＊張秋利 陳朝陽 周軍 馬晶 湯潔莉

（西安建筑科技大學化學與化工學院 陜西 710055）

隨著新經(jīng)濟的快速發(fā)展，對專業(yè)的人才特別是全能型工科人才的需求愈加強烈，而我國現(xiàn)在正缺少此類人才。全國高校工程教育研討會于2017年在復旦大學舉行并達成“復旦共識”，標志著中國“新工科”探索階段的開始[1]。“新工科”注重人才的全面發(fā)展，注重多學科的交叉融合，更注重信息技術與工業(yè)發(fā)展的結合，智能化、信息化與大數(shù)據(jù)的發(fā)展突破了傳統(tǒng)工科的思維定勢及局限性[2]?！靶鹿た啤睘楦咝I(yè)轉型發(fā)展提供了契機，為工程教育改革提供了啟發(fā)。因此，在“新工科”背景下，更新教育理念和模式，優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，對人才培養(yǎng)的提升有重要意義。

化學工業(yè)是我國經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，也是基礎產(chǎn)業(yè)，其具有十分重要的地位[3]。隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)生了深刻的變化，急需新型工科人才支撐，這與“新工科”的要求不謀而合，對工程教育改革人才培養(yǎng)提出了新的要求，要求培養(yǎng)工程能力強、綜合素質高的工程科技人才[4]。然而，我國化工類專業(yè)學生的設計與實踐能力不足，主要表現(xiàn)為：重視課堂教學、輕視實踐教學的教育理念沒有得到根本轉變[5]，畢業(yè)生進入生產(chǎn)單位后表現(xiàn)出工程實踐經(jīng)驗不足、實際操作能力弱等，這與“新工科”的理念與內涵相距甚遠。為加強工程教育，培養(yǎng)卓越的工科人才，教育部發(fā)起“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”。為了培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念，提高工程設計能力，實現(xiàn)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”目標，中國化工學會、中國化工教育協(xié)會、教育部高等學校化學工程與工藝專業(yè)教學指導分委員會聯(lián)合舉辦了多屆全國大學生化工設計競賽[6-7]。作為全國化工設計領域規(guī)模最大與水平最高的國內賽事，其任務包括化工新產(chǎn)品和化工新技術的研發(fā)，新流程和新裝置的設計以及新的化工廠生產(chǎn)過程操作運行方案等方面，對提高化工專業(yè)學生的專業(yè)素養(yǎng)、培養(yǎng)卓越工程師、拓寬專業(yè)知識、增強工程實踐和創(chuàng)新能力等諸多方面具有積極的促進作用，這恰與“新工科”的建設目標相契合[8-9]。

西安建筑科技大學化學與化工學院的化學工程與工藝專業(yè)為了適應社會經(jīng)濟發(fā)展需要和企業(yè)技術創(chuàng)新要求，結合地方資源優(yōu)勢，發(fā)揮自身特長，把握行業(yè)人才需求方向，形成自己的辦學方向和特色。但是在新工科建設背景下，急需結合全國化工設計競賽，修訂培養(yǎng)方案，優(yōu)化整合主要課程及教學內容，為培養(yǎng)符合時代發(fā)展與產(chǎn)業(yè)行業(yè)要求的綜合性工科人才奠定基礎。

1.化學工程與工藝專業(yè)基礎

化學工程與工藝系前身是我校冶金工程學院有色金屬冶金教研室，1997年國家調整專業(yè)結構，學校申辦了“化學工程與工藝”專業(yè)，并于1998年9月開始招生。2005年獲批化學工程與技術一級學科碩士點。

經(jīng)過多年發(fā)展和實踐，化學工程與工藝專業(yè)形成了“能源工程技術”和“先進化工工程技術”兩個專業(yè)方向；目前已經(jīng)具有完善的專業(yè)培養(yǎng)方案，培養(yǎng)目標明確、課程設置合理、專業(yè)特色鮮明。擁有化學工程與技術一級學科碩士點1個，應用化學、化學工程、生物化工、工業(yè)催化、化學工藝等二級學科碩士點5個，化學工程專業(yè)學位碩士點1個。

2.化學工程與工藝專業(yè)改革背景

依據(jù)“新工科”教育的戰(zhàn)略思想，西安建筑科技大學化學工程與工藝專業(yè)積極轉變辦學思路，改革辦學方式，重新定位人才培養(yǎng)目標，增強學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)高素質復合型工程技術人才。2015年西安建筑科技大學第一次參加全國化工設計大賽，累計獲得全國化工設計大賽二等獎6項，三等獎3項。為了提高學生的競賽能力，選拔優(yōu)秀人的學生參加，我校于2020年開始舉辦西安建筑科技大學校賽，使學生提前熟悉競賽的全過程，包括任務下達、查閱資料、確定工藝方案、工藝設計計算、提交作品、準備答辯等，提高了學生的自主性學習、創(chuàng)造學習性的能力，增強了團隊意識，報名人數(shù)逐年增加，競賽水平明顯提高，同時也促進了化工專業(yè)人才的培養(yǎng)。但是從參賽的經(jīng)歷中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如學生對相關的化工設計軟件如Aspen等掌握不好，導致設計速度慢；學生不能綜合運用所學知識，專業(yè)課程系統(tǒng)性的設計不完善；對很多設計標準不清楚，導致設計不規(guī)范；同時，化工專業(yè)的指導教師普遍無工程設計工作經(jīng)驗，結合工程實際指導學生困難。因此，為提高學生綜合設計能力，提高作品的整體水平，需要在教學中針對以上問題，加強實踐應用相關內容的學習，教學中補充重要的化工設計標準，增加設計軟件的教學，提高軟件的應用能力，同時從企業(yè)或設計院聘請具有工程實踐經(jīng)驗的專家和相關技術人員授課，提高學生的綜合設計能力。

綜上所述，高等院校必須積極推進教學改革。針對我校具體情況，我們把化學工程與工藝專業(yè)的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案進行梳理，結合近年的化工設計競賽經(jīng)驗，并通過調研和專家指導，優(yōu)化課程設置，更新教學內容、改革教學模式、實施工程案例改革教學模式，使“新的培養(yǎng)方案”更符合“新工科”的要求。

3.化學工程與工藝專業(yè)改革措施

(1)培養(yǎng)方案的修訂

培養(yǎng)方案是一個培養(yǎng)專業(yè)人才的基本依據(jù)，全國化工設計競賽將課程學習內容與設計實踐融會貫通，可有效激發(fā)學生主動學習。因此，合理利用化工設計競賽的資源，改革化工專業(yè)人才培養(yǎng)模式，更新培養(yǎng)方案，注重學科交叉和學科前沿，對培養(yǎng)“新工科”型人才有著十分重要的意義。

①以設計為導向，調整知識內容，精簡課程數(shù)量

根據(jù)化工設計競賽的要求，結合化工行業(yè)的特點，對化工類專業(yè)培養(yǎng)方案的知識體系進行優(yōu)化組合，突出化工設計的理念，精簡課程降低學時。畢業(yè)需達到的最低學分數(shù)控制在160學分以內，設置了通識教育教學模塊、專業(yè)教育教學模塊、課外素質教育模塊，并新增設了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模塊。注重數(shù)、理、化、英語等基礎課的銜接；打破課程間的壁壘，統(tǒng)籌各模塊與實踐環(huán)節(jié)，整合或重新設計綜合性課程，提高課程的綜合化水平。

②結合學科交叉，注重課程的深度和廣度

化工學科屬于典型的多學科交叉互融，涉及化學、物理、工程技術、生物、醫(yī)藥等，與能源、生物、環(huán)境、冶金、材料等多個產(chǎn)業(yè)領域緊密相關。因此，在化工專業(yè)的課程設置中要注重深度和廣度，開設多學科融合交叉的課程，組建相應的教學團隊，推進不同學科的合作學習，增加相關領域知識的廣度和深度，使學生能夠從多角度、多領域、多學科方向上思考問題。

③結合學科前沿，引入最新的知識

在經(jīng)濟與技術高速發(fā)展的背景下，知識爆炸、學科之間交叉融合加深，拓寬了化工領域和研究范圍，生物、新能源、新材料、信息等工程領域的發(fā)展，擴充了化工專業(yè)的研究范圍和知識領域，帶來了新的前沿學科[10]?；瘜W工業(yè)本身也產(chǎn)生了新的技術和研究方向，如組合催化技術、微化工技術等，這些新技術使化工及相關學科的知識體系更完善、更系統(tǒng)和全面，化工類專業(yè)的教育教學中要體現(xiàn)這些新知識，必須修訂培養(yǎng)方案，更新教學內容，引入最新的學科前沿和新成果。

④精簡理論學時，突出應用能力培養(yǎng)

應用型人才培養(yǎng)的關鍵環(huán)節(jié)是實踐教學，同時實踐教學也是卓越工程科技人才培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基礎，也符合新工科專業(yè)多學科知識運用要求。課程設置做好理論課和實踐課間的平衡，刪減部分理論學時，增加相關的實踐學時和實驗學時。工程實踐能力和創(chuàng)新能力主要依靠實踐教學環(huán)節(jié)實現(xiàn)，在原有的實踐環(huán)節(jié)基礎上，增設化工仿真訓練模塊、以企業(yè)為主導的實習類工程訓練教學模塊，與理論教學中的化工基礎實驗與專業(yè)實驗、化工專業(yè)課程設計等結合，強化實踐教學環(huán)節(jié)的考核，結合化工專業(yè)特點和人才培養(yǎng)目標，使學生更好地掌握化學工程的專業(yè)知識和技能。

(2)主要課程教學內容的修訂

在培養(yǎng)方案中，與化工設計相關的主要課程有：化工原理、化工過程設計與開發(fā)、化工工藝學、化工設備設計、化學反應工程、化工計算機輔助設計等，各課程間知識模塊相對獨立，學生在學習中也不能有效的相互聯(lián)系，導致學生在進行知識綜合應用，如參加競賽或綜合類實驗時，不能較好的獨立解決實際問題，因此，將相關課程內容進行統(tǒng)籌設計，形成有機整體，有助于學生掌握設計方法，更好的完成化工設計競賽的內容。

在化工設計競賽中，化工計算機相關設計軟件的運用非常重要，幾乎貫穿了整個競賽的作品完成過程，因此在設計類課程教學中增設相關軟件的教學內容，并結合專業(yè)課知識，講授軟件的應用，提高化工設計效率。如在化工熱力學課程中，增加了熱力學模型的軟件實現(xiàn)；在化學反應工程課程中，增加動力學反應模塊的模擬；在化工設備設計中，增加了塔設備、換熱器的計算機設計；此外，還單獨增加了化工相關設計軟件的教學內容，如：Aspen Plus、Plant 3D、AutoCAD等。學生通過專業(yè)課程與軟件內容的綜合學習，在學習了專業(yè)知識的同時，也掌握了化工軟件的應用，可大大提高設計效率，為提升競賽作品的質量奠定了基礎，也可以更快的適應設計工作。

(3)教學方法和模式的改革創(chuàng)新

在互聯(lián)網(wǎng)時代要充分利用網(wǎng)絡資源，改革教學方法與模式。將優(yōu)秀的競賽作品制作成教學案例，結合專業(yè)課程的知識點，分布到各課程教學中，進行重點講解；將部分內容做成微課、慕課等，使學生可以隨時在網(wǎng)上學習；將課程設計的工藝流程進行計算機模擬，加深設計過程的理解；通過參加競賽，使學生熟練掌握專業(yè)軟件，并與實際工程實踐相合，提高工程設計能力。

如在我校的化學反應工程與化工設備設計課程的教學中，實施了案例教學法與相應的評價機制。化學反應工程課程涉及到化學動力學、間歇反應器、理想流動反應器、返混、應速率等知識點，化工設備設計課程中涉及具體反應器的結構及工作特點，若按教材講解相關的定義和公式等，沒有新意和特色，枯燥乏味，學生也不喜歡聽。結合化工設計競賽，規(guī)劃好反應器的設計案例，引導學生利用化學反應工程與化工設備的相關知識，使用Aspen Plus軟件設計一個合理的反應器。學生對競賽的案例有很強的好奇心，激發(fā)了對課程的學習興趣，課堂學習氣氛濃厚?；ぴO計競賽的案例一般都是來源于生產(chǎn)實踐，學生結合課堂所學知識，通過查閱相關文獻資料，分析案例，并在課堂上匯報，和老師和同學一起在課堂討論，老師進行知識總結，結合案例介紹相應的知識點。針對案例教學法的實踐，傳統(tǒng)的考核方式無法客觀評價學習效果，因此，提出了過程的多層次考核的學生學習評價方案，考核內容主要包括學生上課考勤與紀律、課堂知識點的提問與回答、文獻的查閱與分享、案例的分析與討論、案例的匯報、學生間互評等，充分體現(xiàn)了案例教學的特點，克服了傳統(tǒng)考核模式重結果、輕過程，重理論、輕應用的不足。通過結合全國化工設計競賽的案例教學法與創(chuàng)新評價機制的實施，強化了學生理論的培養(yǎng)、注重理論的應用、突出實踐教學的重要性，同時兼顧學生的主動性、思考性和探究性，提高了學生的學習興趣和自學能力，有效保證了教學效果，有利于培養(yǎng)理論指導實踐思維的高素質應用型人才。

化工專業(yè)教師普遍缺乏工程設計經(jīng)歷，沒有設計經(jīng)驗，導致教學中不能很好地將理論與實際結合，為解決這些問題，采取了以上措施：邀請化工相關設計研究院的專家講學，結合實際工程案例，傳授設計經(jīng)驗；邀請化工生產(chǎn)企業(yè)的相關專家做報告，結合實際生產(chǎn)案例，講解化工行業(yè)的需求、化工生產(chǎn)工藝和方法；組織教師參加化學工程專業(yè)相關的設計培訓，提高設計教學能力；安排青年教師到化工企業(yè)實訓，了解化工生產(chǎn)的全過程，提高化工工程素養(yǎng)。

4.結語

“新工科”的教育理念注重人才的全面發(fā)展和多學科的交叉融合，突破對傳統(tǒng)工科的思維定勢，打破對傳統(tǒng)工科的局限性認識，其為高校專業(yè)轉型發(fā)展提供了契機，為工程教育改革提供了啟發(fā)。全國化工設計競賽是化工設計領域規(guī)模最大、水平最高的國內賽事，其對提高化工專業(yè)學生的專業(yè)素養(yǎng)、培養(yǎng)卓越工程師、拓寬專業(yè)知識、增強工程實踐和創(chuàng)新能力等諸多方面具有積極的促進作用。通過兩者的有效融合，并結合我?；I(yè)實際，梳理培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案，并優(yōu)化相關課程的教學內容，改革教學模式、實施工程案例改革教學模式，制訂了符合“新工科”型人才培養(yǎng)的化工設計類課程體系的培養(yǎng)計劃，可培養(yǎng)出符合時代發(fā)展與產(chǎn)業(yè)行業(yè)要求的工科人才。