前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇化学工程与工艺培养方案范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
化学工程与工艺是运用“三传一反”的原理来加工化学原材料,通过这一原理以最有效的、简便的方法完成资源的合理利用和原料加工工业的生产过程。化学工程与工艺专业作为一门“即时性”的学科。“即时性”即随着社会对化工的要求,企业和高校的培养方案也要与时俱进符合时代的要求。这就需要我们对过时的培养体系进行一系列的改进和完善。高校和企业也要因材施教,因地制宜的构建本专业的特点,发展创新的人才培养体系。
1 化学工程与工艺对生态环境的影响
在深化改革开放的时期,化学工程与工艺已经向“环境友好型化工”方向发展。我国环境问题面临十分严峻的挑战,改善环境是当前迫在眉睫的事情。通过对化学工程与工艺的发展,不仅能够提高企业的经济效益,降低对资源的损耗和对环境的污染,而且为相关的化工企业提供一些有效的环保方案。因此,化学工程与工艺对环境保护具有重要的意义。
2 化学工程与工艺专业的实习现状及分析
以往的化工专业人才培养方案中普遍存在教学模式陈旧、人才培养模式单调、考核制度单一等问题,开设了大量的理论性的课程,对于工程实践方面十分缺乏,从而导致学生们的实践能力和动手能力较差,缺少充分的实践经验,使学生走进工厂纯属纸上谈兵。在整个工科生培养的过程中,实践能力是最重要的一个部分,实践的时候需要我们从中锻炼并掌握必要的实践技能、实践工具及从事科研和工程实践的能力[1]。从当前我国学生的生产实习来看,主要存在以下问题。
2.1 实习只是局限于参观,学生重视程度不够
在实习的时候,出于安全考虑工厂只允许学生以参观为主,讲解为辅的方式,学生只能从总体上了解大概的生产设备和工艺路段。学生在很短的实习时间内了解工厂中的工艺流程,然后粗略的整理资料,以应付课时学分,学生难有深入学习的机会。很多学生甚至借自己找实习单位的名义,仅仅靠借关系找相关企业签字盖章,有的化工专业的学生甚至没有去相应的专业实习,胡乱的找一个企业签字盖章。因此,学生的不重视,导致其很难理性的认识到这个行业的特点。
2.2 学校没有完善的见习体系,培养方案不合理
目前,许多普通高校对于自身的发展方向没有一个正确的定位,进而导致对见习体系和培养方案安排的不合理。大多数高校把实习安排在大四上学期,这个时间段许多学生正在积极的准备考研,完全没有把实习放在心上,有的学校为了考研甚至允许学生不参加实习,还有的学生正在跟着老师做毕业论文,实习效果显而易见。此外,大多数学校都是集中时间实习,这也导致企业和学校难以合作和联系。我们教学的目的不仅仅是为了理论知识,值得注意的是要掌握工程技术基本理论和方法,就要接受工程研究的思维方式和创新能力等综合素质的训练[3]。
2.3 学校和企业之间缺乏合作和联系。
当前,许多企业认为学生来工厂实习并没有给企业带来什么好处,[!]相反,企业还要提供技术支持以及人员的安排,影响了企业的正常运行。企业为了自身长远的发展,保护企业关键技术的安全,以商业机密为由,有所保留的培养学生,甚至还有的企业,当学生进入企业实习时就要签订应聘合同。其实,学生走进企业实习,既可以为企业带去优秀的人才,保障科研技术的研发,学生又可以培养综合实践能力。
3 化学工程与工艺专业实习和培养方案的改进
在实习和培养方案的改进上,天津大学余国琮院士等提出,实行灵活的学分制、导师制、自由选课制,逐步实行淘汰制[4]。这样就可以促进学生自主学习,“以师带学,以学带学”的循环发展模式。有些地方高校也提出了,利用产学研合作基地以及实习实训中心采用现场教学和教学做一体化的新型教学模式[5]。通过这些方式可以提高学生的专业水平和实践能力。
3.1 加强实习管理,落实责任制度
首先,学校要为学生提供稳定的实习基地,加强校企的合作。学校应该成立一个专门的对外机构,专管全校学生实习工作。其次,为了提高学生的动手能力以及防止安全事故的发生,企业应该实行“学徒制”,让经验丰富的工程师带领学生。在工程师的指导下,亲自动手实践,论证理论知识和总结实际经验。在实习过程中,学生不仅要运用理论知识,还可以改进工艺,帮助企业攻克技术难题。
3.2
做好课程与实习的协调工作 在化学工程与工艺专业实施了“3+1”应用型人才教学模式的尝试探索[5]。还有的学校引进国外其他大学培养人才的成功经验,构建理论教学与实践教学相学体系[6]。对于课程的设计,高校可以通过多种手段实施这种培养人才方案。还有的学校提出了最近几年国际上工程教学的一种新模式,CDIO即构思(ConcEive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)[7]。
3.3 注重教师的培养,打造实践能力强的教师队伍
化工需要培养出应用型人才,师资的培养十分重要。许多应用型大学开始培养“双师型”教师。做好在职教师的培养以及提高科研水平的工作,鼓励教师参加校企合作项目,提高理论知识的同时也积累丰富的生产实践经验。与此同时,高校也要尽可能的给教师提供出国留学的机会。
【关键词】华峰班CDIO工程教育
20世纪的工程教育课程主要是提高学生的动手实践,使学生掌握相关的专业知识和解决工程实际问题的能力。然而,随着世界经济全球化以及科学知识的发展,工程教育课程的教育偏向了“厚基础、宽专业”的工程科学的培养模式,从而削弱了对学生解决工程实际问题的能力培养。这种培养方式导致了学生缺乏对现实工程情况应有的认知程度。为了解决这个难题,2000年由麻省理工学院Crawley等人通过4年的探索创立了CDIO工程教育理念。CDIO作为一种新的工程教育理念,主张以产品研发的CDIO全过程,即构思(ConcEive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)为载体,以工程项目生命周期全过程为载体培养学生的工程能力、学生的职业道德、学术知识和运用知识解决实际问题的能力,以及具备终生学习和团队交流能力。
化学工程与技术作为化学工业的主要学科领域,担负着促进化学工业及相关行业发展与进步的重要使命,因此培养出具有解决实际化工过程问题能力和创新能力的人才是非常重要的。本文以温州大学化学工程与工艺专业的学生作为教学改革培养对象,将CDIO工程教育理念与化学工程与工艺的专业教育有机地结合,探索适合于以服务浙江及周边地区经济为导向的化学工程与工艺专业教学模式的改革与实践。
一工科人才教育培养现状
我国传统的教学模式是以教师为中心、以课堂讲授为主,以理论考试成绩来评价学生的模式。当前,我国工程教育是通识教育模式和苏联教育模式的结合体。解放前,我国的先进高等工科教育主要是来自西方一些教会式的大学教育。建国后,由于化学工业发展的需要,我国效仿苏联搞起了专业教育。这种专业教育培养模式为我国的现代化建设作出了较大的贡献。其缺点是过于强调教材和教学大纲的统一,影响了教育工作者的思维活跃性,也阻碍了对工科学生创新能力的培养。因此,教育家们对苏联教育模式进行了回顾和反思,制定了通识教育和专业教育相结合的工科通识教育模式。然而,随着我国产业的进一步升级以及高校的持续扩招,导致了大量的工科毕业生找不到适合自己的工作,这可能是因为通识教育过于强调基础科学理论,而弱化了专业内容和工程实践,导致了工科毕业生只了解一些表面的理论,缺乏工程应具备的实践创新能力。
在办学机制上,一方面,高校过于强调科研业绩考核,许多具备丰富工程经验的老师很少参与到实际的教学过程中,而参与教学的教师又与企业的联系不紧密。负责教学的教师缺乏产业经验,工程教学过程又缺乏与企业的有效沟通,造成了工程教育和社会需求的严重脱节。另一方面,虽然在教学上安排了生产见习、毕业实习等环节,但是不少学校在实践教学环节上是比较薄弱的,这是因为见习、实习的时间一般比较短,相应的考核制度也不健全。
综上所述,我国工科教育从教学模式、办学机制等众多方面都存在着与产业发展脱节的问题,严重影响了人才培养的质量。尤其是理论脱离实际、实践环节薄弱、产学脱节的问题直接导致了学生找不到适合自己的工作岗位以及企业有岗位找不到合适的人才。由此可见,我国的工科人才培养模式已经不能满足产业升级的需求。为了更好地培养适合产业升级所需的人才,我们从培养模式上进行了改革探索。
二化学工程与工艺专业CDIO工程教育改革探索
CDIO工程教育模式改革旨在培养学生系统工程技术能力,尤其是项目的构思、设整理计、开发和实施能力,以及较强的自学、组织沟通和协调能力。CDIO模式以工程项目全生命周期的要求来组织教、学、做,学生需要掌握各门课程知识之间的联系,并用于解决综合问题。因此,课程体系的建设要突出课程之间的关联性,这就必须打破教师单打独斗的传统教学方法,而围绕CDIO工程项目的实施进行教学计划和课程关联工作。
1.化工核心课程群的组织与教师队伍建设
核心课程群由化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程、化学工艺学、化工设计6门课程组成,构成了化学工程与工艺核心专业课的主体。化工设计以其他五门课程为基础,对提高学生分析问题、解决问题的综合工程能力起到非常重要的作用。化工原理是讲述单元操作的基本原理,是学好其他专业课程的基础;化工热力学则建立在分离工程的基础之上,阐述工业条件下各种流体热力学性质的计算;化学反应工程以传递过程为基础,传递现象和化学反应工程利用数学的方法,从微观角度阐述化学反应过程、设备设计的共性科学问题;化工工艺是关于化学品生产方法的技术科学,它以自然科学和工程科学规律为基础,使化学反应达到工业化应用水平。由此可见,核心课程群的各门专业课是相辅相成的。
在课程群建设中,涉及专业课教学的老师主要通过进修、企业实践、参加会议三种方式提高业务水平,对化工专业工程教育模式做到整体的认识,同时要求参与指导学生的化工设计。利用校企合作的机会,与企业方面的人才进行专业知识和其他方面的交流与沟通。其具体的组织与实施过程如下:
第一,教学方法改革的探索。首先,按照CDIO的教育理念,要逐步形成教师引导和以学生为主体的思想,使教师从教育者转变为引导者,教师不再是简单地卖知识,而是引导学生学习知识,把主要任务放到教会学生学习方法上来。在教学方面的改革要得到全校上下的支持才可能顺利进行。温州大学为课程体系建设和师资建设提供了很好的平台,在化工核心课程群教改的过程中提供了强有力的物质基础和政策鼓励。在这种良好的环境下,教师也愿意投入更多的时间去听课评课,吸纳好的教学手段和方法。由于化工班都属于小班上课(30人左右),对部分课程如化工专业英语、精细化工工艺学实施角色互换教学模式,让学生参与到化工教学的过程中。这些课程的效果反映较好,对化工原理等课程中的部分章节,我们也将逐步展开开放式的教学方法。
为了达到各门课程的知识体系能够很好地衔接,通过教研室教师集体备课,相互切磋,讨论每门课程讲授的重点,个别章节内容的舍弃和补充,做到教学的知识体系完整、重点难点突出、学时合理分配,真正做到精选、精讲教学内容。摒弃了过去教学活动中的单打独斗,改为教学团队授课,使各门课程有机地衔接起来。通过相互听课并课后集体讨论,指出教师课堂教学中存在的问题与不足,相互交流教学经验,讨论改进的方法与策略,使教师的整体教学水平迅速得到提升。
第二,教师工程素质的培养。不少高校在引进人才方面主要考虑的是教师科研水平,其次关注人才的企业实践经验。鉴于科研压力,假期教师也不能到企业去参与实践或者工作。此外,许多教师只对与自己科研相关的专业课非常熟悉,对其他的专业课则非常生疏。因此,利用现有的教学资源,培养教学团队的建设是很重要的一环。温州大学化学工程与工艺教研所以化工设计为主线,基于地方化工企事业单位为依托,派遣年轻教师每年到相关的化工企业实践两个月,逐步培养教师的专业水平。近几年,利用学习、调研以及下派科技特派员的方式,到杭州化工研究院、衢州巨化、瑞安华峰等不同类型的企业参观学习,不断地提高老师的业务水平。同时,为了让教师能够很好地参与到企业生产实践中,温州大学对担任科技特派员的教师提出教学科研任务减半、考核优先等政策鼓励。仅2010年,我们派年轻老师带队到衢州巨化学习15天,杭州化工研究院学习3天,华峰学习7天,温州本地化工企业实践1个月左右,有效地提高了教师的工程素质。教师工程素质的增强也使学生收益颇丰,在2010年省化工设计大赛和全国“三井杯”化工设计大赛中多次获奖。
2.学生工程能力和团队合作的培养
作为地方院校,温州大学化学工程与工艺专业的办学宗旨是以培养创新应用型人才为主,服务地方经济和社会的发展。经过对近两年该专业的毕业生调查的情况来看,目前该专业存在以下问题:(1)毕业生虽然掌握较多的书本知识,但实践能力不强,导致他们从学校到公司需要较长的“岗位过渡时间”;(2)毕业生普遍缺乏对现代企业工作流程和文化的了解,缺乏团队工作经验、沟通能力和创新能力;(3)工程职业道德、敬业精神等人文素质薄弱,责任感不强。具体体现在:工作不踏实、心浮气躁、做工程不细心、不愿承担责任,客观上他们的实践能力与企业要求存在较大差距,而主观上又不能沉下心来虚心向前辈学习。
从以上的调查结果来看,以目前的培养方案和评价标准来指导学生的专业教育经不起企业用人单位的考验。为了更好地培养适应地方经济社会发展的人才,实现对学生创新思维、创新方法和创新能力的培养,我们与温州地区最大的化工企业华峰集团实行校企联合培养本科生,实施“华峰特色班”战略。目前,“华峰班”的学生采用“3+1”模式培养方案(即学生前三年在学校集中学习理论知识并完成实践教学,最后一年到企业,接受企业的培训,并在企业盯班盯岗接受生产实践活动)。同时在工程专家的指导下,根据企业的需要对培养方案进行部分修改,增设华峰提出的部分课程,使得学生在校期间所学的基本知识和专业理论更贴近于华峰实际的应用。在这种战略方针下,学生在企业的环境中真正做到知识和能力之间的无缝连接,缩短了“岗位过渡时间”,增加了学生的工程实践能力,有效地推进了CDIO教学改革。在2010届的化工专业毕业生中,华峰集团招聘了7名华峰班学生。提升了学生的工程能力、团队合作精神以及专业素养。
3.逐步建立适合CDIO工程理念的考核制度
正确、公平、合理且科学有效的考核制度对本专业的健康发展起着至关重要的作用,它应当是对教学效果做出真实和客观的评价,同时有利于提高学生学习的积极性和主动性。现行的课程考核方法主要是通过期中和期末考试成绩来评定,它能在一定程度上反映学生掌握知识的程度以及教师上课的教学效果,但不能很好地促进学生学习的主动性。部分学生比较反感现行的考核制度,这是因为现行的考核方法存在比较单一、部分学生在学习上投机取巧也能获得高分而影响其他学生学习的积极性、不能全面反应学生的综合应用能力等问题。
CDIO教学模式以能力培养为目标,其主要培养的是学生的理论知识、职业技能、人际交流以及产品研发的CDIO全过程。采用CDIO教学模式,评价方法则应侧重能力的考核,能力本位的教学观贯穿课程设置和教学实践的全过程。我们进行教改,其目的是提高学生的工程实际能力,因此我们的考核将使用过程能力评测替代以往单一的成绩评定。
我们现阶段的具体做法是:(1)选题:在学生进入大三学习开始,从企业选出一些与本专业相关的课题以及近两年化工设计大赛的课题,让学生自动组成4~5人的小团队;(2)专业学习:上专业课的老师或工程师把握好主要的授课内容,然后将大部分时间留给学生,让他们针对自己的课题与本课程相关的知识点进行思考、提整理问、讨论;(3)阶段性测试:上完某些知识点后,老师或者企业工程师根据学生所做的课题和所学的专业知识进行评价,其中主要包括面试、答辩、自我评价、团队合作能力等方面;(4)中期成绩总结:这次总结是比较重要的,一般在大三上学期结束后,包括阶段性测试的成绩、平时的表现、专家化工设计大赛作品的评价、企业对学生课题的反馈等进行中期总结,由学校老师和企业专家对学生现阶段的学习进行方法论指导,提出下学期的目标;(5)最后专业课成绩评定:最后专业课成绩进行A、B、C、D四个等级进行划分,其中阶段性测试占40%、中期成绩总结10%、企业专家评价10%、课题完成情况10%、专业综合能力20%、化工设计大赛10%。目前,整个评价体系尚在完善中。
化工类工程教育人才培养体系改革的基础
浙江工业大学化材学院,经过多年的发展,已基本建成数个高水平的学科平台和化工、材料类国家、省级特色专业。学院设有化学工程等7个学科,其中工业催化为国家重点学科(培育),3个浙江省重中之重学科,1个浙江省重点学科。学院建有1个一级学科博士点,下设7个二级学科博士点和1个博士后流动站,还有11个硕士学位点。学院建有绿色化学合成技术省部共建国家重点实验室培育基地等。学院建有化学工程与工艺、应用化学等2个国家特色专业,材料科学与工程省重点专业等4个本科专业。化学工程与工艺专业是学校设立的第一批本科专业之一。该专业所依托的学科水平高,拥有一级学科博士学位授予权,并设有一级学科博士后流动站,已形成了包括学士、硕士、博士、博士后在内的完整的人才培养体系。建有浙江省化工实验教学示范中心、浙江省化学实验教学示范中心、浙江省化学工程研究生实验室。《基础化学实验》国家级精品课程,《物理化学》国家级双语示范课程,《基础化学实验》、《无机与分析化学》、《有机化学》、《化工原理》、《化学工艺学》和《化学反应工程》等6门省级精品课程。学院经过多年的专项建设,在化工专业建设与人才培养、科研教学良好互动方面拥有较为优越的条件。由武汉大学中国科学评价研究中心和中国科教评价网共同研发,由邱均平等编著的《中国大学及学科专业评价报告》中的排名如下:2008年在所有201所建有化学工程与工艺专业的高校中排名在第16;2009年在所有201所学校中排名第18;2010年在所有224所学校中排名第18。
化工类工程教育人才培养体系改革的目标
工程教育人才培养体系改革应基于高等工程教育改革指导思想和人才培养素质特征定位、教育培养体系特征和工程实践与工程创新能力培养途径等开展研究、实践和反思,明确以高素质创新人才培养三要素理论为指导的化工卓越人才培养体系优化的改革实践总目标。高素质工程创新人才培养具备三个要素:意识、机会与能力。首先是意识,即学生要有成为创新人才的意识和动力,它包括远大的理想抱负、宽广的视野及对科学的热爱;其次机会指为创新人才成长提供必要的平台和载体;最后是创新能力,主要是指工程创新能力的培养。高等工程教育改革的内涵在于提升大学生的工程实践与创新能力,教育培养体系的构建必须遵循工程的实践、集成与创新的特征,以强化学生的工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心,将工程教育人才培养标准细化为知识能力大纲,重构课程体系和教学内容,将知识能力大纲落实到具体的课程和教学环节。化学工程与工艺专业建设的目标必须符合过程工业科技创新及化工学科发展规律、高等工程教育发展趋势、经济社会发展特别是地方经济发展的需求,而这也是新形势下化工专业的工程教育改革的基本指导思想。化学工程与工艺专业特色建设主要体现在人才培养模式、人才素质特征和质量保障体系等三方面,也是工程教育培养体系改革与专业建设的最终目标追求。坚持厚基础、宽口径、重实践、强创新的理念,不断拓展专业内涵,形成宽口径办学和培养复合型人才的多模块模式。通过知识、能力、素质的协调发展,培养的学生具有较强的专业实验技能、工程实践与创新能力和国际化视野,能够成为面向和引领未来的卓越工程师;通过公共基础课、学科基础课以及专业课程体系的设置、课程的讲授、实验实习等实践环节安排、毕业设计综合训练、各种人文素质及科技讲座、各种竞赛等环节,构建创新创业能力培养的质量保障体系。现代工程教育培养的创新型工程科技人才应该是在四个层面达到预定目标,即:学生能够掌握更扎实的技术基础知识,领导新产品、过程和系统的建造与运行,理解研究和技术发展对社会的重要性和战略影响。因此,在培养计划制订、教学方法改革等过程中必须始终强调实现基础知识厚、工程实践能力强、创新意识浓和适应能力佳等全面发展的综合素质的养成。
化工类工程教育人才培养体系改革的实践
采用理论研究———实践———总结———再实践———再理论研究的思路,推进化工类工程教育人才培养体系改革的实践。把工程教育内涵提升的指导思想和人才培养目标的准确定位相结合,建立具有较强的工程实践和创新特征的教育培养体系;把“卓越工程师培养计划”的体系优势转化为基于工程实践与创新的化工类专业培养优势,通过国家特色专业平台建设更加有效地提高化工高级人才培养的质量和效率。
(一)化学工程与工艺专业等化工类专业特色凝聚
化学工程与工艺专业等化工类专业的特色主要体现在三方面。一是复合的专业培养模式:坚持厚基础、宽口径、重实践、强创新的理念,根据现代科学技术和社会经济的发展要求,不断拓展专业内涵,形成宽口径办学和培养复合型人才的有效模式。形成多模块、复合化和卓工班相融合的专业培养体系和课程体系。二是卓越的人才素质特征:立足浙江、面向全国,通过知识、能力、素质的协调发展,培养的学生具有较强的专业实验技能、工程实践与创新能力和国际化视野,综合素质高、工程能力强、能够成为面向和引领未来的卓越工程师。三是完善的质量保障体系:通过公共基础课、学科基础课以及专业课程体系的设置、课程的讲授、实验实习等实践环节安排、毕业设计综合训练、各种人文素质及科技讲座、各种竞赛等环节,构建培养学生工程实践能力和创新创业能力的质量保障体系,保证学生的知识、能力和素质目标的实现。由此确立的化学工程与工艺专业人才培养目标为:培养立足浙江、面向全国,知识、能力、素质协调发展;具有国际化视野,具有创新意识和工程创新、创业能力;“下得去、用得上、干得好、上得来”的具有成长为高级化工科技和管理人才、企业家和知名学者的潜力。
(二)专业特色模块和课程体系构建
浙江是资源小省、经济大省,尤以民营经济发达为主要特征,目前正大力发展临江化工和精细化工,在这些领域有相当大的人才需求。而化学工程学科当前以过程工程和产品工程为导向,强调在多尺度的复杂大系统环境进行过程优化和研发绿色化学化工过程。据此,化学工程与工艺专业的模块设置上应实现这两方面的有效结合,除设置传统的化学工程、化学工艺模块外,还应设置适应浙江经济特色和化学工程学科发展的一体化复合双专业。自2010级始,根据教育部“卓越工程师培养计划”试点要求,我们设置了化学工程与工艺专业“卓越工程师”试点班,重点落实“卓越工程师培养计划”与培养体系优化的实践探索。课程体系设置要服务于专业培养目标、满足预期的毕业生能力要求。行业企业是毕业生的终端用户,成立的校企合作委员会,吸纳省内外化工龙头企业或行业专业人士参与人才培养模式和方案的制订;根据用人单位的反馈意见,完善课程体系。目前的培养计划着力加强学科和专业基础课程、确保专业核心课程,这类课程学分约占40%,并精炼专业模块特色课程,保留2-3门特色课程,鼓励模块之间交叉选课,实现了宽口径和个性化有机统一。上述举措在夯实大学毕业生的工程基础的同时也满足了行业企业对大学生素质和能力的需求,极大增强了工程教育的内涵。
武汉科技大学化学工程与工艺专业始建于1958年,原名为“炼焦化学专业”,1985年改为“煤化工专业”。1992年,按“煤化工”“、城市燃气”和“炭素材料”三个专业分别招收新生。1996年,随着教育部大学本科专业目录的调整,“煤化工”“、城市燃气”和“炭素材料”三个专业归并为“化学工程与工艺”专业。尽管名称几经变化,但始终坚持煤化工培养方向和煤焦化的特色。其原因主要是由于武汉科技大学的前身“武汉钢铁学院”和“武汉冶金科技大学”原来隶属于冶金工业部,毕业生主要面向钢铁冶金系统;培养目标针对性、学生的工程意识和实践能力较强,受到钢铁冶金行业焦化企业、科研院所的认可。目前,武汉科技大学化学工程与工艺专业为国家级特色专业,拥有化学工程与技术一级博士点和化学工程与技术博士后科研流动站。经过几代人的辛勤努力,学校化学工程与工艺专业的教学和科学研究规模及水平均有了显着的提高。在化工专业“宽口径”培养模式下,坚持煤化工方向特色有着重要的现实意义。首先,中国是以煤为主要能源的国家,在一次能源中,煤炭占70%左右,在较长的时期内这一能源结构不会改变[4]。大力发展煤化工产业,推广洁净煤技术,保证国家的能源安全,是中国的一项基本能源政策。其次,煤焦化是煤化工中技术最成熟、应用最广泛的一种煤炭综合利用方法。至少在50年内,采用高炉,利用焦炭作为炼铁的主要燃料、还原剂和料柱支撑体的技术仍将是钢铁冶金的主流技术。再次,“节能减排”是中国的重要战略任务,也是全世界面对的主要挑战。面对以煤烟型污染为主和焦化行业普遍污染严重的现实,从煤炭利用源头减少污染是实现“节能减排”的必由之路。最后,煤化工(包括焦化)行业涉及到中国能源供应和安全、钢铁行业的生存和发展以及节能减排的实现,当前以致今后相当长的时期仍是中国国民经济的主战场。因此,武汉科技大学的“化学工程与工艺”专业坚持煤化工方向特色是非常必要的;理顺两者的关系,既具有理论意义,也具有实际价值。
二、特色专业建设的基本原则
进行具有煤化工特色的化学工程与工艺专业建设,是优化专业学科结构,推进教学改革,加强内涵建设,提高人才培养质量,提升专业竞争力的重要举措。这不但有利于促进学校教学基本建设,进一步改善办学条件,巩固办学特色,而且有利于提高办学实力,更好地适应以煤化工为主的经济社会发展的需要[5-6]。
(一)市场导向
目前,中国大学生就业已完全走向市场,学生和用人单位之间进行“双向选择”,大学毕业生的一次就业率已经成为评价一所大学教学质量和综合竞争力的主要指标之一。要提高就业率,就必须瞄准市场对人才的需求,特色专业建设也必须以市场为导向,培养市场需要的专业人才。
(二)自主创新
特色专业建设是中国高等教育教学改革的一项新内容,本身具有探索性、创新性,加之各校各专业都要根据内外部条件形成自己的特色,更无先例可循。因此,特色专业建设要在教育观念、人才培养目标、人才培养模式、课程体系改革和评价标准等方面坚持创新。
(三)错位发展
特色专业建设要在市场导向的基础上,根据现有的办学条件、科研成果和发展潜能,集中力量,凸现特色;坚持有所为有所不为,采取“人无我有,人有我优,人优我新”的差异化策略,实现“错位发展”,避免正面竞争。
(四)相对稳定
特色专业建设是一项系统工程,是一个不断建设、不断积累、不断完善的过程,其特色的形成应该具有相对的稳定性。同时,要适应内外部环境的变化,具有一定的前瞻性,能够体现现代科学技术发展的趋势和未来社会和市场的需求变化。
三、主要措施
(一)更新教育观念
办学理念和专业建设观念是特色专业建设的指导思想,决定着特色专业建设的方向、进程和绩效。特色专业建设是一项涉及专业建设多方面创新和变革的教学改革活动,必须首先在专业建设和教学理念上实现突破,更新传统的教学观念以适应时代和社会发展的需要。为此,化学工程与技术学院针对“宽口径”的教育观念进行了多次研讨,并邀请、走访用人单位,进行深入地调研,逐步树立了化学工程与工艺专业在“宽口径”培养模式下坚持煤化工特色教学的观念。
(二)加强师资队伍建设
师资队伍建设是特色专业建设的根本保证。特色专业需要配备有学科特色的师资队伍,其教学和科研方向专长必须和专业特色的培育相匹配。化学工程与工艺专业的专业课教师多数既是理论知识的传播者和研究者,又是专业工程的实践者。他们多数在武汉科技大学设计研究院从事煤焦化设计研究工作,有着丰富的实践经验。近年来,随着学校跨越式发展,新引进了一批优秀的青年教师。这些青年教师多数没有煤焦化专业的知识背景,为此,安排新教师随班学习煤焦化方面的课程,而后安排到焦化厂进行3个月现场学习,并在学校设计院教师指导下完成焦化的工程设计,经教研室组织考核合格后方可上岗。
(三)创新课程体系
特色专业建设必须目标明确,在保持专业目标的基础上突出体现特色目标;在人才培养规格上要有明显特色,同时制定科学合理的人才培养方案。课程体系是高等院校实现人才培养目标和基本规格要求的总体设计蓝图,设置合理、科学、超前、前后呼应的课程体系是特色专业建设的基础和关键。应广泛吸收国内外先进的教育理念和教学经验,整合教学改革成果,优化课程教学内容,不断丰富课程内涵,努力构建适应经济社会发展需要、反映时代特征、具有学校特色的化学工程与工艺本科专业课程体系。依据学校的学科特点,在培养“通才”的基础上,构建了“焦化特色模块”、“精细化工模块”等专业方向课程。同时,将煤化学课程列入专业基础必修课,从而保证学生具备煤化工的知识背景。新的课程体系充分体现了“提升内涵、强化特色”的教学指导思想。
(四)改革实践教学环节
特色专业建设过程中,要高度重视校内外实习、实验、实训基地建设,为培养学生创新能力、实践能力提供良好的实践教学条件。近年来,化学工程与工艺专业建立了一批相对稳定的教学实习基地。考虑到专业培养方向的要求,实习基地以武汉平煤武钢联合焦化有限公司为主体。该公司在国内具有技术力量雄厚,生产工艺先进的特点,并具有较高的管理水平。同时,该公司可以说是焦化的一部“百科全书”,建有4.3m、6m、7.63m焦炉,所采用的配套工艺也有多种,是一个相当理想的本科专业特色教学实习基地[7]。在实验教学方面,依托湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室,通过开设本科生创新性实验与创新性研究等课外实践活动,为培养学生的动手能力、创新能力、提高人才培养质量和专业特色教学提供了保障。
(五)强化课程、教材建设
课程建设是专业培养目标实现的基本途径,专业特色必定要在课程建设中得以体现。在进行课程体系改革的同时,学校十分重视课程内涵建设,重新整理了传统课程的教学内容,加强不同学科之间的交叉和融合。如在煤化学课程的基础上,将其它一些主要能源也引进来,从而形成了能源化学课程。在化工设备及材料中融入了力学、材料等知识;化工设计基础与技术经济分析课程在原来技术经济分析的基础上,增加了化工设计内容,以加强学生动手能力的培训;根据企业用人需求,增设了化工CAD绘图与识图。教材的质量体现高等教育和科学研究的发展水平,也直接影响本科教学的质量。为提高教学效果,主要专业课程都选用省部级以上优秀教材、“面向21世纪课程教材”、“十五”、“十一五”国家重点教材和教学指导委员会推荐的教材。同时,鼓励教学经验丰富、学术水平较高的教师编写与出版具有学校化学工程与工艺专业特色的教材,以进一步优化教学内容和深化课程体系改革。目前,本专业自编公开出版的教材主要有:《煤化学》《燃气工程》《化工技术经济学》《化工设计概论》《化学工程与工艺专业实验》以及《环境工程导论》等,其中《煤化学》为国家“十一五”规划教材。
(六)建立健全质量保障和监控机制
建立健全质量保障和监控机制是创建特色、保持特色的关键。只有特色鲜明,才能优势突出;只有集中力量重点建设,才能使学校加强对某一专业重点投入,创造良好的教学、科研条件,取得预计的成果。特色专业更强调精干高效,它是学校具有标志性作用的专业。要做到这一点离不开质量监控。为进一步保证教学质量,实行课程、专业带头人负责制,并建立了科学、合理的教学质量监控体系,包括学生评教制,干部同行评议制,教学检查员听课指导制,教学信息员信息反馈制,监督电话、信箱信息收集制,等。此外,还加大了对青年教师的培养力度,为青年教师配备指导教师,制定青年教师“过教学关”计划。上述措施有力地保障了教学质量的稳步提升,为培养高质量的煤焦化特色化工专业人才提供了制度保障。
(一)明确工程教育的培养目标和内涵
工程教育由工程科学、工程社会学、工程技能训练等构成,其目标是培养“高级工程技术人才”“高级科学技术人才”和“高级工程管理人才”等。欧美以麻省理工学院(MIT)为代表的一些大学充分拓宽了高等工程教育的内涵,从关注工程教育本身转向强调影响工程教育的哲学、教育学和文化学基础等,其目的是全方位培养基础知识厚、实践动手能力强、学习能力强、适应能力快、创新素质高、综合素质好的“现代工程人”。现代社会经济发展所需要的人才已经超越了只问过程不求结果的学术性人才和只知其果不问其因的应用性人才。当前社会迫切需求的是能够将理论与应用相结合,过程与结果相统一,将科学家素质与工程师精神相融合的工程应用型创新人才;工程应用型创新人才要能够将科学原理及学科知识转化为设计方案或设计图纸,并将设计方案与图纸转化为产品。工程实践创新平台的构建要以社会、企业对人才的需求为导向,必须与工程应用创新人才的培养目标和培养内涵相结合,充分考虑相关专业的定位、方向和特色;以提高学生自主获取知识的能力和应用知识的能力为目的,以激发他们的创新与创造性思维为宗旨;并增强他们的自信心和与人沟通交往的能力,加强他们对所学专业的热爱等。构建过程中还要树立以创新为核心,“重过程体验、重创新思维”的教学理念。总之,实践创新平台的架构是一个复杂的系统工程,不仅要呈现出综合性、复杂性和创新性的特征,还要体现社会性和伦理性的特征。
(二)分层次、多元化
化学工程学院实践创新平台的架构以强化实验技能训练、开拓创新意识、培养产品开发和实际操控能力为目的,建设了主辅线兼备、课内外结合的高水平化工基础实验室和独具石化特色的专业实验室,建设了校企联合、现场实习与仿真操作互补的实习基地;开发了系列化工生产实习仿真软件,并同时开展化工原理实验大赛和化工设计大赛,打造了具有“实践内容特色化,科研成果教学化,工程训练实战化”的立体化、多元化的实践创新平台。实践创新平台的架构过程中注重实践课程教学内容的改革。鼓励教师开设综合设计型课程、模拟训练课程和研究方法实践课程,教学内容面向化学工业的工程实际,并结合学科前沿,更多地采用案例分析、课程项目等形式。学生首先在课堂理论教学中认知工程实践,奠定工程实践创新人才扎实而又雄厚的理论基础,并使学生的实践能力逐渐由学科基础实践转向多学科知识融合实践,为高素质创新人才的培养奠定基础。与此同时,为强化学生化工设计的能力,采取项目教学的形式,按照实战演练的要求,统筹优化、整合化工原理课程设计、化工设计和毕业设计内容,构建点、线、面循序渐进且长程统一的化工设计实训平台,使工程理念四年不断线。在现场实习过程中,实现认识实习对化工工艺流程和化工设备的认知到生产实习对化工工艺参数和化工工艺流程的熟知,最后到化工仿真的实际操作。总之,在实践创新平台的构建过程呈现出了由认知实践、工程实训和工程实战的层次过渡。
(三)动态发展原则
在经济高速发展的信息时代,知识已经超越了社会构成中的其他要素成为了决定工程企业发展的主要素。当今科学知识和技术发展速度超越了以往任何时代,知识发展状况使工程企业等组织的生产水平与服务领域不断变化,对高素质工程人才的工程与社会方面的知识和能力不断提出新要求,在工程职业实践过程中不断遇到新的问题与情境。社会和企业对人才能力和要求的变化及工程实践问题的变化,要求高素质工程实践创新人才的培养目标要实时作出调整,相应的课程体系和实践教学环节也要随之变化,这就决定了实践创新平台的构建要遵循动态发展的原则,在动态变化中让学生感受、理解知识产生和发展的过程。
二、工程实践创新平台架构模式
(一)现场实习实训化、仿真模拟实战化
工程实践是工程教育的重要特征,是工程教育的灵魂,而产学研结合是工程教育的本质要求。学生只有充分利用校企合作平台,通过实践训练环节不断地尝试、摸索和研究,才能不断提高工程创新能力和分析解决工程实际问题的能力。只有亲历工程实践过程,才能真正了解工程的内涵,体验企业文化,并提高认知社会的能力。由此决定了生产实习的重要性。化学工程学院充分调动社会各界优质资源,不断探索校企合作方式,先后与校内外多家石油石化大型企业签订了联合培养协议,让学生在企业实习期间,具有学生和企业员工双重身份。目前化学工程学院已形成了“生产现场实习+计算机仿真实习”的生产实习模式。四周企业现场实习实行与企业相同的倒班制,教师和学生深入车间和工人师傅打成一片,教师更多地给予学生理论知识的传输,现场师傅给予现场经验的指导。学生在完备的安全防护措施下到常减压蒸馏、催化裂化、重油加氢裂化和催化重整等不同的炼油装置上跑流程、爬塔器、辨认主要操作设备和辅助设施,并在车间见习工人师傅对DCS系统的操作,观察各类操作参数的变化,以及突发性事故的处理方法等。但鉴于现场安全的严格要求,企业不允许学生进行现场操作。为弥补生产实习只能近观不能操作的遗憾,学生可在仿真实验室中进行炼油工艺过程的操作。现在仿真实验室中装有“常减压蒸馏”“催化裂化”“催化重整”和加氢裂化4套DCS仿真软件。学生可利用这四套软件进行炼油生产装置的仿真生产、开停工演练、事故处置模拟和化工装置的流程模拟计算等方面的训练。现场生产实习后的仿真实习使化学工程与工艺专业学生的实践能力锦上添花。生产实习的实训和实战过程充分体现了“工学结合”“做中学”和“做中教”的工程教育特点。
(二)教学实验综合化、创新化
把握内涵、优化组合、架构了实验课程体系,将实验按照设计型、综合型和研究创新型三个模块设置。目前已形成了从初级到高级、从基础到专业、从接受知识到综合性、创新性的实验教学平台。设计型实验模块涵盖了化工原理、化工热力学和反应工程实验等,实验过程遵循“自主设计,虚拟演练,室内实战,厚实基础,实现拓展”的方针。整合并优化了专业基础实验教学条件,建立了完善的实验教学保障机制,构建了虚拟化工多媒体操作平台和多个覆盖范围广的多功能实验室。实验内容包括了文献调研、实验方案设计、网上预习并模拟演练、实验室内实战等,强调学生实验过程的自主性,强化对专业基础知识的认知。此外,提倡小组讨论、协作攻关的实验模式,增强学生的团队协作精神。综合型实验模块按照“一线贯通,首尾相合,展现特色,体现综合”的规划,从原油的实沸点蒸馏实验出发,首先切割汽油和柴油馏分,然后测试原油和相应切割馏分的粘度、密度、馏程、硫含量、凝点、闪点和苯胺点等油品性质参数,实现整个专业实验的一线贯通;结合石油炼制工程所学理论,在对所有测试数据进行分析的基础上,对原油性质进行综合评价,确立初步的原油加工方案,从而体现整个专业实验首尾相合、特色化和综合性的特点。研究创新型实验模块遵循“把握前沿,展现工程,培养创新”的理念,依托并结合科研实验室,积极开发和建立大型实验装置,在构建过程中使之规范化和系列化,尽可能扩大学生的受益面。
(三)科研成果教学化
以学科建设为龙头,依托科研实验室,不断拓展工程训练内涵,加大科研成果向实验教学转化的工作力度,促进科研成果教学化。化学工程学院以科研成果转化为依托,积极开发和建立大型实验装置,作为学生选做实验内容。如近几年开发的两段提升管催化裂化技术和多产低碳烯烃技术等,均具有为学生提供实验的功能,每年都有大量的本科生参与到实验过程中,这不仅有助于学生对石油炼制工程教学内容的理解,也有利于学生综合能力的提高。鼓励并推行本科生参与科学研究,教师将科研课题分解成多个子课题,然后依托化工实验中心和教师科研室完成相应课题的研究;由此开发学生的创新思维、提高学生分析问题和解决实际问题的能力。
(四)教师队伍多元化
工程实践创新平台的建设要有强有力的教师队伍支撑。当前工程教育存在的一大弊端就是缺乏有工程背景的教师。尽管在过去的教学过程中我们注重强化学生的工程实践能力,重视各实践教学环节,建立了多层次、立体化的实训教学平台,但是我们仍严重缺乏有丰富工程经历的教师。针对教师队伍中工程实践经验薄弱的问题,化学工程学院实行了青年教师生产实习轮训制,鼓励和制订政策支持教师到企业培训或到相关高校学习。学校也调整用人制度,降低学历门槛,注重实践能力,从厂矿企业或设计院引进工程背景丰厚的工程师增添到教师队伍中。针对当前全方位、高素质工程人才的培养目标,我们在重视工程设计、工程管理素质培养的同时,还关注了学生文化素养的培养。以工程文化教育课程及工程文化教育基地为载体,实施工程文化教育,培养学生“大工程”意识。要实现这一培养目标,工程教育也需要具备相应素养的教师队伍。此外,借鉴其他高校的成功经验,加大“双师”型师资队伍建设力度,尽快实现教师队伍结构和素养的多元化。
(五)学生学习自主化
在工程实践创新平台的构建过程中,我们还密切关注了学生自主学习能力的培养。所谓“自主学习”是指在教师指导下主动参与、主动获取、自我构建、自我发展和自我完善的过程。工程实践创新平台的构建要给学生提供充分自主学习的空间,鼓励学生主动思考、自觉学习;激发学生的学习兴趣和求知欲望。为实现这一目的,我们一方面大量开设了综合开放性实验、创新实验,由化工实验中心或教师科研室为学生提供完成实验的基本条件,学生在教师指导下通过自主设计、自主操作和自主处理实验数据完成实验的设定目标;另一方面在工程设计中,在教师指导下,学生可自行拟定工程设计题目,完成从设备选型到工艺流程的初步设计。此外,我们也面向学生开设了兴趣认识性开放实验,培养学生展示自己想象力的能力。
三、结语