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我国产学研一体化教育观念已经深入到各高等院校的办学理念之中,成为人才培养中的重中之重。我国的产学研合作主要是以高校、企业及科研单位相互合作的模式为主。在此合作过程中,由于各合作主体之间的利益关系从而导致合作方在资源和信息上的不对等致使企业缺乏必要的合作愿望同时相关政策的落后又使得合作双方缺失组织机构及激励机制,从而造成高校产学研合作无法建立良性的运行机制。科研、教学、生产、应用之间的脱节缺乏推动产学研合作深化的利益机制是导致这一现象的主要原因,如何做好企业与高校的有效结合是高校人才培养中亚需解决的问题。
二、产学研一体化在材料工程类人才培养中的实施途径
材料工程类人才培养需以“依据学科、面向应用、个人培养”为宗旨启理调整专业结构不断增强专业设置与市场需求的契合度提高学生的实践操作能力和创新能力,为尽快适应社会生产打下牢固的基础。
1.明确人才培养目标合理设置课程体系。
材料科学是一门理论与实践紧密结合的学科。要想学生能够更好的适应社会成为具有创新能力的专业人才必须具有扎实的理论知识周此在课程设置过程中应注重基础理论课程的学习。只有掌握扎实全面的理论基础并且加以融会贯通才能够在将来实际生产中做到学以致用。结合新科技的发展不断扩充自己的知识面不断完善自己的创新能力在自己的专业领域才能有更好的发展。在课程选择上除了必修的课程之外,可以针对材料类各专业方向的发展状况增加专业选修课的设置由实践经验丰富的教师进行授课开拓学生的视野了解专业发展的最新动态。在此过程中要充分体现产学研合作的特点赴企业真正参与到教学环节中。企业可以结合当前工业的发展状况,在专业课程设置过程中提出意见和建议加培养模式的确定、教学内容和方法、实践性教学环节等。同时积极听取企业对专业课程体系建设和规划的意见与建议,tD实将实践与理论、学习与创新、应用丰富教学内容改善教学方式。
2.构建实验教学平台焙养学生拓展能力。
实验教学是高校培养学生动手能力最直接、最有效的方法。注重实验教学才能更好地培养学生爱动手、爱动脑的习惯,以便于更好地适应社会需要。在课堂教学中书本内容难免过于枯燥无味无法激发学生的学习兴趣河如果把实验教学融入到课堂教学中把上课地点由课堂转移到实验室边讲、边学、边做遇到问题及时沟通就有可能充分激发学生的参与意识与主动性。在实验过程中掌生的动手能力得到了锻炼,创新意识也自然得到了培养,对专业学习的需求自然会提高。以《材料测试技术》课程为例与其在黑板上洋洋洒洒地介绍设备是如何装备如何操作,不如带领学生亲自去实验室对应着设备进行解剖分析甚至可以让学生自己操作,这种教学方式更能加深学生的印象。另外值得注意的是在实验教学中应注重综合性、设计性实验的设置。与验证性实验不同的是综合性、设计性实验需要学生对多门课程的内容进行综合运用。教师可以结合科研方向及企业课题选择实验题目拓宽学生的专业知识面提高学生的专业水平。另外掌校应加大实验室平台的建设工作,为学生提供良好的实验资源共享平台。同时加强与企业间的联合高等院校可以与企业共建研发机构洪建联合实验室、教学实验示范中心、工程技术中心等研究机构企业对高校专业领域技术创新进行持续投入从而更好地实现资源共享焙养高素质的技术人才,保证科研的连续性,实现专业领域的不断进步。
3.加强实践教学环节真正实现校企联合。
培养高素质的应用型工程人才必须要提高学生的实践能力而学生的实践能力取决于实践教学。目前高校实现实践教学环节最主要的方式就是校企联合通过建立校内实习基地赴学生进行实践活动。加强实践教学环节就应该考虑学科知识的前后衔接合理安排实践的内容及顺序选择合适的企业,实现真正的校企联合。以实习为例材料专业可设置认识实习、生产实习和毕业实习三大实践教学环节。这三大实习有先有后需要合理安排。毕业设计也是人才培养中重要的实践教学环节之一。学生在选择毕业设计题目时可以结合教师的纵向、横向科研项目来选择池可以按照自己的专业兴趣方向选择。对于已签订就业协议的或有就业意向的同学,则可实现企业和学校双向培养的模式,允许学生到即将工作的单位结合该单位的实际生产情况选择合适的课题真题真做河以更快地适应技术发展需要。通过校企联合加强设计与实践的结合,能更快地将专业知识运用到实际的研究和工程设计中去提高学生自身的实践能力。
三、产学研一体化运作的应用前景
化学工程与工艺专业的定位
1.化学工程与工艺专业的性质及培养模式
化学工程与工艺专业属于工科专业,授予工学学士学位。由于化学工业的相关领域极为广泛,化学工程与工艺专业涉及的专业方向也就非常多样化,各高校的化学工程与工艺专业特点亦不尽相同。我校近年来根据社会经济、工业发展的需求趋势,兄弟院校化学工程与工艺专业方向的设置,以及我校原有的相近专业优势,设置了能够体现我校特色的化学工程与工艺专业方向,逐步建立了适合我校化学工程与工艺专业的教育培养模式。2008年,我校化学工程与工艺专业已有7届本科毕业生,其学生就业形势良好,社会反馈积极.在制定教学计划的工作中加强教学内容和课程体系的改革,加强实践教学环节,目的在于进一步提高教学质量,培养适应能力更强的化学工程与工艺人才。
2.化学工程与工艺专业的任务
根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向.
3.化学工程与工艺专业的业务培养目标
本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识,能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。
4.化学工程与工艺专业的课程设置
为了使不同高校既有统一的规范,又有不同的专业特色,根据应化学工程与工艺专业的任务和业务培养目标,化学工程与工艺专业的毕业生应该具有较扎实的化工理论基础,较宽的化工应用知识以及一定的工程技术基础,从而该专业的课程设置(公共课、基础课除外)应由基础化学课、工程基础课和专业方向课3部分组成。基础化学课包括:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等。工程基础课主要包括:化工仪表与自动化、化学工程基础、电工电子学等。专业方向课:可根据具体方向选择专业化学课,如电化学工程方向可选理论电化学、化学电源工艺学、电解工程和电镀工程等。精细化工方向可选择化工工艺学、化工分离工程、化学反应工程等。另外实践性环节包括基础实验、综合实验、提高实验、生产实习、毕业实习和毕业论文等。
我校化学工程与工艺专业方向
就专业方向而言,化学工程与工艺专业的性质是工科。化学工程与工艺专业应该是培养具有较扎实及宽广的化学工程理论基础知识,特别注意培养学生的动手能力及解决实际问题的能力。教学计划的总体设计中要体现应用型人才所具备的工程技术基础知识,重视实验、实践、实习、毕业论文等环节。设置专业发展方向,结合广西经济发展的需要,建立在合理利用广西及学校的资源及适应科技发展、注重社会需求基础上。据此,我校化学工程与工艺专业专业方向设定为:电化学工程与精细化工。
1.1应用型本科人才要求
根据现代化学工业的特征及社会对化工人才需求的趋势,应用型高校化学工程与工艺专业的目标是培养化学化工理论基础扎实,实践动手能力、自主学习能力、创新能力及外语与计算机应用能力较强,适应化工、冶金、能源、轻工、医药、环保等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理等方面工作的应用型高级工程技术人才[2]。为了实现上述目标,化学工程与工艺专业应用型本科人才应具备的基本素质与专业能力包括7个方面:①树立正确的世界观,具有良好的人文精神、科学素养,能处理好人与环境、人与社会的关系;②掌握化学工程与工艺的基本理论和基本知识;③掌握化学装置工艺与设备设计方法,掌握化工过程模拟优化方法;④具有对新工艺、新产品、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力;⑤了解化学工程的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的发展动态;⑥掌握文献检索的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力;⑦具有创新意识和独立获取新知识的能力[2]。因此,根据现代科技和生产的发展需要,以服务地方经济社会发展为目标,把握高等教育规律和化学工程与工艺专业特征,制定化学工程与工艺专业应用型人才培养方案。在人才培养方案制定的过程中,合肥学院借鉴德国应用科学大学培养应用型人才成功经验,非常重视企业的作用,将企业要求与学生的培养相结合,构建理论教学与实践教学相学体系,确定了以“面向企业、立足岗位、注重素质、强化应用、突出能力”为指导思想的“应用型”人才培养模式。理论教学体系体现“三个服务”原则:基础理论教学要为专业技术课教学服务,理论教学为提高学生综合素质服务,把素质教育贯穿于教学全程,为培养学生具有独立分析和解决实际问题的能力服务,注重培养学生对技术成果的吸纳和综合应用能力。建立与培养目标相适应的实践教学体系,形成基础实训、专业实训及校内、外实训教学相结合的综合实训教学一体化,完成实训教学。促进学生掌握专业技能,实施“四年九学期制”,提高学生就业竞争能力。
1.2化学工程与工艺专业人才要求
化学工程与工艺专业是为了适应新世纪化学工业的发展而设置的,是由原来的化学工程、有机化工、无机化工、高分子化工、精细化工、煤化工、工业催化等专业合并而成的宽口径专业,覆盖面宽、涉及领域广[3]。该专业具有两大特色:一是覆盖面广。研究领域涉及无机化工、有机化工、精细化工、材料化工、能源化工、生物化工、医药化工、微电子化工等诸多领域;二是工程特色显着。该专业以化学工程与化学工艺为两大支撑点,化学工程主要研究化工过程及设备的开发、设计、优化和管理。化学工艺则研究以石油、煤、天然气、矿物、动植物等自然资源为原料,通过化学反应和分离加工技术制取各种化工产品。化学工程与工艺专业涉及的工程放大技术、系统优化技术和产品开发技术,不仅在化工领域,而且在医药、材料、食品、生工等众多相关领域均大有用武之地。因此,化学工程与工艺专业培养的学生应有较强的工程能力和工作适应性,需掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法,具有从事化工生产控制、化工产品和过程的研究开发、化工装置设计与放大的初步能力[4]。
1.3应用型化工人才实践教学体系构建
高等工程教育强调综合素质的基础作用和工程素质的定型作用。培养应用型化工特色人才,核心就是培养实践能力强的应用型人才。以培养应用型人才为目标,以科学发展观为指导,遵循教育教学基本规律,坚持育人为本,教学为纲,根据学生需要,围绕学生能力拓展和知识结构构建实践教学体系。该体系由基本技能、专业能力、综合能力三层次训练组成,将课外创新活动和社会实践有机融合。借鉴德国成功的经验,培养学生工程设计能力、项目实现能力及创新能力。实践教学根据能力要求可分为3个层次:基础实践层、专业实践层、综合和创新实践层。基础实践层以强化“三基”,培养基础能力为目的,将基础化学实验分为3个层次和5个模块,构成一个彼此相连,逐层提高的体系[5]。通过化学专题研究训练,强化了知识和技能的综合性;认知实习在实践教学体系中处于承上启下阶段。学生在与自己相近或相关的岗位上经过认知实习,了解专业所需要的专业知识、能力、素质,有利于他们结合自己的兴趣,规划未来发展,在专业方向的选择、课程模块的选择上会更加理性。2周金工实习和1周电工电子实习,实现基础能力培养目标;专业实践层是在理论教学和基础能力培养的基础上,通过专业基础实验、课程设计、工程实训等实践教学的环节实现专业能力培养;综合和创新能力是对技术基础知识、运用专业知识解决实际问题能力和知识迁移能力的综合体现,反映学生整体素质。通过毕业实习、毕业设计(论文)等实践教学环节,配合第二课堂科技活动,达到培养专业技术应用能力的目的。总之,各层实践教学活动层层递进、相互渗透,达到培养目标规定的专业技术应用能力的要求。
2围绕工程能力培养,实施实践教学改革
2.1突出强化实践锻炼,提高教师实践教学水平
教师是实践教学体系的主导者,也是实践教学体系的实践者。要培养高质量应用型人才,必须要有高水平的教师队伍。按照这一思路,为所有的实验室配备了具有硕士学位的专职实验教师,采取走出去、请进来的办法培养教师的实践能力,派合肥学院高学位高职称的教师到企业去锻炼6~12个月,增加教师的工程意识和实践能力。根据学院要求成立了实验技术教研室,这不仅是名称和内涵的改变,更重要的是教育理念的转变,建立实验技术教研室,由教授、博士担任主任,具有研究生学历的教师为成员,研究实践教学内容、方法和手段,进行实验教学、实验课程内容和方法改革等工作。目前,和化学工程与工艺专业实验实践教学有关的合肥学院院级教研立项6项,安徽省教育厅立项3项,获得教学成果奖合肥学院二等奖一项、三等奖一项;安徽省三等奖一项。聘请企业和设计院等单位人员担任教师,让学生参与解决实际工作问题,提高实践能力。
2.2加强实践教学条件建设,提供实践教学载体
实验室和实习基地是完成实践教学内容所必需的保障平台。在实验室建设方面,加强以无机化学、有机化学、物理化学、分析化学课程为支撑的基础化学实验室建设,和以化工原理为支撑的化工基础实验室。专业实验作为一门最能反映专业特色,与专业科学技术发展关系最为密切的实践性课程,必须跳出原有的框架,重新构建一个能够全面反映化学工程学科发展方向、适合按专业大类组织实验教学、有利于培养学生工程实践能力和创新能力的新框架。根据化学工程与工艺核心课程化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程和技术化工工艺学作为构架,遵循以下原则:紧扣化工过程研究与开发的方法论;充分考虑工程学与工艺学实验的适当平衡;具有典型性、力求先进性、增加综合性;实验内容既符合化学工程与工艺学科发展规律,又具有鲜明的先进性和特色,建立了化工热力学实验室等专业实验室。根据专业和学生发展需要,在专业方向上设立分离工程和精细化工2个化工专业方向,并建立精细化工和分离技术2个实验室,建立膜材料和膜过程院级重点实验室1个。校外实习是强化专业知识、增加学生的感性认识和创新能力的重要综合性教学环节,校外实习基地是培养学生实践能力和创新精神的重要场所,是学生接触社会、了解社会的纽带[6]。以校企互利双赢为机制,开展产学合作,和中盐四方集团等14家企业建立良好的合作关系,与企业合作共建实验室2个。每年由校内和企业教师共同指导学生进行实习,并在毕业论文(设计)环节,由企业提出课题,真题真做,学生将所学知识和生产实际相结合,取得在书本上得不到的收获。中盐四方集团、东华集团工程技术人员指导学生设计多次获合肥学院优秀毕业设计(论文)奖。
2.3第一课堂与第二课堂相结合,着力培养学生创新能力
为了达到实验课培养学生应用所学知识解决问题的更高目标,以培养学生实践创新能力为出发点,以学生个性化能力培养为重点,学院制定了《合肥学院学生第二课堂活动学分管理暂行办法》,将第一课堂与第二课堂结合起来,收到明显的效果。化学工程与工艺专业,以化学工程师之家和学生参与教师科研为主要内容开展第二课堂科技活动。化工工程师之家于2007年11月建成运行。以培养“未来的工程师”为目标、以工程设计为核心、以模型制作为基础,通过形式多样的活动培养学生的工程意识;通过加强合作促进团队精神;通过模型制作提高工程应用能力;通过工程设计提高工程素养;通过企业化运作模式培养学生效率意识、责任意识和管理能力。作为第二课堂的重要平台,重点培养学生的工程设计能力、管理能力、协调组织的领导能力和团队精神。通过借鉴企业化管理模式,营造企业氛围,培养学生效率意识、责任意识和管理能力,增强学生对社会的适应能力,提高学生的综合素质。目前,累计培训学生500人以上。化学工程与工艺学生在各种全国性竞赛中取得了一系列好成绩。2010年,在科技部等单位举办的青年科技创新竞赛获得二等奖,“三井化学”杯第四届大学生化工设计竞赛二等奖和华南地区第四届大学生化工设计创业大赛二等奖。近3年来,学生34篇,其中被SCI、EI收录的9篇。
“十一五”期间,中央作出了“稳疆兴疆、富民固边”的重大战略部署,明确新疆是西部大开发的重点,特别明确进一步加大对兵团的投入,支持兵团参与新疆油、气、煤炭等优势资源的开发,发挥兵团维稳戍边作用,为加快兵团发展提供了有力的政策支持和动力保障。利用新疆丰富的煤炭、盐和石灰石等资源,在石河子等地建设80至120万吨聚氯乙烯及系列产品基地,在大黄山等地建设120万吨煤焦化生产基地。依托新疆石油化工基地,创造条件参与上游、积极发展中游、大力开发下游石化产品。利用南疆天然气资源,建设以甲醇及下游产品为重点的天然气化工基地。发展精细化工、生物化工,延伸产业链,提高附加值。加大对铜镍等有色金属矿产资源的勘探开发力度,初步形成采、选、冶配套的生产体系。提高钾盐、膨润土和石棉等矿产资源开发利用水平,形成系列产品加工能力。为了跟进本地区化工行业的快速发展,大力培养具有地方特色的化工专业人才具有十分重要的意义。石河子大学化学工程专业是2005年经自治区教育厅批准开设的新专业,该专业依托地区产业煤化工、石油化工、天然气化工等迅猛发展优势,对具有地区特色的化学工程人才培养模式进行了探索与实践,构建了符合地方工科院校实际的、具有地域化工特色的人才培养方案和课程体系,基本形成了“地区优势产业+化工”的专业人才培养模式。
构建具有地域特色的化学工程人才培养方案
人才培养方案是实施人才培养工作的根本性指导文件,是开展各项教学活动的基础,是组织实施教育教学活动的依据,反映了学校人才培养的思想方针和教育理念,对提高人才培养质量具有重要的导向作用。石河子大学化学与化工学院化学工程专业是依托化工原理、传质与分离工程和化学反应工程等重点学科设立的工程类专业,专业人才培养方案分为第一课堂和第二课堂,第一课堂作为培养学生的主渠道,主要培养学生的基本素质,使学生掌握基本知识、基本技能和学习方法,保证培养的基本规格;第二课堂教学作为第一课堂的延伸和拓展,二者相互作用,构成培养体系。方案具有如下特点:
第一,体现国家教育方针,实现工科专业培养目标;
第二,遵循人才培养和学科发展规律,体现学院重点专业的办学特色;
第三,拓宽专业口径,加强基础教育和通识教育;
第四,坚持化学工程科学教育与工程实践训练并重,突出创新意识和实践能力;
第五,培养能把握化工技术发展方向和前沿目标,具有地域特色的化学工程应用型高级专门人才。
凸显化工和生物基础融合的课程体系
课程体系是实现专业培养目标,构建学生知识结构的中心环节,建立适应社会主义市场经济发展需要,体现化工学科内在规律和学校学科特色,科学合理的课程体系极为重要。我校化学工程专业的课程体系分为公共基础课、学科基础课、专业必修课、专业选修课、实践性教学、全校任选课等六大模块。课程体系凸显出化工与生物基础课程的融合。
第一,公共基础课重视人文、法律基础和外语、计算机综合素质培养,以适应现代社会对人才素质的要求。公共基础课包括数学、物理、外语、计算机、法律等。其中计算机、外语教学贯穿人才培养全过程。公共基础课共3分,816学时。
第二,学科基础课以基础化学为平台,凸显化工和生物基础,实现化工理论与地方特色化工生产的有机结合。学科基础课包括数理基础板块、工程技术基础板块、化工基础板块。数理基础板块包括概率论与数理统计、工程力学;工程技术基础板块包括工程制图、机械设计基础、电工与电子基础等;化工基础板块包括无机与分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、化学反应工程、分离工程、化工过程模拟等;地方特色的化工板块包括石油加工工艺学、天然气加工工艺技术、煤化工、酶工程、生物反应工程等基础学科。学科基础课共38.5学分,846学时。
第三,专业必修课把握地区特色化工行业科学的发展方向与前沿,强化学生化工工程专业的背景与特色。专业必修课包括微生物工程、催化作用原理、绿色化学、分子生物学,化工分离过程等。专业必修课共38学分,720学时。
第四,专业选修课以地区优势化工产业为依托,形成化学工程与工艺和生物工程两个专业方向,专业选修课包括环境生物技术、高分子化工、聚氯乙烯工艺学、精细化工工艺学、材料化学导论、现代生物技术、环境工程等。专业方向选修课共41.5学分,756学时。
第五,实践性教学强化学生化工学科实验动手能力、实践能力和创新能力。实践性教学共35学分,计划35周完成。
第六,全院任选课要求学生至少选修4个学分72个学时的化学工程专业以外的其他学科课程,以培养综合素质。
完善化工双基础的实践教学和以实习基地为平台的实践环节教学体系
实践教学是巩固理论知识的有效途径,是培养具有创新意识、创新能力的高素质人才的重要环节。现代素质教育要求高等教育通过各种教育实践活动,大力加强学生动手能力、实践能力和创新能力的培养。化学工程是一门实践性极强的科学,实践环节教学体系由实验课程、实习课程、毕业论文(设计)组成。
1.实验课程教学体系
实验课程立足两个方面,即强化化工基础和专业实验学生综合动手能力培养。在化工基础实验方面,以基础化学为平台,强化基础化学实验课程建设,同时,开设化工原理课程设计,加强对学生工程实践能力的训练,使学生具有明显化工知识优势。在化工专业实验方面,增加设计型、综合型及自主实验型教学内容,以加强培养学生的实践能力。通过实验教学对学生进行实验思路、实验技术、实验设计、数据处理、观察能力、分析能力、表达能力的全面训练。
2.实习课程教学体系
实习课程包括化工过程状态仿真模拟实习、CAD上机实习、认识实习、生产实习和毕业实习。由于受条件和经费限制,校内实验室不可能完全满足学生的实习要求,因此必须以校内实践教学基地建设为核心,稳定和扩展校外实践基地,全面提升实习教学质量,提高学生的实践能力和创新能力。现在专业院系已经和新疆天业集团公司、新疆化肥厂、独山子炼油厂等疆内8家化工企业签订了定期实习合约,能够满足学生实践教学的需要。
3.毕业论文(设计)教学体系
毕业论文(设计)是实践性教学环节的重要组成部分,是对学生大学期间学习知识的总结和应用,因此组织好毕业论文(设计)环节对提高学生综合应用所学知识的能力有重要意义。提高大部分学生在校内进行毕业论文(设计)质量的基础上,开展校企共同培养毕业生进行毕业论文(设计)的工作,由校企根据企业生产科研实际选题,进行共同指导。
AIChE北化学生分会主要通过参加Chem-E-Car竞赛、参与化工国际会议以及举办讲座、座谈来为化学工程相关专业学生提供一个更加便捷的接触学术界和工业界的渠道。
分会面向化工学院、机电学院、材料学院、理学院、信息学院相关专业本科生。
分会目前正筹建独立学生创新工作室,用于后续创新实验工作,主要创新项目为Chem-E-Car(化学工程车)。
Chem-E-Car竞赛是由美国化学工程师学会(AIChE)组织开展的一项具有国际影响力的赛事。该竞赛是一项针对大学生运用化学工程技能并进行跨学科应用的大赛,要求参赛队伍在不使用任何商业电池的前提下,以化学反应为动力源、设计和制造出既能载重、又能通过化学反应精确控制行驶距离的“化工车”。自1999年第一次在美国举办至今,吸引了全球众多顶尖高校积极参与,比赛队伍经过地区赛的严格选拔,最终入围年度竞赛。
与基础英语相比,专业英语的教学内容大都不固定,但目前专业英语的教材有限[5]。目前我校采用的是由化学工业出版社出版的大学英语专业阅读教材编委会组织编写的《化学工程与工艺专业英语》[6],比较欠缺清洁能源生产方向的高质量有针对性的教材,因此化工专业英语的教材的改编和建设成为此课程教学改革中的关键。教与学的方法在一定程度上取决于教材内容[7]。然而目前没有关于清洁能源生产方向的专业英语教材,也没有与煤化工或者石油加工方向的教材,只有中国石化出版社出版的与石油化工类相关的教材—《石油加工专业英语》,教材涉及的加工工艺都比较旧,教材的前沿性不够强。因此,目前迫切需要一本涵盖最新加工工艺和学科前沿的清洁能源生产方向的专业英语教材。对于化工专业主要的基础课程,比如《化工原理》,《化工热力学》,《化工设备设计基础》,《化学反应工程》与化工专业英语的结合,对化工专业课程《石油炼制工程》,《洁净煤技术》,《天然气加工工程》,《化工工艺学》,《化工分离工程》,《化工流程模拟机优化》等课程中涉及到到典型生产和加工工艺以及化工流程模拟软件的介绍,与专业英语课程进行整合并进行内容上的优化,以编写适应实际化工清洁能源生产的专业英语教材,为即将走出学校步入社会的化学工程与工艺专业的毕业生奠定一定的基础。在此基础上加入一些原版英文的科技报告及科技简报,对提高学生的专业阅读和写作水平有很大的帮助,也可以加入一些科技英语写作初步入门的材料,专业英语不同于大学基础英语,内容更多地侧重于阐述化工专业的理论知识、学科发展,典型工艺和新工艺、前言工艺技术水平的发展等。化工专业英语涉及大量的化工领域的专业性词汇,在新教材中此归结为化工工程项目、工艺流程、化学物质及特性、化工设备和管道工程等五部分。这样,分成具体的模块来展开词汇的讲解,专业性更强,有利于学生的对于专业词汇的掌握。从教材的主体内容来说,教材主体内容分成以下四个重要的模块:化工专业基础模块,化工专业模块,流程模拟软件简介和化工科技英语写作。其中,化工专业基础模块主要结合物理化学,化工热力学,化学反应工程和化工原理,介绍化工生产中的典型单元操作的基本原理和主要设备;化工专业模块,主要结合现修的专业课程,介绍煤化工(煤制甲醇、煤制烯烃、煤制天然气等)、煤层气综合利用、清洁油品生产、生物质能转化、稀土洁净化生产以及其它加工业等领域的基础知识和典型的工艺流程,迫在内容上更加丰富,能够体现出现代化工行业在各个方面的发展特色和基本概况,能够带领学生更细致体会化工专业发展前沿,有助于培养学生的工程实践意识和专业素质。
2化工专业英语教学实践改革的方案——专题报告教学模式
在教材中完善的同时,及时更新化工专业英语的教学大纲和课程教授内容的PPT制作。在此主要强调PPT的模块式教学,将课程的教授分成八个系列专题报告,每一个专题可以论述一个具体领域的概况,便于学生更全面地认识化学工程与工艺专业究竟是一个怎么样的行业。结合学生已修过的《化工热力学》、《化工原理》、《分离工程》、《洁净煤技术》、《化工设计》、《石油炼制工程》专业课,尤其是煤化工(煤制油、煤制天然气、煤制甲醇、煤制烯烃)、煤层气综合利用、清洁油品生产、生物质能转化、稀土洁净化生产等领域发展,列举出各个领域中典型的工艺进行介绍,可以更加深刻理解各个工艺过程。比如,专题报告五主要介绍聚丙烯聚丙烯产品的特点和用途,生产工艺的具体流程和特点,以及催化剂的特性。专题报告教学模式(图2)的教学更能提高学生对于前言工艺和典型的认识和熟悉,为学生步入社会和工作岗位奠定一定的基础。
3科技论文写作的初步入门
通常情况下,科技英语论文文章结构严谨,文体形式多样化,如论文、论述、实验报告、教材、专利、说明书等,文章尊重客观事实,多以叙述原理,描述自然现象为主,用词严谨、理论推导多、表达明确、逻辑性强。为此,从化工领域的期刊中(比如,Industrial&EngineeringChemistryResearch.,AIchE,Energy&Fuel等)中选取几篇文章,每篇论文的大体框架基本为题目、作者及地址、摘要、前言、实验部分、结果与讨论、结论、致谢、参考文献等九个部分,然后进行阅读讲解,着重介绍阅读过程中如何迅速把握论文的重点,哪些需要精读,哪些需要略读,在此基础上才能有效提高阅读论文的效率。在熟练阅读的基础上,针对以上的论文框架,展开具体每个部分应该怎样去写,并进行举例说明。每讲完一部分,需要给出一个题目,要求同学们一起来讨论并给出一个具体的写作方案,这些全部都要求学生在课堂上完成,这样便于及时消化内容,达到趁热打铁的效果。在学期末组织学生模拟参加一次国际学术会议,将课上的同学分成几个大组,各组的学生可以在课下利用课余时间搜集一些针对化工领域的相关材料,亲自动手组织和编写材料,制作PPT,并与其它组的学生进行交流和讲解,这样既能使学生及时了解当今世界最新科技动态,又能将本人在专业领域研究的新成果和新思路直接与同行进行交流。这样也可以打破传统的以教师为主的劣势,充分发挥学生的主观能动性和团队协作能力,从读、写、讲上突破自我,更加适应专业英语对于化工专业人才的培养。
4结语
2013年新入选 CODE 期刊名称
T101 化工进展
T532 化工科技
T146 化工设备与管道
T007 化工学报
T009 化学反应工程与工艺
D604 化学分析计量
T025 化学工程
T567 化学工程师
T076 化学工业与工程
T501 化学工业与工程技术
D506 化学进展
D011 化学试剂
D018 化学通报
D030 化学学报
D501 化学研究
D037 化学研究与应用
T931 化学与黏合
T553 化学与生物工程
Z017 环境保护科学
Z005 环境工程
Z021 环境工程学报
D024 环境化学
Z554 环境监测管理与技术
Z506 环境科技
Z004 环境科学
Z003 环境科学学报
Z002 环境科学研究
* Z521 环境科学与管理
Z025 环境科学与技术
H049 环境昆虫学报
Z035 环境卫生工程
Z019 环境污染与防治
Z031 环境与健康杂志
G882 环境与职业医学
G656 环球中医药
M631 黄金
Y040 火箭推进
N005 火力与指挥控制
N007 火炸药学报
X011 机车电传动
N069 机床与液压
N672 机电工程
R099 机电一体化
S004 机器人
N040 机械传动
M004 机械工程材料
N051 机械工程学报
N050 机械科学与技术
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关键词:化工专业;卓越工程师;实践教学;体系构建
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)41-0145-02
化学工业在国民经济中占有重要的地位,由于化工行业的特殊性,化工人才需求特别强调学生工程素质的培养,要求学生具有较强的实践能力和创新能力。2010年教育部在天津大学启动了“卓越工程师教育培养计划”,其宗旨就是要联合有关部门和行业协(学)会,共同培养适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[1-2]。化学工程与工艺专业实施“卓越工程师教育培养计划”,为高素质化工人才的培养搭建了良好的平台。桂林理工大学化学工程与工艺专业在2011年入选了教育部第二批“卓越工程师教育培养计划”,并于2012年招收了本校第一批化工卓越工程师班的学生。经过几年的实践,对化工专业如何实施“卓越计划”,如何构建化工专业实践教学平台,培养学生的实践能力和创新能力,有了一定的思考,下面谈谈笔者的认识与体会。
一、当前化工专业实践 教学面临的问题
桂林理工大学化学工程与工艺专业建立于1986年,当时名称为工业分析专业,1998年更名为化学工程与工艺专业,专业方向包括化学工程、电化学工程、石油化工。经过近30年的发展,专业建设取得了长足的进步,2006年被确定为广西高校优质专业,2008年获国家级高等学校特色专业建设点,2011年入选教育部卓越工程师培养计划,2008年专业所属的化学化工教学团队成为广西区教学团队,拥有的《普通化学》课程在2008年评为国家级精品课程,在2013年评为国家级精品资源共享课程,1人获得广西区教学名师奖,2人入选广西高校优秀人才资助计划。在长期专业办学实践中,我们深感化工专业实践教学存在的诸多问题,阻碍了学生实践能力和创新能力的提高,也对实施“卓越计划”造成了一定程度的困扰。这些问题主要体现在以下几个方面:
1.大多数化工企业,由于担心学生的安全问题,对学生进企业进行生产实习,表现得不是很积极。各校多采取让学生自己找单位实习,回来交一个实习报告解决实习难的问题,导致生产实习教学环节存在“放羊”现象。
2.化工专业普遍生产实习时间较短,一般为4――5周,企业很难给予一个真正的岗位让学生进行生产实习,更无法给予学生动手,进行实际操作的机会,导致学生的生产实习轮为“参观式实习”。
3.实践教学内容比较陈旧,综合性、工程设计性实验项目偏少,没有建立一个完整的给予学生进行工程实践的教学平台,没有将学生实践能力和创新能力的培养,贯穿于整个大学教育的实践教学体系中,另外各类实验(基础实验、专业实验),各类实习(认识实习、生产实习、毕业实习)有机衔接不够,需要进行深层次的改革。
二、基于卓越工程师培养的化工专业实践教学体系的构建
1.学生实践能力和创新能力构成要素。深入认识学生实践能力和创新能力构成要素,是有效的构建专业实践教学体系的基础。创新能力就是创造新的思想,将新的思想付诸实践,创造一个新的事物的能力[3-4]。创新能力主要由创新思维能力、非智力因素和创新实践能力三个要素构成,而实践能力则表现为基本实践能力、综合实践能力、创新实践能力三个由低到高的层次。很明显创新实践能力的培养,对提升学生实践能力和创新能力意义重大。影响创新实践能力的主要因素有学生的创新实践品质、创新实践技能和创新实践环境[5]。作为高等学校的教育工作者,在对学生创新实践品质培养时,既要注重开发和培育学生的共性,也要尊重学生个性的差异,要因材施教,促进多样化人才的发展,同时要将创新实践技能的培养融入人才培养方案中,根据学生在不同阶段的特点,开设不同类型的实践课程;要尽量依托学科优势平台,打破教学实验室和科研实验室壁垒,将重点实验室的优质资源和教师的科研成果融入教学中,构建良好的创新实践环境。
2.多层次立体化化工实践教学体系的构建。在入选了教育部“卓越工程师教育培养计划”后,我们及时对化工专业人才培养方案进行了修订,构建理论(Theory)课程体系和课程内容、验证(Test)体系、创新(Try)体系的“3T”化学工程与工艺专业课程体系,特别是形成以“工程实践与工程应用创新”为亮点的实践教学体系,其核心是体现了对学生创新实践能力的培养。该实践教学体系由“基本技能层次”、“综合应用能力与初步设计能力层次”、“工程实践与创新能力层次”三个层次构成。“基本技能层次”由大一、大二开设的无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、分析化学实验、化工原理实验、以及由大三开设各专业方向的综合实验等组成,通过课程实验、上机等实践环节,学生加深了对理论课基本概念、基本理论的理解,培养了学生基本实践技能;“综合应用能力与初步设计能力层次”则由化工设计、精细化学品配方工程师实训、工业分析技能实习实训、电化学工艺技能实训,以及认识实习、生产实习、毕业实习组成,通过课程设计、综合实训、在企业进行的各类实习等环节,实现对学生综合应用工程能力与初步设计能力的培养;“工程实践与创新能力层次”通过开设应用研究型选修课、“工程实践与创新”自选实验项目和暑期到企业“顶岗实践”,同时通过组织学生参加全国大学生化工设计竞赛、各级“挑战杯”大学生学术科技作品竞赛、各级大学生创新创业训练项目等方式,培养学生的工程实践与工程应用创新能力,通过雁山大讲坛的引导,开展各种形式的讲座、研讨会,丰富校园化工科技文化生活。
几年来,为了使化工实践教学体系能够获得良好的教学效果,我们对实践教学内容和教学方法进行了改革。一方面鼓励教师在教学中立足先进性、前沿性更新充实课程内容,将化学化工学科最新科研成果及个人的科研成果有机融入到课程教学中,如电化学工程方向教师利用广西区科技进步奖的“高性能二次电池电极活性材料合成的新方法”和电镀新工艺研究的科研成果以及发明专利,设计并开设了“锂离子电池的装配及性能测试”、“电镀镍的工艺设计及性能测试”等电化学工程专业实验,并出版教材《电化学实验》,化学工程方向教师利用绿色化学科研成果,出版《有机化学实验绿色化教程》、《精细化工工艺学》教材,并在教学中使用。另一方面在开设的各种技能实训中,努力开发具有中试规模的实训项目,尽量确保学生能在真实工作岗位环境条件下进行实训,如与东莞金赛尔科技有限公司合作,从企业引进了软包装锂离子电池小试生产线,开设了与生产实际接近的电化学工艺技能实训项目,精细化学品配方工程师实训项目所采用的配方及工艺,均来自生产实际。在2014年,学校加大了对校内实践基地的投入力度,打造校内化工生产仿真实训装置平台。该化工生产仿真实训装置采用真实的化工企业生产工艺流程,运用仿真技术,结合化工生产真实设备、仪表及工业控制系统进行构建,全面模拟生产工艺过程。化工生产仿真实训装置平台的建立,弥补了学生在化工企业不能动手的,只能参观的缺陷,提高了实训实习质量。
三、实践教学体系教学效果
1.新的实践教学体系的实施,在一定程度上解决了当前化工专业在企业实习效果不理想的问题,提高了实践实习教学质量。
2.实施新的实践教学体系,极大提高了学生的创新实践能力,多年来本专业毕业生一次性就业率保持在90%以上。近三年来,化工专业全体学生(约200人)均参加了全国大学生化工设计竞赛,5人获得全国一等奖,18人获全国二等奖,33人获全国三等奖,其余学生获优秀奖,在广西同类高校名列前茅;同时化工专业各班级约有一半的学生参加导师课题组的科研活动,在导师指导下参加包括大学生创新创业在内的科研项目近30项,并获得不少科技成果奖,其中获广西区级“挑战杯”二等奖1项(2012年)、三等奖1项(2014年),广西高校化学化工类论文及设计竞赛,11人获一等奖,3人获二等奖。本科生以第一作者发表学术研究论文每年在2~3篇左右,申请国家发明专利2~3项。
3.“化学工程与工艺特色专业建设与实践”成果在2012年获广西区级优秀教学成果奖一等奖,其中对学生实践创新能力的培养,引起了同行们广泛关注,起到了很好的示范作用,弥补了学生在化工企业不能动手的,只能参观的缺陷,提高了实训实习质量。
参考文献:
[1]林健.高校“卓越工程师教育培养计划”实施进展评析(2010-2012)上[J].高等工程教育研究,2013,(3).
[2]陈启元.对实施“卓越工程师教育培养计划”工作中几个问题的认识[J].中国大学教学,2012,(1).
[3]张晶.我国大学生创新能力发展现状与培养研究[D].安徽大学硕士学位论文,2014.
关键词:学科基地;学生培养;改革;创新
作者简介:徐群杰(1969-),男,江苏丹阳人,上海电力学院环境与化学工程学院院长,教授;葛红花(1966-),女,浙江义乌人,上海电力学院环境与化学工程学院副院长,教授。(上海 200090)
基金项目:本文系上海高校本科重点教学改革项目(项目编号:20115902)、上海电力学院重点教改项目(项目编号:20111303)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0030-02
目前,上海电力学院材料、化学类专业有化学工程与工艺、环境工程、材料科学工程、应用化学与材料化学五个专业,这些专业的培养方案要求学生进行大量的实验和实践,对学生的动手实践能力培养要求很高。但在当前普遍的实验、实践性教育环节中还不能完全适应或满足各类学生的需求,因此有必要针对性地对学生的实践与动手能力进行培养,特别是依托学院的高水平学科基地,如上海市电厂化学与环境保护重点学科、国家电力公司热力设备腐蚀与防护重点实验室、上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室、上海热交换系统节能工程技术研究中心等等。这些研究基地有非常先进的仪器设备,同时又有很多高水平的学科带头人,充分利用这些资源加大对化学类专业学生动手与创新能力的培养具有重要意义。可以根据不同学生的特点有针对性地开放研究基地,鼓励学生到这些研发基地进行开放性实验与设计性实验,同时也可以加入教师的研究团队,以加强对学生创新能力的培养。
一、制定政策,确保学科基地面向本科生开放
在充分调研的基础上学院制定了相关政策与规章制度,《上海电力学院环境与化学工程学院研究基地与学科平台对本科生开放实施办法(暂行)》明确了高水平学科基地向化学类专业学生开放的具体内容与方式,主要包括本科生使用研究基地和学科平台须事先向相关研究基地或学科平台负责人提出使用申请,详细说明实验内容、使用的仪器设备和使用时间。研究基地或学科平台负责人需根据实际情况安排实验时间,通知使用者及其指导教师,提前一周安排人员对使用者及其指导教师就仪器设备的使用进行培训,并确保可熟练操作。使用者使用实验室和相关仪器设备的最初两天须由指导教师全程指导与陪同。使用者必须遵守各实验室和仪器设备的管理制度,如果在使用过程中遇到异常现象应及时与负责人联系。使用过程中,使用者及其指导教师应保证实验室的安全和卫生。使用完毕后关好水、电、煤,经实验室负责人检查验收无误后,签字离开。本科生利用学院研究基地或学科平台获得的成果(论文等)须对相关研究基地或学科平台进行标注。
通过调研分析学科基地现状,明确了哪些仪器设备可以对本科学生开放,并列出仪器设备清单在网上公布,这些仪器包括光电化学测试系统、带箱罐式电阻炉、等离子体发射光谱仪、红外光谱仪、原子力显微镜、盐雾箱、动态模拟试验装置、惰性气体纯净系统、多参数水质分析仪等很多科研设备;经过调研,目前上海电力学院高水平学科基地的仪器设备均可以向本科生开放,当然一些大型贵重仪器需要专人操作。一些相对简单的仪器设备(如分光光度计、电化学综合测试仪、电池测试仪等)经过专门培训后本科学生就能直接使用,这将大大方便学生进行科创工作或相关试验研究,有利于他们实践动手能力的提高。
二、利用学科基地改革创新学生的实验教学模式
1.提升传统实验教学水平
传统实验有它的局限性,但就实验教学体系而言,有着不可替代的作用。近年来面对新技术、新理论的不断涌现,数字化技术的快速发展,需要不断更新提升实验内容和实验教学手段。但由于传统教学实验室的发展有一定的滞后性,而学院重点实验室、工程技术研究中心等高水平学科基地能紧跟学科发展的步伐,很多先进的仪器设备能及时更新,因此通过学科基地面向本科生教学开放这一方式能及时提升传统的实验教学水平。
2.完善综合性、设计性实验
综合性、设计性实验是教育部为培养学生的创新能力在实验教学中提出的规范性要求。因此在提高传统实验教学水平的过程中,对复合型、知识面广的专业实验进行重新设计,提升综合性、设计性实验,并列入培养计划和教学大纲,有依据地规范操作,对提升学生的实验教学水平将起到重要的作用。但由于学科基地所承担的研究大都具有一定的前沿性与创新性,如何将这些内容通过一定的方式融合到本科生的培养中大有文章可做,既包括研究方法又包括研究内容、研究思路等都可以通过增加一些新颖的综合性、设计性实验来实现对学生能力的培养。
三、鼓励引导学生积极实践,成效显著
1.积极开展学生的科学研究训练
长期以来,科研资源和课题研究与本科教学之间的联系很少,而本科实验室由于投入不足等因素,实验教学的条件和教学水平会受到一定的影响。因此,通过教学改革实现科研资源对实验教学的促进作用是实验教学水平提升和学生能力培养的潜力所在。近年来,环境与化学工程学院以这些高水平学科基地为依托,通过系统的科学研究训练培养了材料化学专业学生的创新能力和实践能力。每年都有近70名学生通过两周时间进行专门的科学研究训练,包括课题的确立、文献调研、实验方案制定、实验操作、数据分析和论文撰写等各个环节。通过科学研究训练不仅能使学生初步熟悉科学研究的各个步骤,而且能使学生近距离接触并使用这些学科平台基地的仪器设备,使学生的视野得到了开阔,通过动手实验也培养了他们的综合实践动手能力。
2.成为学生科技创新的基地与平台
环境与化学工程学院自1998年开始进行优秀生导师制活动以来,至今已有14年的历史。在通过导师制培养学生的过程中,学生进行科技创新是一个重要手段,而在学生进行科技创新工作时需要利用一定的实验仪器与设备。随着学生科技创新水平的不断提高与科学研究的不断深入,对实验设备的要求也在不断提高,一些常规的实验仪器设备有时难以满足学生的需要,因此将这些高水平学科基地的仪器设备及时向进行科技创新的学生开放很有必要,这也为学生提供了良好的条件与保障。如2011年环境与化学工程学院学生获得了42项上海市大学生科技创新项目,其中有18项都需要利用重点实验室和工程中心的仪器设备,这也为学生完成相关研究提供了很好的便利条件。近一年来学生利用这些平台基地不仅很好地完成了一些科研项目,而且也取得了一些创新性的成果,发表了6篇学术论文,申请了4项发明专利。
3.提升了学生的就业能力与考研成效
自学院通过开放学科基地加强本科生的培养以来,参与的学生普遍感到这种方式能增加就业与考研工作中的竞争力。一方面,学生的视野开阔了,更好地了解了本专业最先进的仪器设备,更好地满足了社会对相应人才的需求;另一方面,学生的实际动手能力也得到了切实加强。很多学生认为这种方式对研究生复试与就业面试都很有帮助。据统计,2011年参加该教学改革后相应专业学生的就业率都在95%以上,考取研究生的比例比前几年的平均数增加了30%左右。这些学生大都考入了武汉大学、厦门大学、华东理工大学、同济大学等化学、环境、材料学科实力较强的高校。
四、结束语
随着高校学科建设的不断发展,一些高水平的学科基地建设也将更加完善,如何充分利用这些资源对本科生进行培养是一个值得研究的课题。因此,在实践过程中需要发挥各方面的积极性,真正将这些高水平学科基地建设成为提高相关专业学生实践与创新能力的重要平台。
参考文献:
[1]邓凌峰.材料化学专业基础实验教学的改革与探索[J].广东化工,2009,36(10):219-320.
[2]黄佳木.依托学科基地创建实验平台 培养材料专业创新人才[J].实验技术与管理,2008,25(6):13-15.