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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學工程專業課程,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
1環境工程與化學工程復合型人才的培養方式
目前許多院校廣泛采用主輔修方式培養復合型人才,即學生在完成主修專業課程的基礎上,再輔修第二專業的課程。輔修課程的上課時間經常與主修課程的上課時間相沖突,或者輔修課程的上課時間統一被安排在周末或晚上,這給輔修課程的學習帶來不便。環境工程與化學工程復合型人才的培養可采用特色班級方式培養,即在招生時就用固定班集體招生、統一培養。這種培養方式便于課程體系的學習,尤其是便于實踐課程的教學與管理。湖南城市學院化學與環境工程學院同時擁有化學工程和環境工程兩個專業,這使得該學院在環境工程與化學工程復合型人才的招生、教學與管理有獨特的資源優勢。
2環境工程與化學工程復合型人才培養的課程體系
在課程體系設計上,不能簡單地將環境工程專業與化學工程專業的課程“拼盤”。根據環境工程與化學工程復合型人才培養的特點和要求,我們在請教專家、調查學生的基礎上對環境工程專業、化學工程專業的相關課程進行了有機整合,形成了培養環境工程與化學工程復合型人才的課程體系,該課程體系由5個課程模塊組成。公共基礎和素質課程模塊。該課程模塊包括中國近現代史綱要、思想道德修養與法律基礎、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學生心理健康教育、軍事訓練、大學體育、大學英語、計算機基礎、大學語文。專業基礎課程模塊。該課程模塊包括高等數學、工程制圖及CAD、無機化學及實驗、有機化學及實驗、分析化學及實驗、儀器分析及實驗、物理化學及實驗、化工原理及實驗、波譜分析。專業核心課程模塊。該課程模塊包括環境化學、管網工程、環境微生物學及實驗、環境生態學、環境監測及實驗、水污染控制工程及實驗、大氣污染控制工程及實驗、固體廢物處理工程及實驗、噪聲污染控制工程、環境影響評價。特色課程模塊。該課程模塊包括化工環境保護、化工污染控制工程、化工污染控制設備、綠色氧化技術、突發性化工環境污染事故的預防與處置等課程。實踐教學課程模塊。該課程模塊包括環境工程仿真實驗、工程設計、工程實驗設計與數據處理、PIDCAD工藝流程制圖、認識實習、生產實習、畢業論文(設計)。該課程體系在保留環境工程專業的核心課程基礎上,《無機化學》、《有機化學》、《分析化學》、《物理化學》、《儀器分析》、《化工原理》、《波譜分析》等專業基礎課程內容和學時與化學工程專業一致,在課程設置上體現出環境工程專業與化學工程專業課程的復合;特色課程模塊和實踐教學課程模塊體現出環境工程專業與化學工程專業課程的融合。
3環境工程與化學工程復合型人才培養的教學方法
對于環境工程與化學工程復合型人才,要求綜合培養學生環境工程、化學工程兩專業的知識和能力,達到綜合培養的目標,這就要求其相應的教學不能采用灌輸性的教學風格,而應采用滲透式教學、融合式教學、案例式教學和研究性教學等。(1)滲透式教學是指在上述專業基礎課程模塊中滲透環境工程專業知識的教學,在上述專業核心課程模塊滲透化學工程專業知識的教學。例如,《物理化學實驗》中動力學實驗可以讓學生動手做“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”。(2)融合式教學是指在上述特色課程模塊和實踐教學課程模塊中將環境工程和化學工程中的知識、原理、技能融成一體進行教學。例如,《化工污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“流化床化學反應器處理農藥廠廢水”的專題教學,將流化床工藝設計參數、原理、廢水排放標準等融合在一起進行教學。(3)案例式教學就是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中結合教學內容運用工程中的實際案例進行教學。例如,《水污染控制工程》中教師可結合工程實踐進行“電鍍廠含鉻廢水的深度處理”的案例教學。(4)研究型教學是指在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學過程中教師結合教學內容,通過創設學習情境,促進、支持和指導學生完成研究型學習活動,來綜合培養學生能力與素質的一種教學方法。例如,在“Fenton試劑降解除草劑2,4-D反應速率常數和活化能的測定”實驗中,教師可引導學生自己查閱文獻資料,引導學生思考如何測定溶液中2,4-D的濃度?如何用計算機軟件繪制2,4-D濃度的標準曲線?讓學生自己確定實驗中所需要的儀器和使用的方法,引導學生思考FeSO4和H2O2使用量對2,4-D降解速率的影響,如何求算該降解過程中的速率常數K和表觀活化能Ea?
4環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設
良好的師資隊伍是實施環境工程與化學工程復合型人才培養的關鍵。要培養環境工程與化學工程復合型人才,首先必須有環境工程與化學工程復合型的師資。筆者認為,要改變目前環境工程與化學工程復合型的師資匱乏問題,可從如下幾個方面加強環境工程與化學工程復合型人才培養的師資隊伍建設。(1)引進、培養具有環境工程和化學工程雙專業學位的高水平的博士或碩士,他們在學士、碩士或博士學位教育期間接受過環境工程、化學工程的專業教育,具備環境工程和化學工程復合的知識結構和科研素養,是環境工程與化學工程復合型人才培養的理想師資隊伍。(2)教師交叉自學和資格認證。在學院內部要求有環境工程專業學位的教師參加化學工程的本科理論與實踐教育,要求有化學工程專業學位的教師參加環境工程的本科理論與實踐教育,教育期滿后進行考試認證,達到認證資格的教師才能評聘為環境工程與化學工程復合型人才培養的師資。(3)聘請企業有工程實踐經驗,且有良好師范素養的工程師參與環境工程與化學工程復合型人才培養的教學和科研工作。
5學生自主學習是環境工程與化學工程復合型人才培養的重要手段
現代環境工程和化學工程日新月異,要培養環境工程與化學工程復合型人才,單靠教師的培養顯然是不夠的,必須充分調動學生自主學習的積極性。高等院校擁有豐富的中文、英文文獻資料數據庫,有豐富網絡平臺資源;高等院校圖書館擁有大量的紙質版和電子版書籍、期刊和報紙;高等院校實驗室擁有大型的現代化儀器等。這些資源為學生的自主學習提供了良好的物質保障。教師在環境工程與化學工程復合型人才培養的教學中,以問題、專題為核心,引導學生自主學習、相互交流,從而優化學生的知識結構和能力結構。例如,教師可引導學生查閱相關網站,自主學習“離子交換樹脂”專題,要求學生掌握離子交換樹脂的分類、命名、合成、性能、工作原理、再生方法及在污水處理中的應用等,并要求學生要充分利用學校網絡資源,構建自身交流的QQ群,進而廣泛、深入、持續地交流。總之,在今后環境工程與化學工程復合型人才培養的研究與實踐中,我們還需要不斷地努力探索與實踐,逐步形成科學、系統的環境工程與化學工程復合型人才培養體系,為環境工程與化學工程復合型人才培養提供啟示和建議。
作者:孟秋冬肖谷清胡擁軍單位:湖南城市學院圖書館湖南城市學院化學與環境工程學院
關鍵詞:能源化學工程;培養目標;課程體系;人才培養模式
1能源化學工程專業的產生
隨著世界經濟的不斷發展,人類社會對能源的需求越來越多。能源問題成為21世紀人類面臨的最基本問題。長遠來看,在全世界范圍內,一次能源仍將占主要地位。但隨著時間的推移,一次能源逐漸消耗殆盡,煤、石油和天然氣等含碳能源的潔凈、高效利用,太陽能、風能、地熱能、生物質能、潮汐能等具有清潔、低碳、可再生等優勢的新能源的開發利用將成為未來世界經濟可持續發展的關鍵[1]。能源化學工程(EnergyChemicalEngineering)作為一個全新的專業應運而生。安徽理工大學化學工程學院化學工程系根據自身化學工程與工藝(煤化工方向)專業優勢,僅僅依托煤化工,但又不局限于煤化工,涵蓋燃料電池、生物質能、電化學、生物柴油、環境化工等豐富內容,于2011年新增加能源化學工程專業。關于能源化學工程專業本科生課程體系建構、人才培養模式正處于不斷探索和完善中。
2能源化學工程專業的培養目標
能源化學作為化學的一門重要分支學科,是掌握煤炭綜合利用,了解非煤礦物能源,普及新能源和可再生能源知識、實現能源科學利用和可持續發展的重要科學技術基礎。它利用化學與化工的理論與技術來解決能量轉換、能量儲存及能量傳輸問題,以更好地為人類經濟和社會生活服務。化學變化都伴隨著能量的變化,而能源的使用實質就是能量形式發生轉化的過程。能源化學因其化學反應直接或者通過化學制備材料技術間接實現能量的轉換與儲存[2-8]。能源化學工程屬于一個全新的專業,之前僅在化學工程與工藝專業里涵蓋過一點,主要關注怎么利用能源、對大自然造成較少的傷害。主要研究方向:能源清潔轉化、煤化工、環境催化、綠色合成、新能源利用與化學轉化環境化工。如今上升到一個全新的專業獨立出來,可見其重要程度。專業人才培養目標的制定應建立在對專業深入分析和了解的基礎上并結合國情、校情,能源化學工程專業人才培養目標也不例外[9-10]。考慮到安徽省淮南市是歷史悠久的煤炭城市,再結合安徽理工大學化學工程學院化學工程系專業的辦學特色,考慮專業發展與社會進步對人才的客觀、合理的要求。我們在制定本專業的培養目標時,強調“厚基礎、寬專業、高素質”,力求培養出具有良好科學素養、基礎扎實、知識面寬,同時具有創新精神和國際視野的高級專門應用型人才[11-12]。學生具有了扎實的化學化工基礎知識和能源化學工程專業知識就能夠快速適應涉及化學、化工、傳統和新能源加工等領域的相關工作。具備在煤炭行業、電力行業、石油石化行業、生物質轉化利用行業從事低碳能源清潔化、可再生能源利用以及能源高效轉化、化工用能評價等領域進行科學研究、生產設計和技術管理等工作。我們培養的畢業生工作領域包括:煤化工行業、天然氣化工行業、電廠化工綜合利用行業、生物質能源化工行業、固體廢物綜合處理行業、石油加工行業、石油化工行業、催化劑生產和研發行業。可以在這些行業從事設計、科學研究、技術管理等工作或繼續深造[13-16]。
3能源化學工程專業課程體系
除了公共基礎課程、學科專業必修課程,立足能源城淮南市,依托安徽理工大學化學工程學院化學工程系的特色開設特色專業核心課程(如,能源化工導論、化學反應工程、化工熱力學、化工分離工程、煤化學、工業催化I、能源化工工藝學、化工過程分析與合成、化工過程控制、化工設計基礎)以及特色專業任選課(如,煤氣化工藝學、煤基合成燃料、生物質能源及化工、燃燒工程、燃料電池、現代儀器分析、電化學工程、膜科學技術過程與原理、基本有機化工工藝、廢棄物處理與資源化、環境化工、化工專業英語)。此外專業實踐模塊本系能源化學工程專業開設的專業基礎實驗-《煤化學及工藝學實驗》,包含實驗項目:煤樣的制備、煤樣的粒度分析、煤樣堆積密度的測定;煤中水分、灰分、揮發分產率的測定及固定碳的計算;煤中硫元素的測定;煤的發熱量測定;煤中碳氫元素的分析;煤氣成分分析;煙煤坩堝膨脹序數的測定;煙煤奧亞膨脹度的測定;煤的粘結性指數的測定;煤灰熔融性的測定。這些實驗項目以煤化工為特色,厚基礎理論,意在培養學生扎實的理論基礎。開設的專業實驗-《能源化工專業實驗》,包含實驗項目:煤樣的XRD分析;煤的熱重分析;水煤漿的制備和性能評價;油品的常壓蒸餾;生物柴油制備及性能評價;石油產品的性能測定1;石油產品的性能測定2;電化學-燃料電池電化學性質的測定;電化學-質子交換膜電化學性質的測定。這些實驗項目不限于煤化工,設計生物柴油,電化學,燃料電池等,重在拓展知識面,培養寬專業,高素質人才。
4能源化學工程專業建設中存在的問題
安徽理工大學化學工程學院化學工程系根據自身化學工程與工藝(煤化工方向)專業優勢,開設能源化學工程專業,經過這些年的不斷摸索,至今已有一屆畢業生,通過學生反饋,在專業建設上仍有一些不足:
(1)專業實踐教學條件有待改善。就當前現狀來看,本專業實驗條件還相對落后,缺少大型分析儀器和設備,實驗室建設相對滯后,現有實驗器材臺數還不能很好滿足學生分組實驗要求。
(2)師資隊伍建設還需進一步加強。由于本專業辦學歷史較短,師資力量相對不足,專業結構也不近合理,一批青年教師還需逐漸成長,缺乏高水平科研項目和教學研究成果。
(3)部分課程設置不盡合理,同時,專業基礎課、專業課開課的先后順序還需進一步調整和完善。對于新開設的課程,有的授課教師對內容不太熟練,有必要加強教師的授課水平,有條件的話可以走出去,加強與兄弟院校和科研院所的交流合作。
(4)校外實習基地建設有待加強。現有實習基地以煤化工企業為主,與能源化學工程專業培養目標中強調的“寬專業”背景還有一定差距[17]。以煤化工行業為背景的院校能源化學工程專業建設是一個不斷發展的過程。在開設該專業時仍需明確方向,吸收、借鑒相關院校辦學經驗,不斷摸索、改進、完善專業建設。不僅要辦出自身專業特色,還要進一步解放思想,緊跟經濟社會發展需要,培養出適應經濟社會發展的高素質應用型人才。截止到目前為止,安徽理工大學能源化學工程專業建設經費陸續到位,新進大型設備招投標已完成,等待供貨、安裝調試。專業教師也正忙于實驗室和實訓基地的規劃設計。結合應用型人才培養目標,學院領導帶領專業教師通過廣泛調研,集眾家之長,具有專業特色的實踐教學基地也逐步落實到位。相信安徽理工大學能源化學工程專業的明天會更加光輝燦爛。
參考文獻
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20世紀前葉,一批重大化學工藝出現使得化學工程這個學科在學術界嶄露頭角,而煤和石油迅速發展也要求有透徹的理論指導與專業知識,因此作為化學工程的一級學科應運而生。經過幾十年的發展,化工學科逐漸走向成熟,目前國內各大地方院校中,絕大部分開設了化工工程專業及其類似專業,為我國化學工業培養了大批人才。但是隨著時代的發展,高校化工教育也面臨著一些問題和挑戰,這也成為我們亟待改革教學模式的原因。
(一)化學工程與高新技術學科交叉發展
化學工程涉及面廣,且涉及品種多、數量大,不僅關系到人們生活的方方面面,也是提高人們生活質量的“載體”和“橋梁”。而化工在學科上與材料、能源、化學等學科聯系越來越緊密和深入,因此在人才的培養上也應該遵循學科發展規律,培養專業化、多樣性復合人才。目前,我國高校專業教育仍然停留在過去傳統教學方式,與高新技術發展的現實有所脫節,學科交叉引起專業界限的淡化,因此在教學過程中不應在僅僅強調本專業知識的把握,更應著眼于未來,打造化工與生物技術、計算機技術等交叉發展的新型教學模式,培養多層次、復合型人才。
(二)人才就業觀念和培養模式改革
這就要求高校化工教育人員轉變教學模式,從化學教育深層理念創新入手,擴大學科內涵,改變教學設置和教學方法,開展以理論教學作為基礎,以實踐訓練為載體的教學模式,努力提高化工學科教學質量。就目前情況來看,“平臺加方向”實為不錯的選擇。近年來,我們以主動適應經濟社會發展需求的人才培養模式,以深化改革教學模式與實踐等教學項目為依托,進行了人才培養模式改革的探索和實踐。根據社會需求,調整學科專業,壓縮冷門內容,采取專業互補的形式,拓寬專業發展方向,盡可能增加知識含量。此外,化學工程專業應緊密與生產實踐相結合,通過建立不同種類的培訓基地,在打好基礎理論知識前提之外,盡可能增加實際操作的經驗,以便畢業后很快適應工作環境。
(三)教育模式落后,學生創新能力不足
人才的競爭是一切競爭的核心。教學模式的落后直接導致學生創新能力不足,難以承擔新領域開發和高新技術研發的重任。高校教學仍然遵循過去傳統的教學模式,單一的授課模式容易導致學生缺乏學習化學工業的熱情,進而導致學生缺乏創新意識。這也是目前高校教學中存在的主要問題之一。針對上述情況,未來高校必須在人才培養以及課程教學方面有所改變,適應當今社會對化工人才的要求和化工產業未來的發展方向。具體說來,可從基礎專業知識和課程改革入手,打造高素質專業人才。
二、高校化工類人才培養模式及課程改革探討
(一)適應社會發展,拓展專業外延和內涵
1.重視新興專業,與社會接軌。
近年來,高新科技發展突飛猛進,與人們生活有關的各種新科技層出不窮,特別是生物化工與新能源等發展十分迅速,在日常生活與生產方面發揮越來越大的作用。我們高等教育院校應該抓住當前發展契機,重視新興產業的出現和發展,努力調整專業課程,與社會發展接軌。特別是生物制藥、節能減排、環境保護等作為人類的重要課題,近年來引起了人們的極大重視,這些都是當前化學工程未來的發展方向和重要領域。高校教育應及時了解行業最深動態,調整教學方案,以適應當前化工行業發展的現狀。
2.把握發展趨勢,發掘專業內涵。
化學工程最早包括“化學工程”、“化工自動化”等幾個板塊,但就目前的形式看,僅僅圍繞這幾個傳統板塊展開教學已不能滿足現在的產業發展現狀,應在原有基礎上發掘專業內涵,確保傳統人才培養緊跟學科發展趨勢,不斷充實基礎知識和專業知識。另外,根據信息技術在化工領域應用的愈加廣泛的特點,一方面將其納入傳統課程體系,另一方面,與信息學院、生物學院等展開合作,探索和實踐復合型人才培養模式,使化學工程煥發新的生機。
(二)深化教學改革,提升人才培養質量
美、英、德等西方發達主義國家早就將“通識教育”作為高等教育的核心內容,澳大利亞也明確指出到2020年高等教育的使命是輸送符合國家和全球勞動力市場需求的、有知識、技能和適應能力的優秀人才。我國緊跟世界發展步伐,也將提高教學質量作為未來一段時間教育領域發展的重要領域來把握。尤其當前我國“世界工廠”的地位,導致對于人才需求的變化速度非常快,畢業生也面臨日益嚴峻的就業壓力,因此,深化教學改革,提升人才培養質量成為當前教育領域的重點。
1.變革課程體系,注重課程質量。
本著務實專業基礎,注重能力培養的原則,高等院校,特別是石油高校應認真梳理與優化傳統化工課程,同時根據現代化工發展方向和發展重點,打造適應化工人才培養的專業課程體系,這不僅要求高校對傳統課程進行整合,更要抓住重點,利用化工學科與其他學科的交叉點,拓展化工專業課程,與其他課程相互支撐,形成一個有機整理,以滿足新形式下的化學工程技術發展要求。努力提高課程質量也是當下高校發展需著重考慮的重要方面,如何將枯燥的原理課程講得精彩、生動,培養學生對于化工產業的熱愛并激發學生投身化工實業的熱情,這是衡量課程質量的一個重要標準。根據一項研究調查顯示,在化工專業畢業生對高校教學效果等評價中,與世界總平均值相比,中國化工教育只有教師優秀與敬業精神一項略高于平均值,而包括教師激勵作用、就業所需課程深度、授業滿意度以及課程組織優劣等其他四項評選,中國的得分全部低于世界平均值。這其中尤其需要警惕的是,中國學生學習化工專業愉悅程度僅僅為67%,這一成績遠遠低于美國、澳大利亞以及英國等同類學生,這一調查結果也給我們化工教育從業人員敲響了警鐘。
2.加強創新實踐教學環節。
“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”。實踐教學環節對于學生創新能力的培養非常重要,高校可利用自身資源和外部條件,從實驗教學和實習教學兩方面加強學生實踐能力。高校可利用現有實驗室,開設大量綜合性、設計性、研究性等實驗項目,將創新能力培養融入實驗教學過程中,啟發學生主動探索創新,增強學生的創新意識。實習教學作為化工專業極為重要的一個環節,在培養學生實踐能力的過程中也起到極為重要的作用。過于單一、落后的教學模式很難適應當前瞬息萬變的就業環境,必須積極的組織實習教學,建立高效與高新技術企業之間的合作關系,通過人才輸送等渠道加強學生與企業之間的聯系,有效調動學生學習的積極性、主動性,并在實習教學過程中及時發現問題、解決問題。
3.構建優良育人環境。
在我國高校教育領域,過去往往過分強調“教書”,而忽略了“育人”;過分強調“教學”,而忽略了“教育”。這種情況導致的結果就是,高校畢業生很多時候不能適應社會發展的需求,所學專業僅僅局限于課本知識,缺乏應有的動手操作能力,或者所學知識與社會脫節,最終不得不背棄自己所學專業。西方教育在之前的發展過程中也曾出現過類似情況,而中國目前這種情況則相當突出。我們如何吸取發達國家的經驗教訓,將可遷移性技能培養作為基礎知識領域外的重要環節,努力培養學生可遷移性技能是高校教育的必由之路。除了這些基礎知識的培養外,更應該注重大學生心理健康與道德品質方面的培養,學生可通過良好的素質進行自覺地學習與提升,很快適應未來的就業崗位與就業環境,這是高校未來人才的培養方向。在高校課程設置過程中,以專業知識為主線,以可遷移性技能培養為輔線,增加學生團隊合作的機會,進一步提高學生合作精神和交流理解水平,不斷提高大學生解決實際問題的能力,使其成為社會與企業放心人才。
三、結語
美國化學工程師學會(American Institute of Chemical Engineers, AIChE)北京化工大學學生分會是美國化學工程師學會國際學生分會的一員,是國際化的學術創新性組織。
AIChE北化學生分會主要通過參加Chem-E-Car競賽、參與化工國際會議以及舉辦講座、座談來為化學工程相關專業學生提供一個更加便捷的接觸學術界和工業界的渠道。
分會面向化工學院、機電學院、材料學院、理學院、信息學院相關專業本科生。
分會目前正籌建獨立學生創新工作室,用于后續創新實驗工作,主要創新項目為Chem-E-Car(化學工程車)。
Chem-E-Car競賽是由美國化學工程師學會(AIChE)組織開展的一項具有國際影響力的賽事。該競賽是一項針對大學生運用化學工程技能并進行跨學科應用的大賽,要求參賽隊伍在不使用任何商業電池的前提下,以化學反應為動力源、設計和制造出既能載重、又能通過化學反應精確控制行駛距離的“化工車”。自1999年第一次在美國舉辦至今,吸引了全球眾多頂尖高校積極參與,比賽隊伍經過地區賽的嚴格選拔,最終入圍年度競賽。
Chem-E-Car是理論與實踐的融合,看似簡單的化工小車,卻展現出一個完整的創新型化工專業人才全周期培養過程:整個項目涉及到物理化學、化工原理、電工學等專業課程知識,同時對英語、編程、科技論文寫作、工藝設計、工程制圖、環保、危險品管理等方面能力有較高要求,隨著項目的進行,同學們的研究創新和動手實踐能力將得到全方面的提升。
AIChE北化學生分會,于2017年5月赴天津大學參加第一屆中國大學生Chem-E-Car競賽獲全國第三名,入圍年度世界競賽;同年10月赴西班牙巴塞羅那參加第十屆世界化工大會(WCCE),并參加國際Chem-E-Car競賽獲世界第四名。
我們對我校化學工程與工藝專業近五年來的招生率和就業率進行了統計和分析。近5年來的第一志愿的平均報考率約為26%,就業率約為95%。低的報考率說明學生對該專業的認識不足或缺乏興趣和自信,而高的就業率說明化工行業對該專業的需求量較大。從生源的招生率來看,重慶的約占65%,外地約占35%。從就業的人員從事行業的統計數據來分析,從事化工行業的約占70%,其他行業的約占30%。從就業率的地域分布來看,在重慶工作的約占75%,在其他省份工作的約占25%。從上述分析數據可看出:一方面是大部分學生為調劑生,存在對專業興趣不足或缺乏專業自信,因此,必須在第一個實踐性教學環節-認識實習中激發學生的專業興趣和培養學生對化工行業的熱情及專業自信心;另一方面,我校培養的化工人才絕大部分服務于本地,因此,我校化學工程與工藝專業擔負著為重慶化工行業輸送工程性技術人才的重任。
2全國同類高校的化學工程與工藝專業認識實習的現狀
目前,全國高校的認識實習時間幾乎都安排在學習專業課之前,安排為期一周的認識實習,旨在使學生初步了解專業內容,增強學生對各種化工企業的感性認識,激發學生學習后續專業課程動力和興趣,以增強學生對后續要學習的化工原理、分離工程、化工工藝學和化工設計等專業課程有初步的認識。但普遍存在認識實習的時間短,經費有限等問題,認識實習僅體現于單純的現場參觀實習。我校在大一結束的夏季學期安排了為期1周的認識實習,由指導老師帶隊參觀西南地區的大中型化工企業和研發機構,同樣由于實習經費和時間有限,學生只能看、問、聽不能動手操作。對于尚未接觸專業課的大學生來說,這種走馬觀花的認識實習顯得生疏且抽象,學生只能看到表面的企業生產情況、工藝流程與設備,無法深入理解化工是我市的支柱產業之一,更不能激發他們對化工行業的熱情和興趣,進而導致我校化工專業大部分調劑學生對專業的積極性降低等實際問題。對2006、2007和2008屆化工專業的學生在認識實習后進行座談會交流,50%以上的學生認為這種認識實習效果一般,甚至有近5%的學生認為實習效果甚微。因此,面臨招生就業的新形勢,如何提高認識實習效果與實習效率是急需解決的課題。
3我校化學工程與工藝專業認識實習的改革與探索
3.1強化校企產學研合作實習基地
基于重慶長壽天然氣化工產業園區,涪陵化肥化工產業園區和萬州鹽化工產業園區三大化工基地的地域特色優勢和發展,地方高校培養的化工應用型人才大部分會服務于重慶的地方支柱產業,因此,我們選擇了具有地方特色的產學研合作基地,既讓學生深入了解重慶化工產業的發展,同時也解決了實習經費有限和工廠不愿接收大規模學生實習等問題。選擇的特色產學研合作基地如下:一是與我校開展合作共建工程技術研究中心的江津德感工業園區的“重慶三峽油漆股份有限公司”和萬州鹽化工園區“重慶大全新能源有限公司”等,二是我校科技特派員下鄉入園進企的涪陵李渡工業園區的“中化重慶涪陵化工有限公司”和“巫山天地農業開發有限責任公司”等,三是與我校專家開展科技攻關合作的北碚產業科技園區的“重慶儀表材料研究所”、長壽化工園區的“重慶紫光化工股份有限公司”和“重慶博賽礦業(集團)股份有限公司”等,四是與我校開展廣泛科研合作的科研院所“重慶化工研究院”和“重慶化工設計研究院”等。這不但使我們與各單位確定了穩定的合作關系,實習過程不會敷衍應付。企業指導老師也會因為校企合作認識到自己是實習工作的負責人員,會更加積極主動地參與實習,并愿意與學生交流,熱心回答學生所提出的問題,取得較好的實習效果。
3.2打造專業的認識實習的師資隊伍
學校選派教師深入實習基地或相關企業和從企業中選聘具有較高理論水平和素質的技術人員作為實習指導教師,提高教師的實踐能力,為實習教學提供重要的保證條件。如為了讓學生更好地了解無機化工工藝學“合成氨”的生產工藝流程,我們邀請了建峰化工有限公司的技術總工為我們講解空分、氣化、凈化、合成等四個工序,充分理解原料氣如何制備和凈化,合成氨反應塔的結構及能量綜合運用與節能減排。在學習有機化工工藝學時,我們派送了教師去紫光化工有限公司掛職學習蛋氨酸等有機產品的生產工藝,再進行認識實習的指導。通過打造專業的師資隊伍,認識實習的效果明顯增強。
3.3開展三大化工園區的專家大講堂
圍繞重慶的化工產業發展,為更好地讓學生了解重慶化工產業鏈布局,邀請三大化工園區的管委會領導和實習工廠總工程師及車間技術高工來校講學,使學生更好地了解實際工業生產,減少現場實習的盲目性。為了讓學生更好地理解“天然氣化工”的產業發展和高附加值精細化學品和高分子化學品產業,邀請長壽化工園區管委會主任來我校講學,讓學生理解石油化工、天然氣化工、氯堿化工、生物質化工、精細化工和新材料產業的布局及相互關系,深入理解“產業項目一體化、環境保護一體化、公用工程一體化、物流配送一體化、管理服務一體化”等可持續發展觀和循環經濟理論,構建學生工程思維。為讓學生理解“磷化工”產業在我市經濟發展中的作用和地位,邀請了中化重慶涪陵化工有限公司的總工程師給學生介紹磷化工產業的概況、發展歷程、市場動態,并詳細講解各車間的工業原理、工藝流程、生產設備及本專業領域最先進的新技術、新工藝、新材料、新設備、研究熱點以及市場前景。這些大講堂激發了學生的求知欲,增強對其所學專業的使命感和責任感,從而增加了他們學習專業知識的動力。
3.4引入現代CAE技術
在學生看、問、聽的實習過程中,學生無法了解各種反應器、換熱器、精餾塔和泵等設備的內部結構的,這對學生學習后續的專業課程,如化工原理、化學反應工程、分離工程和化工工藝學,是非常不利的。基于這方面的考慮,我們做了兩方面的準備。一是準備了專門的實習課件,課件中包含了大量的實物照片(原料,反應工藝和產品分離和輸送)、實景錄像(具體流體輸送、攪拌、精餾、吸收和干燥等單元操作)等,課件真實、形象、生動地展示出離心泵、攪拌反應器、精餾塔和換熱器等設備的內部結構,并讓學生對尚未學到的化工單元操作原理、典型設備結構和操作有所了解。二是我們建立了計算機仿真實習系統,將認識實習工廠的具體產品的生產工藝(如合成氨制氣、凈化、合成工藝),所涉及的單元操作(吸收、干燥和精餾等),典型設備(離心泵、反應器、精餾塔和換熱器等)作為主要內容,對生產工藝進行模擬,讓學生在計算機上模擬工業過程,對制氣、凈化、合成等工藝的管件、閥件和控制儀表進行操作,對工藝參數進行控制和調節,進行開、停車及事故處理等各種仿真操作。這些計算機輔助教學技術可激發學生的學習興趣,增強學生思考問題、解決問題的能力,培養學生的創新能力。
3.5強化認識實習教學管理與指導
加強實習教學管理與考核有利于提升學生的認識實習效果,讓學生意識到化工工業生產過程不僅僅是需要先進的化工技術,更重要是的是理解化工生產過程是嚴謹而有序的,監管是嚴格科學的。我們要求學生在實習過程中需嚴格按照工藝操作規程和工藝要求,認真做好實習記錄,不得有絲毫松散與馬虎。每一個工段實習結束,開展了現場技術人員與學生、教師的研討會,引導學生在認識實習過程中大膽懷疑,提出問題、分析問題和解決問題。實習結束,我們開展了認識實習的交流會,啟發學生思維,培養在生產實踐中的創新觀念和創新能力。實習結束時需要提交實習報告(包括實習時間、地點、工廠概況、實習車間的主要設備與工藝流程圖、產品的生產原理和工藝流程草圖、三廢處理和環境保護、實習心得體會和合理化建議)。
關鍵詞:化學工程基礎;課程改革;人才培養
中圖分類號:G642.0?搖 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9324(2012)05-0027-02
“化學工程基礎”是理科院校化學專業的專業基礎課程,主要內容為化學工程的基本原理和化工生產的各種單元操作,包括化工過程的動力學原理、熱力學原理、能量守恒與轉換原理、質量傳遞原理以及相應過程的控制機理、操作方法、影響因素、設備結構和工藝過程等,具有與生產實踐緊密聯系的特點,應用性很強,是理科化學類專業唯一的一門工程技術課程。
一、人才培養的要求
當代化學工業對化學化工類人才的培養提出了更高的要求。如何培養基礎理論知識扎實、工作適應性強、具有創新能力的人才,是綜合性大學化學化工教學改革面臨的重要課題。目前,綜合性大學化學與應用化學專業每年都有相當一部分畢業生進入化學、化工和制藥等企事業單位業從事研究開發或工程技術工作,這種趨勢還會隨著創新性國家的建設而逐年增長。化學工程基礎是綜合性大學化學專業的專業基礎課,也是唯一的一門工程技術類課程,該課程的教學改革與實踐對于理工學科交叉與學生綜合素質的培養是綜合性大學化學與應用化學專業其他課程所不能替代的。在充分發揮綜合性大學基礎理論研究優勢的同時,通過對理科專業化學工程基礎課程教學內容的更新、充實和調整,為化工類企事業單位培養和造就具有開拓創新精神、勝任科學研究與工程技術工作、適應性強的化學化工專業人才。
二、教學內容與教學方法的優化
以創新教育思想為指導,研究改革化學工程基礎課程教學內容和教學方法,建立培養學生創新能力的化學工程基礎課程內容新體系。動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程(“三傳一反”)仍將是化學工程基礎教學的核心內容,應不斷充實更新才能反映學科發展現狀和適應社會經濟需求。化學和化學工程學是支撐物質轉化相關工業的學科,前者研究分子之間發生反應的可能性、必要的條件和產物的結構,后者研究物質的流動、質能傳遞及其對反應過程與產物的影響。
1.優化更新教學內容,反映體現學科發展與技術進步。化學工程基礎作為理科化學專業的工程技術課程,其教學內容除了動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞與化學反應工程以外,還應當及時反映和體現學科的發展與技術進步。根據授課學時,突出教學重點,優化教學計劃,精選教學內容。以化學工程學的基本觀點、基本原理和基本方法為核心,結合典型化工過程,理論聯系實際,使學生在有限的教學學時內,掌握本門課程的基本知識,熟悉研究與應用對象,為今后從事化學化工專業技術工作打下堅實基礎。在其他科學技術的帶動和社會需求的推動下,化工分離技術近年來取得了很大進步。新技術不斷涌現,膜分離和超臨界流體萃取等新型分離技術就是其中的代表。我們在教材的編寫和課堂教學中,有意識地加入這些內容,便于學生從課堂上了解新的科學知識,拓寬學術視野。
2.引導學生建立工程技術與技術經濟觀點,提高學生綜合素質。科學與技術的交叉和滲透,要求我們培養的學生不僅要掌握扎實的基礎理論知識,還要學會運用所學的理論解決工程實際問題。綜合性大學理科化學專業的學生基礎理論知識比較扎實,在課堂教學中,我們根據教學內容,結合工程實際,啟發學生從工程實際問題出發,強調工程實際的特點,突出工程實踐的技術經濟問題,灌輸學生節能減排與綠色環保的理念,訓練學生綜合運用數學、物理與化學等多學科知識,綜合分析化工單元操作與工業裝置中涉及的復雜問題,培養學生的工程技術思維方法與工程設計等綜合素質。
3.改進教學方法,提高教學效率。化學工程基礎課程的課堂教學內容涉及化工單元操作與工藝過程。綜合性大學化學專業的學生一般沒有見過真實的化工設備,對化工廠與化工設備和裝置缺乏感性認識,通過多媒體教學技術和傳統課堂教學方法,可以促進學生感知與思維、理論與實踐的結合,提高學生對化學工程基礎的學習興趣,激發他們的學習熱情,使他們由不熟悉、不了解化工企業與裝置轉變為喜歡應用學科、樂于進入與應用密切相關的教師實驗室開展業余科研。為此,我們一方面利用多媒體的優點,在課堂教學中放映一些設備的實物圖像。另一方面,在有關課程中增加了實習參觀環節,組織學生到石油化工廠、有機化工廠和精細化工廠等企業參觀實習,增強學生對加熱爐、精餾塔、泵、換熱器等主要化工設備的感性認識。
三、教學團隊與課程體系的建設
以先進的教學理念為先導,以高水平的教學團隊為根本,以科學的課程新體系為核心,以優良的規劃教材為保障,強化教學團隊的建設,使所有主講教師成為教學改革的高水平運動員和創新教育的優秀教練員。
1.建設高水平教學團隊。從事課堂和實驗教學的主講教師也要承擔高水平的科研項目,提高教師的科研水平。我們承擔“化學工程基礎”的主講教師都具有教授職稱并擔任博士生導師,承擔了一些科學研究項目。同時,也積極思考和實踐課程的教學改革,奠定了學生創新能力培養的堅實基礎。沒有高水平的教學團隊,不可能進行教學改革的實踐,更不可能培養出具有創新精神的學生。
2.構建工程教育、創新教育的課程體系。夯實基礎,將理科化學知識和工程知識有機結合。理科化學基礎課程、化工過程開發、化學工程基礎及多門專業課程的開設,可將學生所學知識形成知識鏈。重視對學生業余科研和畢業論文的指導,吸引對化學工程有興趣的同學來實驗室和博士研究生、碩士研究生一起進行科學研究,培養學生的創新意識和對科學研究的興趣。通過畢業論文階段的培養,加強了學生對知識的掌握和運用,特別是對“應用”和“工程”概念的強化。近年來,來我們化工實驗室進行業余科研和畢業論文的學生每屆都在十人以上,占理科化學專業學生的5%作用。
3.將科研成果向教學實踐轉化,形成教學促進科研、科研反哺教學的良性循環。構建應用學科人才培養、現代科技發展相適應的“基礎性、綜合性、工程性、創新性”體系。我們承擔了國家和企業的一些化工類科研項目,特別是在水與廢水處理、化工分離和國防化學等方面取得了一些科研成果,我們注意將教師的科研成果和科研實踐融入課堂教學。從事課堂教學的主講教師與實驗課指導老師一起合作,將“滲透汽化膜分離”編入了實驗教材和開展了教學實驗,受到學生的歡迎。
化學是實驗性很強的學科,化學工程作為一個共性的工程學科,我們應充分利用科學技術發展和教學改革帶來的機遇,加強化學與化學工程的結合,為國家培養更多復合型創新人才。
參考文獻:
[1]嚴世強.化學工程基礎課程教學改革的認識與實踐[J].大學化學,2003,18,(1):29-31.
[關鍵詞] CDIO;化工實踐教學;項目設計;實訓改革
[中圖分類號]G642.4[文獻標識碼]A[文章編號]10054634(2016)060097040引言
隨著社會科技的飛速發展,化工行業對工程技術人才的要求越來越高。化學工程專業作為理工科專業之一,實施 CDIO 教育模式成為化工專業教學改革的重要方向之一[1]。化工實踐教學是化工專業課程體系中的重要組成部分,其內容包含化工實訓、化工仿真、化工認識實習、化工生產實習、本科生科研立項、專業課程設計、化學反應工程實驗、化工原理實驗及畢業設計等實踐環節。進行化工專業實踐教學的CDIO 模式改革,不僅可以提高教學質量,而且可以培養學生的工程素質、創新意識和團隊意識,提高就業競爭力。
1基于CDIO教育理念構建化工專業實踐教學體系按照 CDIO 工程教育模式要求,教學過程要以學生為主體,教學內容安排設計型及綜合型內容,引導學生主動學習,提供更多的實踐動手機會[2]。基于燕山大學省級化學實驗教學示范中心的化工實踐教學體系,是按照CDIO的工程理念對實踐教學內容重新整合設計,構建了課程教學演示、化工仿真操作、實訓綜合、化工設計、科研創新5個層次的化工實踐教學體系平臺,兼顧基礎性、綜合性、研究性,如圖1所示。1.1基礎型
基礎型包括教學演示和仿真操作。教學演示是使用化工設備多媒體素材庫及化工原理實驗仿真軟件, 以真實直觀的仿真界面和豐富的資料展示實際過程;仿真操作內容使用了“聚丙烯聚合工段仿真系統”和“苯胺生產3D虛擬仿真系統”等仿真系統[3],可以在計算機上真實地再現化工生產過程。仿真操作是學生在掌握化工產品的工藝流程及操作步驟的基礎上,用計算機模擬化工產品生產過程中的開車、停車、正常運行及事故處理,彌補了傳統實習學生無法親自動手操作的不足。通過局域網互聯的教師站,教師可以實時修改培訓內容,匯總并分析學生成績等。
1.2綜合型
綜合型內容由化工實訓基地的多套化工實驗裝置組成,如圖 1所示,這些實驗裝置的操作幫助學生樹立工程實踐概念,使其在完成化工產品的生產操作的同時在化工過程基本原理和化工實踐之間建立起緊密聯系。例如,在“化工生產工藝流程優化實驗裝置”的實訓過程中,要求學生通過仿真DCS控制系統進行生產操作,由原料乙烯、氧氣及冰醋酸經過換熱器預熱,在氣固相管式反應器中反應生成產品醋酸乙烯酯,粗產品經過水洗釜、氣液分離器分離后進入精餾塔進行精餾,得到的純醋酸乙烯酯在聚合反應釜中發生聚合反應得到聚醋酸乙烯酯。該項目要求學生在掌握“三傳一反”基本原理基礎上,學會熟練操作并完成各項工藝參數的控制。該項目的實訓操作不僅使學生理解了氣固相催化反應器、氣液分離器、醋酸乙烯酯精餾塔及聚合釜等化工單元設備的基本原理,而且可以培養學生的工程實踐能力,實現基本理論與工程實踐的結合。
科研創新型主要是在化工設計和科研方面。化工設計型按照CDIO的工程理念及教育模式要求,將本科生第6學期的化工原理課程設計、第7學期的專業課程設計及畢業設計環節整合到一起,由點到面,從局部到整體,對學生的分析和解決問題能力、創新意識和團隊意識進一步訓練。例如“丙烯腈合成工段設計”題目中,在化工原理課程設計中,要求學生在掌握化工過程基本原理后,根據老師給定的設計任務完成氨中和塔、空氣飽和塔或反應器等某一化工單元的設計計算,而在專業課程設計中,要求學生在完成某一化工單元的設計任務基礎上完成丙烯腈合成工段的初步設計與計算及工藝流程圖的繪制,在畢業設計時候,則要求學生在專業課程設計基礎上進行完整的工藝設計,包括主要設備的工藝計算、工藝設備、原料消耗、能耗表、排出物表及帶控制點的工藝流程圖等。
科研型是鼓勵學生自主創新,積極參加創新與設計競賽等。例如,學生在教師的指導與帶領下,完成了“基于Aspen plus的聚醋酸乙烯酯生產工藝流程仿真及優化”和“平推流與全混流反應器系統仿真”等創新項目,并在由中國化工學會、中國化工教育協會、教育部高等學校化工類專業教學指導委員會主辦的第九屆全國大學生化工設計競賽中榮獲全國二等獎、華北賽區一等獎的優異成績。
2基于CDIO模式的化工實踐教學體系改革與實踐2.1改革實訓內容,培養學生工程實踐能力
1)課堂教學引入討論環節,培養學生工程分析能力。 按照CDIO的教育理念,課程的教學過程應圍繞著設計項目展開。在化學反應工程教學實踐過程中,分別針對課程重點內容“均相反應過程”和“氣固催化反應工程”燒擄才帕肆醬翁致劭危由教師指定兩章的討論選題內容。例如,針對“氣固催化反應工程”中的難點“固定床反應器計算”,要求學生在擬均相模型求解算法和Aspen Plus反應器計算中選題,學生在討論課前需進行相關文獻資料的查閱整理,討論完后由小組派出代表進行主題發言,其他同學討論主題發言同學的意見,最后由教師進行總結。討論課使學生的綜合能力、創新能力及團結協作能力都得到了加強和鍛煉。
2)采用3D虛擬現實仿真,提高學生學習興趣。CDIO的教育理念倡導“做中學”的教學方法,讓學生在知識的學習和應用之間形成良性互動。3D虛擬現實仿真技術[4]營造了“自主學習”的環境,學習者可以通過自身與信息環境的相互作用獲得知識與技能。在化學反應工程教學實踐中[5],使用了“苯胺生產3D虛擬仿真軟件”等仿真系統。如圖2所示,學生在掌握了苯胺生產的工藝流程及流化床反應器的內部結構基礎上,在3D虛擬生產環境中貼近真實地體驗實際操作的感受,在激發了濃厚學習興趣的同時更深刻理解了所學的專業知識,提高了學生分析和解決生產操作中各種問題的能力。
2.2采用項目式教學,培養學生工程設計創新能力和團隊協作能力CDIO倡導“基于項目的教育與學習”。在化學反應工程教學實踐過程中引入了Aspen Plus工藝軟件進行三級項目設計[5]。項目要求學生結合實際問題從Aspen Plus反應器模塊中進行選題,學生要采用類似討論課的方式分組完成反應器的選型及計算模塊選擇、物性方法及參數的設定、計算過程和結果輸出、項目報告及答辯等工作,以答辯的形式進行驗收。
三級項目的實施為后續的專業課程設計和畢業設計等實踐環節打下了良好的基礎,學生通過對反應器模塊設計的熟練運用,掌握了分析和設計化工過程的基本技能,同時也加深了對反應器設計基礎知識的理解。例如,在“乙烯法生產聚醋酸乙烯酯工藝設計”畢業設計題目中,學生按設計任務對氣固相催化反應器、油水分離器、醋酸乙烯酯產品精餾塔、水洗釜及聚合釜等化工生產單元進行分析,在完成設計計算后通過操作“化工生產工藝流程優化實驗裝置”來驗證計算結果。此類項目設計與實施是對學生的工程設計能力和團隊協作能力的進一步提高。
2.3利用化工實踐教學平臺,培養學生工程實踐能力CDIO的含義為構思―設計―實現―運作[6]。將這一理論應用到化工實踐過程上,就是化工過程的合成、設計、分析、評估和實現。利用圖 1所示的綜合型化工實訓裝置,選擇具有實際應用背景的產品開發項目,企業工程技術人員和校內教師作為指導教師相互協作,指導學生組成團隊合作完成設計案例。例如,在“聚乙烯醇合成工段工藝”設計題目案例中,以“化工生產工藝流程優化實驗裝置”為基礎進行二次開發,利用Aspen Plus工藝軟件設計了以聚醋酸乙烯酯為原料合成聚乙烯醇的工藝方案,初步完成了聚乙烯醇合成工段工藝設計計算、主要設備計算選型及工藝流程優化等工作。
2.4成績評價體系的改革
在化學反應工程教學實踐中,按照CDIO的教育理念,建立了一套完整實踐考核體系[5],依據全程監控的理念從7個方面進行考核,見表 1。其中,討論課、仿真操作及項目設計是考核的主要內容,學生在鞏固反應器基本知識的基礎上,又熟悉了應用Aspen Plus軟件進行反應器設計的基本內容,并通過平推流和全混流反應器的實驗操作做到了理論和實踐的結合,真正實現了“做中學”。期末的閉卷考試只占總成績的50%,閉卷考試分值的弱化也避免了以往學生考試突擊及作弊的現象。
2.5加強校企合作,突出教師工程素質培養
校企合作及企業的參與是真正實現CDIO 工程教育模式的關鍵途徑。全方位的校企合作不僅可以實現化工專業實踐與科學研究、工程實際及社會應用的有機結合,而且對教師的工程素質的提高有很大幫助。學校和秦皇島華瀛磷酸有限公司及中國阿拉伯化肥有限公司建立了長期的合作關系,積極推進校企共建平臺建設,利用學校現有的科研平臺及信息資源等主動服務于企業,幫助企業解決實際問題,加大企業參c高校人才培養的步伐,并由企業工程技術人員和校內教師共同指導學生來完成項目案例,保障實踐教學的實施。
表1化學反應工程教學實踐成績評價
序號內容比例%考核方式1出勤5簽到2作業5作業內容及完成情況3討論10分組答辯、報告及PPT4仿真操作10仿真在線測試5項目設計10分組答辯、報告及PPT6實驗10分組操作表現及實驗報告7期末考試50閉卷考試3結束語
基于CDIO教育理念的化工實踐教學體系,在實踐教學的過程中效果明顯,提高了化工專業的教學質量,培養和鍛煉了學生的工程創新能力和團隊意識。結合學校的人才培養和教學理念,在化工實踐教學體系構建與實踐過程中,不斷深化CDIO工程教育改革,繼續構思與設計以構建實施新的人才培養方案。
參考文獻
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Construction and exploration of chemical engineering practice system
teaching based on the concept of CDIO education
Li Jianjun,Zhang Yongqiang
(College of Environmental and Chemical Engineering,Yanshan University, Qinhuangdao 066004,China)
關鍵詞:產學研;創新創業創意;化學工程領域;人才培養
作者簡介:劉峙嶸(1969-),男,江西蓮花人,東華理工大學化學生物與材料科學學院,教授;樂長高(1967-),男,江西撫州人,東華理工大學化學生物與材料科學學院,教授。(江西 撫州 344000)
作者簡介:本文系江西省學位與研究生教育教學改革研究課題(課題編號:JXYJG-2011-028)、江西省學位與研究生教育教學改革研究課題(課題編號:JXYJG-2012-057)、江西省高等學校教育教學改革研究課題(課題編號:JXJG-11-8-14)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)35-0034-02
專業型碩士是我國研究生教育的一種形式,與學術型碩士處于同一培養水平。國務院學位委員會將專業學位定位為具有特定職業背景的學位,主要培養特定職業背景的高層次專門應用型人才。2009年首次招生以來,專業碩士發展迅速,專業類型、招生比例和招生專業都有大幅度的增加。預計到2015年,專業碩士招生將占研究生總招生的50%以上,我國將形成學術型研究生和專業型研究生均衡發展的總體格局。[1-3]
化學工程領域是一種工程碩士專業學位。化學工程是研究化學工業和其他工業過程中所進行的化學過程與物理過程共同規律的一門工程學科,涉及在化工、煉油、輕工、冶金、能源、醫藥、環保、軍工等部門從事產品研制、工藝開發、過程設計、系統模擬、裝備強化、操作控制、環境保護、生產管理等內容。
東華理工大學化學生物與材料科學學院2002年獲得“應用化學”二級學科工學碩士點授予權,2005年獲得“化學工藝”二級學科工學碩士點授予權,2008年獲得化學工程領域工程碩士授予權,2010年獲得“化學工程與技術”一級學科工學碩士點授予權。該學科擁有先進的實驗平臺,雄厚的科研開發實力。“化學工程與技術”碩士點擁有一支知識和年齡結構均較合理的師資隊伍。
產學合作是一種學校理論學習與企業工程實踐相結合的教育模式,相對于其他類型的人才培養,產學合作對化學工程領域人才的培養更為重要,豐富的實習實踐訓練、扎實的研究訓練對提高研究生就業競爭力有很大幫助。與19世紀研究生教育產生時所處的社會環境不同,現代社會更加強調產、學、研的一體化。我校“化學工程”領域一直高度重視產學合作教育對化工人才培養的重要作用,對“產學研”與“創新創業創意”結合培養化學工程領域高級人才進行了一些探索和實踐,取得了成效。
一、“產”為先、引導創業意識
東華理工大學(原華東地質學院)是江西省人民政府與工業和信息化部國防科技工業局(原國防科工委)共建的一所具有地學優勢和核科學特色的高等院校,我校“化學工程”領域長期以來一直為核化學化工行業培養高級人才,一直與核化工企業保持良好的合作關系。
我校建校以來,長期受部委管轄,與當地化工企業聯系很少。自從學校下放江西省人民政府管理以來,經過多方努力,積極與地方企業聯系,義務為地方企業提供技術咨詢和服務,增進了雙方的了解和相互信任,局部彌補了企業領軍人物和專業人才比例偏低的不足。目前已與江西省內十多家化工企業建立了廣泛的產學研合作,如江西撫州添光化工有限公司、江西撫州三和醫藥化工有限公司、江西贛亮醫藥原料有限公司、江西撫州蒼源生物科技有限公司、江西撫州市臨川之信生物科技有限公司、江西省永方電源有限公司。通過不同層次層面的合作,形成了校企長期穩定的產學研關系,促進了企業通過加快引進高校技術成果來提升企業的科技競爭力,形成了產學相結合的化工初中高級人才培養基地和產學研結合的教學科研創新基地,又是企業破解行業技術問題和研究生培養的共同體。
產學研合作是指企業、科研院所和高等學校之間的合作方式,產學研合作是一個系統工程,其功能和作用都是雙向的。導師鼓勵研究生走出“象牙塔”,向社會學習,向基層學習,向實踐學習,注重就業創業引導,努力使專業學習與創業教育緊密結合,專業實踐與創業實踐有效銜接,讓研究生在“做中學”,進一步增強研究生創業理念,促進研究生創新創業能力,提高就業率和就業質量。企業的收獲在于教學培養的人才和科研成果最終流向企業,通過一年實踐學習,對實習企業有一定了解的化學工程領域研究生畢業后選擇回實習企業就業,這些研究生對企業工藝流程有比較深刻的了解,不需要經過培訓,很容易上崗;企業的技術骨干也可以到我校通過攻讀化學工程碩士學位提高理論水平。
二、“學”為主、培養創新能力
學校不必建立一個比真實化工廠的工程實踐環境更好的化學工業實驗室,通過多層面、全方位的產學研合作,學校既可有效地解決化學工業實驗室建設所需要的經費不足和場地缺乏等問題,同時能夠解決實踐教學指導環節中化工專任教師“弱工程化”的問題,增加接觸化工企業的機會,增強工程實踐能力,以提高化工專業課程教師工程素質和培養“雙師型”教師。
另外我校“化學工程與技術”學科教師在承擔各級縱向科研課題的同時,也通過與化工企業廣泛合作,承擔大小橫向研發項目,在促進自身科研水平提升的同時,也為教學質量的提高奠定了基礎。所有這些縱向橫向項目的開展都為研究生的畢業論文和畢業設計環節提供了充足的題目來源和經費支撐,為研究生工程實踐能力和創新能力的培養奠定了必備基礎。
創新是在一定范圍內、時間內做別人沒有做過的事,提出別人沒有提出過的東西的一種活動過程及其結果。進入化工企業的專業型研究生,采取1+2或2+1模式,每位學生分配學校和企業雙重導師,共同負責整個培養過程。學生在校遵守學校的各項管理制度,進入企業則必須遵守企業的員工管理制度。使研究生“真刀真槍”作畢業設計(論文),在企業導師的指導下,能夠在理論知識學習扎實的基礎上獲得足夠的實際工程技術鍛煉,獲得較強的化學工程專業技術核心能力,為研究生創新意識的培養和創新能力的開發創造了條件。該學科及時與化工企業交流合作,了解化工企業對化學工程領域高級人才知識結構的需要,不斷調整專業型化學工程領域培養方案/培養計劃,制定出符合化工市場需求的應用型高級人才培養的課程體系和課程內容;聘請多名企業工程技術人員作為企業導師或工程實踐指導教師,形成了化工專業理論教師與化工企業工程人員相結合、學校與企業緊密結合的實踐教學體系;突出研究生工程實踐能力和創新能力的培養。[4-5]
三、“研”為線、點燃創意火花
化工企業所取得的科研成果由校企雙方共享,校企雙方以互惠互利、共同可持續發展為原則。通過產學研用結合,可進一步提高我校化學工程領域研究生群體的社會貢獻率,優化研究生的知識結構和能力骨架,增強研究生分析問題及解決實際問題的能力,同時促進合作單位研究開發能力、科技創新能力和綜合競爭實力的不斷提高。[6]
高校應充分發揮教書育人、科學研究及服務社會三大職能。“化學工程與技術”學科教師穿梭于學校和生產企業之間,能及時了解什么是社會急需的技術和適用的技術,密切關注科技成果應用價值來提高科技成果轉化率,根本上解決經濟科技“兩張皮”,擺脫長期以來科研成果在實驗室“睡大覺”現象,切實充當產、學、研的紐帶和橋梁,讓彼此從原來的松散聯盟變成緊密合作體。目前“化學工程與技術”學科多名知名教授被化工企業聘請為省級科技特派員或承擔省級產學研課題。2010年撫州三和醫藥化工有限公司科研項目“雷貝拉唑羥基物鹽酸鹽”先后獲得撫州市科學技術獎一等獎和江西省科技進步獎三等獎,2011年撫州三和醫藥化工有限公司科研項目“奧美拉唑氯化物”又先后獲得撫州市科學技術獎一等獎和江西省科技進步獎三等獎,2012年撫州三和醫藥化工有限公司“醫藥中間體技術創新團隊”被認定省級技術創新團隊,這些科研成果里也凝聚了我校“化學工程與技術”學科教師和研究生的心血和汗水。研究生在企業實踐期間體會到比別人擁有更多的信息就會有更多的創意,也觀察到如何將好創意應用到商業,從而實現自己的創業夢想。
大力開展產學研深度合作,大力倡導創新創業創意理念,培養高素質的化學工程領域研究生,是我們今后將繼續探索和實踐的目標。
參考文獻:
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[3]陳皓明.樹立科學的質量觀和發展觀全面推進工程碩士教育發展[J].學位與研究生教育,2006,(11):15-17.
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關鍵詞:應用化學專業;課程體系;民辦高校
【中圖分類號】G640
應用化學是以化學理論為基礎、跨學科交叉、跨領域應用的具有活力的學科,在材料、能源、信息、環境等與國民經濟密切相關的領域占有重要地位。我校應用化學專業是處于理工科大學中的工科專業,具有堅實的理科基礎。我校的應用化學專業立足寧夏,服務西部,面向全國,培養適應經濟建設和社會發展需要,德、智、體、美全面發展,具有堅實的化學化工基礎知識、基本理論、基本實驗技能、相關的工程技術知識和計算機應用能力,獲得應用研究、技術開發、科技管理方面的初步訓練,具有較強的實踐能力和創新精神,能夠從事化學、化工及相關學科領域的科研、工藝的設計與改進、教學及管理工作等面向一線的應用型人才。
一、應用化學專業課程體系初步建立
教育部于2005年批準我校開設應用化學專業,該專業自2006年開始招生,經過近十年的教學實踐,現已初步建立了適合我校人才培養需求的課程體系。課程體系由理論教學和實踐教學兩個部分構成。理論教學部分分為公共基礎課、專業基礎課、專業課三個模塊:(1)公共基礎課設置的課程在考慮到數理化理論是工程技術的基礎知識外,工程人員的道德品質、經濟方面的集約性、環境的可持續性、人文藝術的和諧性等因素也要有所體現。(2)專業基礎課模塊課程的設置以傳統化學類專業課《無機化學及分析化學》、《有機化學》、《物理化學》為學科理論基礎、以《化工原理》、《化工儀表及自動化》、《化工機械基礎》為工藝和工程課理論基礎。(3)專業課模塊設置的課程則考慮增強專業適應性、拓寬就業面。設置了《化工分離工程》、《反應工程》、《化工熱力學》等輔助建立化學反應模型的課程;《無機化工工藝學》、《精細有機合成及工藝學》、《煤化工工藝學》等工藝類課程。實踐教學部分分為集中實踐、分散實踐兩個模塊:(1)集中實踐模塊主要開設的實驗、實習、課程設計、畢業設計等環節為提高學生的實踐和創新能力提供重要的平臺。(2)分散實踐模塊則結合《思想政治社會實踐》、《大學生社會實踐》、《學術科技創新》、《專業社會實踐》等內容,加強對學生動手能力、獨立思考能力、團隊協作能力、理論聯系實際能力、工程實踐創新能力等能力的培養。
二、應用化學專業課程體系改革的思考和實踐
自我校設置應用化學專業以來,教學內容和課程體系都在不斷的進行改革、變化和發展,但還沒有從根本上脫離原有模式的束縛和影響。在“西部大開發”的時代背景下,如何在強化對學生基礎性和應用性能力培養的基礎上,提高應用化學專業學生創新能力的培養,是高等教育工作者所面臨的一個共同的課題。我校一直把課程體系建設放在系部專業發展規劃的首要位置,結合我校人才培養要求,不斷完善課程體系。
(1)應用化學專業課程體系基本體現了“寬基礎、共平臺、多方向”的特點
經過幾年的努力,我院對應用化學專業相關課程的內容進行了整合,加強了高等數學、大學英語、化工原理、精細有機合成及工藝學等骨干課程的改革與建設,逐步形成了新的課程體系,基本覆蓋了無機化工、精細化工、煤化工等專業方向。
(2)應用化學專業課程體系加強了實踐教學
將專業課實驗課全部安排為為獨立課程,如《無機及分析化學實驗》、《物理化學實驗》等。為了加強學生實驗技能的培養,自2012年開始增加了《綜合化學實驗》課程。除此之外還加強了認識實習、生產實習、課程設計、畢業設計等專門的綜合性、實踐性教學環節。我院與寧夏區內多家化工企業建立了校外實踐教學基地,較為有效的提高了學生的生產實踐能力。
(3)在教學過程中引入了現代化的教學手段
多媒體教學以其信息量大、效率高、表現方式直觀生動而廣泛用于基礎課的教學。我院要求教師根據課程實際情況自己制作CAI課件,充分利用網上資源,引入最新動態及相關圖片,利用計算機動畫進行效果渲染,激發學生學習興趣。另外我院正在開發《化工原理》課程的計算機輔助教學軟件,以DCS控制系統為基礎,進行典型化工產品生產過程模擬操作。
結束語
我院將繼續立足于地方經濟發展和社會需求,以培養應用型人才為核心追求,積極推動和深化應用化學專業課程體系改革,為提高人才培養質量提供有力保障。
參考文獻:
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關鍵詞:新課程; 化學教育專業課程改革; 探討
中圖分類號:G718 文獻標識碼:A 文章編號:1006-3315(2016)03-103-001
化學教育的根本目的是培養符合時展的化學教師,而化學教師的培養很大程度上依賴于化學教育課程的設置,可以說,化學教育專業課程設置直接影響化學人才的培養目標以及化學人才的綜合素質。在新的教育時代背景下,新型的化學教師不僅要具有扎實的專業知識以及教學技能,而且還要具有獨特的人格魅力,而化學教學這較強的綜合素養需要整體性的成體系的化學教育專業課程的支撐。
化學教育專業課程的改革要始終以化學教育專業課程目標為中心,將學科的知識性與實用性有機的聯系起來,讓學生不僅能學到專業的知識,更能將理論知識應用到實踐中去,讓知識在實踐中發揮價值。
一、化學教育專業課程的設置
化學教育專業課程可以分為四大模塊,即教育課程、專業知識、拓展性知識以及實習實踐。
1.教育課程模塊
教學課程模塊主要針對化學教育專業學生而言,傳統的教學課程模塊包括教育學、心理學以及化學教學論,現代的教學課程模塊新增了化學教育測量與評估、化學文獻檢索等新型科目,意在增強化學師范生的知識建構,培養出適應時展的化學人才。化學教育專業除了專業課程之外,還有更加豐富的選修課,例如有效思維與學習的策略、教與學的評價、學習動機與心理學等,這些課程打開了學生的思維,豐富了學生的知識建構,使得學生看見更廣闊的化學天地。此外系部還開設了諸如中學化學課程分析與解題研究、化學教學實踐等限定選修課程,這些課程不僅重視學生的化學專業基礎知識,而且格外重視化學教師的專業素養,其引領學生逐漸由化學師范生走向化學教師。
2.專業知識模塊
在教育理念不斷革新的環境下,時代為教師的教育提出了更為嚴格的要求,即學科性以及師范性。據調查顯示,就目前而言,全國范圍內的高校化學教育專業都設有專業必修課程以及專業選修課程,然而學生普遍認為專業課內容偏難且實用性不大。因而我們可以根據實際所需,將化學專業課程進行精簡,根據知識的實際利用效率適度降低難度,將值得深入思考的難題列入選修課程,供少數人進一步深造。
3.拓展型知識模塊
新課程理念弱化了傳統的學科獨立性思想,著重強調學科間動態的綜合性聯系,在學科間緊密聯系中尋求學科內容發展的豐富性以及無限性。面對中學課程逐漸走向多元化、就業形式愈加嚴峻的趨勢,高校在注重專業知識培養的同時,要提升對選修課的重視程度,將培養學生的綜合思維能力以及綜合實踐能力放在突出地位。選修課程的設置要根據社會對人才的需求而做出適當的調整,課程的內容要始終以學生為中心,引導學生自主探索選修課程內容,從中發現自身的興趣愛好。
4.實習實踐模塊
化學教育專業的教育見習與課堂學習同步進行,見習根據課程的進度穿插在各個學期中,見習的實際操作以中學化學課程分析、化學教學論以及中學化學實驗研究等相關理論為支撐;一般而言,教育見習集中安排在大學學習的第七個學期,見習實踐為八周,除了集體見習,學生還可以在教師的指導下利用暑寒假以及周末進行自主性見習。教學實踐環節除了見習外,還包括工業見習、社會調查等,這些實踐活動可以根據教學的具體需要安排在各個學期中,在實踐活動中更深層次的體會課堂知識所學的深刻內涵。
二、化學教育專業課程設置的特點
1.課程設置綜合化
化學課程的設置在重視基礎知識的同時,還應提升對化學教育專業知識的重視程度,兩種知識在教學過程中實現有機的統一,共同服務于化學教師的培養。此外,化學課程還應增加化學專業相關領域選修課程的設置,開拓學生的視野,使得化學教育專業師范生不僅能有扎實的化學理論知識,還有較強的化學綜合素養,在未來的化學教師崗位能游刃有余。
2.高度重視新課改背景下化學教師的培養
化學教育專業課程實現基礎性教育課程與深化拓展性教學課程的有機統一,強化了化學教育專業學生對中學化學知識的建構,加深了學生對中學化學的理解,同時促進學生對中學化學知識展開自主探索,同時,學生能根據時展的潮流對化學知識進行新領域的探究。這種緊密圍繞中學化學內容及其認知規律、教育目標與教學要求等來建構的化學教育專業課程,集中體現了中學化學教師培養的專業性與針對性,這為培養符合時代所需教師的目標的實現奠定了扎實的基礎。
3.以探究式學習方式為媒介促進化學教育理論與實踐的有機結合
在化學教育過程中,教育者要高度重視探究式學習方式,鼓勵學生大膽進行個人反思、積極進行集體探究合作,在實踐中提升學生的反思意識以及實踐能力。探究式學習方式能促進理論與知識的有機結合,讓學生更深刻的掌握課堂所學,同時也能提升學生課堂知識的實踐應用能力。
參考文獻:
[1]徐春熒.關于普通高校化學教育改革的若干思考[J]亞太教育,2015(36)
摘要:優化化工類全日制碩士專業學位研究生的培養方案,設置化工設計和工藝研發兩個培養模塊,將研究生的專業課分為兩個教學班授課,強調實踐的重要性,設置實驗性(實踐性)課程,積極探討和建立適合浙江地方經濟社會發展的全日制碩士專業學位研究生的培養模式。
關鍵詞:專業學位;碩士研究生;課程設置;實踐性課程;化工類
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)49-0222-02
一、國內外同類研究工作現狀
目前,國內在全日制碩士專業學位研究生培養方面存在較大差異。從檢索到的公開資料來看,有些高校有相應培養方案,有些與傳統全日制碩士學術學位型研究生的培養方案區別不大;也有的單位在培養方案中有明顯變化,如對公共必修課、專業基礎課和專業必修課都做了較大幅度縮減(小于23學分),增加了實踐性彈性學分(7學分):科學社會主義和自然辯證法各縮減為1學分,英語縮減為2學分,數學基礎包括兩門課4學分。在實踐性環節、畢業論文等方面雖有定性描述,但缺乏實質性的內容;更多的學校大都還沒有配套的培養方案,基本沿用學術型研究生的培養套路。這些情況都充分說明,各高校對于全日制碩士專業學位研究生的認識還很模糊,管理上大多借用過去碩士研究生的一套操作辦法,還沒有形成獨立的管理運作體系,尤其是涉及與企業的合作與實踐基地的建立等方面,更覺得無從著手。在教學上確實已經與學術型研究生完全分離了,形成了自己的特色。但在實習實踐環節還沒有統一,表現在有的學生確實進入企業實習崗位,實習效果很好;有的還沒有真正進入實習崗位,基本在校內導師實驗室進行科研工作,與學術型雷同而學術要求卻享受專業學位型,沒有達到培養計劃的要求。
二、課題指導思想
以教育部《關于做好全日制碩士專業學位研究生培養工作的若干意見》的文件精神為指導,結合我校的現狀,以培養應用型人才為目標,開展全日制碩士專業學位研究生的聯合培養工作,滿足企業發展和地方經濟發展對高層次應用型專業人才的迫切需求,發揮化工學院在浙江省的社會影響力。
專業學位是培養在專業領域具有堅實的基礎理論和寬廣的專業知識,具有較強的解決實際問題的能力,能夠承擔專業技術或管理工作,具有良好業素養的高層次應用型專門人才。學術性學位碩士研究生則主要培養學術研究人才。兩者培養方式不同。專業學位課程設置以實際應用為導向,以職業需求為目標,以綜合素養和應用知識與能力的提高為核心。教學內容強調理論性與應用性課程的有機結合,突出案例分析和實踐研究;教學過程重視運用團隊學習、案例分析、現場研究、模擬訓練等方法;注重培養學生研究實踐問題的意識和能力。在具體的學習過程中,要求有為期至少半年(應屆本科畢業生實踐教學時間原則上不少于1年)的實踐環節。而學術學位研究生的課程設置側重于加強基礎理論的學習,重點培養學生從事科學研究創新工作的能力和素質。
三、化工類全日制碩士專業學位研究生的培養
以強化實踐環節為主線,區別全日制碩士專業學位研究生與全日制碩士學術型學位研究生的培養規格。首先設計由實踐主導的全日制專業學位碩士研究生的培養方案,該方案應與傳統學術學位型碩士研究生的培養方案有明顯區別,強調應用型、實用性和適應性;其次,要建立穩定的全日制專業學位碩士研究生的實踐基地,保證全日制專業學位碩士研究生能有充分的時間接觸實際生產,加深感性認知。
(一)設計化工類全日制碩士專業學位研究生的培養方案
首先將走訪企業了解對人才需求的信息,另一方面,對其他學校專業學位碩士研究生培養模式進行調研,廣泛收集材料。我們認為,在專業基礎課和專業選修課的設置上,應強調以實踐為主導進行課程設置,提高實踐性課程的比例。適當減少理論性課程教學,增加應用技術性課程,安排一定實踐性課程,特別是與某種特定崗位相匹配的實踐技術,強調工程工藝過程的學習和單元操作的學習;在公共基礎課方面,引導公共英語教學向提高聽、說、讀、寫應用能力轉變;壓縮政治理論課學時,增開專利法、民法等法律方面的通識類課程。
(二)優化課程設置方案
在課程設置上應適時減少純理論型課程及其課時,如高等有機化學、現代色譜分析技術、有機結構分析、高等化工熱力學、催化作用導論、雜環化學、農藥化學、綠色化學等,精減學時,由48學時精簡到32學時;精中取優,組成專業基礎課。在上述課程中,可以借鑒我國多年實行且成熟的二級學科課程體系制度,把目前化學工程與技術一級學科的全日制碩士專業學位研究生的課程體系做一個超二級學科的課程體系調整,就是將蘊含量寬大的原化學工程與技術一級學科課程體系變更為兩個超二級學科課程體系,形成兩個專業模塊,即化學工程模塊和化學工藝模塊,將學生分成兩個教學班。依據專業模塊的要求對各自課程設置進行調整,即工程設計型模塊和工藝研究型模塊,兩個模塊分別按照各自知識結構設置工程設計類課程或工藝研發類課程,同時允許學生跨模塊選課。
化工類全日制專業學位型碩士研究生應該具備的最直接的實踐技能就是實驗操作技能。在本領域的實踐體系設計中,增加一項實驗技能訓練,此項訓練可以開放選修實驗或創新實驗的形式開課,內容不同于研究生的畢業論文,主要集中本專業方向的典型成熟實驗,如化學工程模塊的化工基本單元操作實驗和化學工藝模塊的熱點產品合成及其三廢控制處理實驗等,通過這類課程可拓展學生的專業知識面,增加實驗操作技能的培養。
(三)課程設置要與教學內容調整、教學方式改進等協調進行
全日制碩士專業學位研究生的培養目標是培養應用型人才,所以其課程設置應強調以應用和實踐為導向的基礎理論課程的學習,并由有豐富實踐經驗的教師主講。現階段開設的多數理論課程對專業學位研究生而言理論知識偏深,并且工程實用性不強。近二十年來化工科技發展的結果證明,傳統教科書中的很多理論都存在缺陷,不夠完善。這就要求授課教師既要掌握深厚的理論知識,又要有豐富的工程實踐經驗,能把課程有關理論與當前的最新研究進展結合起來,對課程內容進行補充,把最新的科研成果充實到課堂上。課程學習重在培養,分析問題中找到正確的方式方法,進行多角度、多層次的專業性互動交流,多舉例分析從而加深研究生們對某一專業領域里的相關知識的認識。教師要增加生產實例討論等實踐性環節,這種實踐型教學方式可以進一步提高課程的教學效果。
為了培養工程實踐能力,全日制專業學位碩士生的課程體系還應增加實踐教學、專業課程實習實踐、專業實訓等實踐環節。通過實踐,使學生把從書本上學到的知識與實際研發工作結合起來,將解決實際問題作為突破口,在實踐過程中,強調了解其中的科學原理,擯棄其中的不科學的成分,為提升產品的軟實力發揮作用。如:解決生產過程中的不合理過程、或減少能耗、或減少三廢排放等。
全日制專業學位碩士研究生的企業實踐環節學習時間要求半年至一年。時間培養年限占據了重要環節,深入實際生產把書本上的理論知識和產品研發活動有效連接,讓專業實踐能力的培養得到了更好的運用貫通,能提高學生工程實踐水平奠定堅實的物質基礎,為企業發現和解決生產中存在的問題創造條件。
四、結論
關于課程設置方面,在實際操作層面上已經逐步實施,經過幾年來的實踐檢驗,從學生和企業的反饋情況來看效果良好。我們強調以實踐為主導進行課程設置,適當減少理論性課程教學,增加應用技術性課程,安排一定實踐(實驗)性課程,特別是與某種特定崗位相匹配的實踐技術,強調工程工藝過程的學習和單元操作的學習。從實際情況看,這樣的操作方法確實收到了很好的效果。限于資金、場地、設備等條件的制約,實驗類課程還未實施,有待今后進一步發展完善。
關鍵詞:工程教育;有機化學;課程改革
20世紀90年代初,以波音公司為首的大型跨國公司對各工程專業畢業生提出了一系列新的要求,促使歐美大學改革工程教育觀念和模式。麻省理工學院(MIT)等大學經過探索研究,創立了CDIO工程教育模式[1]。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate),以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程,繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念,是近年來國際工程教育改革的最新成果[2]。2008年中國CDIO工程教育模式研討會上,與會專家指出:CDIO作為一種指導工程教育人才培養模式改革的教育思想觀念和課程設計的框架體系,符合現代工程技術人才培養的一般規律,具有良好的發展前景和推廣價值。CDIO的核心在于根據工程鏈環節的工程、崗位、職業、行業的學生知識、能力和素質的要求,以工程設計為導向,以項目訓練為載體,來重新設置課程和教學模式[3]。因此,應積極推廣CDIO的經驗和做法,努力促進我國工程教育改革和人才培養模式改革。在教育部的發起和組織下,我國于2006年正式開展了工程教育專業認證的試點工作。2011年教育部提出實施“實施卓越工程師教育培養計劃”,是改革和創新工程教育人才培養模式,提高工程教育質量的戰略舉措。作為教育部第二批參與“卓越工程師教育培養計劃”的高校之一,四川理工學院在卓越工程師培養方面正在進行積極的探索與實踐,提出建立“立足地方、面向行業、構建具有工程精神的應用型人才”培養體系,實施以能力為導向的工程教育課程體系改革,按照課程內容進行整合、重構,建立了通用能力、專業能力、綜合能力等三大課程模塊,創新多元化人才培養模式[4]。但筆者團隊認為:提升工程教育質量的工程教育改革,并不是單純的培養方案和課程體系的調整,而應該是一個系統工程,其中心和核心的任務是培養高素質應用型人才。這就要求培養方案中的每門課程都要樹立培養應用型人才的理念,圍繞應用型人才培養的中心任務進行課程體系和結構調整,進行教學方式和模式的改革。《有機化學》課程作為材料、化工、生工、輕化等本科專業群的核心專業基礎課程,對后續專業課程的學習和專業知識體系的構建具有重要的作用。但現階段,《有機化學》課程存在自成體系、自我封閉的問題,很少與后續專業課程掛鉤,也很少考慮到課程的理論知識在實際工程問題上的應用,這些都不利于高素質應用型專業人才的培養。為此,筆者團隊幾年來一直嘗試和探索在化工類工程專業的《有機化學》基礎課程的教學中,融入工程教育理念,調整知識結構體系,改革教學模式,提升《有機化學》基礎課在工程教育和應用型人才培養中的作用和地位,更好的服務于應用型人才培養。
1《有機化學》課程改革思路
相對于化工類工程專業的核心專業課程,如化工原理、化學反應工程、分離工程、化學工藝學和化工設計等課程,《有機化學》課程作為專業基礎課程,理論性強且自成理論體系,基本可歸屬于理論課程的范疇。其教學的重點主要集中于系統講授各類有機化合物的結構和性質的關系及其相互轉化的方法,介紹有機化學反應原理和影響因素、有機化合物的立體化學、分離鑒定和結構表征等內容。因此課程的授課教師普遍認為《有機化學》只是一門理論課程,其任務就是為學生后續專業課程的學習奠定相應的理論基礎,在課程的教學中難以實施工程教育理念和“做中學”的教學方式。同時,由于課程的理論性較強,多數學生們認為本課程學習與將來所從事的工作不會產生多大聯系,學習興趣不高和學習動力不足。因此,要在工程教育背景下,首先必須解決課程的改革思路問題,如在《有機化學》在教學中融入工程教育理念的可能性和現實性。美國麻省理工學院教授、國際CDIO創始人EdwardF.Crawley在關于工程教育改革的主題報告中指出,基于產品、過程、系統的生命周期的開發和部署(product,process,anddevelopmentanddeploymentofsyctemlifecycle)的工程實踐環境下的工程教育更為有效,CDIO只是基于該工程教育理念的模式之一;對于無實體產品的工程專業,MIT的教育者提出了4M(Measure-Model-Manipulate-Make)教育模式;無論CDIO模式還是4M模式,工程教育的核心基礎是情景教育(ContextualLearning)[5]。即學生在學習與工程職業相關的知識和技能并知道如何有意義的應用所學知識和技能時,學習更為積極主動和有效率。另外,工程教育是培養學生的工程理念,賦予學生今后從事相關工程職業的綜合能力,除了具有綜合運用所學科學理論和技術手段分析并解決工程問題的基本能力外,還需要具有團隊協作能力、批判性思考能力和綜合思考、解決問題的意識屬于綜合素質和能力,這些能力在很大程度上需要通過基礎課程教學來培養。綜上,只要教師在《有機化學》課程教學中,牢固樹立工程教育理念,實施工程背景的情景教育,理論聯系實際,使學生在工程教育的氛圍中學習,受到工程教育的熏陶;同時注重學生團隊協作能力、批判性思考能力和綜合思考、解決問題的意識屬于綜合素質和能力的培養,就可以使《有機化學》課程更好的融入化工類工程專業的工程教育體系,服務于學生的“大工程觀”的培養,滿足工程教育專業認證對專業基礎理論課程的要求。
2《有機化學》課程改革措施
2.1構建面向不同專業需求的差異化
《有機化學》課程體系在《有機化學》課程教學中,改革現有的同質化的課程教學模式,在保證課程的基本理論知識體系的前提下,針對每一個化工類工程專業對課程的不同需求,設計差異化和針對性的課程知識體系。如安全工程專業,注重引導學生對危險有機化學品安全知識學習,養成查閱典型常見有機化合物的MSDS的習慣,引導學生通過解讀化合物閃點、爆炸極限、危險特性、危害等信息認識其危險性和毒性,了解其防護措施和泄漏處理等化工安全的專業知識。對化學工程與工藝專業,則側重安排有機化學副反應控制、后處理分離純化的可能性和方法手段等知識。因雜環、甾族、生物堿是藥物的基本結構和功能單元,藥物在體內代謝和藥理作用又涉及與碳水化合物、蛋白質和核酸等類化合物的作用,因此其他化工專業較少涉及的內容,又成為制藥工程專業必需的基本知識。
2.2嘗試《有機化學》課程的情景教育
《有機化學》雖然只是一門理論基礎課程,但課程涉及的有機化合物在日常生活和化工生產具有廣泛的應用;有機化學反應的產物,大多是化工、醫藥產品或中間體。因此在學生掌握了一些基礎理論知識后,在課程后半程教學中,通過合理設計課堂教學內容,采用IDG(inspiration,guidance,anddiscussion)教學模式[6]和“以研究為本,解決一個實際問題”的單元模塊式教學模式,盡可能實施情景教育,開展研究型和創新型教學,讓學生在學習過程中思考如何將基礎的理論知識應用于產品開發實例的分析、處理和設計上,打通基礎課程和專業課程的聯系。在每一章節引入2~3個應用和產品開發實例,通過引導學生思考相關的原料選擇、成本控制、反應實施(副反應控制)、后處理分離等問題,達到對學生實施工程觀的培養和一定意義上的工程情景教育的目的。例如對于格氏試劑這部分內容的教學,常規的教學方式是介紹格氏試劑的制備、性質和反應;對于格氏試劑這類在有機合成和精細化學品生產上具有廣泛應用的重要有機試劑,單純作為一個重要知識點進行教學,無法激起學生的學習興趣,對格氏試劑的應用也沒有感性的認識,完全背離了工程教育的理念。筆者團隊通過錄制、剪輯實驗室小試規模和車間中試規模制備、使用格氏試劑的視頻,結合視頻簡要介紹格氏試劑制備及反應時溶劑處理、鎂屑處理、實際操作過程無水無氧條件的達成、反應引發等過程的操作細節及注意事項;在使學生掌握教學內容的同時,也讓學生了解在研究和生產環節實際實現一個書面反應需要注意和考慮的問題,了解實驗室和車間規模完成一個反應的區別,培養學生綜合思考和解決問題的能力,從而達到工程觀的培養和情景教學的目的。同時通過介紹未按操作規程對乙醚/四氫呋喃溶劑進行無水處理、制備格氏試劑時反應條件控制不好導致反應釜沖料引起火災和爆炸事故的實例,給予學生以警示和培養學生的安全意識。
2.3精心設計習題,培養學生的科學性思維
如精心設計有機化合物合成題,以實際問題代替隨意設定的習題,讓學生在解決問題過程中學會綜合考慮安全、經濟成本、環境保護等實際因素對產品開發和生產的影響。同時選擇具有幾條合成路線的化合物,給出可能的合成路線,將學生分成幾個小組,每個小組在充分查閱資料,綜合考慮原料來源和成本、工藝條件、實際收率、目標產物分離的難易程度以及綜合評價成本、安全和對環境的影響等諸方面的因素后,提出可行的和最佳的方案;并組織學生討論,對其他小組的方案進行評價。即使學生受到工程理念的熏陶,也能培養學生的團隊協作和批判性思考等綜合能力。2.4在《有機化學實驗》課程的教學中引入研究型教學模式改革現有實驗課程固定實驗項目的教學模式,在初步完成基本操作和基本技能的訓練后,篩選和安排1~2個綜合性和設計性的創新實驗項目,將資料查閱、實驗方案擬定、合成、分離提純及鑒定表征等環節連成一體,將實驗進化為微型科研項目,讓學生以完成項目的方式進行實驗課程的學習,培養學生的團隊精神和協作精神,提高學生的工程素質和應用能力。
3結語
筆者團隊根植培養應用型人才的理念,根據課程特點,積極探索化工類專業基礎理論課《有機化學》的課程改革。在教學中踐行CDIO工程教育理念,引入情景教學模式,優化課程內容,提出了一些具有可操作性的措施和方法,取得了一定的正面成果,使《有機化學》課程能更好地服務于高素質工程人才培養的核心任務。當然,本文只是我們在工程教育背景下實施《有機化學》課程改革的初步經驗和心得,尚有諸多不完善之處。另外,基礎理論課程教師普遍缺乏工程背景,制約課程的教學改革,難以完全滿足工程教育的要求,如何克服這一問題也需要在今后的教學過程中繼續探索和思考。
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