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這些學類之間有什麼差別呢?—化學學類、化學工程學類

老師,我該怎麼辦呢?

Dear ColleGo!,

        我是安迪,現在是高二學生,目前對於大學校系的選擇方向想以理科為主,高中課程裡特別喜歡化學科,未來想往化學領域方向發展。

        最近我看到ColleGo!網站,發現裡面對化學學類有些介紹內容,其實我一直都對化學學類有興趣,但當我和家人討論未來大學校系想往這方面發展時,他們會認為化學以理論為主,應用範圍很少,出路太狹窄,可能只能當化學科老師,所以希望我能念化學工程,可是我對於傳統產業不太感興趣,所以對於未來要朝化學還是化學工程學類發展,我也不太了解。

        另外,我發現化學工程學類中,比起化學科,好像更重視物理科,這到底是為什麼呢?還有,我一直以為只要化學科表現好就可以往化學學類發展,為什麼化學學類會重視數學科呢?好多疑惑,這些問題想請老師幫我解答,謝謝。

安迪 敬上

別擔心,來聽聽老師怎麼說

安迪:

        看了來信,你可能對「化學學類」、「化學工程學類」需要更多的說明喔!我們邀請了兩位領域的專家,分別是國立交通大學應用化學系李積琛教授(以下稱李教授)、國立臺灣大學化學工程學系林祥泰教授(以下稱林教授),透過產業內容、時事議題等具體化、生活化的說明帶領你認識這些學類。

一、你對部分內容有所誤解喔!

w李教授:

        大學的課程可能會因不同校系而有不同的訓練科目。但大學教育大致上還是通才教育,仍有彈性去從事不同行業,就讀化學學類畢業後,從事化學科的教職只是其中一項出路。另外,不管是傳統產業,或者高科技業半導體工廠,都有不同的人才訓練計畫,因此大學所學的內容不必然要完全符合未來的職業。

        「化學學類」、「化學工程學類」畢業後,多數會到高科技產業工作,部分在傳統產業工作。另外,也可以選擇繼續深造研究,或者修習教育學程,為教職做準備。所以,未來的工作,不會受限於選擇「化學學類」或「化學工程學類」,反而會增加更多的選項。

w林教授:

        的確,高中課程裡除了化學科之外,化學工程學類也十分注重物理、數學科,因為化學工程其中一項重點為產品製造的程序,除了透過化學反應產生出產品之外,還要考慮後續產品的純化、未反應物質的回收再利用、反應副產物與廢棄物的處置,以及整個製造流程的優化、品管與安全等,達到生產程序的最大效益。簡單來說,化學工程學類需要學習化工廠運作的科學原理,所以物理、化學、數學科都是該學類強調的基礎科學。

二、相似學類比一比

(一) 兩個學類之間有什麼差異呢?

w李教授:

        「化學學類」相關校系多數屬於理學院,化學、物理以及數學學科是現代工業以及科學的基礎。你在化學學類學到的知識與訓練,可以讓你具有批判思考與研究能力,能獨立或與人合作解決問題,發展新的科學。幾位諾貝爾化學獎得主,例如:弗里茨.哈伯、李遠哲、野依良治、Dan Shechtman、约翰.B.古迪纳夫等,這些學者的研究貢獻同時需要化學、物理與數學科的知識才能解決。

        「化學工程學類」相關校系多數屬於工學院,運用化學與工程的知識,能讓化學工廠大量製造特定的化學產品,優化製造流程、維護操作,並降低成本和能源消耗。化學工程學類也需要基礎科學(數學、物理、化學學科),例如:氨分子可以應用於製造農業用肥料與除蟲劑,而大量製造氨氣需要非常大的反應設備,如何建造並管理設備就需要化學工程學類的專家。上述提到的一位諾貝爾化學獎得主—野依良治博士,他在實驗室裡發展了合成天然薄荷的化學分子的實驗步驟,這也需要化學工程專家的幫忙,建立工廠大量製造天然薄荷的分子,並應用於食品工業上。

w林教授:

        舉例來說,「瑞德西偉」是一個有可能用來治療新冠肺炎的藥,不同領域的專家關注的部分也不同,「化學學類」可能比較關心藥的合成方法與步驟;「化學工程學類」則會關心如何大量生產,讓有需要的人都能有價格合理的藥可以使用。根據目前初步研究報告估算,治療新冠肺炎的藥以一般實驗室不計成本的情況下,僅能夠生產毫克等級的藥量。以目前全球確診人數來看,至少需要生產數十甚至上百噸的藥,這需要化學工程專家幫忙將產能放大,生產出滿足整個社會用量需求且又負擔得起的藥。

        像這樣的例子也適用於大部分的生產製造業,一般的民生用品(例如:清潔劑)、電子產品(例如:手機)、食品與醫療用品等需求量很大的產業,一定都有化學工程專家。因此,並不限於傳統產業,所有與製造相關的產業都是能夠發揮所學的地方。

(二) 重視的高中學科有哪些呢?有什麼差異呢?

w李教授:

        如果你喜歡在實驗室裡面發展新的科學、合成新的材料,可以考慮「化學學類」相關校系;如果你對大量製造及設計化學反應的流程有興趣,並應用於現代工業,可以考慮「化學工程學類」相關的校系。對這兩個學類來說,基礎科學都非常重要,因此化學、數學與物理學科同樣重要,也都必須要學習。

w林教授:

        要增加產品產量,並不是簡單的增加進料的流量與反應器的大小就可以,許多在燒杯實驗不會察覺到的問題,例如:散熱、攪拌等,在放大產能時都會發生新的困難,需要化學以外的知識才能解決。此外,想要增加反應產物的量,通常會提高某些原料的濃度,或是移除部分不要的反應副產物,這些在實驗室做燒杯實驗時很容易操作,在大量生產時可能會大幅增加成本。因此,化學工程的專家需要對整個生產程序做整體考量,利用化學、物理與數學科等知識,找到最佳的生產方式與條件,所以這些基礎學科都很重要。

三、兩位教授想對你說的話

w李教授:

        如果物理、化學、數學科等基礎科學的知識都非常精通,不管你在「化學學類」或「化學工程學類」,都可以有很好的發展。

w林教授:

        化學工程是一個跨領域的應用科學,需要將高中所學的基礎知識活用在實際產品的量產上。隨著時代的演進,畢業後從事的工作,也從傳統的石化,擴展到食品、化妝品、藥品、醫療用品、光電產品、綠色能源等。隨著環保意識抬頭,如何減少能源消耗、污染排放,乃至於廢棄物的回收與再利用,也都是化學工程專家必要具備的基本素養。如果你對科學有興趣,也希望將所學運用在造福社會人群,「化學工程學類」會是很不錯的選擇。

        以上為學類專家透過具體化、生活化的描述幫助你了解這二個學類,希望這些資訊對你有所幫助。更詳細及完整的介紹建議你可以至ColleGo!查看,祝福你!

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