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近幾年來,由于滴狀冷凝的實現與增長冷凝表面壽命等相關問題的影響,研究人員至今未將滴狀冷凝應用到實際的化學工業生產當中。現在的機械、石油化工以及航空航天技術仍然在使用沸騰傳熱方式,利用這種方式來進行工業生產。長期以來,人們一直致力于液體發生核態沸騰原因的探索,因為沸騰的形式多變又復雜,所以增加了研究的難度。尤其是在計算方面,更是存在一些嚴重的缺陷,使得計算的準確率極低,而且還需要大量的實驗做基礎。除此之外,水沸騰時會產生一些氣泡,這些氣泡會影響到加熱器的表面,使得計算的難度再次加大。這都是現階段急需解決的問題,也是現在研究的重點。
1.2微細尺度傳熱學研究進展
微細尺度作為現代熱學中的一個分支,主要是研究熱學的一些規律以及微細的探討,研究前景非常廣闊。在研究微細尺度傳熱學的過程中,如果所研究的物體尺寸遠遠比承載粒子的平均尺寸大,我們所假定的觀點依舊成立。但是由于我們研究的尺度比較微細,所以原來假定的那些影響因素會發生一些改變,導致液體流動的規律發生變化。隨著近幾年來納米技術不斷進步,逐漸受到人們的重視,生產中的諸多領域都在引用尺度微細傳熱學,如高度集成的電子設備、微型熱管等。
1.3強化傳熱過程的研究進展
要想優化傳熱過程,就必須從換熱設備方面進行研究分析,優化設備,從而提高傳熱效率。換熱設備主要就是進行熱量的傳遞,熱量傳遞有逆流、順流、交差流、混合流等四種方式,其中逆流過程中產生的溫差是最大的,順流產生的溫差是最小的。我們應該想辦法改進換熱設備,使其能夠持續對外放熱,以此達到本次研究的目的。例如:我們可以發明一些新的換熱設備,采用新的傳熱材料應用到設備當中;改進原有的傳熱設備生產工藝;參照原有的設計方案,結合現代的科學技術對方案進行優化等。
2化學工程未來發展動態
時代在進步,科技在發展,大量的科技產品及技術不斷出現在人們的視野當中,并且被廣泛的應用,這就給化學工程的研究提出了新的研究方向。那就是在今后的發展當中,如何給新技術的引用提供一些良好的服務及體系,并且將新形成的理論完善,使化學工程不斷進步,朝著新的目標發展。其次,現在主張全面發展,我們應該研究一下信息、生物、能源、環境等方面的技術,將這些與化學向結合,為化學工程的發展做出良好的鋪墊。
2教學模式的改革
傳統的教學組織是由學校的一位專職教師擔任,在教室對學生進行講授、答疑、解惑。理論課和實踐課分開,在教室上一章節的理論課,然后再到實驗室做一次驗證性的實驗,在理論課上以教師為主體學習理論知識,在實驗課上以學生為主體做驗證性的實驗,理論和實踐相分離,導致學生在理論課上覺得枯燥無味,在實驗課上常常又忘了實驗的原理,老師還要再次重復理論課上的內容。學生對單一的聽和單一的做感到枯燥無味,教師也很難根據學生的差異對進度進行調整,導致教學的效率太低。隨著科技的發展,這種單一的教學模式受到很多因素的制約,已經跟不上高職教育的腳步,我們采取了多元化的教學模式。1)校企合作:由于高職教育的知識跟隨企業更替得非常快,而我們老師在實踐方面又很難與企業同步,所以我們可以從校外邀請一些優秀的工程師,為我們學生講解工程方面的新知識,彌補我們在校教師的不足。我們這門課的第六章就由兼職教師來講,工程師嫻熟的組裝技術對學生的觸動很深,對以后的工作更有自信。2)網絡教學:由于上課的時間有限,我們教師面對的又是一個班級的同學,所以對于一些比較優秀的同學增加擴展內容的互動和答疑就比較緊張,所以我們充分利用網絡,把一些擴展的內容到網上,學生可以不受時間和空間的限制,隨時隨地學習,還可以在網絡平臺上和老師進行互動,真正做到“因材施教”。3)項目化教學:“項目化教學”把整個學習過程分解為幾個具體的項目,再按照每次教學的時間把每個項目又分解為幾個任務設計出項目教學方案,把整個知識和技能的學習都貫穿于項目的執行過程中。在項目的執行過程中融入了一些新的教學手段,比如啟發式教學、分組式教學、討論式教學、提問式教學、演講式教學等多種教學手段,充分調動學生的積極性,加強了師生之間的互動,培養了學生的團體協作能力。充分體現了以學生為主體,教師為引導的作用,改變了以往“教師講,學生聽”被動的教學模式,創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。
3教學考核的改革
傳統的考核方式基本都是終結性考核,對學生的評價單一,僅僅是考核學生對知識的掌握情況。但隨著一大批“90后”畢業生走向社會,很多企業都抱怨連連,留不住人,感覺“用工荒”來了。而另一邊是畢業生不斷地換工作,抱怨待遇低。究其原因很大程度上是我們的畢業生對自己的職業定位不準確,缺乏職業素養造成的。所以我們專業課的老師不單單要注重學生知識的培養,還要注重職業素質的培養,使學生畢業的時候能夠以積極、慎重的態度對待自己的工作,以長遠的眼光看待自己的職業。基于以上原因我們改用“過程性考核”。不再把終結性考核作為評價學生的唯一標準,而是把學生在整個項目執行過程當中的職業素質和職業能力也納入到考核評價體系當中。
二、教學內容與教學方法的優化
以創新教育思想為指導,研究改革化學工程基礎課程教學內容和教學方法,建立培養學生創新能力的化學工程基礎課程內容新體系。動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程(“三傳一反”)仍將是化學工程基礎教學的核心內容,應不斷充實更新才能反映學科發展現狀和適應社會經濟需求。化學和化學工程學是支撐物質轉化相關工業的學科,前者研究分子之間發生反應的可能性、必要的條件和產物的結構,后者研究物質的流動、質能傳遞及其對反應過程與產物的影響。
1.優化更新教學內容,反映體現學科發展與技術進步。化學工程基礎作為理科化學專業的工程技術課程,其教學內容除了動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程以外,還應當及時反映和體現學科的發展與技術進步。根據授課學時,突出教學重點,優化教學計劃,精選教學內容。以化學工程學的基本觀點、基本原理和基本方法為核心,結合典型化工過程,理論聯系實際,使學生在有限的教學學時內,掌握本門課程的基本知識,熟悉研究與應用對象,為今后從事化學化工專業技術工作打下堅實基礎。在其他科學技術的帶動和社會需求的推動下,化工分離技術近年來取得了很大進步。新技術不斷涌現,膜分離和超臨界流體萃取等新型分離技術就是其中的代表。我們在教材的編寫和課堂教學中,有意識地加入這些內容,便于學生從課堂上了解新的科學知識,拓寬學術視野。
2.引導學生建立工程技術與技術經濟觀點,提高學生綜合素質。科學與技術的交叉和滲透,要求我們培養的學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識,還要學會運用所學的理論解決工程實際問題。綜合性大學理科化學專業的學生基礎理論知識比較扎實,在課堂教學中,我們根據教學內容,結合工程實際,啟發學生從工程實際問題出發,強調工程實際的特點,突出工程實踐的技術經濟問題,灌輸學生節能減排與綠色環保的理念,訓練學生綜合運用數學、物理與化學等多學科知識,綜合分析化工單元操作與工業裝置中涉及的復雜問題,培養學生的工程技術思維方法與工程設計等綜合素質。
3.改進教學方法,提高教學效率。化學工程基礎課程的課堂教學內容涉及化工單元操作與工藝過程。綜合性大學化學專業的學生一般沒有見過真實的化工設備,對化工廠與化工設備和裝置缺乏感性認識,通過多媒體教學技術和傳統課堂教學方法,可以促進學生感知與思維、理論與實踐的結合,提高學生對化學工程基礎的學習興趣,激發他們的學習熱情,使他們由不熟悉、不了解化工企業與裝置轉變為喜歡應用學科、樂于進入與應用密切相關的教師實驗室開展業余科研。為此,我們一方面利用多媒體的優點,在課堂教學中放映一些設備的實物圖像。另一方面,在有關課程中增加了實習參觀環節,組織學生到石油化工廠、有機化工廠和精細化工廠等企業參觀實習,增強學生對加熱爐、精餾塔、泵、換熱器等主要化工設備的感性認識。
三、教學團隊與課程體系的建設
以先進的教學理念為先導,以高水平的教學團隊為根本,以科學的課程新體系為核心,以優良的規劃教材為保障,強化教學團隊的建設,使所有主講教師成為教學改革的高水平運動員和創新教育的優秀教練員。
中圖分類號:G642.0?搖 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9324(2012)05-0027-02
“化學工程基礎”是理科院校化學專業的專業基礎課程,主要內容為化學工程的基本原理和化工生產的各種單元操作,包括化工過程的動力學原理、熱力學原理、能量守恒與轉換原理、質量傳遞原理以及相應過程的控制機理、操作方法、影響因素、設備結構和工藝過程等,具有與生產實踐緊密聯系的特點,應用性很強,是理科化學類專業唯一的一門工程技術課程。
一、人才培養的要求
當代化學工業對化學化工類人才的培養提出了更高的要求。如何培養基礎理論知識扎實、工作適應性強、具有創新能力的人才,是綜合性大學化學化工教學改革面臨的重要課題。目前,綜合性大學化學與應用化學專業每年都有相當一部分畢業生進入化學、化工和制藥等企事業單位業從事研究開發或工程技術工作,這種趨勢還會隨著創新性國家的建設而逐年增長。化學工程基礎是綜合性大學化學專業的專業基礎課,也是唯一的一門工程技術類課程,該課程的教學改革與實踐對于理工學科交叉與學生綜合素質的培養是綜合性大學化學與應用化學專業其他課程所不能替代的。在充分發揮綜合性大學基礎理論研究優勢的同時,通過對理科專業化學工程基礎課程教學內容的更新、充實和調整,為化工類企事業單位培養和造就具有開拓創新精神、勝任科學研究與工程技術工作、適應性強的化學化工專業人才。
二、教學內容與教學方法的優化
以創新教育思想為指導,研究改革化學工程基礎課程教學內容和教學方法,建立培養學生創新能力的化學工程基礎課程內容新體系。動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程(“三傳一反”)仍將是化學工程基礎教學的核心內容,應不斷充實更新才能反映學科發展現狀和適應社會經濟需求。化學和化學工程學是支撐物質轉化相關工業的學科,前者研究分子之間發生反應的可能性、必要的條件和產物的結構,后者研究物質的流動、質能傳遞及其對反應過程與產物的影響。
1.優化更新教學內容,反映體現學科發展與技術進步。化學工程基礎作為理科化學專業的工程技術課程,其教學內容除了動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程以外,還應當及時反映和體現學科的發展與技術進步。根據授課學時,突出教學重點,優化教學計劃,精選教學內容。以化學工程學的基本觀點、基本原理和基本方法為核心,結合典型化工過程,理論聯系實際,使學生在有限的教學學時內,掌握本門課程的基本知識,熟悉研究與應用對象,為今后從事化學化工專業技術工作打下堅實基礎。在其他科學技術的帶動和社會需求的推動下,化工分離技術近年來取得了很大進步。新技術不斷涌現,膜分離和超臨界流體萃取等新型分離技術就是其中的代表。我們在教材的編寫和課堂教學中,有意識地加入這些內容,便于學生從課堂上了解新的科學知識,拓寬學術視野。
2.引導學生建立工程技術與技術經濟觀點,提高學生綜合素質。科學與技術的交叉和滲透,要求我們培養的學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識,還要學會運用所學的理論解決工程實際問題。綜合性大學理科化學專業的學生基礎理論知識比較扎實,在課堂教學中,我們根據教學內容,結合工程實際,啟發學生從工程實際問題出發,強調工程實際的特點,突出工程實踐的技術經濟問題,灌輸學生節能減排與綠色環保的理念,訓練學生綜合運用數學、物理與化學等多學科知識,綜合分析化工單元操作與工業裝置中涉及的復雜問題,培養學生的工程技術思維方法與工程設計等綜合素質。
3.改進教學方法,提高教學效率。化學工程基礎課程的課堂教學內容涉及化工單元操作與工藝過程。綜合性大學化學專業的學生一般沒有見過真實的化工設備,對化工廠與化工設備和裝置缺乏感性認識,通過多媒體教學技術和傳統課堂教學方法,可以促進學生感知與思維、理論與實踐的結合,提高學生對化學工程基礎的學習興趣,激發他們的學習熱情,使他們由不熟悉、不了解化工企業與裝置轉變為喜歡應用學科、樂于進入與應用密切相關的教師實驗室開展業余科研。為此,我們一方面利用多媒體的優點,在課堂教學中放映一些設備的實物圖像。另一方面,在有關課程中增加了實習參觀環節,組織學生到石油化工廠、有機化工廠和精細化工廠等企業參觀實習,增強學生對加熱爐、精餾塔、泵、換熱器等主要化工設備的感性認識。
三、教學團隊與課程體系的建設
以先進的教學理念為先導,以高水平的教學團隊為根本,以科學的課程新體系為核心,以優良的規劃教材為保障,強化教學團隊的建設,使所有主講教師成為教學改革的高水平運動員和創新教育的優秀教練員。
1.建設高水平教學團隊。從事課堂和實驗教學的主講教師也要承擔高水平的科研項目,提高教師的科研水平。我們承擔“化學工程基礎”的主講教師都具有教授職稱并擔任博士生導師,承擔了一些科學研究項目。同時,也積極思考和實踐課程的教學改革,奠定了學生創新能力培養的堅實基礎。沒有高水平的教學團隊,不可能進行教學改革的實踐,更不可能培養出具有創新精神的學生。
2.構建工程教育、創新教育的課程體系。夯實基礎,將理科化學知識和工程知識有機結合。理科化學基礎課程、化工過程開發、化學工程基礎及多門專業課程的開設,可將學生所學知識形成知識鏈。重視對學生業余科研和畢業論文的指導,吸引對化學工程有興趣的同學來實驗室和博士研究生、碩士研究生一起進行科學研究,培養學生的創新意識和對科學研究的興趣。通過畢業論文階段的培養,加強了學生對知識的掌握和運用,特別是對“應用”和“工程”概念的強化。近年來,來我們化工實驗室進行業余科研和畢業論文的學生每屆都在十人以上,占理科化學專業學生的5%作用。
3.將科研成果向教學實踐轉化,形成教學促進科研、科研反哺教學的良性循環。構建應用學科人才培養、現代科技發展相適應的“基礎性、綜合性、工程性、創新性”體系。我們承擔了國家和企業的一些化工類科研項目,特別是在水與廢水處理、化工分離和國防化學等方面取得了一些科研成果,我們注意將教師的科研成果和科研實踐融入課堂教學。從事課堂教學的主講教師與實驗課指導老師一起合作,將“滲透汽化膜分離”編入了實驗教材和開展了教學實驗,受到學生的歡迎。
化學是實驗性很強的學科,化學工程作為一個共性的工程學科,我們應充分利用科學技術發展和教學改革帶來的機遇,加強化學與化學工程的結合,為國家培養更多復合型創新人才。
參考文獻:
根據現代化學工業的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應用型高校化學工程與工藝專業的目標是培養化學化工理論基礎扎實,實踐動手能力、自主學習能力、創新能力及外語與計算機應用能力較強,適應化工、冶金、能源、輕工、醫藥、環保等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理等方面工作的應用型高級工程技術人才[2]。為了實現上述目標,化學工程與工藝專業應用型本科人才應具備的基本素質與專業能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學素養,能處理好人與環境、人與社會的關系;②掌握化學工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;④具有對新工藝、新產品、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;⑤了解化學工程的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;⑥掌握文獻檢索的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力;⑦具有創新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據現代科技和生產的發展需要,以服務地方經濟社會發展為目標,把握高等教育規律和化學工程與工藝專業特征,制定化學工程與工藝專業應用型人才培養方案,具體如圖1所示。在人才培養方案制定的過程中,合肥學院借鑒德國應用科學大學培養應用型人才成功經驗,非常重視企業的作用,將企業要求與學生的培養相結合,構建理論教學與實踐教學相學體系,確定了以“面向企業、立足崗位、注重素質、強化應用、突出能力”為指導思想的“應用型”人才培養模式。理論教學體系體現“三個服務”原則:基礎理論教學要為專業技術課教學服務,理論教學為提高學生綜合素質服務,把素質教育貫穿于教學全程,為培養學生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務,注重培養學生對技術成果的吸納和綜合應用能力。建立與培養目標相適應的實踐教學體系,形成基礎實訓、專業實訓及校內、外實訓教學相結合的綜合實訓教學一體化,完成實訓教學。促進學生掌握專業技能,實施“四年九學期制”,提高學生就業競爭能力。
1.2化學工程與工藝專業人才要求
化學工程與工藝專業是為了適應新世紀化學工業的發展而設置的,是由原來的化學工程、有機化工、無機化工、高分子化工、精細化工、煤化工、工業催化等專業合并而成的寬口徑專業,覆蓋面寬、涉及領域廣[3]。該專業具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領域涉及無機化工、有機化工、精細化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫藥化工、微電子化工等諸多領域;二是工程特色顯著。該專業以化學工程與化學工藝為兩大支撐點,化學工程主要研究化工過程及設備的開發、設計、優化和管理。化學工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學反應和分離加工技術制取各種化工產品。化學工程與工藝專業涉及的工程放大技術、系統優化技術和產品開發技術,不僅在化工領域,而且在醫藥、材料、食品、生工等眾多相關領域均大有用武之地。因此,化學工程與工藝專業培養的學生應有較強的工程能力和工作適應性,需掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法,具有從事化工生產控制、化工產品和過程的研究開發、化工裝置設計與放大的初步能力[4]。
1.3應用型化工人才實踐教學體系構建
高等工程教育強調綜合素質的基礎作用和工程素質的定型作用。培養應用型化工特色人才,核心就是培養實踐能力強的應用型人才。以培養應用型人才為目標,以科學發展觀為指導,遵循教育教學基本規律,堅持育人為本,教學為綱,根據學生需要,圍繞學生能力拓展和知識結構構建實踐教學體系。該體系由基本技能、專業能力、綜合能力三層次訓練組成,將課外創新活動和社會實踐有機融合。借鑒德國成功的經驗,培養學生工程設計能力、項目實現能力及創新能力,構建工程化的實踐教學體系如圖2所示。實踐教學根據能力要求可分為3個層次:基礎實踐層、專業實踐層、綜合和創新實踐層。基礎實踐層以強化“三基”,培養基礎能力為目的,將基礎化學實驗分為3個層次和5個模塊,構成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學專題研究訓練,強化了知識和技能的綜合性;認知實習在實踐教學體系中處于承上啟下階段。學生在與自己相近或相關的崗位上經過認知實習,了解專業所需要的專業知識、能力、素質,有利于他們結合自己的興趣,規劃未來發展,在專業方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習和1周電工電子實習,實現基礎能力培養目標;專業實踐層是在理論教學和基礎能力培養的基礎上,通過專業基礎實驗、課程設計、工程實訓等實踐教學的環節實現專業能力培養;綜合和創新能力是對技術基礎知識、運用專業知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現,反映學生整體素質。通過畢業實習、畢業設計(論文)等實踐教學環節,配合第二課堂科技活動,達到培養專業技術應用能力的目的。總之,各層實踐教學活動層層遞進、相互滲透,達到培養目標規定的專業技術應用能力的要求。
2圍繞工程能力培養,實施實踐教學改革
2.1突出強化實踐鍛煉,提高教師實踐教學水平
教師是實踐教學體系的主導者,也是實踐教學體系的實踐者。要培養高質量應用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學位的專職實驗教師,采取走出去、請進來的辦法培養教師的實踐能力,派合肥學院高學位高職稱的教師到企業去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據學院要求成立了實驗技術教研室,這不僅是名稱和內涵的改變,更重要的是教育理念的轉變,建立實驗技術教研室,由教授、博士擔任主任,具有研究生學歷的教師為成員,研究實踐教學內容、方法和手段,進行實驗教學、實驗課程內容和方法改革等工作。目前,和化學工程與工藝專業實驗實踐教學有關的合肥學院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學成果獎合肥學院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業和設計院等單位人員擔任教師,讓學生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。
2.2加強實踐教學條件建設,提供實踐教學載體
實驗室和實習基地是完成實踐教學內容所必需的保障平臺。在實驗室建設方面,加強以無機化學、有機化學、物理化學、分析化學課程為支撐的基礎化學實驗室建設,和以化工原理為支撐的化工基礎實驗室。專業實驗作為一門最能反映專業特色,與專業科學技術發展關系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構建一個能夠全面反映化學工程學科發展方向、適合按專業大類組織實驗教學、有利于培養學生工程實踐能力和創新能力的新框架。根據化學工程與工藝核心課程化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程和技術化工工藝學作為構架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發的方法論;充分考慮工程學與工藝學實驗的適當平衡;具有典型性、力求先進性、增加綜合性;實驗內容既符合化學工程與工藝學科發展規律,又具有鮮明的先進性和特色,建立了化工熱力學實驗室等專業實驗室。根據專業和學生發展需要,在專業方向上設立分離工程和精細化工2個化工專業方向,并建立精細化工和分離技術2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習是強化專業知識、增加學生的感性認識和創新能力的重要綜合性教學環節,校外實習基地是培養學生實踐能力和創新精神的重要場所,是學生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機制,開展產學合作,和中鹽四方集團等14家企業建立良好的合作關系,與企業合作共建實驗室2個。每年由校內和企業教師共同指導學生進行實習,并在畢業論文(設計)環節,由企業提出課題,真題真做,學生將所學知識和生產實際相結合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團、東華集團工程技術人員指導學生設計多次獲合肥學院優秀畢業設計(論文)獎。
2.3第一課堂與第二課堂相結合,著力培養學生創新能力
根據現代化學工業的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應用型高校化學工程與工藝專業的目標是培養化學化工理論基礎扎實,實踐動手能力、自主學習能力、創新能力及外語與計算機應用能力較強,適應化工、冶金、能源、輕工、醫藥、環保等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理等方面工作的應用型高級工程技術人才[2]。為了實現上述目標,化學工程與工藝專業應用型本科人才應具備的基本素質與專業能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學素養,能處理好人與環境、人與社會的關系;②掌握化學工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;④具有對新工藝、新產品、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;⑤了解化學工程的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;⑥掌握文獻檢索的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力;⑦具有創新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據現代科技和生產的發展需要,以服務地方經濟社會發展為目標,把握高等教育規律和化學工程與工藝專業特征,制定化學工程與工藝專業應用型人才培養方案。在人才培養方案制定的過程中,合肥學院借鑒德國應用科學大學培養應用型人才成功經驗,非常重視企業的作用,將企業要求與學生的培養相結合,構建理論教學與實踐教學相學體系,確定了以“面向企業、立足崗位、注重素質、強化應用、突出能力”為指導思想的“應用型”人才培養模式。理論教學體系體現“三個服務”原則:基礎理論教學要為專業技術課教學服務,理論教學為提高學生綜合素質服務,把素質教育貫穿于教學全程,為培養學生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務,注重培養學生對技術成果的吸納和綜合應用能力。建立與培養目標相適應的實踐教學體系,形成基礎實訓、專業實訓及校內、外實訓教學相結合的綜合實訓教學一體化,完成實訓教學。促進學生掌握專業技能,實施“四年九學期制”,提高學生就業競爭能力。
1.2化學工程與工藝專業人才要求
化學工程與工藝專業是為了適應新世紀化學工業的發展而設置的,是由原來的化學工程、有機化工、無機化工、高分子化工、精細化工、煤化工、工業催化等專業合并而成的寬口徑專業,覆蓋面寬、涉及領域廣[3]。該專業具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領域涉及無機化工、有機化工、精細化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫藥化工、微電子化工等諸多領域;二是工程特色顯著。該專業以化學工程與化學工藝為兩大支撐點,化學工程主要研究化工過程及設備的開發、設計、優化和管理。化學工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學反應和分離加工技術制取各種化工產品。化學工程與工藝專業涉及的工程放大技術、系統優化技術和產品開發技術,不僅在化工領域,而且在醫藥、材料、食品、生工等眾多相關領域均大有用武之地。因此,化學工程與工藝專業培養的學生應有較強的工程能力和工作適應性,需掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法,具有從事化工生產控制、化工產品和過程的研究開發、化工裝置設計與放大的初步能力[4]。
1.3應用型化工人才實踐教學體系構建
高等工程教育強調綜合素質的基礎作用和工程素質的定型作用。培養應用型化工特色人才,核心就是培養實踐能力強的應用型人才。以培養應用型人才為目標,以科學發展觀為指導,遵循教育教學基本規律,堅持育人為本,教學為綱,根據學生需要,圍繞學生能力拓展和知識結構構建實踐教學體系。該體系由基本技能、專業能力、綜合能力三層次訓練組成,將課外創新活動和社會實踐有機融合。借鑒德國成功的經驗,培養學生工程設計能力、項目實現能力及創新能力。實踐教學根據能力要求可分為3個層次:基礎實踐層、專業實踐層、綜合和創新實踐層。基礎實踐層以強化“三基”,培養基礎能力為目的,將基礎化學實驗分為3個層次和5個模塊,構成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學專題研究訓練,強化了知識和技能的綜合性;認知實習在實踐教學體系中處于承上啟下階段。學生在與自己相近或相關的崗位上經過認知實習,了解專業所需要的專業知識、能力、素質,有利于他們結合自己的興趣,規劃未來發展,在專業方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習和1周電工電子實習,實現基礎能力培養目標;專業實踐層是在理論教學和基礎能力培養的基礎上,通過專業基礎實驗、課程設計、工程實訓等實踐教學的環節實現專業能力培養;綜合和創新能力是對技術基礎知識、運用專業知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現,反映學生整體素質。通過畢業實習、畢業設計(論文)等實踐教學環節,配合第二課堂科技活動,達到培養專業技術應用能力的目的。總之,各層實踐教學活動層層遞進、相互滲透,達到培養目標規定的專業技術應用能力的要求。
2圍繞工程能力培養,實施實踐教學改革
2.1突出強化實踐鍛煉,提高教師實踐教學水平
教師是實踐教學體系的主導者,也是實踐教學體系的實踐者。要培養高質量應用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學位的專職實驗教師,采取走出去、請進來的辦法培養教師的實踐能力,派合肥學院高學位高職稱的教師到企業去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據學院要求成立了實驗技術教研室,這不僅是名稱和內涵的改變,更重要的是教育理念的轉變,建立實驗技術教研室,由教授、博士擔任主任,具有研究生學歷的教師為成員,研究實踐教學內容、方法和手段,進行實驗教學、實驗課程內容和方法改革等工作。目前,和化學工程與工藝專業實驗實踐教學有關的合肥學院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學成果獎合肥學院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業和設計院等單位人員擔任教師,讓學生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。
2.2加強實踐教學條件建設,提供實踐教學載體
實驗室和實習基地是完成實踐教學內容所必需的保障平臺。在實驗室建設方面,加強以無機化學、有機化學、物理化學、分析化學課程為支撐的基礎化學實驗室建設,和以化工原理為支撐的化工基礎實驗室。專業實驗作為一門最能反映專業特色,與專業科學技術發展關系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構建一個能夠全面反映化學工程學科發展方向、適合按專業大類組織實驗教學、有利于培養學生工程實踐能力和創新能力的新框架。根據化學工程與工藝核心課程化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程和技術化工工藝學作為構架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發的方法論;充分考慮工程學與工藝學實驗的適當平衡;具有典型性、力求先進性、增加綜合性;實驗內容既符合化學工程與工藝學科發展規律,又具有鮮明的先進性和特色,建立了化工熱力學實驗室等專業實驗室。根據專業和學生發展需要,在專業方向上設立分離工程和精細化工2個化工專業方向,并建立精細化工和分離技術2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習是強化專業知識、增加學生的感性認識和創新能力的重要綜合性教學環節,校外實習基地是培養學生實踐能力和創新精神的重要場所,是學生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機制,開展產學合作,和中鹽四方集團等14家企業建立良好的合作關系,與企業合作共建實驗室2個。每年由校內和企業教師共同指導學生進行實習,并在畢業論文(設計)環節,由企業提出課題,真題真做,學生將所學知識和生產實際相結合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團、東華集團工程技術人員指導學生設計多次獲合肥學院優秀畢業設計(論文)獎。
2.3第一課堂與第二課堂相結合,著力培養學生創新能力
二、化學工程與技術專業學科集群的創新及競爭優勢
本文選擇山西省高校做研究,分析其師資力量情況,以分析化學工程與技術專業集群的創新及競爭優勢。山西省作為我國化工3大生產基地,化學化工產業是山西省的支柱產業,化學化工專業是山西省高校、特別是工科院校的學科優勢之一。選擇山西大學、中北大學、太原理工大學的化學化工學院為樣本(見表2),按照前文對學科集群的認識,這些學院都有9個以上相關專業和研究方向,已經形成了一定的學科集群規模。其中論文指該學院教師被SCI、EI、ISTP3大檢索刊物收錄的論文數。中北大學的數據包含了CA論文。山西大學的數據不包括ISTP論文。專著指該學院教師出版的學術專著數,不包括教材。項目及獎項指該學院教師申請的省部級以上項目、經費及省部級以上獎項。發明專利指:該學院教師申請并且授權的發明專利。3所高校的化學化工學院擁有一定數量的教授和博士生導師,博士學位的教師也占到了較大比例。3所學院教師的科研成果也較為可觀,被3大檢索刊物收錄的論文數量較多,出版了一定數量的專著,申請了一定數量的國家自然科學基金項目。山西大學化學化工學院承擔了國家自然科學基金的重大攻關項目,以及“863”項目,甚至獲得了國家科技進步獎和國家技術發明獎二等獎各1項。中北大學化學與環境學院承擔過“973”項目,獲得過國家技術發明二等獎1項,三等獎2項,國防科學技術一等獎2項。中北大學和山西大學還擁有發明專利十幾項。從師資力量來看,應該說學科集群讓山西省高校化學化工領域的創新取得了一定的成就,使得山西省高校化學化工專業在全國具有了一定的競爭優勢和影響力。
三、化學工程與技術專業學科集群的協同創新模式
山西大學至今已與國內20余所高校、科研院所建立了學術交流與合作關系;與日本巖手大學、香港浸會大學等國家和地區的高校及科研單位簽訂協議,開展交流。在校企合作方面,與山西三維集團股份有限公司、太原鋼鐵(集團)公司、天脊集團等大型企業,在產品研發、崗位培訓等多方面進行了良好的合作。太原理工大學與山西化工研究所建立了山西省化學工程技術中心,還與山西焦化集團公司等6個企業建立了長期穩定的產學研合作關系。中北大學安全工程系與航天一院、航天三院、北京理工大學、南京理工大學、第二炮兵工程學院、西安近代化學研究所等科研機構和相關生產企業進行了卓有成效的科研項目合作。從產學研合作角度來看,三所高校都與國內外相關院校、科研院所和企業建立了良好的產學研合作關系。從企業合作的視角來看,在研發方面,與山西省的產業集群密切相關,合作領域主要為新能源技術、環境化工、生物工程與技術。3所高校的化學工程與技術學科集群與山西省的產業集群具有一定的協同關系,構建了學科集群與產業集群協同創新的模式,圍繞著山西省的產業特色,為山西省地方經濟服務。
四、我國化學工程與技術專業集群的路徑
培養目標:使畢業生適應國家經濟與科技發展的需求,成為具備寬厚的理論基礎知識,通曉化工生產技術的專業原理、專業技能與研究方法,能夠從事過程工業領域的產品研制與開發、裝置設計、生產過程的控制以及企業經營管理等方面工作的高素質科技人才。
主干學科:有機化學、物理化學、化工原理、化學反應工程、化工機械、精細有機合成原理等。
主要課程:無機化學、分析化學、大學物理、有機化學、物理化學、化工原理、化學反應工程和一門必選的專業方向課程。 另外輔修化工經濟技術分析、電工電子等。
主要專業實驗:有機化學實驗、無機化學實驗、化工熱力學、化工傳遞過程、化學反應工程、化工過程系統工程、工業催化和應用化學等。
主要實踐性教學環節:包括化學與化工基礎實驗、認識實習、生產實習、計算機應用及上機實踐、課程設計、畢業設計(論文)(計算機應用要求較高)等。
專業發展方向:化學工程、化學工藝、精細化工。
1.華東理工大學 2.天津大學 3.北京化工大學 4.南京工業大學 5.大連理工大學
6.浙江大學 7.中國石油大學 8.華南理工大學 9.太原理工大學 10.四川大學
11.鄭州大學 12.湖南大學 13.哈爾濱工業大學 14.西安交通大學 15.上海交通大學
16.江南大學 17.中南大學 18.南京理工大學 19.中國礦業大學 20.湘潭大學
大連理工大學化工系創辦于1949年,1952年高等學校院系調整時,一批著名化學家匯集大工,形成了具有雄厚實力的化工學科。改革開放后,化工各學科發展很快,師資隊伍和招生規模不斷擴大,1984年發展為化工學院,學院設有化學、化學工程、生物工程、材料化工、化學工藝、工業催化、精細化工、高分子材料和化工機械等9個系,24個教研室。現有本科生2410人,碩士生494人,博士生241人,博士后科研人員7人。教職工370人,其中中國工程院院士1人,雙聘院士3人,“長江學者獎勵計劃”特聘教授2人,博士生導師37人,教授53人,副教授80人,高級工程師17人。
化工學院現有化學工程與技術一級學科博士學位授予權,覆蓋了其全部五個二級學科――化學工程、化學工藝、應用化學、工業催化和生物化工,并設有化學工程與技術博士后科研流動站。此外還有高分子材料、無機非金屬材料及化工過程機械博士點和3個理科化學碩士點。生物化工、應用化學、環境學科設有“長江學者獎勵計劃”特聘教授崗位。學院擁有應用化學國家重點學科,化學工程、工業催化和生物化工三個遼寧省重點學科,精細化工國家重點實驗室,分析中心及15個研究所,擁有400兆核磁共振,氣/液質譜、飛行時間質譜、X射線衍射儀等大型分析儀器40余臺,成為我國培養化工高層次人才和科學研究的基地。
化工學院作為大連理工大學的重要學院,50年來為國家培養了2萬名畢業生,其中許多人成為國家各部委和省市領導,中科院院士,國家有突出貢獻的專家以及大專院校、科研院所和廠礦企業的廠長、經理、總工及業務骨干,為適應社會需求培養了復合型、外向型高技術人才。
化工學院廣泛開展國際學術交流和技術合作,已經與日本、韓國、美國、加拿大、澳大利亞、德國、奧地利、英國等國家的大學、研究機構或公司建立科技合作和學術交流。
化工學院辦學宗旨是以人才為本、創新為先,辦學思路是以貢獻求支持,以改革促發展。重視面向社會經濟建設的重大關鍵技術的基礎研究和應用基礎研究,每年都承擔一批國家、省市級科學基金和“973”“863”及“九五”重點攻關項目,同時與企業建立產、學、研三結合緊密型協作關系,解決技術難題及高新技術和新產品的開發工作,化工學院每年科學研究經費達3000萬元以上,近兩年科技成果顯著,獲國家科技進步獎二等獎一項,省部級科技進步獎一等獎三項、二等獎三項。
問題1:化學工程與工藝專業的學生應掌握怎樣的知識和能力?
1.掌握化學工程、化學工藝、應用化學等學科的基本理論、基本知識;
2.掌握化工裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;
3.具有對新產品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;
4.熟悉國家對于化工生產、設計、研究與開發、環境保護等方面的方針、政策和法規;
5.了解化學工程學的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;
6.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力。
問題2:化學工程與工藝專業的學生就業方向?
本專業畢業生知識面寬,可到工業部門從事化工類產品的設計、施工、生產管理、技術開發、應用研究以及貿易等方面的工作,也可到科研、商貿、行政等部門從事與化學工程相關的工作。
也可在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面的工作。
還可以到化學工廠、大學、政府社團、保健服務、中學、醫院、工業實驗室、圖書館、醫藥公司、私人企業、實驗研究所等從事相關的工作。
問題3:化學工程與工藝專業方向的不同有差異么?
化學工藝包括能源化工、材料化工、有機化工、環境化工、高分子化工、無機化工等眾多領域,覆蓋面廣。它不僅涵蓋了傳統的基礎領域,同時與材料、能源、生物、醫藥、環境等學科滲透融合,不斷地培植出新的生長點。它既是一個歷史悠久、曾作出重大貢獻的學科,又是一個新世紀不可缺少的充滿了生機與活力的學科。
化學工程是以化學工業及相關生產過程中所進行的化學、物理過程為研究對象,探究其所用設備的設計原理與操作方法以及最終實現過程優化所應遵循的共性規律。本專業方向學生主要學習化工流體流動與傳熱、化工傳質與分離過程、化工熱力學、化學反應工程、化工傳遞過程基礎、化工數學、化工分離過程、化工工藝學、化工過程分析與合成、化工設計等課程。為拓寬專業面,增加適應性,還開設生化基礎、石油煉制工程、環境化工、化工機械基礎、ChemCAD等課程。
問題4:與化學工程與工藝專業相近的專業是什么?
制藥工程(主要是化學制藥)。
問題5:化學工程與工藝專業中的催化科學與工程具體是什么樣的學科?
它是催化化學、材料物理及化學工程之間的交叉學科,具有理工結合的特點。
二化學工程與工藝專業人才培養模式改革的思路
美國、德國等發達工業國家的統計資料表明,高級工程人才的需求比例為:從事工程科學研究的人才為5%,這部分人才主要以研究和發現工程過程中的基本理論為主,偏重于工程學術研究;從事設計、開發的工程人才約占35%,主要工作是將科學原理和學科體系知識轉化為設計方案或設計圖紙;從事生產工藝、運行維護、管理銷售等工作的工程技術人員約占65%,將設計方案與圖紙轉化為產品。后兩者可以統稱為工程應用人才。化工學院在建院之初,就確定了以培養工程應用型人才為主要目標。根據幾年來在人才培養的探索與實踐過程中,我們認為,確切地說,我們應該以打造工程生產一線工程師、工程技術人員為人才培養的主要目標,也就是說,以培養工程技術人員為主,對于一些學有余力的學生,可以通過進一步的深造和在實踐工作崗位上的鍛煉,成為工程人才。培養化工類工程應用型人才,就是要強調本科教育的專業性,通過本科教育這一相對完整的人才培養周期,是學生接受相對完整的、作為一線工程師所需要的基本教育,具有一線工程師應有的基本知識、基本能力、基本素質。學生通過這樣的教育,應該具有系統的專業基礎知識、較強的實踐動手能力、主動的自主學習能力、靈活的崗位適應能力,在現有成熟的化工技術和規范的基礎上,能夠應用理論知識和技術,解決生產實際中的具體技術問題,特別是應用所學專業知識進行集成創新和引進吸收再創新。同時,一線工程師還應具有一定的人文精神和環境意識。現代化學工業,不僅融化學科學、化工技術、藝術于一體,還與自然資源、生態環境、倫理道德等重大社會問題息息相關,在“十”提出“建設美麗中國”的歷史背景下,在培養的學生多數服務于生態環境脆弱的西部地區的前提下,更應該注重培養學生的人文精神和環保意識。經過四年的執行,現行培養方案在培養應用型化工技術人才方面起到了重要的作用,也積累了豐富的經驗。在新方案修訂過程中,要在保持原方案優點,尤其是突出實踐教學的基礎上,針對原方案的不足,結合現代化學工業新的發展現狀以及地區經濟,來綜合考慮,完成修訂工作。基于這樣的認識,對于新的培養方案,需要遵循“理論系統夠用,突出實踐動手,營造工程背景,重視過程培養與評價,提倡自主學習,強化創新訓練”的原則。化學工程與工藝專業人才培養方案修訂工作的指導思想:以復合型、創新性人才培養為核心,以教學改革、科學研究和服務社會為宗旨,以高素質、重能力、求創新為根本,以學生為主體、教師為主導,培養學生理論知識、綜合能力、實踐技能和科學素養全面協調健康發展。力求達到理論與實踐、基礎與提高、傳承與創新、教學與科研、素質教育與技術訓練的統一。
三化學工程與工藝專業人才培養模式改革的內容
明確提出以轉變教育思想和更新教育觀念為先導,以完善和落實本科綜合培養方案為主線,深化教學改革;優化課程體系,更新教學內容,加強實踐環節,改進教學方法和教學手段;加強師資隊伍建設,提高教師整體綜合素質,形成一支教學科研相結合、教學思想活躍、知識結構、年齡結構優化的教學梯隊;注重學生知識、能力、素質、個性的協調發展,強化創新意識,進一步提高人才培養質量,走改革和創新之路,探索教學管理的新機制、新模式,開創教學工作的新局面。
1理論課的教育改革
(1)深化課程體系改革,構建創新能力和全面發展的化工專業人才培養計劃調整知識結構,本著“理論系統夠用”的原則,認真梳理現行培養方案中的理論課程體系,根據專業方向,確定4~5門核心課程,凸顯核心課的核心地位,以核心課程為中心,構建理論課程體系。將理論課程按課程的特點、內容和相關性進行進一步整合,劃分為課程群,即將部分前后有銜接的課程,進行內容整合,減少重疊內容,突出重點,通過課程群的建設,使學生在學習時可以更加連貫,便于融會貫通。(2)改革和更新教學內容,積極吸收本專業科學技術發展的新成果,將化工及相關領域新技術、新成果納入課堂教學;(3)深化教學方法改革,尊重學生個性發展,推進啟發式和討論式教學方法,提倡案例教學;主要課程注重引進和選用國內外優秀教材,不斷促進本科教學質量的提升。(4)改革教學技術,推行現代化教學手段。包括:多媒體、網絡、仿真等。盡可能采用雙外語教學。(5)改進教學和管理機制,在理論教學過程中,重視過程培養和評價,并以此為契機,提倡學生自主學習,在教學大綱上和教學內容上引導學生自學。
2實踐性教學環節的教育改革
工程技術人才的創新能力集中體現在工程實踐活動中創造新的技術成果的能力,包括新產品和新技術的研發,新流程和新裝置的設計,新的工廠生產過程操作運行方案等。反映在教學過程中就是工程實踐能力的訓練和培養。因此在改革中高度重視和加強實踐類教學環節,繼續保證實踐教學的突出地位。在實踐性教學環節中,構建由易到難,貫穿全程,逐步貼近工程實際的實踐教學體系,保證實踐教學環節比重在整個培養方案的比重不低于25%,適當調整理論教學課程,使教學前移,為學生創造更多地時間參與工程實踐,并積極創造條件推進“3+1”培養模式的改革。對教學計劃內要求的實踐性教學,結合工程實際,以實驗與工藝基本操作技能訓練為基礎,積極開展教學改革和建設。具體方案:在基礎實驗方面,重視對學生實際動手能力、規范操作和嚴謹務實的作風的培養。在專業基礎實驗方面,結合地區經濟的發展和教師的科研方向開發大綜合專業實驗項目,逐步引入具有工程意義的實驗項目,增加綜合性、設計性和研究型實驗的比例。為后續實踐教學、創新性實驗項目、學科競賽、畢業設計等環節奠定基礎。在校內實訓平臺建設中,基于工程背景及地方產業特點,以培養學生動手及實踐能力和工程意識為出發點,形成滿足培養化工類專業和相關專業的實踐綜合能力訓練及培養的實訓課程體系。以學校建設化工實訓中心為契機,加強工程實訓,彌補畢業實習過程中只能看不能動的缺憾,是學生真正了解化工廠。在畢業實習和畢業設計(論文)環節,貫徹卓越工程師計劃,建立學生到企業和社會開展實踐實習的有效機制。精選認識實習單位,加強基地建設,繼續為學生在畢業實習過程中提供“頂崗實習”機會,結合就業,讓學生能夠在就業后縮短適應期。提高學生對專業的認同度和優越感,提高學習本專業的興趣。畢業設計以工廠實際設計為題,畢業論文以教師科研為題。落實理論聯系實際,結合工程與科研實際,一人一題,真題真做。實施雙向選擇和規范化管理。使學生的分析問題、解決問題、協作精神、創新意識和能力等得到充分鍛煉。
哈爾濱工業大學電化學工程專業成立于1962年,是國內最早建立的電化學工程專業之一。1999年我國大學本科專業目錄調整,原多個化工類專業(含電化學工程)統一合并為“化學工程與工藝”專業,但各大學中的該專業側重方向與特色不同。我校保留了原來的“電化學工程”方向與特色,并被教育部認定為第三批高等學校特色專業建設點。在特色專業的建設過程中,面對寬口徑的“化學工程與工藝”專業,既要開設核心化工課程又要保持電化學工程專業方向的課程。2008年修訂培養方案時,我們將化學工程與工藝專業分為“化學工藝”與“電化學工程”兩個專業方向進行課程設置。對“化學工藝”專業方向的學生按“化學工程與工藝”專業規范要求構建化工課程體系進行培養;而對于“電化學工程”方向,探索以滿足專業規范中核心知識要求為前提,依據專業特色的需要,通過以知識點為標準(不拘泥于課程名稱)協調專業規范要求與專業方向的關系,構建彰顯專業特色的課程體系。2012年修訂培養方案時,我們在系統地分析總結前期實踐效果的基礎上,形成了新培養方案。本文重點介紹了我們構建與“電化學工程”專業方向對應的課程體系的一些做法,以期達到拋磚引玉之作用。
一、面向國家需求的專業特色定位與培養目標
專業特色是特色專業的靈魂,特色定位準確與否直接決定了特色專業建設的成敗。首先,專業特色的定位要以長期形成的辦學理念以及在人才培養方面的積累為基礎。哈爾濱工業大學化學工程與工藝專業的“電化學工程”方向經過半個多世紀的深厚積累,培養了大批我國電化學工程領域的中堅力量。20世紀80年代,本專業王紀三教授的“發泡鎳電極”技術,帶動了我國電池行業的技術進步,胡信國教授的“一步法無氰電鍍銅”工藝引領了電鍍行業降低污染的技術革命,因此獲得了國家發明獎。當前,傳統石化類資源的日趨緊張及環境污染壓力,已成為限制我國經濟發展的一大瓶頸,研發新型能源與電鍍清潔生產新工藝,是國家能源、環境的重大戰略需求,特色專業責無旁貸要擔當起此方面人才培養的重任。我們認為,特色定位不能脫離化工領域及化工學科,要根據國家對人才需求現狀和發展趨勢,充分發揮自己已經積累的特色基礎和教學資源優勢,有效利用外部環境中的有利因素和發展機遇進行定位。基于此,哈工大“化學工程與工藝”專業特色方向確定為化學電源和電化學表面處理,與電池及電鍍行業對應。
本專業畢業的學生應具有以下幾方面的知識和能力:(1)具有堅實的自然科學基礎,較好的人文、藝術和社會科學基礎知識及較高的科學素養;(2)具有較強的計算機和外語應用能力;(3)較系統地掌握本專業領域的理論基礎知識,了解學科前沿及最新的發展動態;(4)具有創新意識和獨立獲取知識的能力;(5)具有較強的分析解決問題的能力及實踐技能,具有從事與本專業有關的產品研究、設計、開發以及組織管理的能力;(6)熟悉本專業領域相關的發展方針、政策和法規。
二、基于專業特色的內涵和建設目標,明確課程設置的原則
專業特色是指充分體現學校辦學定位,經過長期辦學實踐逐步積淀形成,優于其他學校相關專業的獨特、穩定和具有鮮明個性特點并為社會所承認的專業風格。開展專業特色建設,旨在促進高等學校人才培養工作與社會需求的緊密聯系,滿足國家經濟社會發展對多樣化、多類型和緊缺型人才的需求。通過專業特色建設,探索專業建設實踐,豐富專業建設理論,形成專業建設、人才培養與經濟社會發展緊密結合的專業建設思路與人才培養方案,形成該專業建設內容的相關參考規范,對國內同類型專業建設起到示范和帶動作用。
人才培養方案的制訂與優化是專業特色建設的核心內容,而課程體系的設計是實現培養目標的基礎,是完成特色型人才培養的保證。課程體系構建要根據人才培養目標要求應具備的知識、能力、素質,明確其應具有的知識結構進而設置相應課程,形成結構合理能滿足專業特色需要的課程體系。我們認為滿足專業特色的課程設置應遵循如下原則:
1.通識教育和專業教育相結合的原則。課程設置上要處理好寬基礎與專業特色的關系,注重理學基礎教育,既要滿足特色的要求,又要為學生未來可持續發展和繼續學習打好基礎。通識教育和專業教育課程的有機結合,拓寬學生知識和視野,使學生在科學基礎、人文素養、專業素質和能力等方面同步提升,促進學生的全面發展。
2.堅持在滿足“化學工程與工藝”專業規范要求前提下彰顯專業特色的原則。依據專業特色的需要,以知識點為標準,構建融會貫通、有機聯系的課程體系。應以學生為本,不但要有與專業特色要求知識結構對應的課程體系,還要通過增加選修課的方式,構建與專業規范完全對應的課程體系,以滿足本專業方向學生的自主選修。同時注意設置反映行業與產業形成的新知識、新成果、新技術和學科發展的課程。
3.加強實踐教學與創新能力培養的原則。單獨設置與實踐教學及創新意識培養對應的課程,注重理論課與實驗課的銜接與相互補充。增加實驗教學比重,及時將教師的相關研究成果轉化為實驗教學內容,使我校的強勢科研力量轉化為優質教學資源。并通過設置產學結合與創新類課程等,培養學生運用所學知識解決實際問題的能力及創新意識。
4.促進本科教育國際化的原則。保證學生四年外語不斷線。在通識教育階段基礎上,參照國外同類專業課程體系,設置和建設系列化專業教育雙語課程,培養學生跨文化交流能力,提高學生的國際競爭力。
三、以滿足專業規范基本要求為前提,構建彰顯專業特色的課程體系
高等教育大眾化的顯著特征之一是多樣化,但多樣化不是隨意化,不能沒有基本的人才培養質量標準。專業規范就是專業人才培養的總體框架與規定,我們不能背離專業規范中的基本要求去追求所謂的專業特色,遵循專業規范而不拘泥于規范的專業特色才能日益彰顯。專業特色總體上呈現多樣性特征,而專業規范體現了統一性的特征,專業規范中的人才培養基本規格,核心知識領域等質量要求標準是統一的,這是專業本身具有的特征。要協調好專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系,以滿足專業規范基本要求為前提來彰顯專業特色。我們以“化學工程與工藝”專業規范中要求的知識點為標準,圍繞“電化學工程”知識結構的需要構建課程體系。基本做法如下:
1.在通識教育方面,強化數理基礎,數學類課程278學時、物理課程177學時,人文與社會科學基礎課177學時,公共外語課200學時(前兩學年完成公共外語課后,大三開設雙語課有“化工熱力學”、“電化學測量”等,大四開設“表面工程”、“新型化學電源”、“電動車能源系統”雙語課,保證四年外語不斷線),還設有文化素質講座、全校任選課等;針對行業、學科發展的需求,在通識教育的基礎上,通過知識點不重復介紹來壓縮相應課程的學時,設置與電化學工程知識結構對應的學科基礎課、專業核心課、專業選修課。為拓寬專業基礎,將“工程制圖基礎”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“化工綜合實驗”、“專業導論課”、“化工安全概論”、“理論力學”、“材料力學”、“電工與電子技術”、“電工與電子技術綜合實驗”、“高分子材料”、“新能源概論”、“無機材料制備方法”等定為學科基礎課。按教學目標重組突出專業特色的主干課程體系,把“無機化學”、“有機化學”、“分析化學”、“物理化學”、“化工傳遞與單元操作”、“化工熱力學”、“電化學原理”、“電化學測量”、“化學電源工藝學”、“電鍍工藝學”10門課程作為專業主干課。
2.以知識點為標準,通過必修與限選課來滿足專業規范的基本要求。“電鍍車間設計”、“化學電源設計”為實踐類必修課,同時設有“化工機械與設備”專業選修課,以此涵蓋化工設計的知識點;“化學反應工程”與“電化學反應工程”2門課限定為至少二選一,另外在10門專業主干課程中,包含了電極過程動力學、催化、反應器等內容,滿足了反應工程知識點的要求。我們增加了選修課門數,并以知識點不重復介紹為原則壓縮每門課程的學時,具體分為三類:第一類是設置了“結構化學”、“化工設計”、“化工儀表及自動化”、“化工分離工程”等化學、化工類課程及“材料分析測試方法”課程,使學生具備專業規范要求的化工知識體系,為有志于在化工行業就業及出國、考取外校研究生的學生打好基礎;第二類是設置了“新型化學電源”、“固體電化學基礎”、“電動車能源系統”、“綠色能源”、“電極材料結構表征”等課程,供希望從事電池行業的學生選修;第三類是設置了“化工設備腐蝕與防護”、“表面工程”、“電化學加工技術”、“涂裝技術”等課程,供準備從事電鍍行業的學生選修。從知識點看,既滿足了“化學工程與工藝”專業規范的要求,又構建了適合專業特色的電化學工程知識結構體系。同時,不但滿足了學生的就業要求,還為學生職業發展和繼續學習奠定了基礎。
四、發揮學科優勢,設置加強實踐教學與創新能力培養的課程
本專業依托的哈工大化學工程與技術學科,具有一級學科博士學位授予權,并建有化學工程與技術博士后流動工作站,2012年哈工大的化學工程與技術學科排名進入全國評估前八名。多年來面向國家、國防重大需求,形成了本學科的優勢特色。在應用電化學方向上,產學研特色突出,多項原創性成果為企業創造了顯著的效益。與本專業建立長期穩定的科研、教學合作關系的企業有十幾家,為產學結合的學生培養奠定了良好的基礎。我校化工學科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教學硬件大平臺,為學生的科研訓練、課程設計、畢業論文(設計)等提供良好的實踐平臺。在軟硬件方面,對電化學工程的專業特色方向建設起到了保障和促進作用。另外,本專業正在逐步加大科研設備和科研實驗室等資源向學生開放的力度,創造條件讓學生能夠較早進入實驗室,參與教師的科研工作,在具體的科研活動中培養實踐、創新能力。在專業實驗內容上,鼓勵教師將適合于實驗教學的科研成果轉化、更新為課程教學內容,有利于將最新的學科知識、技能傳授給學生。
在實踐教學與創新意識培養方面,對于基本技能、方法類實驗,與四大化學相關的實驗課為132學時、與化工基礎相關實驗72學時,與專業方向對應的實驗課100學時。特色專業是面向行業培養人才,在產學結合上,設置“國內外專家講學”學科基礎課,還要求講授專業課的教師要理論聯系實際,注重啟發科研思路。專業定期從合作企業中邀請高級工程技術人員來校為學生進行課堂教學或講座,聘請具有教學經驗的高級工程師參與本科教學活動;在創新能力培養方面,設置了“大一年度項目”、“創新創業訓練計劃”、“創新實驗課”、“創新研修課”,要求學生在校期間至少完成2個學分,可通過選修創新研修課、創新實驗課、參加大一年度項目、大學生創新創業訓練計劃、學科知識競賽、發表研究論文、申請專利等方式獲得。
自1999年本科專業目錄調整后,我們圍繞協調專業規范的統一性與專業特色多樣性的關系上,進行了各方面的努力與探索,構建了面向國家需求的化學工程與工藝特色專業課程體系。作為特色專業建設,我們今后要為實現培養具有前瞻性、綜合素質高、創新能力強和具有國際競爭力的行業人才的目標而繼續努力。
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中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)10-0101-02
引言:
依據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010―2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010―2020年)》,2010年6月教育部啟動實施了“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”)。擬用10年時間,培養“面向工業界、面向世界、面向未來,創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才”。2012年,我校成為國家首批“卓越計劃”試點單位。
我校石油化工專業的畢業生就業具有較強的針對性,本文針對我校石油化工特色及本專業畢業生的就業特點,為了適應“卓越計劃”應用型工程師的培養目標與要求,我校結合自身的優勢與特色,從培養思路、培養方案修訂、課程體系改革、校企聯合培養、教學團隊建設、課程與教學資源建設、教學方式方法改革、實踐教學環節等方面進行改革與實踐。
一、培養模式的改革與優化
1.培養方案修訂。根據《教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》的精神和要求,結合我校實際情況,對化學工程與工藝專業人才培養方案做了調整與修訂:
針對教育部“專業認證”中對學生12項能力的要求,學院組織了專家組對化工15級人才培養方案進行了專題研討,對照學生12項能力要求,劃分課程群,針對每門課程,劃分知識點,優化整合每門課程的知識點,從而形成了特色更加鮮明的課程群。全面啟動了教學文檔的改革,從“教學大綱”、“授課計劃”、“考試大綱及試卷”、“學生課堂隨堂記錄”、“學生成績評價”、“教學反思”等到“課堂形式組織”,全部圍繞學生12項能力要求,重新進行修訂與調整,讓學生更加受益,期望使學生畢業5年后能夠達到培養目標要求,成為具有“較強工程實踐能力的工程應用型人才”。
2.課程體系改革。教育部提出的“專業認證”著重強調了培養學生“解決復雜工程問題的能力”。因而就《化工設計》這門課程,分別聘請了“瑞派工程公司”副總經理雷云周、副總工程師吳伯明講授了“換熱器設計”、“配管設計”、“車間布置設計”、“反應器設計”等模塊的知識點,進一步加強學生解決復雜工程問題的能力。
化學工程與工藝專業卓越班《仿真實習》兩周在“中石化茂石化分公司培訓中心”、“中石化茂名石化分公司研究院”進行仿真課程練習,其中包括“常減壓蒸餾”、“延遲焦化”、“催化裂化”、“丙烷脫瀝青”、“實沸點蒸餾”等裝置仿真練習。得到學生一致好評,反饋效果良好!
二、校企聯合培養
近兩年我校依托茂名石油化工公司、湛江東興石化公司和廣州石化公司等企業,獲批三個國家級工程教育實踐中心。使得化工認識實習、仿真實習及生產實習等實踐環節得到保障。充分利用可共享資源,培養工程素質好、動手能力強、踏實肯干的應用型人才。取得學校、學生、企業、社會多方共贏的效果,實現良好的社會效益和經濟效益。學生在企業學習情況,由專家組采用現場考察或問卷調查等方式檢查企業培養方案的落實情況。
我校已制定完成“企業參與的3+1人才培養模式”實施細則,聘用企業技術人員參與制定人才培養的有關制度,明確人才培養過程中學校、學生、企業的權責,制定培訓費用、兼課人員的酬金發放、學生的實習生活補助等事項。學校與企業簽訂“實習基地建設協議”、“畢業生就業見習基地建設協議”等。完善各種配套管理機制,為落實人才培養方案提供保障。
三、教學團隊建設
1.學習交流,提高水平。近年來,我校化學工程與工藝專業教師幾乎每位教師都會參加各類專題研討會,學院支持教師多進行學習交流,提高業務水平。提高本專業教師隊伍的整體素質和水平。
2.加強指導,培養青年教師。為青年教師配備導師,發揮老教師對新教師的“傳幫帶”作用。另外,有計劃地組織教師以科技專家特派員、生產單位掛職或定期調研培訓等形式到石油化工企業,深入生產一線,了解生產技術狀況及急需解決的生產問題,加強學術交流和聯合科技攻關,鼓勵教師參與企業的科研活動,開展科研技術服務工作,為企業解決生產難題,提高生產效率和經濟效益。
3.外聘專家,提升實力。聘請國內石油化工領域著名專家作為客座教授和學術顧問,指導學科專業的建設。充分利用茂名石化公司人才資源,聘請優秀專家及技術人員擔任客座教授、兼職教師,進行生產實習指導、生產技術專題講座、畢業論文指導等教學活動,并加強學術交流和產學研合作。聘請參與人才培養企業的各層次的技術人員、工人師傅進行石油化工工程能力、生產技術、實際操作等的指導。從而,建設一支熟悉社會需求、教學經驗豐富、工程技術能力強、專兼職結合的高水平教師隊伍。
四、課程與教學資源建設
1.加強精品(資源共享)課程建設。化學工程與工藝專業《石油煉制工程》、《有機化學》、《物理化學》已獲批為省級精品課程、廣東省精品資源共享課,并有良好的教學網站資源。《石油化工工藝學》為校級精品課程,校級精品資源共享課。另外,2015年,《化工設計》、《化工熱力學》等申報校級精品資源共享課。
2.豐富教學手段。另外,本專業還建立了“油類”課程群精品課程網站。利用網絡平臺進行遠程教學,教師可通過校園網提供教學資料、實驗資料,并進行輔導、答疑、批改作業、組織討論等。利用全國高校教師網絡培訓系統,積極開展教師網絡培訓。
3.推進教材建設。聯合國內石油化工高校編寫出版高水平、適用的石油化工特色鮮明的系列教材。如《認識、生產實習指南》、《石油產品應用技術》、《石油化工專業英語》等。與企業技術人員合編更結合生產實際的《化學反應工程》、《化工原理》、《化工熱力學》、《化工設計》、《石油化工工藝學》、《石油煉制工程》、《石油化工安全生產管理》等特色教材。
五、教學方式方法改革
1.理論聯系實際,第二課堂建設與改革。我校化學工程與工藝專業基于學生工程實踐能力和工程設計能力的培養,開設了三類有特色的“第二課堂”競賽訓練:“石油產品分析檢測競賽”、“大學生化工設計大賽”,“化工原理實驗技能操作競賽”。學生參與積極性高,反映理論與實踐得到完美融合!
2.科研促進教學,師生課外科技活動促進教學方式改革。學校為化學工程與工藝專業提供了良好的課外科技活動創新平臺,以課外科技活動促進教學方式改革。如“大學生創新創業訓練計劃項目”、“1+1導師成長計劃”等課外科技活動,項目進展順利。
3.生產促進教學,課堂實踐促進教學改革。化學工程與工藝專業各類課程均進行了課堂實踐改革,同時引入“項目化”教學模式和“課堂實踐”教學模式。利用企業工程項目,培養學生工程設計能力;另外通過采取項目教學,改革化工設計課程的教學;其次是強化增加畢業環節設計類題目的比例。如《化工設計》、《專業英語與科技論文寫作》、《石油化工工藝學》等課程在教學過程中引入各種與教學內容相關的“項目”,讓學生以項目為載體,以團隊形式完成課程項目,同時在課堂中鼓勵師生交流項目成果及心得。對表現好的團隊或學生給予肯定與獎勵。鍛煉學生文獻調研能力、團隊協作能力及語言表達等各方面能力。
六、強化實踐教學環節
1.完善實驗實踐教學平臺建設。完善校企共建的國家級工程實踐教育中心(中國石化集團茂名石油化工公司、湛江石油化工公司、廣州石油化工公司)及相關產學研基地、實習實踐基地平臺建設,推進石油化工工程教育中心(廣東省實驗教學示范中心)、學校石油化工工程中心、石油化工工業中心建設。
2.有效增加實踐教學時間。實施“企業參與的3+1人才培養模式”,實踐教學時間增加到1年以上,大部分專業實踐教學在企業進行。聘請參與人才培養企業的各層次的技術人員、工人師傅進行石油化工工程能力、生產技術、實際操作等的指導。努力提高學生的工程能力和工程素質。