科中,表示各分过程在整个过程中的地位与作用的是极限速率概念。对于外部传质过程,颗粒外部传质速率N_A,在气流主体浓度c_b恒定的条件下,当催化剂表面反应物浓度c_es趋于零时传质速率趋近于它的极限值(N_A)_lim,该极限值称为极限传质速率; 而当外部传质过程影响可以忽略不计时的反应速率则称为极限反应速率(-r_A)_lim,显然极限反应速率是气固相催化反应时所能达到的最大可能反应速率,是一种极限的情况。

为什么要引入极限速率概念?对于串联过程,有一基本特点,当过程达到定态时,扩散速率与反应速率两者相等,等于总过程速率。因此仅仅依靠速率概念,无法反映各分过程在总过程中的地位和作用,所以引入了极限速率概念。

通常,极限速率越大,所对应的分过程的实际阻力就越小,说明该过程在整个过程中的地位和作用就越小; 反之,极限速率越小,所对应的分过程的实际阻力就越大,该分过程在总过程中的地位和作用就越显著。整个过程的性质主要就是由该分过程所决定。如外扩散过程控制时,总过程速率方程形式就是极限扩散速率形式,总过程反应级数为一级,活化能为分子扩散活化能。这就是反应工程学科中有名的“速率控制分析理论”,简记为“对极限速率,谁小谁控制”。正如毛泽东在《矛盾论》中指出:“事物的性质,主要地是由取得支配地位的矛盾的主要方面所规定的。”^[17]322

然而,情况并不总是这么简单。例如,对于催化剂中所发生的内扩散与反应过程之间,情形则要复杂得多。内扩散与反应过程之间既不是单纯的串联关系,也不是简单的并联关系,而是复杂的串并联关系。如当内扩散阻力很大,内扩散对反应过程影响严重时,整个过程的表观速率与外扩散控制时的过程表观速率不同。此时表观反应级数是(n+1)/2,表观速率活化能为E/2,其中n和E分别为本征反应动力学的反应级数和本征活化能。这说明即使是内扩散影响严重,成为矛盾的主要方面,但反应过程仍然对整个过程产生影响。而外扩散控制时,其表观速率与反应过程无关,无论反应级数n及反应活化能E是多少,表观级数总是1级,表观反应活化能为分子扩散活化能E_D。这是两者不同之处,应多加注意。

矛盾各方面地位的不同,往往也表现在矛盾主要方面对矛盾次要方面提出要求,矛盾次要方面如何满足这种要求上面。如前所述,在化学因素与工程因素之间,化学因素是矛盾的主要方面,工程因素则是矛盾的次要方面,所以反应过程往往会对传递过程提出相应的要求。例如,对简单反应,当反应级数n>0时,反应速率要求反应场所反应物的浓度越高越好,这时反应器中存在返混及反应器进口物料中反应物的浓度降低及分段加料等工程因素,这些都是不利于反应过程的。

矛盾的各方面在矛盾中的地位和作用不同,也给了我们很大的方法论上的启示。如上述外扩散-反应串联过程,当外扩散过程控制时,如果要强化整个过程,改变反应温度则效果不彰,只有改变气体线速度才能取得良好的效果; 而当过程为反应控制时,情况则正好相反,改变线速度并没有效果,改变温度则效果明显。

总之,对于具体问题一定要具体分析,要善于抓住主要矛盾和矛盾的主要方面,强化过程朝我们所期望的有利的方向发展。

毛泽东在《矛盾论》中指出:“由于特殊的事物是和普遍的事物联结的,由于每一个事物内部不但包含了矛盾的特殊性,而且包含了矛盾的普遍性,普遍性即存在于特殊性之中。”^[17]317所以,当我们研究一定事物的时候,就应当去发现这两方面及其联结。

在反应工程学科中,通常将传递过程规律称为反应器设备的属性,又称共性。为何有这样的称谓,因为传递过程与反应器设备结构和型式有着对应关系,设备因素的改变会影响传递性质。但化学反应是分子与分子之间的碰撞进而发生化学键的断裂和合并形成新的物质,其本质属于微观行为,与设备的结构和型式无关。因此将传递过程规律称为设备的性质,为普遍性,而反应过程规律则属于个性,为特殊性。将设备因素与化学因素相结合,就是普遍性(共性)与特殊性(个性)的结合,可以解决反应器设备型式及操作方式的选择等工程问题。设备因素和化学因素相结合示意图见图3。

图3 设备因素与化学因素相结合示意图
Fig.3 Schematic diagram of combination of equipment factors and chemical factors

普遍性与特殊性之间的关系更明显地表现在物料衡算和热量衡算当中。对于物料衡算和热量衡算,我们总是可以写成如下形式:

单位时间输入量=单位时间输出量+单位时间累积量

该衡算式是普遍适用的,故具有普遍性。特殊性又表现在哪里呢?若是针对反应物而言,则在上述输出量当中,应包含单位时间反应消耗量; 若是生成物,则在输入量当中,应包含单位时间生成量。该反应物消耗量、产物生成量与反应速率联系在一起,正是过程特殊性的体现。因此物料衡算式和热量衡算式是过程特殊性和普遍性的完美结合。针对设计型问题,据此可以进行反应器体积大小的优化计算; 针对操作型问题,据此可以进行反应器操作条件的优化。

即使是在单一的反应过程中,参与反应的各组分之间必遵循物料守恒定律,这正是特殊性当中包含着普遍性。由此便可以用一个关键组分含量来表示其他非关键组分的含量,从而将多组分多变量问题进行降维处理,以使问题获得简化。

在模型建立过程中,矛盾的普遍性和特殊性之间的关系原理也获得充分的应用。比如本学科当中有名的关于反应器计算的单参数扩散模型,模型建立的第一步是要分析流体在填充床中的实际流动状况。在填充床内流体只能在填料的空隙间流动,流体通过空隙时,会发生不断的分流、汇合,撞击与绕流(实际流动,原型); 这种不规则的流动势必造成返混。在此基础上进行合理的简化,简化的模型与原型仅要求在某一方面性能等效,而非全面相等,为此必须充分利用实际流动过程的特殊性,并结合特定的研究目的。流体通过乱堆颗粒层的流动过程可以被看成是在流体的平移运动上再叠加一个等效的轴向扩散(与返混等价)来描述,平移运动即平推流属于理想流动,具有普遍性意义,叠加的扩散过程正是反映实际过程返混特性的,属于特殊性范畴。

由简化的物理模型出发建立返混与停留时间之间的数学模型,更体现普遍性与特殊性之间必须相结合的原理,对微元控制体作物料衡算,物料衡算即是普遍性的体现,扩散过程服从费克扩散定律,费克扩散定律即是特殊性的体现,其中模型参数即扩散系数正是表征返混大小的,需依赖停留时间分布试验加以确定。据此模型便可以解决反应器的设计和操作优化计算等工程问题。

毛泽东在《矛盾论》中指出:“科学研究的区分,就是根据科学对象所具有的特殊的矛盾性。因此,对于某一现象的领域所特有的某一种矛盾的研究,就构成某一门科学的对象。”^[17]308毛泽东在该文中又指出:“固然,如果不认识矛盾的普遍性,就无从发现事物运动发展的普遍的原因或普遍的根据; 但是,如果不研究矛盾的特殊性,就无从确定一事物不同于他事物的特殊的本质,就无从发现事物运动发展的特殊的原因,或特殊的根据,就无从辨别事物,无从区分科学研究的领域。”^[17]308

众所周知,在一般化工工程学科中,我们主要研究传递过程。如管道中的流体流动属于动量传递,换热器的冷热流体之间热量的互换属于热量传递,精馏塔、吸收塔中进行的是质量传递; 物理化学中则从微观角度研究了化学反应动力学。

如果化学反应工程学科仅涉及传递过程规律和反应动力学规律,则两种规律分别在上述两门学科中已经研究透彻了,作为一门独立学科,反应工程便没有成立的必要。本学科之所以能够成立,显然有它独到的内容,为其他两门学科所没有。反应器中所进行的工业反应过程包含着众多的矛盾,其中内涵最为丰富的是反应过程与传递过程之间的相互作用、相互交联,从而构成了本学科与其他学科(一般化学工程和物理化学)最为本质的区别。传递过程与反应过程相结合示意图见图4。

动量传递与反应过程之间没有直接的相互作用。动量传递以不同性质的混合作用为自己的表现形式。伴随着不同性质的混合,同时也发生着质量传递和热量传递。质量、热量传递过程是直接影响反应场所的浓度和温度,进而与反应过程交联在一起。为此本学科从反应过程的要求出发,结合动量传递过程的特点,提炼、概括出众多的工程因素,如宏观混合与微观混合,同龄混合与非同龄混合(即返混),以及预混合中的湍流扩散和分子扩散。动量传递正是通过这些混合过程(工程因素)而影响着反应场所的浓度与温度,进而影响反应过程。动量传递对反应过程影响机制如图5所示。

图4 传递过程与反应过程相结合示意图
Fig.4 Schematic diagram of combination of transfer process and reaction process

图5 动量传递对反应过程影响机制
Fig.5 Impact mechanism of momentum transfer on reaction process

与动量传递过程不同,质量、热量传递是直接影响反应场所浓度和温度的,因此不需要也不存在所谓的提炼、概括过程。在反应工程学科里直接将两种传递过程称为“宏观动力学因素”。

然而,反应器中传质过程与反应过程之间的交联作用和传热过程与反应过程之间的交联作用,在不同的情况下,仍存在着较大的区别。例如对于放热反应过程,当某些外界因素(扰动)使得反应温度T_s升高时,反应速率随之加快(指数增加),由于反应速率的剧增,反应放热速率也越大,进而促使T_s升高; 同时当T_s升高后,传热推动力增加,移热速率增加,进而又使T_s下降(线性降低)。由于放热速率、移热速率与温度T_s之间的关系不同,当放热速率大于移热速率时,两者共同(交联)作用的结果将使T_s升高,因而产生恶性循环。

恶性循环本质上是由放热、移热两种过程即矛盾双方的性质差异造成的。反应放热速率与温度T_s之间呈指数变化关系,而移热速率与温度T_s之间呈线性变化关系。在一定条件下,如果两者之间的对立加剧,就可能产生恶性循环。恶性循环现象的存在对传热和反应器的操作、控制都提出了特殊的要求。放热反应与传热过程交联作用示意图见图6。

图6 放热反应与传热过程交联作用示意图
Fig.6 Schematic diagram of cross-linking between exothermic reaction and heat transfer process

然而,质量传递过程与反应过程之间虽有交联作用,但并没有恶性循环; 同样,供热过程与吸热反应过程之间也没有恶性循环。

总之,传递过程与反应过程之间的交联作用构成了本学科不同于一般化学工程学科及物理化学之间本质上的区别。深刻地认识到这种区别,可以更好地把握本学科的重要特点,从而更好地利用这种特点来解决反应工程问题。

矛盾双方相互联结、相互作用构成矛盾统一体,矛盾统一体所表现出的性质即整体性,又称为“统一性”或“同一性”。与矛盾各方面的属性相比,整体性要高于矛盾各方面的性质。整体性对矛盾各方面性质不仅会提出要求,而且会给以限制。例如,如上所说,反应器中强放热反应过程与传热过程之间的交联作用,在一定条件下有可能产生恶性循环,进而导致反应的恶化,严重时可能烧毁催化剂和反应器设备,从而破坏了生产的正常进行。为避免这种现象的发生,人们从反应过程与传热过程的交联作用出发,演绎出热稳定条件。显然热稳定性是矛盾双方共同作用的结果,属于矛盾整体性,热稳定条件则是整体性的具体表现。作为矛盾整体性的热稳定条件将对传热过程给以极大的限制。它要求传热温差不宜过大,高温反应必须要有高温的冷却介质; 同时传热面积也不能小于某一临界值。不满足热稳定条件,催化剂或反应器可能发生飞温或熄火现象,不能正常操作。交联作用对传热过程的限制示意图见图7。

图7 交联作用对传热过程的限制示意图
Fig.7 Schematic diagram of restriction of cross-linking on heat transfer process

热稳定条件对传热过程的限制,正是一般换热过程所不具有的。一般的换热过程,为保持热平衡条件,可以采取大的温差,小的换热面积,从而简化了换热器的结构设计。而在反应器中,由于需要满足热稳定条件,要求必须采取小的温差,大的换热面积,从而加大了反应器的设计难度。尤其是强放热的气固相催化反应,为保证大的换热面积,必须采取很细的管径,这正是设计列管式固定床反应器的缘由。热稳定现象及针对传热过程的限制是反应工程学科特有的现象,需深刻领会其内在的逻辑哲学含义,不可轻忽。

至此,本研究应用辩证唯物主义的矛盾分析原理,多层次、多面向地对化学反应工程学科所涉及的一系列复杂关系进行了梳理,探讨了设备与过程之间、过程与过程之间的矛盾关系及其相互作用机制。正是这些矛盾关系构成了本学科底层的逻辑体系。反应工程学科特有的概念、理论及大量繁杂的数学演绎都是建构在这些底层逻辑之上的。例如,基于传质过程与反应过程之间的相互作用,派生出达姆克勒准数和西勒准数,它们的大小分别反映了颗粒外部、内部传质过程对反应过程的影响程度; 基于传热过程与反应过程之间的相互作用,派生出反应工程中特有的热稳定性条件。诸如此类,不可胜数。显然,把握学科的底层逻辑,了解它们之间的相互关系非常重要,就如同万丈高楼有了坚实的基础,参天大树有了根本,百川之水有了源头一样。

为了培养出深厚的工程哲学思维,要求学生能够深刻理解学科的底层逻辑。工程哲学思维一般具有两个基本特征,一是本源性,二是整体性。为此,本研究获得如下结论:

1)学科的本源性思维:强调了在学科众多繁杂的概念、理论及大量数学演绎的表象背后,还存在更为基本的底层逻辑关系,把握这种关系,能够使学生更好地了解学科,形成出众的学科见识,以及更好地在将来的科研创新中做出成就。

2)学科的整体性思维:基于本学科所研究的对象,包含着众多的矛盾,矛盾及矛盾各方面相互之间存在着紧密关联。因此要求学生将矛盾各方面联系起来,培养其联系的观点,从而将自己的学科知识形成完整的一体,而不是一盘散沙。作为课程思政建设主要的内容,为培养出全面、深入、彻底的工程哲学思维,要求学生应擅于将唯物辩证法的矛盾分析原理应用于具体反应工程问题的剖析过程当中,以实现两者在较高层次、较高水平上的结合。