新工科背景下化學工程與工藝專業卓越工程師培養模式的研究與探索*

麻志浩，李 勝，董雪倩，陳 政，鞠彩霞，肖瑞瑞，叢興順，劉春麗

(棗莊學院 化學化工與材料科學學院，山東 棗莊 277160)

為了從容應對未來的科技革命和產業變革，穩步推進我國由工業大國向工業強國的順利轉變，國家教育部先后推出了“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”)1.0(2010年)[1]和2.0(2018年)[2]，旨在新工科背景下，通過培養具有家國情懷、敬業奉獻、理論學習能力、工程實踐能力、科技創新能力和國際競爭能力，能夠運用所學知識和技能解決復雜工程問題的卓越工程師，以實現中華民族的偉大復興。各類高校根據自己的學科特點先后對“卓越計劃”進行實施且取得了一系列的成效[3-4]。作為地方高校，棗莊學院化學工程與工藝專業以“煤化工”為特色，涵蓋綠色精細化工和新型煤化工兩個本科專業方向。同時，下設應用化工技術和化工安全技術兩個?？茖I，隸屬于新工科建設范疇。自“卓越計劃”實施以來，該專業也經歷了一系列的發展和變革，如圖1所示。其中，2013年被列為山東省“卓越計劃”試點專業，在“卓越計劃”1.0和2.0的指導下，經過近10年的探索、實踐和改進，“卓越計劃”在內外需求、培養類型、培養定位、培養體系、課程目標、課程體系、教師團隊和校企合作等方面均取得了一定的進展。本文對新工科背景下本專業“卓越計劃”的實施與構建進行了深入探討。

圖1 棗莊學院化學工程與工藝專業發展歷程

1 “卓越計劃”的認知

1.1 “卓越計劃”的迫切性

新的科技革命涉及到科學和技術的雙重變革，對中國既是挑戰也是機遇；同時中國由工程教育大國向強國的轉變也是大勢所趨，“卓越計劃”的制定與實施不僅是為抓住該機遇和推動該趨勢奠定強有力的知識和人才基礎，也是實施人才強國戰略的重要舉措。

1.2 “卓越計劃”的定位

正確認識和擺正定位是地方高校從容面對發展機遇與挑戰的關鍵[5]。對照“卓越計劃”，作為應用型的地方高校，本專業以本科和?？茖哟螢橹?，主要培養從事工程基建、產品制造、流程維護與管理、產品維修和服務等方面，具有相應理論基礎、較強實踐能力和良好創新服務能力的服務型工程師(?？?和具有較強工程與創新實踐能力以及人文素養方面的生產型工程師(本科)[6]。本專業隸屬于新型學科，即要面對傳統煤化工的信息化，數字化和智能化，又要考慮煤化工專業科學技術的經濟和環境等社會屬性；本專業面向棗莊及周邊的魯南地區為山東做貢獻，立足于煤化工行業服務于全國煤化工領域；培養理念上應面向國家能源結構優化，服務國家能源安全戰略，強調理論、實驗、實踐和創新并行，以工程教育認證為契機，大力推行多學科交叉融合的高質量工程教育；培養目標定位為造就煤化工行業及其相關領域具備扎實的理論基礎、嫻熟的操作技能、濃厚的工程實踐、高超的創新創業和解決復雜工程問題能力的卓越工程師。

2 “卓越計劃”的實踐探索

“卓越計劃”是教育部為提高高等教育教學水平，提升人才培養質量的重要舉措之一。以該計劃為前提，結合山東省教育廳的要求和本專業的實際情況，我們對本專業“卓越計劃”的實施進行了一系列的實踐與探索。

2.1 管理體系的完善

為保障“卓越計劃”的順利實施，學院為每個班級配備了具有碩士及以上學歷的專業技術崗位教師為專業班主任，且要求學歷教育中至少有1個專業與所管理班級專業相同/相近，主要負責學生學業引導和專業指導等工作。同時建立導師制，學業導師主要引導學生正確樹立和踐行社會主義核心價值觀，提升和增強學生對專業的認同度和學習信心，幫助學生了解和認識本專業的內外需求、培養方案、課程體系和教學內容等，指導學生開展理論研究、實驗探索、工程實踐等研究內容，鼓勵學生積極參加全國大學生化工設計競賽和中國“互聯網+”大學生創新創業大賽等創新創業活動，旨在提升學生的實踐能力，思維能力和創新能力等綜合素質。此外，為進一步落實“以本為本”和“三全育人”理念，發揮本專業高層次人才優勢，制定了“卓越本科生”培養計劃，以第一學期課程成績為參考，從本科一年級選拔品學兼優的學生，通過雙向選擇確定師生關系。導師通過言傳身教培養學生的科學和人文精神，引導學生積極參加科研和實踐訓練，培養學生的操作能力、整合能力、邏輯思維、創新意識和創造能力。通過以上管理體系的完善為“卓越計劃”的實施提供良好的氛圍。

2.2 培養方案的修訂

培養方案是學校教學組織和管理的基本依據，上承培養理念、培養定位和培養框架，下啟教學模式、課程開展和檢查評價[7]。首先根據辦學定位完善培養目標，制定培養要求，進而制定課程教學要求，使培養要求與教學要求之間形成對應關系。其次優化知識結構，德、智、體、美和勞全面發展的教育體系取決于通識教育和專業教育的相輔相成，弘揚中華傳統美德的同時做到各學科之間的交叉與融合。對于培養煤化工方面的卓越工程師而言，不僅要意識到環境保護，節能降耗和降本增效的重要性，還要在牢固掌握本專業知識的基礎上，具備使用電儀、機械和計算機等信息技術的能力，這些都是在通過對所學知識進行記憶、掌握、應用、分析、評價和創造等不同認知維度后綜合素質的體現[8]。再者重構課程體系，處理好專業必選課與選修課之間的關系，在開設完整知識結構的必修課程后，盡可能的增加選修課的比例，且要保證必修課之間，選修課之間以及必修課與選修課之間形成模塊化、系列化和網絡化，即讓學生清楚各門課程之間的銜接關系。接著創新教育與實踐環節并重，本專業不僅開設有創業基礎、科研創新訓練和文獻檢索與科技論文寫作等必修課，同時開設有化工模擬類選修課程，包括Aspen 模擬與工藝設計和Smart Plant 3D工廠設計。實踐環節除正常的軍事技能訓練、社會實踐、畢業設計、認識和生產實習之外，結合本專業特點還開設化工原理課程設計、化工設備機械設計和化工綜合設計等必修課，以及化工仿真和化工安全等實訓類選修課，其中危險化學品輸送過程3D仿真實訓是由本專業教師建設的省級一流課程。此外，充分利用學科優勢、教學資源和與企業搭建的創新教育平臺和實踐基地，鼓勵學生積極參與、廣泛查閱、自由探索、有效整合、主動設計、合理評價和團隊協作，使學生能夠實現“學”“思”“做”等多方面的有機融合。

2.3 教育理念的轉變

以新工科建設為重要抓手建立的工程教育認證系統不僅能夠提高我國的人才培養質量，還是實現“實質等效”與國際接軌互動的重大機遇[9]?！白吭接媱潯钡膶嵤┮彩窃诖嘶A上開展的。成果導向的工程教育理念一直被認為是追求卓越教育的正確方向[10]。本專業需求的是具有愛黨報國和愛崗敬業、具備專業理論知識、縝密邏輯思維和團隊協作能力，能夠自主學習、分析評價和開發設計，并綜合所學知識解決煤化工及其相關領域中復雜工程問題的卓越工程師，因此通過反向設計精準表述培養目標以滿足本專業的需求，進而確定畢業要求和與之具有明確對應關系的指標點、以及構建有效支撐畢業要求的課程體系、教學要求和教學內容等。此外，引進“以學生為中心”的教學理念，通過課堂教學、教學模式和教學評價的轉變確?！白吭接媱潯钡捻樌麑嵤?圖2)[11-12]。

圖2 以學生為中心教學理念的轉變

2.4 師資隊伍的打造

師資隊伍的優化是穩步推進素質教育的保證，是確保工程技術人才培養質量的關鍵[13]。首先根據本專業未來的發展規劃，按照相關標準嚴格選拔出一支思想覺悟高、教學質量高、科研能力強、樂于奉獻和勇于擔當的學科帶頭人和教學骨干隊伍。另外，近年來本專業還先后從中國科學院山西煤化所、中國礦業大學、大連理工大學、華東理工大學、中國石油大學、西安交通大學和山東科技大學等引進10余名煤化工及相關專業的青年才俊為教師隊伍注入新的活力。根據教師的實際情況進行相應的培訓。新教師理論知識較強，多開展教學技能的培訓以及工程實踐的訓練，靈活/全職到企業進行掛職訓練，充分了解煤化工及相關領域的工藝流程和急需解決的復雜問題，利用所學理論知識進行分析和判斷并給出解決方案，增加工程實踐背景、積累工程實踐經驗和提升工程實踐能力；老教師則注重理論層次較高內容的提升，了解最新的科研動態以及工程實踐經驗和能力的更新。此外，從合作企業聘任工程經驗豐富的工程師作為兼職教師參與本專業培養方案的制定和修訂以及企業培訓工作，并定期為本專業講授工程實踐類相關課程，以強化實踐教學環節，增加學生的實踐意識，培養學生的實踐動手技能和能力。

2.5 教學設備的配置

教學設備的配置不僅僅是輔助教學，增加學習興趣，提升教學質量，還是理論知識與工業實踐關聯的紐帶。學院除購置流體力學綜合實驗裝置、多功能精餾實驗裝置、洞道干燥器計算機數據采集和過程控制、列管換熱器實驗裝置、恒壓過濾常熟測定實驗裝置、超濾納濾反滲透分離實驗裝置(多功能膜分離)和計算機過程控制吸收與解吸操作實訓裝置(大型實驗裝置)等化工原理教學設備，還購買了包括二氧化碳PVT曲線測定實驗裝置、壓縮制冷性能測定實驗裝置和三元系統液液平衡數據測定裝置等化工熱力學相關實驗設備，有助于學生由感性認識向理性認識的過渡，增加了學生理論用于實踐的機會，培養其獨創精神，提高學生的認識和動手能力，成為“卓越計劃”實施過程中的重要環節。

2.6 校企平臺的搭建

校企平臺的搭建可使學生開拓視野，激發思維，了解行業發展需求，認識新工藝和新設備，與當前學科前沿緊密銜接，是“卓越計劃”成敗的關鍵[14]。作為地方院校，重在培養區域行業復雜工程問題的卓越工程師。鑒于此，本專業與兗礦集團有限公司、魯南制藥集團、兗礦水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心有限公司、山東泰和水處理科技股份有限公司和山東益康藥業股份有限公司等煤化工及其下游領域相關的企業建立實踐基地。從認識實習、生產實習、畢業實習、定崗實習和畢業設計等方面充分利用平臺資源。認識實習過程中由企業主管細心講解企業文化以及所從事生產、制造、開發、設計和研究等的一般工作流程，讓學生對企業有整體的認識，有助于學生后續專業課的學習。專業實習過程由相應的工程技術人員(如控制系統工程師和現場操作工程師)進行講解和傳授，安排學生進行完整的仿真訓練和簡單的實際操作以加深其對專業知識的認識，學習生產技術，具備解決若干簡單問題的能力。畢業實習則鍛煉學生結合所學基礎知識和專業知識解決實際工作中的技術問題，培養學生組織生產、溝通交流、邏輯思維和獨立工作的能力。后續的畢業設計也最好與畢業實習聯系起來，結合企業實際生產、持續改進和安全環保等理念，由企業導師擬定題目和校內導師共同指導，同時嚴格遵守學校對畢業設計質量和各時間節點的要求，包括任務書下達、開題答辯、中期檢查、畢業設計重復率和畢業答辯等。此外，在每次的實習和畢業設計結束之后由企業導師對本專業培養的學生從知識、能力和素養等方面給予評價，以便“卓越計劃”實施過程中各項政策的持續改進和卓越工程師質量的穩步提升。

3 “卓越計劃”實施過程中的問題

3.1 思想覺悟的提高

隨著提升學歷機會的增加，對書本理論的重視程度遠高于其實際應用的重視程度。精通的目的在于應用?！白吭接媱潯焙凸こ探逃龑I認證要求培養的工程師能夠綜合所學理論知識運用于各個專業領域解決復雜工程問題。新時代“卓越計劃”的實施更需要理論與實踐的聯動，因此，教師、學生和社會各界都應該解放思想、增強政治覺悟和提高政治站位，緊緊圍繞提高自主創新能力、建設創新型國家以實現全面建設小康社會的奮斗目標而努力和奮斗。

3.2 培養層次的拓展

作為專業技術性人才，?？茖哟蔚呐囵B也應得到重視，在后續“卓越計劃”的實施過程中，針對于?？茖哟巫吭焦こ處煹呐囵B標準體系也應進行制定和完善。

3.3 興趣愛好的培養

隨著社會的發展，學生就業選擇機會多、范圍廣。許多本專業的學生由于各種原因畢業后沒有從事與本專業相關的工作。如何讓學生將興趣培養成職業，將愛好培養成技能，學我所選，愛我所選是學校、企業和社會共同面臨的難題。另外，即使學生畢業后從事與本專業相關的工作，從學校學生角色到企業職工角色的轉變也需要一定的適應期，相比于學校生活的豐富多彩，企業工作顯得乏味無趣，如何讓學生盡快適應并堅定的留下來實干務實的為區域行業產業的發展和地方經濟的提升服務和貢獻也是我們需要面對和解決的問題。

3.4 實踐經驗的提升

新入職教師多為畢業后直接入職高校，缺乏科學實踐經驗和工程技術創新能力，入職后面臨教學技能、工程實踐、科研課題、項目申請、職稱評定和家庭生活等各方面的問題，很難保證各方面都能夠妥善的解決，尤其是工程實踐能力的提升和實踐經驗的積累。

4 結語

在“新工科”背景下，通過對“卓越計劃”的剖析和實踐探索來培養高質量卓越工程技術人才以滿足區域產業需求和加快地方經濟發展是每一所地方高校義不容辭的責任和使命。隨著“卓越計劃”1.0和2.0的頒布，各級地方高校都在積極的學習、探索和創新，雖然因為認識不足、理解不深或缺乏經驗等在實施的過程中會遇到各種問題和挑戰，相信通過自我革命、持續改進、解放思想和完善各項制度一定能在煤化工領域培養一批懂理論、精技術、熟操作滿足“卓越計劃”要求的高素質卓越工程師隊伍。