地方院校新工科背景下化工精英工程师人才培养体系探索

    王海宾　李裕　刘永平　祁贵生　程原　赵林秀

    

    

    摘 ?要 新工科建设是高等教育应对国家重大战略需求、新经济发展、产业转型升级而实施的深化工程教育改革的重大决策。以新工科建设和专业认证为契机，围绕“强实践、擅研究”两条主线，对学校培养化工精英工程师的培养目标和课程体系进行重构与设计。

    关键词 新工科;工程教育;课程体系;化工精英工程师;实验教学中心

    中图分类号：G642 ? ?文献标识码：B

    文章编号：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世紀以来新一轮科技革命和产业变革加速进行，“再工业化”浪潮的推动下，各国纷纷启动高等工程教育改革，加强工程技术人才的培养，以应对新形势下对工程技术人才的需求[1]。新工科建设是我国高等教育应对国家重大战略需求、新经济发展、产业转型升级而实施的深化工程教育改革的重大决策[2-3]。化学工业是关乎国家战略的重要工业领域，当前化学工业向“绿色化”“智能化”方向发展，对化学化工人才知识的交叉渗透、产业的相互交融、工程实践能力以及创新能力提出更宽更深的要求[4-5]。

    中北大学化工实验班自2011年设立以来，经过近八年的培养和探索，逐步形成具有“化工过程强化”特色的化工工程师培养体系。对于地方高校如何能借助新工科建设东风，进一步提升人才培养质量以满足未来化工行业对人才的需求是需要广泛调研、探索的。中北大学化学工程与工艺专业经过一年来的行业发展调研、企业走访、毕业生问卷调查、专家讨论，围绕“强实践、擅研究”两条主线，对培养目标和课程体系进行重构与设计。

    2 精英工程师的培养目标

    新一轮工业革命正在引领世界范围的工业发展和变革，互联网和人工智能对传统产业产生颠覆性的影响[6]，能源、环境、健康、安全等问题受到社会的普遍关注，化学工业面临前所未有的机遇和挑战，迫切需要能够引领未来的化工精英工程师。

    基于新工科建设理念，地方本科高校“要对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用”[7-8]。结合山西经济发展、产业转型升级和学院化学工程与技术专业的特色，围绕“强实践、擅研究”两条主线，提出培养具备扎实基础理论知识，掌握过程自动化和化工工艺的基本原理、专业技能与研究方法，具有绿色化工理念、创新实践思维和社会责任感，能在化工及相关等行业从事工程设计、产品开发、工艺优化、技术管理和科学研究等方面工作的精英工程技术人才。

    此外，大学教育不仅要求培养的学生具备扎实的专业技能、优良的道德品质，更要发掘每个学生的优势潜能，形成独特的能力，为其未来发展铺路搭桥。建立成长导师制，为学生的职业发展提供个性化指导，通过参与教师的教学科研活动、开展创新创业实践、参加学科竞赛等多种方式，为学生成才提供个性化指导。

    3 精英工程师课程体系设计

    基于培养目标和专业认证[9]的要求，围绕“强实践，擅研究”的主线，对化工精英工程师培养的课程体系进行梳理、整合和优化。如图1所示，“强实践”主要体现在彰显化工过程强化的特色、拓展过程控制自动化能力和强化工程设计能力三个方面;“擅研究”主要通过设置思维课程、专业课程研究思维、小班研讨课和创新实验周等环节进行培养。将“大工程观”植入新课程体系，以工程技术技能为主线整合工程、思维、管理、经济等课程内容，通过学科间的交叉融合，建立综合课程教学模块，主要包括通识教育模块、学科基础教育模块、专业教育模块和实践教学模块。

    通识教育模块 ?化工精英工程师的教育不仅仅是高素质专业人才的培养，更重要的是帮助学生形成优良的道德品质、积极向上的人生态度和勇于开拓的创新精神。多学科交叉融合是全球高等教育发展的趋势，不同学科的理论、知识、方法、技术相互渗透并交叉融合，有助于培养既具有扎实的学科基础知识、丰厚的人文素养，又能从技术、环境、伦理甚至美学艺术等角度综合思考的高级工程技术人才，为技术创新奠定基础[10]。

    原通识课程主要包括马克思主义基本原理、毛泽东思想和中国特色社会主义体系概论、思想道德修养及法律基础、英语、体育等。新课程体系除增加实用心理学、管理学概论、工程伦理和质量工程控制等课程外，还增加整合思维、创新思维训练课程，培养学生思维能力。另外，要求每位学生必须选修六个学分的通识选修课，涉及人文、地理、艺术等多个学科。

    学科基础教育模块 ?新工科建设需要进一步发挥基础学科研究在原始创新中的原动力作用，促进基础学科与工科有机结合，以基础学科建设为依托，促进理论向实践的转化。

    新课程体系鼓励采用线上微课、混合式教学、大班教学+小班研讨等多种教学方式，保证高等数学、大学物理、无机化学、有机化学和物理化学等基础理论学科教学效果的同时，增加电工与电子技术、过程控制与自动化和PLC技术等工程基础课程，使学生切实掌握自动化、数字化技术和智能工具，促进现代化学工业自动化、集约化、智能化的发展。

    此外，保留经典的化学反应工程、化工热力学、化工设备机械基础，新开设传递过程原理和分离工程课程，将最新的超重力过程强化技术、微通道过程强化技术引入课堂，增强学生的理论能力和综合应用跨学科知识的能力，突出“强实践，擅研究”的培养理念。

    工程教育更注重工程特性，工程师必须掌握工程制图、运算以及工艺操作等知识和技能，并能应用这些知识与技能解决实际问题。新课程体系增加工程制图和化工CAD，提高学生的工程设计能力。同时，将各种分散的基础实验整合成综合实验，依托电工电子实验教学中心、基础化学实验教学中心和化工综合实验教学示范中心，对学生实验、实践环节提供有力的保障。

    专业教育模块 ?任何个人、单位，既要生存，又要发展。以共性求生存、以特性求发展是一个普遍的现象[11]。大学教育除了要达到共性的要求，即热爱祖国、遵纪守法、传承人类文明，培养具有优良的道德品质的公民等，更是一种面向社会需求的特性教育，很大程度上决定了学生未来的职业方向。如图2所示，在新培养方案和课程课题修订过程中，将原来的11门专业理论课程整合成化工过程设计和化工产品开发两门综合课程，围绕“强实践，擅研究”两条主线展开教学和实践。

    化工过程设计以学科竞赛为依托，以实际工程设计项目为主线，在课程设置、教学实践等环节，加强大工程观的培养，提高学生的工程设计素养和能力。全国大学生化工设计大赛题目均来源于实际工程项目，从项目可行性研究、整个生产工艺流程及工厂设计、经济分析与评价、安全环保评估等多方面考查学生解决复杂工程问题的能力。学校在历届化工设计大赛中成绩优异，连续六年进入全国总决赛，获全国特等奖两次，一等奖四次。第十三届全国大学生化工设计大赛总决赛在学校举行，通过承办竞赛，营造浓厚的工程氛围，将设计的思想植入每一位学生心中。

    化工产品开发以实验教学中心和学科科研平台为依托，以典型化工产品开发为主线，将化工产品设计、开发、检测和应用的全过程引入课程教学。文献检索、科技论文阅读与写作、实验设计与数据处理等作为研究基础课，贯穿整个教学和产品设计开发过程，培养学生进行科学研究和产品开发的思维，以及从实际生活和工程实际中发现问题、分析问题和解决问题的能力。同时，综合课程教学有利于促进教师在教学过程中的相互交流，帮助学生建立基础课程、专业课程以及各个研究方向之间的联系，提高学生对知识的综合应用能力。

    实践教学模块 ?化工学科是实践性很强的学科，实践教学环节可有效加强理论联系实际，促进知识的理解，培养科学精神，提升创新能力，是具有创新意识精英工程师培养的重要环节[12]。

    在新培养方案和课程体系修订过程中，增加思想政治理论实践课，将思想政治理论知识与社会调查、志愿服务、公益活动等实践活动有效结合，将思想政治课抽象的理论形象化，达到理论知识、思想觉悟和道德情操同步提升，努力培养具有正确人生观、价值观和家国情怀的建设者和接班人。

    在新课程体系设计过程中，取消课内实验，结合学院优势科研方向和专业特色，设计综合性、设计性实验，开设“超重力传质过程强化实验”“微通道过程强化实验”“超声波过程强化实验”“磺酸盐型表面活性剂的反应及性能测试”和“聚醋酸乙烯酯及衍生物的合成及制备环保胶水”等大型工程类综合实验，培养学生工程素养、团队与沟通能力和解决复杂工程问题的研究能力。利用校级工程训练中心开设过程控制与自动化实训，培养和训练学生的自动化操作能力和多学科背景下的沟通能力;利用短学期开设化工创新实验，培养学生创新研究能力;结合化工产品开发课程，配套开设化工产品开发实验周，学生可根据自己的发现和兴趣自主设计实验完成验证，培养主动创新的能力。

    4 结语

    新工科建設指明了我国工程教育的发展方向，专业认证推动我国工程教育走向国际化的进程。中北大学化学工程与技术学院以新工科建设和专业认证为契机，切实推进教育教学改革，对化工实验班精英工程师的培养体系进行重构和设计，将大工程观植入课程体系，结合专业特色和地方经济，确立了“强实践，擅研究”的培养思路。工程教育改革的深入需要在不断地教学改革中总结经验、查找问题、持续改进，积极培养适合社会需求的高素质人才。

    参考文献

    [1]徐飞.办一流工程教育 育卓越工科人才[J].高等工程教育研究，2016（6）：1-6，36.

    [2]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

    [3]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，3（2）：26-35.

    [4]夏淑倩，王曼玲，程金萍，等.践行OBE理念，开展化工类专业新工科建设[J].化工高等教育，2018（1）：9-12，61.

    [5]唐娜，樊志，郝庆兰，等.面向新工科的化工专业人才培养模式探索与实践[J].中国轻工教育，2017（6）：38-42.

    [6]李志义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之一：我们用改坚持和强化什么[J].中国大学教育，2016（11）：10-15.

    [7]张先梅，张帆，黄婕，等.工程教育理念引领创新人才培养模式：实施“卓越工程师教育培养计划”的探索与实践[J].化工高等教育，2017（3）：7-10，53.

    [8]于淑玲，张占国.新工科背景下地方本科高校专业建设研究[J].科技创新导报，2018，15（20）：223-224.

    [9]中国工程教育认证协会.工程教育认证通用标准[DB/OL].http：//www.ceeaa.org.cn/main！newsList4Top.w？menuID=01010702.

    [10]王斌，高江波，陈晨.面向“新工科”大学人才培养的思考[J].教育探索，2018（1）：52-55.

    [11]刘献君.“大班授课+小班研讨”教学模式改革[J].中国大学教学，2017（2）：19-24.

    [12]唐冬雁，刘志刚，杨玉林，等.发挥学科特色和优势，构建化学实践教学体系[J].中国大学教学，2019（6）：89-92.