王立成，尹曉紅，范文元

（天津理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，天津 300384）

2016年，教育部首次提出“新工科”概念[1]，并在全國范圍通過會(huì)議研討、參觀考察等形式對(duì)新工科建設(shè)的意義和內(nèi)涵進(jìn)行探討，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”[2]“天大行動(dòng)”[3]和“北京指南”[4]三個(gè)指導(dǎo)性文件，以此為基礎(chǔ)，在2017年6月正式發(fā)布《教育部辦公廳關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，從新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系五個(gè)方面闡述了新工科建設(shè)的深刻內(nèi)涵[5]，即以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[6]。隨著科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)重組，我國化工行業(yè)有了長遠(yuǎn)發(fā)展，但也受限于資源短缺、能源枯竭、環(huán)境污染等因素制約。如何開發(fā)高端產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)生物、能源、新材料等技術(shù)融合，拓寬化工研究領(lǐng)域，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，是化工專業(yè)面臨的艱巨挑戰(zhàn)，也是新工科建設(shè)亟需解決的難題。為了適應(yīng)新工科建設(shè)的要求，傳統(tǒng)的化工專業(yè)育人體制和教學(xué)體系必須打破桎梏，升級(jí)改造，闖出一條交叉融合、創(chuàng)新發(fā)展的嶄新大道。

1 化工專業(yè)教育的不足

天津理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)是1978年建校之初開設(shè)的傳統(tǒng)專業(yè)[7]，辦學(xué)歷史悠久，專業(yè)基礎(chǔ)雄厚。2012年成為天津市首批卓越工程師教育計(jì)劃的專業(yè)，2018年通過工程教育專業(yè)認(rèn)證，具有化學(xué)工程、化學(xué)工藝、工業(yè)催化三個(gè)碩士點(diǎn)。雖然我們?cè)诨I(yè)教育領(lǐng)域取得了可喜的成績，但仍存在以下問題。

1.1 課程體系單一，教學(xué)模式缺乏創(chuàng)新性

目前，化工專業(yè)需要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，由于受傳統(tǒng)教學(xué)理念和歷史局限性的影響，在專業(yè)培養(yǎng)體系和教學(xué)內(nèi)容確定上，缺乏不同學(xué)科、不同課程的交叉融合和融會(huì)貫通[8]，致使學(xué)生在解決專業(yè)課題時(shí)無法將所學(xué)知識(shí)綜合應(yīng)用，缺乏創(chuàng)新性和靈活性。有些課程教學(xué)內(nèi)容陳舊，無法將日新月異的科技發(fā)展成果引入課堂，造成學(xué)習(xí)內(nèi)容與科技發(fā)展脫節(jié)。教師在授課過程中，一般多按主觀意愿和教學(xué)日歷安排授課，沒有在認(rèn)真分析教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)課程進(jìn)程和學(xué)生意愿靈活安排授課內(nèi)容。在授課方式上仍然以“填鴨式”為主，課堂成了老師的“一言堂”，學(xué)生被動(dòng)接受，無法激起學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，課程講解缺乏實(shí)踐應(yīng)用的分析，無法做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，與新工科建設(shè)的教學(xué)要求不符。

1.2 工程實(shí)踐教學(xué)少，學(xué)生工程意識(shí)淡薄

工程實(shí)踐教學(xué)是鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決工程問題的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)有重要影響。我校由于配套資金缺乏，實(shí)踐裝置老化、不足等現(xiàn)象嚴(yán)重，致使課程體系設(shè)置的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容較少。大多實(shí)踐教學(xué)中，全班共用一臺(tái)裝置的現(xiàn)象較為普遍，學(xué)生沒有充足的時(shí)間完成實(shí)踐教學(xué)，更沒有機(jī)會(huì)獨(dú)立探索研究，無法將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際操作融會(huì)貫通。由于沒有系統(tǒng)的化工操作訓(xùn)練和工程設(shè)計(jì)模擬，學(xué)生的工程意識(shí)較弱，實(shí)踐能力不足。

1.3 培養(yǎng)機(jī)制特色不足，持續(xù)改進(jìn)措施缺乏

隨著科技的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的新工科人才必須是創(chuàng)新能力和競爭意識(shí)強(qiáng)，工程實(shí)踐水平高，多學(xué)科知識(shí)交叉融合的高素質(zhì)復(fù)合型人才。但我專業(yè)制定的培養(yǎng)目標(biāo)已多年未曾修改，與新工科建設(shè)的要求差距較大，與新形勢(shì)下的社會(huì)需求脫節(jié)。學(xué)生畢業(yè)后參加工作，所學(xué)知識(shí)對(duì)從事職業(yè)有無幫助，用人單位對(duì)畢業(yè)生的能力還有哪些要求，這些對(duì)于后續(xù)教學(xué)工作的持續(xù)改進(jìn)具有較大的指導(dǎo)作用，以往我專業(yè)未能有效搜集這些信息，也未建立畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制和社會(huì)評(píng)價(jià)機(jī)制，不利于新工科建設(shè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

新工科建設(shè)的出臺(tái)，為我校化工專業(yè)的發(fā)展指明了方向，讓我們認(rèn)識(shí)到專業(yè)建設(shè)要重視各學(xué)科交叉融合，注重創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[9]。為了適應(yīng)新工科建設(shè)的要求，提升我校化工專業(yè)的整體水平，特對(duì)化工專業(yè)學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)模式進(jìn)行研究，提出改進(jìn)方案并予以實(shí)踐。

2 化工專業(yè)新工科建設(shè)的措施

以新工科建設(shè)新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系的內(nèi)涵為指導(dǎo)，構(gòu)建以培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力強(qiáng)、競爭合作意識(shí)好的人才培養(yǎng)機(jī)制，以各學(xué)科交叉融合為目標(biāo)，改進(jìn)教學(xué)模式，完善教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)新工科建設(shè)對(duì)化工專業(yè)的要求，我?；I(yè)學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)擬從以下方面進(jìn)行研究與實(shí)踐。

2.1 建立跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)學(xué)科交叉融合

由院領(lǐng)導(dǎo)和化工專業(yè)骨干教師牽頭，結(jié)合本專業(yè)的主干課程，聯(lián)合計(jì)算機(jī)、軟件、自動(dòng)化、材料和機(jī)械等專業(yè)，建立多個(gè)跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)。每個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)所授課程的特點(diǎn)，制定該課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)，引入其他相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，注重多學(xué)科的交叉融合，通過在化工專業(yè)及其他專業(yè)協(xié)調(diào)授課發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣得到激發(fā)，知識(shí)綜合應(yīng)用能力也得到很大提升。將主干專業(yè)課與其他學(xué)科結(jié)合，豐富了化工專業(yè)的知識(shí)體系。例如，將化工設(shè)計(jì)課程與計(jì)算機(jī)專業(yè)結(jié)合，可以將設(shè)計(jì)結(jié)果在計(jì)算機(jī)上繪制成圖，提高了設(shè)計(jì)效率。將化工流程模擬課程與軟件專業(yè)相關(guān)課程結(jié)合，可以借助Aspen Plus、ProⅡ等軟件，實(shí)現(xiàn)流程物料衡算和能量衡算，并可對(duì)化工流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善流程模擬的效果。將化工機(jī)械基礎(chǔ)課程與機(jī)械、材料專業(yè)相關(guān)課程結(jié)合，可以將機(jī)械專業(yè)的相關(guān)力學(xué)理論引入到化工裝置的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性校核，保證了裝置的安全性；利用材料專業(yè)關(guān)于材料物理性能、力學(xué)性能和機(jī)械加工性能的研究成果，指導(dǎo)化工裝置的選材，可以增加化工裝置在高溫、高壓、腐蝕性等操作環(huán)境下的使用壽命。

2.2 完善課程體系，改革教學(xué)方式

針對(duì)化工專業(yè)課程體系與實(shí)際化工生產(chǎn)脫節(jié)，不能反映化工研究最新成果的問題，專業(yè)聘請(qǐng)中海油、渤?；?、海水淡化所、天津化工設(shè)計(jì)院等10多位企業(yè)、研究院及設(shè)計(jì)院專家，作為專業(yè)外聘教師，協(xié)同化工專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的老師，認(rèn)真對(duì)實(shí)際的化工工藝流程進(jìn)行分析，確定化工相關(guān)課程的授課順序，重點(diǎn)掌握內(nèi)容和學(xué)生要達(dá)到的能力，結(jié)合企業(yè)采用的先進(jìn)技術(shù)、研究院所的研究熱點(diǎn)、設(shè)計(jì)院的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，確定教學(xué)內(nèi)容，選擇合適教材。每學(xué)期安排外聘教師給化工專業(yè)學(xué)生上4～8次課，外聘教師結(jié)合自己的工作經(jīng)歷和研究領(lǐng)域，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)際化工生產(chǎn)，掌握化工設(shè)計(jì)方法，了解化工研究前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域。同時(shí)，要求授課教師將自己的研究課題和企業(yè)項(xiàng)目引入課堂，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引領(lǐng)學(xué)生自主探索。

授課教師的教學(xué)方式對(duì)于學(xué)生獲得專業(yè)知識(shí)的效果有重要影響。改變以往授課教師“填鴨式”傳授為主導(dǎo)的教學(xué)模式，老師的作用為啟發(fā)引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容提出想法，形成師生研討、交流互動(dòng)的課堂氛圍。要轉(zhuǎn)變以教師為中心的觀念，轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)探索?；I(yè)組織教師認(rèn)真學(xué)習(xí)CDIO工程教育理念，借鑒產(chǎn)品的“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行”的模式[10]，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新探索，實(shí)施產(chǎn)教融合、科教互促的育人機(jī)制，使學(xué)生形成學(xué)習(xí)-實(shí)踐-探究的科學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣。比如化工設(shè)計(jì)課程的設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，以往是教師詳細(xì)講解設(shè)計(jì)過程，指定要采用的工藝流程和裝置類型，給出確定的操作條件，學(xué)生只要按部就班地設(shè)計(jì)，即可得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。學(xué)生沒有自主設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，無法做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力幫助不大。為此，我們對(duì)其進(jìn)行改革，只指定生產(chǎn)什么產(chǎn)品，學(xué)生通過自己查閱資料，確定采用哪種合適的生產(chǎn)工藝和原料，通過了解各種裝置的適用場(chǎng)合和特點(diǎn)，確定各個(gè)單元操作采用的化工裝置，并設(shè)定操作條件。學(xué)生利用各門專業(yè)課和理論課的知識(shí)，進(jìn)行流程的物料衡算和熱量衡算，并以此為依據(jù)，完成裝置的選型和設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)生由被動(dòng)的執(zhí)行者變?yōu)樵O(shè)計(jì)的決策者，以項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的身份進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，激發(fā)了學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情和探索欲望，也培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐能力。

2.3 重視實(shí)踐教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生參加科研競賽

實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生融會(huì)貫通所學(xué)知識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)水平，培養(yǎng)科研能力和創(chuàng)新意識(shí)的有效教學(xué)環(huán)節(jié)。為了解決實(shí)驗(yàn)裝置匱乏的問題，學(xué)校和學(xué)院專門拿出部分教學(xué)經(jīng)費(fèi)，購置多臺(tái)吸收塔、精餾塔、反應(yīng)器、換熱器等化工裝置，布置多條微型化工生產(chǎn)工藝管線，以4名同學(xué)為一組，改變了原來以班為單位的實(shí)踐教學(xué)，能保證每位同學(xué)有充足的時(shí)間操作裝置，達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的目的。在設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中，增加設(shè)計(jì)內(nèi)容，形成裝置設(shè)計(jì)-工藝設(shè)計(jì)-工廠設(shè)計(jì)的三位一體教學(xué)體系。以往的設(shè)計(jì)實(shí)踐只有蒸發(fā)器和精餾塔兩種裝置的設(shè)計(jì)，是在完成化工原理授課后進(jìn)行的。這種設(shè)計(jì)原則上說只是完成了裝置的工藝設(shè)計(jì)，沒進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，所以不能提交工廠生產(chǎn)。為了與現(xiàn)實(shí)的裝置設(shè)計(jì)接軌，我們要求學(xué)生在化工機(jī)械基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，完成蒸發(fā)器和精餾塔的機(jī)械設(shè)計(jì)，對(duì)裝置的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核，保證裝置在操作和使用中的安全性。在大三階段完成化工設(shè)計(jì)課程之后，學(xué)生已基本上學(xué)完了理論課和專業(yè)課，可以進(jìn)行更專業(yè)和更綜合的訓(xùn)練，為此，我們?cè)鲈O(shè)化工工藝設(shè)計(jì)和化工廠設(shè)計(jì)。在化工工藝設(shè)計(jì)實(shí)踐中，我們開設(shè)了原油常減壓蒸餾工藝設(shè)計(jì)、原油催化裂化工藝設(shè)計(jì)、重油延遲焦化工藝設(shè)計(jì)、醋酸甲酯反應(yīng)精餾生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、乙烯水合制乙醇工藝流程設(shè)計(jì)等10多個(gè)課題選擇，將每班學(xué)生分為10多個(gè)設(shè)計(jì)組，每一組負(fù)責(zé)一個(gè)課題的設(shè)計(jì)，學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)，完成工藝路線確定、流程的物料衡算和能量衡算、裝置的選型設(shè)計(jì)、車間的平立面布置及車間管路鋪設(shè)，模擬設(shè)計(jì)院的工作體制，每組選舉一人為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，協(xié)調(diào)同組學(xué)生間的分工合作，相互交流，共同進(jìn)步，既鍛煉了學(xué)生的化工設(shè)計(jì)水平，也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)和競爭意識(shí)?；S設(shè)計(jì)一般安排在大四上學(xué)期，學(xué)生通過大三下學(xué)期的工廠實(shí)習(xí)，對(duì)化工廠的整體布局有了較為直觀的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，按照新工科建設(shè)的要求，增設(shè)化工廠設(shè)計(jì)實(shí)踐。學(xué)生通過化工廠內(nèi)廠房、輔助車間、管理部門、分析實(shí)驗(yàn)中心、控制中心、原料儲(chǔ)存區(qū)等功能區(qū)域的布局和設(shè)計(jì)，熟悉國家的設(shè)計(jì)規(guī)范，了解相關(guān)的法律、環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)勘探、氣候資源等影響因素，為成為一名合格的設(shè)計(jì)師和工程師奠定基礎(chǔ)。為了提高設(shè)計(jì)水平，學(xué)院購買了Aspen Plus等流程模擬軟件，通過網(wǎng)上模擬，使學(xué)生熟悉實(shí)際的化工控制過程和緊急制動(dòng)機(jī)制，對(duì)提高學(xué)生的實(shí)際操作水平起到事半功倍的作用。

通過各種宣傳和幫扶，鼓勵(lì)學(xué)生參加各種科研競賽。最近三年，專業(yè)組織學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、“三井杯”化工設(shè)計(jì)大賽、天津市大學(xué)生化學(xué)競賽等13項(xiàng)科研競賽活動(dòng)，并取得較好成績，獲得省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)18項(xiàng)，打響了專業(yè)的品牌效應(yīng)，為學(xué)校贏得了榮譽(yù)。通過科研競賽的鍛煉，學(xué)生的科研能力和專業(yè)技能得到了較大提高，也為學(xué)生踏上科研之路開了個(gè)好頭。

2.4 制定新工科建設(shè)的考核方法，完善持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

新工科建設(shè)要求的課程體系是多學(xué)科交叉的體系，不同于傳統(tǒng)的教學(xué)體系，所以，以成績好壞作為學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不再適用，要建立適用于新課程體系的考核方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。我專業(yè)改變?cè)瓉碛善谀┛荚嚊Q定學(xué)生一門課程分?jǐn)?shù)的考核方法，考核體系分為三部分，即平時(shí)成績、階段性考核和期末考核。平時(shí)成績反映學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)科交叉應(yīng)用能力和實(shí)踐能力，占總成績的20%～30%；階段性考核在學(xué)期中期進(jìn)行，考查學(xué)生半個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)效果，通過隨堂測(cè)試，總結(jié)所學(xué)知識(shí)，提高多學(xué)科綜合應(yīng)用能力，占總成績的20%～30%；期末考核在學(xué)期末進(jìn)行，考查學(xué)生整個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)效果，占總成績的40%～60%。對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不再唯成績論，而是對(duì)其學(xué)習(xí)能力、綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐能力的綜合評(píng)價(jià)。

建立有效的跟蹤機(jī)制和反饋機(jī)制。專業(yè)與畢業(yè)生和用人單位密切合作，通過調(diào)查問卷、校友回訪、組織用人單位交流會(huì)談等形式，掌握畢業(yè)生在單位的工作情況，特別是所學(xué)知識(shí)對(duì)工作的幫助性，企業(yè)對(duì)畢業(yè)生的要求，用人單位對(duì)畢業(yè)生工作能力等的綜合評(píng)價(jià)。每年仔細(xì)設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，通過各種途徑將300多份問卷送達(dá)畢業(yè)生和用人單位手中，問卷收回率達(dá)到85%以上，對(duì)化工專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)起到良好的促進(jìn)作用。

3 結(jié)束語

新工科建設(shè)的提出，讓我們意識(shí)到傳統(tǒng)教育模式的局限性，為化工專業(yè)的建設(shè)敲響了警鐘，也對(duì)化工專業(yè)的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)提出了更高的要求。我們應(yīng)以新工科建設(shè)的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量和新體系的內(nèi)涵為指導(dǎo)，注重專業(yè)課程與其他學(xué)科的交叉融合，拓寬授課內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)，完善課程體系，及時(shí)更新專業(yè)知識(shí)，引進(jìn)企業(yè)人才，活躍課堂氣氛，增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，改善實(shí)習(xí)條件，建立有效的跟蹤機(jī)制和社會(huì)評(píng)價(jià)機(jī)制，促進(jìn)化工專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展。專業(yè)要以產(chǎn)業(yè)需求和社會(huì)發(fā)展為基礎(chǔ)，以新工科建設(shè)為契機(jī)，改變化工專業(yè)人才培養(yǎng)模式，提高專業(yè)建設(shè)水平。