化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践_艾宁.pdf
2009年第6期(总第110期)作者简介 艾 宁(1977-),男,博士。*本文受浙江省新世纪教学改革项目资助。化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践*艾 宁,计伟荣,项 斌,刘会君,杨阿三(浙江工业大学 化学工程与材料学院,浙江 杭州 310032)摘要 本文回顾了化学工程与工艺专业的历史变革,展望了化工高等教育的发展趋势。为了适应经济社会发展的要求,解决目前化学工程与工艺专业人才培养过程中存在的问题,浙江工业大学化学工程与材料学院从拓展专业外延和内涵、变革课程体系,加强创新实践教学环节和构建优良育人环境等方面对现有的化工教育模式进行研究和改革探索,并已取得较好的效果。关键词 化学工程与工艺;培养模式改革;课程体系;实践环节Reformation of the Education Mode for CultivatingChemical Engineering T alentsAi Ning,Ji Weirong,Xiang Bin,Liu Huijun,Yang AsanAbstract:T he history and development of chemical engineering and technology education has been re-viewed.To overcome the problems currently existed in fostering chemical engineering talents and to meetthe demands of the economic and social development of our country,the present education mode is inves-tigated and reformed by extending the content and connotations of the specialty.By reforming course sys-tem,enhancing the practice education and establishing a harmonious environment,good results have beenachieved.Key words:Chemical engineering and technology;Education mode reforming;Course system;Practiceprogram 面对 21 世纪国际经济科技日趋激烈的竞争和国内广大人民群众日益增长的高等教育需求,我国高等教育进入历史转型时期,逐渐由精英教育向大众化教育转变。在大众化教育背景下,适应社会经济发展和科技进步,培养大量多层次、多样化、高素质的化工人才,特别是具有创新精神和创新能力的精英人才,已成为化工高等教育的首要任务。为此浙江工业大学化学工程与工艺专业进行了人才培养模式改革的探索与实践,取得显著成效。一、化学工程与工艺专业的历史与发展方向 (一)化学工程与工艺专业的历史2818 世纪以来,元素概念和燃烧氧化理论的提出,原子分子学说的建立,元素周期率、同位素和放射性的发现,尿素的人工合成,高分子聚合物的问世,量子化学的诞生等一系列重要科学事件,促成了化学科学体系的建立。化学工业(即,利用化学方法通过改变物质结构、成分、形态等生产产品的过程工业,如,无机酸、无机碱、无机盐、稀有金属、合成纤维、塑料、合成橡胶、染料、油漆、化肥和农药等)随之兴起。作为高等教育中历史最为悠久的专业之一,化学工程与工艺专业为化学工业的发展培养了大量高素质人才。1998 年,教育部对普通高等学校本科专业目录进行了调整,新的化学工程与工艺专业,涵盖了原有的化学工程、化工工艺、高分子化工、精细化工、生物化工(部分)、工业分析、电化学工程、工业催化、化学工程与工艺、高分子材料及化工(部分)和生物化学工程(部分)等专业,涉及其他许多工业及技术部门,如能源、环境、冶金、材料、轻工、卫生和信息等。(二)化学工业及化工高等教育的发展方向进入 21 世纪,化学工业和化工高等教育面临新的机遇与挑战,表现在:1.化学工业的范围日益扩大,化学工程向能源、环境、生物、材料、电子和信息等领域的跨学科发展愈演愈烈。学科交叉引起就业观念和就业形势的深刻变化,专业界线更加淡化,化工专业已成为通用的过程工程专业,化工专业毕业生越来越广泛地参加各类技术工作。因此,化工高等教育必须注重人才培养的多层次和多样化。2.化学工业已由宏观层次逐步发展到介观(泡、滴、粒、团)、亚微观(界面、纳米)、微观(分子)及大宏观等多个层次,化学工程的研究手段需要不断创新。全球可持续发展战略的实施和/绿色化工0等概念的深入人心,需要不断创新化工技术。化工高等教育必须注重培养创新能力和实践能力突出的精英人才。3.世界经济飞速发展,经济全球化趋势日益明显,市场经济对化学工业产生深刻影响。化工高等教育必须主动适应经济社会的发展。二、化学工程与工艺专业人才培养现状1996 年 6 月,以余国琮院士为总负责人,天津大学为牵头单位,华东理工大学、浙江大学和北京化工大学为主持单位,大连理工大学、四川大学和华南理工大学为参加单位的项目组承担了教育部/高等教育面向 21 世纪教学内容和课程体系改革计划0项目5化工类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践6,对 21 世纪化学工程与工艺专业人才培养问题进行了系统、深入的研究,提出了本科专业目录调整后,新的化学工程与工艺专业人才培养方案,即5面向 21 世纪化学工程与工艺专业人才培养方案6,对新形势下的化学工程与工艺专业人才培养目标、专业范围、课程体系、学时学分分配和教学管理作出了具体、明确的规定和说明。5培养方案6为专业的定位和发展奠定了坚实的基础,为高等教育行政部门的决策提供了依据和论证,为化工高等教育的改革和教学质量的提高起到了指导作用。在此基础上,我国各高校的化学工程与工艺专业逐渐由学年制向学分制弹性学制转变,实行了/2+20、/3+20、中外合作分时段培养本科生、/学分互认、自主择校0、学校内、学校间/本硕连读0等多种多样化人才培养模式。但是,化学工程与工艺专业的人才培养过程仍存在两个问题亟待解决:第一、化工在学科发展上与化学、材料、环境、制药、能源等学科的交叉越来越广泛和深入,学生培养上的交叉是大势所趋,但现有人才培养的多样化程度尚不能很好地满足经济社会发展的需要;第二、科技兴国、创新强国是我国的基本国策,但根据瑞士洛桑国际管理发展研究院每年发布的5国际竞争力年度报告6,自1999 年,我国在5合格工程师可获得程度6指标项目,年年倒数第一,所以,如何提高毕业生的工程实践和创新能力是现代化工教育的重中之重。三、化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践化学工程与工艺是浙江工业大学建立最早、实力最强的专业之一。近年来,我们以/主动适应经济社会发展的人才培养模式改革与实践0等教学改革项目为依托,进行了人才培养模式改革的探索和实践。(一)主动适应经济社会发展,拓展专业外延多样化人才培养是社会人才需求多样化的必然要求。在大众化教育背景下,高等学校更要以/屠龙之技0故事中的支离益老师为前车之鉴,不断优化专业方向,努力做到人才培养与经济社会发展相适应。29 化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践1.新兴专业和新兴学科的衍生为改善人才培养的知识结构,更新和拓宽专业方向,浙江工业大学在化学工程与工艺专业的基础上,衍生出多个新专业。1994 年增设环境工程专业,1999 年增设制药工程专业,2001 年增设药物制剂专业。环境工程、制药工程和药物制剂等 3 个新兴专业成为设立生物环境工程学院和药学院的基础。浙江省是海洋大省,海岸线总长 6400 余公里,居全国首位,海洋资源非常丰富。为了适应浙江经济对海洋人才的需求,我校在化学工程与工艺专业的海洋生物化工和精细化工等方向的基础上,成立海洋技术专业,培养从事海洋生物、矿物、海水淡化等主要海洋资源的研究、开发、保护和管理工作的高级人才。2.新模块(方向)的设立浙江省经济十分活跃,化工产品出口量居全国前列。为了培养既具有化工专业基础知识,又熟悉对外贸易流程的复合人才,化学工程与工艺专业设立了/化工技术与贸易0专业模块。浙江省一次能源资源低于全国平均水平,一次能源自给率不足 5%,而生物质资源十分丰富,发展生物质能将在很大程度上缓解浙江省能源紧缺的现状和减少化石燃料燃烧造成的环境污染。以生物质为代表的碳水化合物还将逐步取代以石油、煤炭和天然气等碳氢化合物,成为重要的化工原料。为此,化学工程与工艺专业于 2007 年设立了/生物质化学工程0专业模块。(二)把握学科发展趋势,发掘专业内涵/化学工程0、/化工工艺0、/精细化工0和/化工自动化0是化学工程与工艺专业最早设立的四个专业模块,为浙江省乃至全国的化工企业输送了大量专门人才。浙江工业大学密切关注学科发展方向,深入发掘传统专业模块的内涵,不断调整课程体系和更新课程内容,确保传统专业的人才培养紧跟学科发展趋势。在强化通识教育,提高学生综合素质的同时,以化学工程与其他学科的交叉点为着眼点和新的增长点,不断充实学科基础和专业基础,调整知识结构,进一步拓宽专业口径,以满足学生对教学的多样化需求和社会对多样化人才的需求。此外,根据计算机和信息技术在化学工业中应用日益广泛的特点和趋势,一方面,将相关计算机和信息技术融入原有的课程体系中;另一方面,与信息学院合作,对/化学工程与工艺+计算机科学与技术0的一体化复合双专业的人才培养模式进行了探索和实践,为老专业的内涵改造提供了一条新的途径。(三)深化教学改革,提升人才培养质量为了认真贯彻落实/十七大0精神,细化教育部本科教学质量工程,进一步提升人才培养质量,浙江工业大学化学工程与材料学院开展了一系列教学改革研究。1.课程体系及课程质量建设本着夯实专业基础,强化工程意识,注重能力培养,拓宽专业口径等基本原则,认真梳理和优化化学工程与工艺专业的课程体系,同时根据大众化高等教育背景下精英人才培养的特点,我校对传统课程进行整合,使得各门课程既重点突出,又相互支撑,形成一个有机整体,以满足新时期化学工程技术快速发展的新要求。围绕国家、省、校等三级精品课程建设,学院每年设立十项左右的课程建设项目,并通过引入教学团队和课程责任教授制,加大课程建设力度,做到每门课程有人负责,有人建设。同时,依托/化材良师工程0和/青年教师教学技能比赛0等活动,开展丰富多彩的教学研讨活动;鼓励教师灵活运用多媒体、网络和计算机仿真技术等现代化教学手段;积极推进教学方法和考试方法的改革;既构建了和谐的教与学关系,提高了教学质量,也造就了一支充满活力、战斗力强的教师队伍。2.实践环节教学改革/纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行0,实践环节对学生创新能力的培养至关重要。浙江工业大学化学工程与材料学院在实验教学、实习教学、课程设计和毕业设计等四个方面进行了实践教学环节的改革。(1)实验教学已经建成基础化学国家级实验教学示范中心和多个专业综合教学实验室,并在/实验教学资源优化与创新型实验教学0、/实验室开放模式与管理机制的探索0和/化学实验教学绿色化的研究0等教学改革项目的基础上,开设了大量综合性、设计性、研究性实验,将创新元素融入实验教学的各个层次,开发学生的创新思维,增强学生的创新意识,有效培养了学生的工程实践能力和自主创新能力。30化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践 (2)实习教学实习教学是工科专业最为重要的实践教学内容,是培养学生工程实践能力和创新意识必不可少的重要环节。化学工程是一门实践性极强的学科,实习环节对于培养合格化学工程师尤为重要。传统实习教学模式形式过于单一、手段落后,很难满足现代过程工业日趋集成化、自动化、连续化的要求。而由于市场经济的引入,企业出于技术保密、知识产权、生产安全等原因,不再积极承担人才培养的社会责任。物价、交通、人工等费用的大幅上涨,使实习经费显得明显不足,使生产实习教学环节一再缩水。为克服当前实习教学面临的困难,浙江工业大学化学工程与材料学院开展了/导师负责制的分散实习模式探讨0、/化工类生产实习的改革与创新0、/生产实习模式改革的探索0、/专业生产实习环节的综合研究与改革0等多项教学改革研究,并提出了计算机仿真实习与工厂实习有机结合的实习教学新模式,在财政部国家特色优势学科实验室建设项目的支持下,建立了/化工过程计算机模拟实习基地0,新的教学模式能有效调动学生在实习中的主动性和创造性,为培养学生发现问题、分析问题和解决问题能力创造了良好的条件。(3)课程设计课程设计通过绘制工艺流程图、物料衡算、能量衡算和工艺设备选型等工程设计的训练,培养学生的工程应用能力。浙江工业大学化学工程与材料学院开展了/化工设计课程综合改革0,将原来的化工原理课程设计、机械基础课程设计、化工工艺设计和工程设计等课程整合成一门高度综合的大设计课程,通过引入 AUTOCAD 和 ASPENPLUS 等一流的设计软件,采用先进的项目式教学法,并让学生在实战训练中提高自己,学生的现代工程设计能力、计算机应用能力、团队协作精神、创新意识和能力明显提高。在浙江省大学生/化工设计大赛0和/三井杯0全国大学生/化工设计大赛0中学生均取得了优异成绩。(4)毕业环节毕业环节(包括设计和论文等形式)是对学生所学理论知识及其综合运用能力的全面检验,能够全方位增强学生结合工程实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生步入工作岗位打下良好基础。毕业环节既是人才培养过程中最重要的实践环节,也是创新能力培养的突破口,毕业环节的教学质量直接反映人才培养水平,受到高等学校的普遍重视。化学工程与工艺专业深入剖析了毕业环节教学工作的现状,制定了科学的毕业设计(论文)指导工作规范和实施细则,围绕学生工程创新能力的培养,在选题、过程监控和管理、成绩评定等方面,采取了一系列改革措施。要求论文选题在考虑适宜性的同时,兼顾前沿性和实战性,鼓励教师将学生课外科技、科研助手活动与毕业环节一体化;在过程管理中引入了黄色和橙色预警制度,在评价过程中引入二次答辩和末尾淘汰等制度;同时,开发出一套毕业设计教学管理系统,对毕业环节实行科学化管理,有效保证了毕业设计(论文)的质量。在学校和浙江省教育厅毕业设计(论文)质量抽查中,化学工程与工艺专业连年获得优异成绩。3.课外科技活动化学工程与工艺专业积极构建创新实践平台,每年举办和承办多项校级和省级赛事,积极引导学有余力的学生参加/挑战杯0、/运河杯0、/新苗科技计划0、/课外科技立项0、/科研助手0、/创新性实验计划0、/化工设计大赛0和/基础化学实验技能大赛0等课外科技竞赛活动,并安排教师悉心指导,本专业学生在这些竞赛中取得了优异成绩。(四)教书与育人紧密结合1.完善本科生导师制度学生的个体差异明显,每个人都会遇到这样那样的问题。教师需要及时排解其心理压力,解决其遇到的问题,并针对其自身特点因材施教。本科生导师在此方面应发挥积极的作用。但高校教师的特长、科研任务及责任心反差较大,现有的导师工作考核多是捆绑到研究所,计算平均见面次数这种较为僵化的方式,不利于调动教师担任本科生导师的积极性和创造性,也不利于更好地发挥本科生导师制度的优势。化学工程与工艺专业建立并试行两段式本科生导师制度和导师组制度,完善了本科生导师的选拔与考核制度。选拔有耐心、有责任心、有精力、善于与学生沟通的教师担任低年级本科生导师;鼓励在学术上有一定造诣的教师担任髙年级本科生导师;尝试有一组导师指导(下转第 35 页)31 化学工程与工艺专业人才培养模式改革的探索与实践验内容的顺序安排上由浅入深,循序渐进。通过实践班级学生的问卷调查和会议交流,说明了物理化学实验教学改革取得了良好的教学效果。总之,改革后的物理化学实验课程体系和课程内容分布更趋合理,更有利于学生实验能力、实验效果的提高和创新精神的培养。(文字编辑:吴文水)参考文献:1 施小芳,李微,林述英,阮奇.化工原理实验教学的改革与实践J.化工高等教育,2006,23(2):46-48.2 东北师范大学等校编.物理化学实验(第二版)M.北京:高等教育出版社,1998.3 钱维兰,叶亚平,顾聪.浅谈物理化学实验对学生能力的培养J.实验室研究与探索,2007,26(6):105-106.4 金瑞娣,祁铭华.物理化学实验改革的初步探讨 J.中国科技信息,2006,(6):308-309.5 邓立志,侯安新,席美云.关于物理化学实验教学改革的几点思考J.大学化学,2006,21(4):25-27.6 张存兰.分析化学实验课程考试方法的改革与实践J.化工高等教育,2008,25(3):38-41.(上接第 31 页)多名学生的导师组制度,并建立更加公正合理的本科生导师考核制度。2.积极开展和深化/化材良师工程0从 2007 年开始,浙江工业大学化学工程与材料学院启动了/化材良师工程0,并以此为契机,推动教师教书育人理念的更新和转变,进一步加强师德师风教育,促进优良教风的形成。通过开展形式多样的教学研讨活动,提高了教师整体教学水平,帮助青年教师过好教学关,造就一支充满活力、战斗力强的教师队伍。同时,通过加强师生交流互动,构建和谐教与学关系,促进学院优良学风的形成。3.学业干预与预警受社会经济热点的影响,传统专业学生的/专业思想0问题较为严重,学习动力不足;学生对大学学习生活的适应能力不尽相同;学生学习不同课程的能力也有所不同。这些问题导致一些学生成绩不理想,形成恶性循环,最终无法取得毕业证和学位证。因此,化学工程与工艺专业与班主任、辅导员互相配合,开展了/实施分享式教育培养创新人才模式研究0和/1.5+2.5 专业分流模式的探索与研究0等教学改革研究,并建立了学业干预与预警制度,较好地解决了上述问题。四、结语浙江工业大学化学工程与工艺专业依托浙江省重中之重学科优势和国家重点(培育)实验室等资源优势,进行了人才培养模式改革的探索与实践,形成多模块(化学工程模块、化工工艺模块、精细化工模块、生物质化学工程模块)和专业复合(化工+自动化、化工+贸易、化工+计算机)的专业体系,培养具有理论基础扎实、工程实践能力强、富有创新意识和能力、能从事相关行业的新产品、新工艺、新过程和新设备的研究、开发、设计的高级工程、科技和管理人才,被评为国家级特色专业。(文字编辑:吴文水)参考文献:1 余国琮,李士雨,张凤宝等./化学工程与工艺0专业创新人才培养的制定与实践 J.天津大学学报(社会科学版),2004,6(1):1-5.2 杨基和,王车礼.化学工程与工艺专业/大工程观0课程体系的构建J.江苏工业学院学报,2007,8(3):100-102.3 郑忠.传统专业改革的思考与实践 J.重庆大学学报(社会科学版),2001,7(5):28-29.4 段东红,张忠林,刘世斌,等.化工类专业实践性教学环节的改革尝试J.化工高等教育,2004,(3):104-106.5 周传光,岳学海,赵文.化学工程与工艺课程体系建设的探索与实践J.化工高等教育,2002,(2):22-25.6 尹先清,付家新,梅平等.化学工程与工艺专业实践教学与毕业设计改革初 探J.化工高等 教育,2006,(2):38-40.7 侯长军,马利,陶长元等.论化学工程与工艺专业人才培养J.重庆大学学报(社会科学版),2002,8(6):139-140.8 艾宁,宋正江,刘会君,周欢怀.毕业环节教学管理系统的开发 J.计算机与应用化学,2009,26(5):665-668.9 艾宁,周欢怀,王定海.实验教学资源优化与创新型实验教学J.实验室研究与探索,2008,27(6):118-121.10艾宁,周欢怀,王定海.5化工原理实验6选课系统的设计J.化工高等教育,2008,(3):58-61.35 物理化学实验课程体系和课程内容改革与实践
