فهرست مطالب

آموزش مهندسی ایران - پیاپی 103 (پاییز 1403)

فصلنامه آموزش مهندسی ایران
پیاپی 103 (پاییز 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/09/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد سلطانیه*، رهبر رحیمی، تورج محمدی، سید نظام الدین اشرفی زاده، سهیل ضرغامی صفحات 7-52

    در این مقاله مروری، پس از بررسی اجمالی تاریخچه مهندسی شیمی در جهان و ایران، انتشارات مرتبط با مهندسی شیمی در فصلنامه آموزش مهندسی ایران طی بیست وپنج سال اخیر مرور شده است. در بخش آموزش، به معرفی رویکردهای نوین آموزش در مهندسی شیمی شامل آموزش از راه دور، آموزش مبتنی بر بازی، و واقعیت مجازی پرداخته شده است.آخرین جهت گیری های تحقیقاتی مهندسی شیمی شامل بسپارهای پاسخگو به محرک، تحویل دارو، درمان سرطان، فیلم های بسته بندی فعال ضدمیکروبی، کاربردهای بسته بندی فعال برای مواد غذایی، منسوجات بر پایه نانوالیاف الکتروریسی شده، کاربردهای ترمیم زخم، فناوری های پیشرفته تصفیه آب و پساب، کاربردهای نانومواد و یون های فلزی، انرژی های سبز و تجدیدپذیر و کاربردهای یادگیری ماشین و هوش مصنوعی در مهندسی شیمی بررسی شده است. سپس با رویکرد آینده نگری، تحولات اخیر در جهان نظیر چالش های محیط زیستی، محدودیت منابع و مواد اولیه و نیز دسترسی به انرژی و ملاحظات توسعه پایدار، زمینه های نوین مهندسی شیمی و آینده این رشته با تاکید بر آموزش مهندسی شیمی مورد بررسی قرار گرفته است. با گسترش بسیاری از زمینه های بین رشته ای، نظیر انرژی های نو و کربن زدایی از سیستم های انرژی و همچنین حوزه های آب، غذا، هوا، بهداشت و امور پزشکی، پیش بینی می شود تحولات شگرفی در آموزش این رشته مهندسی رخ دهد.

    کلیدواژگان: : آموزش مهندسی شیمی، چشم انداز مهندسی شیمی، زیست فناوری، مهندسی پزشکی، نانوفناوری و ریزسیالش، مهندسی شیمی سبز، توسعه پایدار
  • ابراهیم واشقانی فراهانی*، سعید رفیعیان صفحات 53-66
    در این مقاله، مفهوم مهندسی شیمی سبز، به عنوان نقطه تلاقی «شیمی سبز» و «مهندسی سبز» معرفی شده است و بر اهمیت آن در برنامه درسی مهندسی شیمی تاکید می شود. این مقاله ابتدا اهداف و اصول دوازده گانه "شیمی سبز” و “مهندسی سبز”را تشریح می کند و نقش آنها را در ارتقای پایداری زیست محیطی و کاهش ردپای بوم شناختی فرایندهای شیمیایی برجسته می کند. پس از این مقدمه، مهندسی شیمی سبز با تمرکز بر معیارهای پایداری آن و نحوه اعمال این اصول برای ایجاد فرایندهای شیمیایی سازگارتر با محیط زیست و پایدار، با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار می گیرد. سپس بحث به این سو می رود که چگونه مفهوم مهندسی شیمی سبز می تواند به طور یکپارچه در برنامه درسی مهندسی شیمی ادغام شود و تغییرات و اضافاتی را به دوره های موجود پیشنهاد می کند تا موضوعات مهندسی پایدار را در بر گیرد. سرانجام، مقاله با خلاصه ای کوتاه به پایان می رسد و خواستار گنجاندن اصول سبز در چارچوب آموزشی، برای آماده سازی مهندسان آینده به منظور چالش های توسعه پایدار است و بر اهمیت تجهیز آنها به دانش و مهارت های لازم برای نوآوری و مسئولیت پذیری در حفظ محیط زیست برای توسعه پایدار تاکید می کند.
    کلیدواژگان: مهندسی شیمی، مهندسی شیمی سبز، فرایندهای شیمیایی، محیط زیست، برنامه درسی
  • علی محمد سهل الدین، رحمت ستوده قره باغ* صفحات 67-92
    این مقاله به بررسی تاثیر فناوری‏ های دیجیتال بر آموزش مهندسی شیمی می ‏پردازد. با توسعه روزافزون این فناوری‏ ها، ابزارها و محیط‏ های آموزشی نیز تغییر کرده ‏اند و روش‏ های سنتی آموزش، به روش ‏های مدرن و تعاملی تبدیل شده‏ اند. در این نوشته، ابتدا به مزایای استفاده از فناوری‏ های دیجیتال در آموزش اشاره می ‏گردد و سپس به ابزارهای مختلفی که در این حوزه استفاده می ‏شوند، از جمله صفحه گسترده ‏ها، نرم ‏افزارهای ریاضی، شبیه‏ سازهای صنعتی، واقعیت مجازی و افزوده، و ابزارهای متنوع هوش مصنوعی پرداخته می‏ شود. همچنین، فرصت ‏ها و چالش‏ های موجود، در استفاده از فناوری‏ های دیجیتال در آموزش مهندسی شیمی نیز بررسی می‏ شوند. به‏ علاوه، استنتاج ‏های کلیدی، برای استفاده بهینه از فناوری ‏های دیجیتال در آموزش مهندسی شیمی و توسعه مهارت‏ های حرفه ‏ای دانشجویان ارائه می‏ شود. این مقاله می ‏تواند به دانشجویان، اساتید و محققان در حوزه مهندسی شیمی کمک کند تا با استفاده از فناوری‏ های دیجیتال، آموزش مهندسی شیمی را بهبود و ضمن تبدیل چالش ‏ها به فرصت ‏های جدید، برای خلق ابزارهای پیشرفته، راهکارهایی مناسب را برای استفاده بهینه از این فناوری‏ ها در برنامه ‏های آموزشی ایجاد و تجربه نمایند.
    کلیدواژگان: فناوری‏ های دیجیتال، آموزش مهندسی، شبیه ‏سازی، هوش مصنوعی، واقعیت مجازی، واقعیت افزوده
  • امیرحسین مشتاقی، ریحانه باباخانلو، مهدیه یاوری، علی موذنی، مجتبی شریعتی نیاسر* صفحات 93-128

    نانومواد با خواص منحصربه فرد خود، انقلابی در زمینه های مختلف علم و فناوری ایجاد کرده اند زیرا استفاده از این مواد، عملکرد بسیاری از فرایندها را بهبود بخشیده است. این مقاله مروری در ابتدا به بررسی روش های ساخت و مشخصه یابی برای شناخت و استفاده از نانومواد می پردازد. برای ساخت نانومواد، روش های بالا به پایین و پایین به بالا، دو رویکرد اصلی مورد استفاده هستند. هر رویکرد، روش های متنوعی را با ملاحظاتی برای مقیاس پذیری ارائه می دهد. همچنین روش های مختلف میکروسکوپی و طیف سنجی را که برای تشخیص و شناسایی نانومواد، مشخص کردن اندازه، ریخت شناسی و ترکیب شیمیایی استفاده می شوند، در اینجا مورد بحث قرار می گیرند. در ادامه، تمرکز این مقاله بر اثر فناوری نانو در مهندسی شیمی است. به عنوان مثال می توان به توسعه کاتالیزورها و جاذب های بسیار کارآمد برای صنعت نفت و گاز، ایجاد سامانه های پیشرفته دارورسانی و پیشرفت های تصفیه آب اشاره کرد. در ادامه مسیر این فناوری باید توجه داشت که آینده نانومواد در نانومعماری نهفته است و بر پایه فناوری نانو برای ایجاد سامانه های مواد پیچیده و کاربردی با ادغام با سایر رشته ها بنا شده است.

    کلیدواژگان: نانوفناوری، مهندسی شیمی، ساخت نانوذرات، کاربرد نانومواد
  • منوچهر وثوقی*، فاطمه فولادی تالاری، محمدجواد ثقفی صفحات 129-140

    زیست‏ فناوری (بیوتکنولوژی) علمی است که از کشفیات جدید درباره نقش مخمر و سایر موجودات زنده در تخمیر مواد مختلف شکل گرفته است. این علم گاهی با تغییرات نظریه‏ ای روبه رو شد که این تغییرات منجر به پیشرفت ‏های علمی و صنعتی شد. زیست‏ فناوری به طور عمومی علم گسترده و رو به رشدی است که آن را می‏ توان به عنوان فرایندهای مبتنی بر فناوری‏های زیستی اطلاق کرد. در این مقاله برای شناخت بهتر گذشته و آینده این علم رو به رشد و همچنین پیدا کردن روش مناسب رشد و نمو این زمینه در پهنه علم و فناوری ایران لازم است که ابتدا با این علم و روند تکامل آن آشنا می‏ شویم، سپس به بررسی نهادهای موثر بین ‏المللی شامل نهادهای اقتصادی و پژوهشی پرداخته می‏ شود، در نهایت، پس از بررسی وضعیت نهادهای مشابه در ایران و نقش مهندسی شیمی در پیشبرد آن، پیشنهاداتی برای توسعه زیست ‏فناوری در ایران صورت خواهد گرفت. ایران با راهبرد‏ها و حمایت‏ های صحیح می‏تواند در این زمینه پیشتاز شود و از مزایای این علم مهیج بهره‏ مند گردد.

    کلیدواژگان: زیست‏فناوری، مهندسی شیمی، انقلاب زیستی
  • ابراهیم واشقانی فراهانی*، سعید رفیعیان صفحات 141-166
    در این مقاله کوتاه، نخست به نقش مهندسی شیمی در کاربردهای سلامت انسان، با تمرکز ویژه بر مهندسی (زیست) پزشکی اشاره می شود. سپس سابقه تاریخی این نقش در آغاز فعالیت مهندسان شیمی در این زمینه با تاکید بر موارد مهم، بررسی خواهد شد. در ادامه افق های پیش روی مهندسی شیمی در چند زمینه مهم کاربرد مهندسی شیمی در پزشکی مانند زیست مواد، سامانه های دارورسانی و مهندسی بافت، به صورت فشرده توضیح داده می شوند. سپس چگونگی کاربرد اصول مهندسی شیمی، در پیوند مهندسی شیمی و مهندسی بافت پزشکی بالینی به صورت فشرده بیان می شود. آنگاه  به چگونگی پدیدار شدن درس های مربوط به گرایش مهندسی (زیست) پزشکی در برنامه آموزشی مهندسی شیمی و توسعه آن تا امروز، از جمله برنامه آموزشی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی- زیست پزشکی در ایران پرداخته و در پایان نتیجه گیری کوتاه ارائه خواهد شد.
    کلیدواژگان: مهندسی شیمی، مهندسی زیست پزشکی، زیست مواد، دارورسانی، بافت، برنامه درسی
  • سلوا شاهگلی، آرین پورابراهیمی علمداری، رضا ال محمود، رحمت ستوده قره باغ* صفحات 167-186
    در حال حاضر، نظام آموزشی مهندسی در ایران، عمدتا بر مهارت های سخت و سنتی تمرکز دارد و فاقد برنامه ای مدون برای آموزش مهارت های نرم به مهندسان است. ارتقای کیفیت دوره های کارشناسی مستلزم تلفیق آموزش با دانش تجربی کسب شده در بستر جامعه، دستگاه های اجرایی و بنگاه های اقتصادی است. این امر می تواند نوآوری آموزشی و پیشرفت شغلی آینده مهندسان را به طور چشمگیری ارتقا دهد. استفاده از تجارب حرفه ای مهندسان در ساختار دروس دانشگاهی یا فعالیت های فوق برنامه، یکی از اقدامات موثر برای ارتقای کیفیت آموزش مهندسی به شمار می رود. این تجارب می توانند به عنوان پلی ارتباطی بین دانشگاه و صنعت عمل کرده و دانشجویان را با چالش ها و فرصت های واقعی حرفه ای آشنا سازند. در این پژوهش، به بررسی و تحلیل این ایده در چندین ورودی مختلف دوره کارشناسی دانشگاه تهران پرداخته شده است. به منظور ارزیابی تاثیرگذاری تجارب حرفه ای مهندسان موفق بر آموزش دانشجویان کارشناسی، یک نظرسنجی تخصصی و اصولی طراحی و با معیارهای روان شناسی مورد ارزیابی قرار گرفت. بازخورد دقیق دانشجویان جمع آوری و نتایج حاصل از آن تحلیل شد. در نهایت، بر اساس یافته های این تحقیق، پیشنهاداتی برای بهبود کیفیت آموزش مهندسی ارائه شده است. اجرای جدی و مستمر این اقدامات می تواند نقش مهمی در توسعه و ارتقای نظام آموزشی مهندسی کشور ایفا کند و دانشجویان را به نحو مطلوب برای حضور در محیط حرفه ای آماده سازد.
    کلیدواژگان: آموزش مهندسی، مهارت های نرم، دانش تجربی، تجارب حرفه ای، نوآوری آموزشی
|
  • Mohammad Soltanieh *, Rahbar Rahimi, Toraj Mohammadi, Seyed Nezameddin Ashrafizadeh, Soheil Zarghami Pages 7-52

    In this paper, after a brief investigation of the history of chemical engineering in Iran and the world, the published papers related to chemical engineering education in the Iranian Journal of Engineering Education, on the occasion of its 25th anniversary of publication, were reviewed. In educational part of the present work, the novel educational methods such as remote education, e-learning, game-based education, virtual reality education and the outcomes of these methods are discussed. In addition, from the research perspective, the latest directions of chemical engineering such as stimuli-responsive polymeric micelles, drug delivery, cancer therapy, antimicrobial active packaging films, active food packaging, advanced electro spun nanofiber yarn-based textiles, wound healing applications, advanced technologies for water and wastewater treatment, application of nanomaterials and ionic metals, green and renewable energies, and the applications of artificial intelligence in chemical engineering were reviewed. From the foresight vision and considering the global changes such as environmental challenges, limited world resources, the novel areas of chemical engineering and its future, with emphasis on chemical engineering education, have been investigated. With progresses in many interdisciplinary areas such as energy and decarbonization, water, food, air, human health and medicine, it is being expected that great changes occur in the education of chemical engineering.

    Keywords: Chemical Engineering Education, Perspective, Green, Biotechnology, Biomedical, Nanotechnology, Microfluidics, Sustainable Development
  • Ebrhim Vasheghani Farahani *, Saeed Rafieyan Pages 53-66
    This article introduces the concept of green chemical engineering as the intersection of “green chemistry” and “green engineering”, emphasizing its importance in the chemical engineering curriculum. This article first describes the twelve goals and principles of “Green Chemistry” and “Green Engineering”. It highlights their role in promoting environmental sustainability and reducing the ecological footprint of chemical processes. After this introduction, green chemical engineering is explored in more detail, focusing on its sustainability criteria and how these principles can be applied to create more environmentally friendly and sustainable chemical processes. The discussion then turns to how the concept of green chemical engineering can be seamlessly integrated into the chemical engineering curriculum and suggests changes and additions to existing courses to include sustainable engineering topics. Finally, the article ends with a short summary and calls for the inclusion of green principles in the educational framework for preparing future engineers for the challenges of sustainable development and emphasizing the importance of equipping them with the knowledge and skills necessary for innovation and responsibility in preserving the environment for sustainable development.
    Keywords: Chemical Engineering, Green Chemical Engineering, Chemical Processes, Environment, Curriculum
  • Ali Mohammad Sahlodin, Rahmat Sotudeh-Gharebagh * Pages 67-92
    This paper discusses the impacts of digital technologies on the effectiveness of chemical engineering education and their potential to enhance students’ professional skills. The integration of digital technologies, such as spreadsheets, mathematical softwares, industrial simulators, virtual and augmented reality, and artificial intelligence tools, has revolutionized the field of chemical engineering education by creating interactive and contemporary learning environments. These tools can enhance the comprehension and application of concepts and facilitate problem analysis and solving. They also provide virtual practical experiences and stimulate greater engagement with the subject matter among students. However, the adoption of digital technologies also presents certain challenges that should be addressed carefully. These include the need for adequate infrastructure, training, and appropriate assessment methods for fair evaluation of student performance. Despite these challenges, the effective utilization of digital technologies in chemical engineering education can enable students to cultivate and refine their technical and professional skills. Moreover, it can assist professors and researchers in developing advanced tools and improving the overall educational experience.
    Keywords: Digital Technologies, Engineering Education, Interactive Learning, Educational Experience, Artificial Intelligence
  • Amirhossein Moshtaghi, Reyhaneh Babakhanlou, Mahdieh Yavari, Ali Moazzeni, Mojtaba Shariaty Niassar * Pages 93-128

    Nanomaterials with their unique properties have created a revolution in various fields of science and technology because their application has improved the efficiency of many processes.This review paper first introduces fabrication methods and characterization techniques for nanomaterials. Top-down and bottom-up approaches are two main strategies for the synthesis of nanomaterials. Each approach offers a variety of methods with considerations for scalability. Besides, various microscopic and spectroscopic methods which are used for the characterization of nanomaterials including size analysis, morphology and chemical composition are discussed. In the following, the focus of this article is on the effect of nanotechnology in chemical engineering. Examples include the development of highly efficient catalysts and adsorbents for the oil and gas industry, the creation of advanced drug delivery systems, and innovations in water treatment. It should be considered that the future of nanomaterials lies in nanoarchitecture, which is based on nanotechnology to create complex and functional material systems by integrating with other disciplines.

    Keywords: Nanotechnology, Chemical Engineering, Nanoparticle Synthesis, Nanomaterial Application
  • Manouchehr Vossoughi *, Fateme Fooladi Talari, Mohammadjavad Saghafi Pages 129-140

    Biotechnology is a fascinating field of science that has emerged from the study of yeast and other microorganisms and their role in the fermentation of various substances. This field has undergone significant theoretical changes and has led to remarkable scientific and industrial advancements. Biotechnology can be broadly defined as applying biological technologies to develop new products and processes that benefit humanity. In this article, we aim to better understand the past and future of this growing science and to identify appropriate strategies for its growth and development in Iran’s scientific and technological landscape. To achieve this, we will first explore the evolution of this field and then examine the impact of international economic and research institutions. Finally, we will assess the status of similar institutions in Iran and the role of chemical engineering in advancing biotechnology, and make suggestions accordingly. With the right strategies and support, Iran can become a leader in this field and reap the benefits of this exciting science.

    Keywords: Biotechnology, Chemical Engineering, Biological Revolution
  • Ebrahim Vasheghani-Farahani *, Saeed Rafieyan Pages 141-166
    In this article, the role of chemical engineering in human health applications is mentioned first, with a particular focus on (bio)medical engineering. Then, the historical background of this role at the beginning of chemical engineers’ activities in this field will be examined with emphasis on important issues. In the following, the future horizons of chemical engineering in several important fields of application in medicine, such as biomaterials, drug delivery systems, and tissue engineering, are explained briefly. Then, the importance of applying chemical engineering principles in the link between chemical engineering and tissue engineering/clinical medicine (translational medicine) is intensively expressed. Finally, how the lessons related to (bio)medical engineering emerged in the chemical engineering educational program and its development until today, including the master’s program of chemical-biomedical engineering in Iran, and a short conclusion will be presented at the end.
    Keywords: Chemical Engineering, Biomedical, Biomaterials, Drug Delivery, Tissue Engineering, Curriculum
  • Selva Shahgoli, Aryan Pourebrahimi Alamdari, Reza Allemahmud, Rahmat Sotudeh Gharebagh * Pages 167-186
    Currently, the engineering education system in Iran primarily focuses on hard and traditional skills and lacks a well-defined program for teaching soft skills to engineers. Improving the quality of undergraduate programs requires the integration of education with the practical knowledge gained in the society, state agencies, and economic enterprises. This can significantly enhance the educational innovation and future career advancement of engineers. Utilizing the professional experiences of engineers in the structure of university courses or extracurricular activities is one of the effective measures to improve the quality of engineering education. These experiences can serve as a communication bridge between the university and industry and familiarize students with the real-world challenges and opportunities of the profession. In this research, this idea has been explored and analyzed in several different undergraduate programs at the University of Tehran. To evaluate the impact of successful engineers’ professional experiences on undergraduate education, a systematic survey was designed and evaluated based on psychological criteria. The detailed feedback from students was collected and the results were analyzed. Finally, based on the findings of this study, recommendations are provided to improve the quality of engineering education. The serious and continuous implementation of these measures can play a significant role in the development and advancement of the country’s engineering education system and adequately prepare students for their professional environment.
    Keywords: Engineering Education, Soft Skills, Practical Knowledge, Professional Experiences, Innovation