地方院校新工科背景下化工精英工程師人才培養(yǎng)體系探索

王海賓　李?！⒂榔健∑钯F生　程原　趙林秀

摘 ?要 新工科建設(shè)是高等教育應(yīng)對(duì)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)而實(shí)施的深化工程教育改革的重大決策。以新工科建設(shè)和專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，圍繞“強(qiáng)實(shí)踐、擅研究”兩條主線，對(duì)學(xué)校培養(yǎng)化工精英工程師的培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系進(jìn)行重構(gòu)與設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 新工科;工程教育;課程體系;化工精英工程師;實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

中圖分類號(hào)：G642 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）06-0071-03

Exploration of Education Program for Chemical Elite Engineers under New Engineering Construction Project//WANG Haibin， LI Yu， LIU Yongping， QI Guisheng， CHENG Yuan， ZHAO Linxiu

Abstract The New Engineering Construction Project is an important decision for deepen reforming of higher engineering education in

response to the countrys major strategic requirement， new economic

development and industrial transformation and upgrading. Taking the opportunity of new subject construction and professional certifi-

cation， the education objective and curriculum system for chemical elite engineers in chemical engineering experiment class of North University of China are reconstructed in this paper， which is centered

on the two main lines of “enhance practice and expert in research”.

Key words new engineering construction project; engineering edu-cation; curriculum system; elite chemical engineers; experimental teaching center

1 引言

21世紀(jì)以來(lái)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，“再工業(yè)化”浪潮的推動(dòng)下，各國(guó)紛紛啟動(dòng)高等工程教育改革，加強(qiáng)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)，以應(yīng)對(duì)新形勢(shì)下對(duì)工程技術(shù)人才的需求[1]。新工科建設(shè)是我國(guó)高等教育應(yīng)對(duì)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)而實(shí)施的深化工程教育改革的重大決策[2-3]?；瘜W(xué)工業(yè)是關(guān)乎國(guó)家戰(zhàn)略的重要工業(yè)領(lǐng)域，當(dāng)前化學(xué)工業(yè)向“綠色化”“智能化”方向發(fā)展，對(duì)化學(xué)化工人才知識(shí)的交叉滲透、產(chǎn)業(yè)的相互交融、工程實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力提出更寬更深的要求[4-5]。

中北大學(xué)化工實(shí)驗(yàn)班自2011年設(shè)立以來(lái)，經(jīng)過(guò)近八年的培養(yǎng)和探索，逐步形成具有“化工過(guò)程強(qiáng)化”特色的化工工程師培養(yǎng)體系。對(duì)于地方高校如何能借助新工科建設(shè)東風(fēng)，進(jìn)一步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量以滿足未來(lái)化工行業(yè)對(duì)人才的需求是需要廣泛調(diào)研、探索的。中北大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)經(jīng)過(guò)一年來(lái)的行業(yè)發(fā)展調(diào)研、企業(yè)走訪、畢業(yè)生問(wèn)卷調(diào)查、專家討論，圍繞“強(qiáng)實(shí)踐、擅研究”兩條主線，對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系進(jìn)行重構(gòu)與設(shè)計(jì)。

2 精英工程師的培養(yǎng)目標(biāo)

新一輪工業(yè)革命正在引領(lǐng)世界范圍的工業(yè)發(fā)展和變革，互聯(lián)網(wǎng)和人工智能對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生顛覆性的影響[6]，能源、環(huán)境、健康、安全等問(wèn)題受到社會(huì)的普遍關(guān)注，化學(xué)工業(yè)面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，迫切需要能夠引領(lǐng)未來(lái)的化工精英工程師。

基于新工科建設(shè)理念，地方本科高?！耙獙?duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮支撐作用”[7-8]。結(jié)合山西經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和學(xué)院化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)的特色，圍繞“強(qiáng)實(shí)踐、擅研究”兩條主線，提出培養(yǎng)具備扎實(shí)基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握過(guò)程自動(dòng)化和化工工藝的基本原理、專業(yè)技能與研究方法，具有綠色化工理念、創(chuàng)新實(shí)踐思維和社會(huì)責(zé)任感，能在化工及相關(guān)等行業(yè)從事工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)、工藝優(yōu)化、技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面工作的精英工程技術(shù)人才。

此外，大學(xué)教育不僅要求培養(yǎng)的學(xué)生具備扎實(shí)的專業(yè)技能、優(yōu)良的道德品質(zhì)，更要發(fā)掘每個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)潛能，形成獨(dú)特的能力，為其未來(lái)發(fā)展鋪路搭橋。建立成長(zhǎng)導(dǎo)師制，為學(xué)生的職業(yè)發(fā)展提供個(gè)性化指導(dǎo)，通過(guò)參與教師的教學(xué)科研活動(dòng)、開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、參加學(xué)科競(jìng)賽等多種方式，為學(xué)生成才提供個(gè)性化指導(dǎo)。

3 精英工程師課程體系設(shè)計(jì)

基于培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)認(rèn)證[9]的要求，圍繞“強(qiáng)實(shí)踐，擅研究”的主線，對(duì)化工精英工程師培養(yǎng)的課程體系進(jìn)行梳理、整合和優(yōu)化。如圖1所示，“強(qiáng)實(shí)踐”主要體現(xiàn)在彰顯化工過(guò)程強(qiáng)化的特色、拓展過(guò)程控制自動(dòng)化能力和強(qiáng)化工程設(shè)計(jì)能力三個(gè)方面;“擅研究”主要通過(guò)設(shè)置思維課程、專業(yè)課程研究思維、小班研討課和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)周等環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)。將“大工程觀”植入新課程體系，以工程技術(shù)技能為主線整合工程、思維、管理、經(jīng)濟(jì)等課程內(nèi)容，通過(guò)學(xué)科間的交叉融合，建立綜合課程教學(xué)模塊，主要包括通識(shí)教育模塊、學(xué)科基礎(chǔ)教育模塊、專業(yè)教育模塊和實(shí)踐教學(xué)模塊。

通識(shí)教育模塊 ?化工精英工程師的教育不僅僅是高素質(zhì)專業(yè)人才的培養(yǎng)，更重要的是幫助學(xué)生形成優(yōu)良的道德品質(zhì)、積極向上的人生態(tài)度和勇于開拓的創(chuàng)新精神。多學(xué)科交叉融合是全球高等教育發(fā)展的趨勢(shì)，不同學(xué)科的理論、知識(shí)、方法、技術(shù)相互滲透并交叉融合，有助于培養(yǎng)既具有扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)、豐厚的人文素養(yǎng)，又能從技術(shù)、環(huán)境、倫理甚至美學(xué)藝術(shù)等角度綜合思考的高級(jí)工程技術(shù)人才，為技術(shù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)[10]。

原通識(shí)課程主要包括馬克思主義基本原理、毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義體系概論、思想道德修養(yǎng)及法律基礎(chǔ)、英語(yǔ)、體育等。新課程體系除增加實(shí)用心理學(xué)、管理學(xué)概論、工程倫理和質(zhì)量工程控制等課程外，還增加整合思維、創(chuàng)新思維訓(xùn)練課程，培養(yǎng)學(xué)生思維能力。另外，要求每位學(xué)生必須選修六個(gè)學(xué)分的通識(shí)選修課，涉及人文、地理、藝術(shù)等多個(gè)學(xué)科。

學(xué)科基礎(chǔ)教育模塊 ?新工科建設(shè)需要進(jìn)一步發(fā)揮基礎(chǔ)學(xué)科研究在原始創(chuàng)新中的原動(dòng)力作用，促進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科與工科有機(jī)結(jié)合，以基礎(chǔ)學(xué)科建設(shè)為依托，促進(jìn)理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化。

新課程體系鼓勵(lì)采用線上微課、混合式教學(xué)、大班教學(xué)+小班研討等多種教學(xué)方式，保證高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)等基礎(chǔ)理論學(xué)科教學(xué)效果的同時(shí)，增加電工與電子技術(shù)、過(guò)程控制與自動(dòng)化和PLC技術(shù)等工程基礎(chǔ)課程，使學(xué)生切實(shí)掌握自動(dòng)化、數(shù)字化技術(shù)和智能工具，促進(jìn)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)自動(dòng)化、集約化、智能化的發(fā)展。

此外，保留經(jīng)典的化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，新開設(shè)傳遞過(guò)程原理和分離工程課程，將最新的超重力過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)、微通道過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)引入課堂，增強(qiáng)學(xué)生的理論能力和綜合應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)的能力，突出“強(qiáng)實(shí)踐，擅研究”的培養(yǎng)理念。

工程教育更注重工程特性，工程師必須掌握工程制圖、運(yùn)算以及工藝操作等知識(shí)和技能，并能應(yīng)用這些知識(shí)與技能解決實(shí)際問(wèn)題。新課程體系增加工程制圖和化工CAD，提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，將各種分散的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)整合成綜合實(shí)驗(yàn)，依托電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和化工綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)提供有力的保障。

專業(yè)教育模塊 ?任何個(gè)人、單位，既要生存，又要發(fā)展。以共性求生存、以特性求發(fā)展是一個(gè)普遍的現(xiàn)象[11]。大學(xué)教育除了要達(dá)到共性的要求，即熱愛祖國(guó)、遵紀(jì)守法、傳承人類文明，培養(yǎng)具有優(yōu)良的道德品質(zhì)的公民等，更是一種面向社會(huì)需求的特性教育，很大程度上決定了學(xué)生未來(lái)的職業(yè)方向。如圖2所示，在新培養(yǎng)方案和課程課題修訂過(guò)程中，將原來(lái)的11門專業(yè)理論課程整合成化工過(guò)程設(shè)計(jì)和化工產(chǎn)品開發(fā)兩門綜合課程，圍繞“強(qiáng)實(shí)踐，擅研究”兩條主線展開教學(xué)和實(shí)踐。

化工過(guò)程設(shè)計(jì)以學(xué)科競(jìng)賽為依托，以實(shí)際工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目為主線，在課程設(shè)置、教學(xué)實(shí)踐等環(huán)節(jié)，加強(qiáng)大工程觀的培養(yǎng)，提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)素養(yǎng)和能力。全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽題目均來(lái)源于實(shí)際工程項(xiàng)目，從項(xiàng)目可行性研究、整個(gè)生產(chǎn)工藝流程及工廠設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)、安全環(huán)保評(píng)估等多方面考查學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。學(xué)校在歷屆化工設(shè)計(jì)大賽中成績(jī)優(yōu)異，連續(xù)六年進(jìn)入全國(guó)總決賽，獲全國(guó)特等獎(jiǎng)兩次，一等獎(jiǎng)四次。第十三屆全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽總決賽在學(xué)校舉行，通過(guò)承辦競(jìng)賽，營(yíng)造濃厚的工程氛圍，將設(shè)計(jì)的思想植入每一位學(xué)生心中。

化工產(chǎn)品開發(fā)以實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和學(xué)科科研平臺(tái)為依托，以典型化工產(chǎn)品開發(fā)為主線，將化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、檢測(cè)和應(yīng)用的全過(guò)程引入課程教學(xué)。文獻(xiàn)檢索、科技論文閱讀與寫作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理等作為研究基礎(chǔ)課，貫穿整個(gè)教學(xué)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)的思維，以及從實(shí)際生活和工程實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，綜合課程教學(xué)有利于促進(jìn)教師在教學(xué)過(guò)程中的相互交流，幫助學(xué)生建立基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程以及各個(gè)研究方向之間的聯(lián)系，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

實(shí)踐教學(xué)模塊 ?化工學(xué)科是實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可有效加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，促進(jìn)知識(shí)的理解，培養(yǎng)科學(xué)精神，提升創(chuàng)新能力，是具有創(chuàng)新意識(shí)精英工程師培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)[12]。

在新培養(yǎng)方案和課程體系修訂過(guò)程中，增加思想政治理論實(shí)踐課，將思想政治理論知識(shí)與社會(huì)調(diào)查、志愿服務(wù)、公益活動(dòng)等實(shí)踐活動(dòng)有效結(jié)合，將思想政治課抽象的理論形象化，達(dá)到理論知識(shí)、思想覺悟和道德情操同步提升，努力培養(yǎng)具有正確人生觀、價(jià)值觀和家國(guó)情懷的建設(shè)者和接班人。

在新課程體系設(shè)計(jì)過(guò)程中，取消課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合學(xué)院優(yōu)勢(shì)科研方向和專業(yè)特色，設(shè)計(jì)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，開設(shè)“超重力傳質(zhì)過(guò)程強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)”“微通道過(guò)程強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)”“超聲波過(guò)程強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)”“磺酸鹽型表面活性劑的反應(yīng)及性能測(cè)試”和“聚醋酸乙烯酯及衍生物的合成及制備環(huán)保膠水”等大型工程類綜合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)與溝通能力和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的研究能力。利用校級(jí)工程訓(xùn)練中心開設(shè)過(guò)程控制與自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的自動(dòng)化操作能力和多學(xué)科背景下的溝通能力;利用短學(xué)期開設(shè)化工創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新研究能力;結(jié)合化工產(chǎn)品開發(fā)課程，配套開設(shè)化工產(chǎn)品開發(fā)實(shí)驗(yàn)周，學(xué)生可根據(jù)自己的發(fā)現(xiàn)和興趣自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成驗(yàn)證，培養(yǎng)主動(dòng)創(chuàng)新的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

新工科建設(shè)指明了我國(guó)工程教育的發(fā)展方向，專業(yè)認(rèn)證推動(dòng)我國(guó)工程教育走向國(guó)際化的進(jìn)程。中北大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院以新工科建設(shè)和專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，切實(shí)推進(jìn)教育教學(xué)改革，對(duì)化工實(shí)驗(yàn)班精英工程師的培養(yǎng)體系進(jìn)行重構(gòu)和設(shè)計(jì)，將大工程觀植入課程體系，結(jié)合專業(yè)特色和地方經(jīng)濟(jì)，確立了“強(qiáng)實(shí)踐，擅研究”的培養(yǎng)思路。工程教育改革的深入需要在不斷地教學(xué)改革中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、查找問(wèn)題、持續(xù)改進(jìn)，積極培養(yǎng)適合社會(huì)需求的高素質(zhì)人才。

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