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教學(xué)資源建設(shè)是有中國特色卓越工程師教育培養(yǎng)計劃實現(xiàn)的關(guān)鍵問題,也是長期以來中國卓越工程師教育培養(yǎng)計劃實施的重點和難點問題。我國教學(xué)資源建設(shè)仍然存在總量不足、分布不均、共享困難、不能有效服務(wù)專業(yè)設(shè)置、課程建設(shè)、頂崗實習(xí)和學(xué)生就業(yè)等諸方面的不足?!秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》明確要求把加快教育信息化進程作為推動教育改革發(fā)展的保障措施。卓越計劃結(jié)合自身規(guī)律開發(fā)數(shù)字化資源,加強以優(yōu)質(zhì)視頻、教學(xué)素材、特色專題為主要內(nèi)容的專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè),有利于推動卓越計劃相關(guān)專業(yè)建設(shè)、課程改革和教學(xué)方法手段的不斷創(chuàng)新,并直接關(guān)系到卓越計劃培養(yǎng)出來的人才質(zhì)量。同時,《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(教高(2012)4號)》提出“通過多種方式整合校園資源,優(yōu)化辦學(xué)空間,提高辦學(xué)效益,確保高校辦學(xué)條件不低于國家基本標準。因此,建立開放靈活的教育資源共享平臺、提高資源建設(shè)的規(guī)范性和利用效率、降低建設(shè)成本和促進優(yōu)質(zhì)教育資源的普及和共享已成為亟待解決的重要問題。
2卓越計劃化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)資源建設(shè)的思路
卓越工程師背景下的化學(xué)工程與工藝專業(yè)需要根據(jù)行業(yè)對化工工程師知識、素質(zhì)和能力的要求,確定相關(guān)課程和實踐教學(xué)環(huán)節(jié),將涉及工程意識、工程素質(zhì)、工程實踐能力、工程綜合能力培養(yǎng)、企業(yè)以及工程項目管理知識的課程納入培養(yǎng)方案中,增加工程教育相關(guān)課程,因此,必須按照新的人才培養(yǎng)方案,以教材建設(shè)和精品課程建設(shè)為手段,改革教學(xué)內(nèi)容,加強教材建設(shè),自主編寫和完善系列專業(yè)教材,使教學(xué)內(nèi)容充分反映新世紀化工實際生產(chǎn)和化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新要求??傮w建設(shè)思路如下:
2.1構(gòu)建“新體系”
構(gòu)建以培養(yǎng)工程意識、工程素質(zhì)、工程實踐能力、工程綜合能力為目標的實踐教學(xué)新體系。按照基本技能層、知識應(yīng)用能力與工程實踐能力層、創(chuàng)新能力與工程綜合能力層等“三層次”,循序漸進地培養(yǎng)學(xué)生的工程綜合能力和創(chuàng)新能力。在基本技能層,主要通過課程實驗、上機操作等實踐環(huán)節(jié)加深對理論課程基本概念、基礎(chǔ)知識和基本理論的理解和基本技能的培養(yǎng);在知識應(yīng)用能力與工程實踐能力層,主要通過課程設(shè)計、專業(yè)實習(xí)、社會實踐等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對學(xué)生知識應(yīng)用能力的培養(yǎng);在創(chuàng)新能力與工程綜合能力層,主要通過化工企業(yè)輪崗實習(xí)、化工企業(yè)項目設(shè)計與研究、畢業(yè)設(shè)計(論文)、大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競賽、大學(xué)生科技創(chuàng)新活動、產(chǎn)學(xué)研合作開發(fā)等方式實現(xiàn)對學(xué)生的工程綜合能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2.2突出“厚基礎(chǔ)”
本專業(yè)卓越工程師教育專業(yè)培養(yǎng)方案課程設(shè)置分為通識教育,專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課三大模塊。通識教育包括數(shù)學(xué)與自然科學(xué)、人文與社會科學(xué)、體育、素質(zhì)教育公共選修課等,其課程學(xué)時占總學(xué)時的47.7%,課程學(xué)分占總學(xué)分的47.5%;專業(yè)基礎(chǔ)課包括相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課,其課程學(xué)時占總學(xué)時的34.9%,課程學(xué)分占總學(xué)分的34.3%;專業(yè)課包括基本專業(yè)課和專業(yè)方向課,其課程學(xué)時占總學(xué)時的17.4%,課程學(xué)分占總學(xué)分的18.2%。突出了卓越工程師培養(yǎng)的厚基礎(chǔ),為卓越工程師的培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。
2.3強化“寬口徑”
本專業(yè)卓越工程師教育專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)置了精細化工、能源化工和生物化工三個專業(yè)方向課程模塊。其中,精細化工方向課程模塊開設(shè)了精細化學(xué)品化學(xué)、精細化工工藝學(xué)、精細化工過程與設(shè)備、精細化工及分離實驗等課程;能源化工方向課程模塊中開設(shè)了煤化學(xué)、煤化工工藝學(xué)、潔凈煤技術(shù)、煤化工實驗等課程;生物化工方向課程模塊中開設(shè)了工業(yè)微生物學(xué)、生物化工工藝學(xué)、生化分離技術(shù)、生物化工實驗等課程。強化了卓越工程師培養(yǎng)的寬口徑,以滿足大化工行業(yè)對工程技術(shù)人才的要求。
2.4體現(xiàn)“重創(chuàng)新”
教材建設(shè)也是教學(xué)資源建設(shè)不可缺少的內(nèi)容。在化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課教材的選用上,以“加強基礎(chǔ)、精選內(nèi)容、有所創(chuàng)新、有利教學(xué)”為原則,盡量選用國家規(guī)劃教材或者比較權(quán)威的高水平教材。同時,組織教師立項編寫或參編高質(zhì)量教材,如普通高等教育國家規(guī)劃教材或精品教材;自編配套輔導(dǎo)教材和講義,制作和充實各類聲像教學(xué)資料,積極開發(fā)具有專業(yè)特色的CAI課件,錄制網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻。重點開展精品課程建設(shè),爭取獲得1門國家級精品課程、2~3門省級精品課程、4~5門校級精品課程,通過改革與建設(shè),不斷提高教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量,努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力,打造出有扎實理論功底、掌握化工專門技能、有很強事業(yè)心和吃苦耐勞精神的應(yīng)用型專業(yè)人才,以滿足現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展對化工專業(yè)高素質(zhì)人才的需求。我們將不斷完善卓越背景下化學(xué)工程與工藝專業(yè)的教學(xué)資源建設(shè),確保學(xué)校教學(xué)質(zhì)量不斷提高,確保專業(yè)建設(shè)項目績效。
3卓越計劃化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)資源建設(shè)存在的困難
卓越計劃化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)資源建設(shè)的內(nèi)容相當(dāng)豐富,在實際操作過程中需要突破重重難關(guān),其中最為突出的有校企合作、人才需求的個性化和多樣化以及師資隊伍建設(shè)三個方面。
3.1校企合作是首先要解決的問題
近年來,我院不斷探索和完善校企合作的長效運行機制,努力通過各種渠道與企業(yè)溝通,先后在多家大中型企業(yè)設(shè)立了教學(xué)實習(xí)基地并成立了一個工程實訓(xùn)中心,為學(xué)生營造了在企業(yè)進行實踐學(xué)習(xí)的良好機會。但有些企業(yè)為了兼顧安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益,不能為學(xué)生提供在相應(yīng)的技術(shù)崗位上動手操作的機會,這樣一來學(xué)生的動手能力就得不到真正的鍛煉。
3.2人才需求的個性化和多樣化
不同的公司對技術(shù)應(yīng)用型人才的需求均存在差異,如同樣是培養(yǎng)化學(xué)工程與工藝卓越工程師,有些公司需要學(xué)生具有精細化工或生物化工方面的知識,而有些公司則需要學(xué)生具有能源化工方面的知識。因此,我們必須有的放矢地進行化學(xué)工程與工藝專業(yè)卓越工程師教學(xué)資源的建設(shè),以滿足不同公司對技術(shù)應(yīng)用型人才的多樣化需求。
3.3師資隊伍的建設(shè)
化學(xué)工程與工藝專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)必須擺脫傳統(tǒng)的大學(xué)生培養(yǎng)模式,為了實現(xiàn)卓越工程師的培養(yǎng)目標和落實卓越工程師的培養(yǎng)標準,形成具有良好的學(xué)緣結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)和以中青年為主體的雙師結(jié)構(gòu)教學(xué)團隊是順利、高效進行教學(xué)資源建設(shè)的必要條件。而要改變目前師資水平不足,知識結(jié)構(gòu)單一和學(xué)緣結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)狀將是一個長期而艱巨的過程。
4結(jié)論
關(guān)鍵詞:能源化學(xué)工程專業(yè);應(yīng)用型本科人才;培養(yǎng)模式
能源化學(xué)工程專業(yè)是研究利用化學(xué)與化工的理論和技術(shù)來解決能量轉(zhuǎn)換、能量儲存及能量傳輸問題的戰(zhàn)略性專業(yè)。能源的高效、清潔利用將是21世紀化學(xué)科學(xué)與工程的前沿性課題,也是當(dāng)前社會急需的具有廣泛發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)。我國于2010年開始設(shè)置了能源化學(xué)工程戰(zhàn)略新型專業(yè),并于2011年進行試點招生。目前針對能源化學(xué)工程專業(yè)并結(jié)合學(xué)校實際情況,對能源化學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)模式進行了有益的探索。例如:
(1)東北石油大學(xué)對能源化學(xué)工程專業(yè)課程體系進行了構(gòu)建,專業(yè)按照“通識教育+學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)+專業(yè)教育+實踐教學(xué)”四個層面對課程體系進行了設(shè)置[1];
(2)沈陽工程學(xué)院對能源化學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)進行了教學(xué)探討,制定了一系列實踐教學(xué)的相關(guān)規(guī)章制度,如《實驗室開放制度》《實驗室守則》《校內(nèi)外實習(xí)管理辦法》《課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計管理辦法》等實踐教學(xué)的規(guī)章制度[2];
(3)北京化工大學(xué)對能源化學(xué)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)注重學(xué)科發(fā)展的國際化交流與合作。每年邀請國際上著名的學(xué)者到能源化學(xué)工程實驗室進行訪問和交流,通過學(xué)術(shù)報告和互動交流,拓寬學(xué)生的國際化視野。并與多所國際著名大學(xué)建立了密切的科研合作關(guān)系和聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生機制,為學(xué)生搭建了國際交流平臺[3];
(4)哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源化學(xué)工程專業(yè)教學(xué)主要側(cè)重于學(xué)科研究方向的改革,主要包括太陽能電池材料的制備及性能研究,功能晶體材料的制備,生物質(zhì)能源的開發(fā),生物質(zhì)能源與化工原料的轉(zhuǎn)化研究,多晶硅高效回收新技術(shù),發(fā)光二極管(LED)用熒光粉的研制,LED新型散熱器材料的合成及LED封裝材料等研究方向[4]。菏澤學(xué)院是一個應(yīng)用型的地方本科院校,2012年菏澤學(xué)院化學(xué)化工系緊扣菏澤市煤炭石油資源豐富和能源化工基地建設(shè)的需要,成功地申請了能源化學(xué)工程專業(yè),并于2013年開始招生。構(gòu)建一個適應(yīng)社會發(fā)展需求、具有地方特色的人才培養(yǎng)模式,是能源化學(xué)工程專業(yè)健康發(fā)展的基礎(chǔ)。在高等教育大眾化的背景下,應(yīng)用型本科人才成為高等教育的重要對象,并占據(jù)了主導(dǎo)地位[5]。近年來,菏澤學(xué)院根據(jù)地方資源特點、經(jīng)濟發(fā)展需求和學(xué)校的師資結(jié)構(gòu)特點對應(yīng)用型本科能源化工專業(yè)的人才培養(yǎng)模式進行了構(gòu)建。主要從人才培養(yǎng)規(guī)格、理論課程體系構(gòu)建、教學(xué)方式方法革新、實踐教學(xué)和學(xué)生科技創(chuàng)新體系的完善、考核評價方式的改進、師資隊伍建設(shè)等方面進行了探索。
1人才培養(yǎng)規(guī)格的建構(gòu)
人才培養(yǎng)規(guī)格是教學(xué)的前提和基礎(chǔ)?!秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》明確提出:要遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律,深化教育教學(xué)改革,創(chuàng)新教育教學(xué)方法,探索多種培養(yǎng)方式,形成各類人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面[6]。為此應(yīng)構(gòu)建以學(xué)生為主體、以創(chuàng)新應(yīng)用人才為核心,以學(xué)生全面發(fā)展為中心的多規(guī)格本科人才培養(yǎng)模式。為制定切合實際的應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)格,我系深入菏澤市及周邊地市各個能源化工企業(yè)進行調(diào)研,與人力資源招聘部門進行接觸、對已畢業(yè)的學(xué)生進行調(diào)查反饋等,多方收集相關(guān)信息,并結(jié)合菏澤學(xué)院化學(xué)化工系師資結(jié)構(gòu)特點,對我們的人才培養(yǎng)規(guī)格進行了定位。在調(diào)查過程中,我們發(fā)現(xiàn):社會對能源化工專業(yè)的人才需求有三種類型:科研創(chuàng)新性,動手操作技術(shù)性和管理經(jīng)營性人才。考慮到我系師資力量和學(xué)校發(fā)展目標,我們把能源化學(xué)工程的人才培養(yǎng)目標定為培養(yǎng)動手操作技術(shù)性和能源化工企業(yè)管理經(jīng)營性人才。采用“一個專業(yè)兩個方向”進行培養(yǎng),實行“5+3”分流培養(yǎng)方式,即前5個學(xué)期在一起上通識課和專業(yè)基礎(chǔ)課,后3個學(xué)期按照學(xué)生的意愿進行分開培養(yǎng),主要開設(shè)專業(yè)課。同時對經(jīng)營管理型的學(xué)生聘請經(jīng)濟系的老師開設(shè)經(jīng)濟管理型方面的課程。
2課程培養(yǎng)體系的構(gòu)建
課程體系直接關(guān)系到培養(yǎng)人才的質(zhì)量。能源化學(xué)工程是一門內(nèi)容豐富而又廣泛的科學(xué),是涵蓋能源、化工、環(huán)境和材料的交叉學(xué)科。課程體系按照“通識教育+學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)+專業(yè)教育+實踐課”四個模塊設(shè)置,注意學(xué)科前沿和知識體系的完整性,構(gòu)建具有地方特色的厚基礎(chǔ)、寬口徑、重視學(xué)科交叉的課程體系。應(yīng)用型人才培養(yǎng)必須重視實踐課的建設(shè)。在課程體系構(gòu)建中,我們十分重視實踐課的比例,規(guī)定不少于總課時的20%。課程除了基礎(chǔ)課程實驗、專業(yè)課程實驗、暑假實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí),畢業(yè)論文設(shè)計外,還應(yīng)增加大學(xué)生挑戰(zhàn)杯競賽、大學(xué)生科研基金項目、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃項目、開放實驗室等項目。教學(xué)是基礎(chǔ),是傳授知識;科研是創(chuàng)造知識,是教學(xué)的延伸和發(fā)展[7]。組織學(xué)生積極參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽、數(shù)學(xué)建模競賽、機械設(shè)計競賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯賽等競賽項目。其目的是以競賽為載體,把探索精神、創(chuàng)新技能、動手能力、合作能力、針對具體實際問題提出解決方案的能力作為培養(yǎng)目標。這些競賽對于培養(yǎng)我國本科生的科研實踐能力和創(chuàng)新精神起到了積極作用[18],加強了學(xué)生應(yīng)用型能力的培養(yǎng)。
3教學(xué)方式方法的革新
緊密結(jié)合人才培養(yǎng)目標,構(gòu)建全方位的教學(xué)改革模式。在教學(xué)方法上,根據(jù)“多元智力理論”和應(yīng)用創(chuàng)新型人才成長規(guī)律,進行教學(xué)方式的改革,結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實例,采用范例教學(xué)改革模式,使學(xué)生在實踐體驗中感受應(yīng)用創(chuàng)新型人才成長的過程,倡導(dǎo)“做中學(xué)”,使學(xué)生在小組合作比賽中體會自己的成長。在教學(xué)實踐中可采用“項目活動法”,在項目設(shè)計過程中,教師僅起指導(dǎo)作用,學(xué)生可以自主查閱資料并開展與項目有關(guān)的研究性活動和合作學(xué)習(xí)。
4實踐教學(xué)和科技創(chuàng)新體系的完善
實踐教學(xué)和學(xué)生科技創(chuàng)新是培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的重要環(huán)節(jié)。構(gòu)建多層次的包括校內(nèi)實驗、實訓(xùn)、課程設(shè)計、參加科技創(chuàng)新競賽、畢業(yè)設(shè)計,校外工廠見習(xí)、項目合作導(dǎo)師制、校外實習(xí)的“雙導(dǎo)師”制以及校企合作協(xié)同培養(yǎng)制度,切實加強學(xué)生實踐能力和科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[9]。“雙導(dǎo)師”制是指學(xué)生的實習(xí)過程中,由學(xué)校教師和企業(yè)老師共同指導(dǎo),使學(xué)生對工廠實際生產(chǎn)的流程和工藝有一個全面清楚的認識,培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識分析工程問題和工程實踐應(yīng)用能力?,F(xiàn)在我們已與菏澤市的玉皇化工集團、洪業(yè)化工集團、多友科技等企業(yè)合作建立了10多處校外實習(xí)基地。雙導(dǎo)師制的實行,加強了校企結(jié)合,有力地培養(yǎng)了學(xué)生解決工程問題的能力,避免了學(xué)生“所學(xué)”和企業(yè)“所需”脫節(jié)的問題,實現(xiàn)了學(xué)校培養(yǎng)和企業(yè)所需人才的對接。
5考核評價方式的改進
評價是學(xué)科教學(xué)的指揮棒。在能源化學(xué)工程專業(yè)課程評價過程中,采用過程評價與終結(jié)性評價相結(jié)合的評價方式[8]。對于通識課和專業(yè)基礎(chǔ)課程,采取以閉卷考試(70%)和平時成績(作業(yè)、小論文、實踐報告)相結(jié)合為主;對于專業(yè)課,可采用閉卷考試、開卷考試和設(shè)計(論文)相結(jié)合的方式進行考核;對于選修課,采取教師自主考核與院系抽查相結(jié)合的方式;對于實習(xí)和實踐課程,結(jié)合“雙導(dǎo)師制”,采用化學(xué)化工系與企業(yè)共同考核的方式;對于實踐課程,采取小組提交實踐報告并答辯的方式進行評價。變單一評價為多元評價,從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
6“雙師型”師資隊伍的建設(shè)
教師的“復(fù)合”能力(高深的專業(yè)理論和豐富的工業(yè)實踐操作技能)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的前提和基礎(chǔ)。為培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力,結(jié)合專業(yè)發(fā)展實際,構(gòu)建“外引+內(nèi)培+實踐鍛煉”相結(jié)合多渠道的“雙師型”教師的培養(yǎng)方式,加強與高校、科研院所和企業(yè)的聯(lián)系,切實提高教師的業(yè)務(wù)水平。近三年來,我系派出4位教師到能源化工企業(yè)進行業(yè)界鍛煉,培養(yǎng)教師的工程實踐能力,使教師明確企業(yè)對人才規(guī)格的需求,同時加強與企業(yè)之間的科研合作。我們還聘請企業(yè)的業(yè)務(wù)骨干為我們的兼職教師,不定期地給學(xué)生開設(shè)講座和實踐課。同時,我們鼓勵年輕教師考取化工安全評價師、化工工程師、設(shè)備設(shè)計工程師等相關(guān)專業(yè)的職業(yè)資格證書。這些措施有力地培養(yǎng)了教師的工程實踐應(yīng)用能力,加強了“雙師型”師資隊伍的建設(shè)??傊?,根據(jù)社會發(fā)展對能源化學(xué)工程人才的需求和菏澤學(xué)院建設(shè)應(yīng)用型地方特色明顯建設(shè)的目標,化學(xué)化工系根據(jù)師資結(jié)構(gòu)特點,對能源化工人才培養(yǎng)模式進行了探索和改革,目前取得了一定的經(jīng)驗。而對如何更高效的進行校企合作,建設(shè)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合協(xié)同創(chuàng)新體系,打造有能源化學(xué)工程專業(yè)特色的培養(yǎng)模式和體系,是我們繼續(xù)努力和探索的目標。
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[8]陳彥廣,韓洪晶,陳穎,等,基于國際化、工程化能源化工工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的評價及效果[J].教育教學(xué)論壇,2013(13):224-227.
(一)明確工程教育的培養(yǎng)目標和內(nèi)涵
工程教育由工程科學(xué)、工程社會學(xué)、工程技能訓(xùn)練等構(gòu)成,其目標是培養(yǎng)“高級工程技術(shù)人才”“高級科學(xué)技術(shù)人才”和“高級工程管理人才”等。歐美以麻省理工學(xué)院(MIT)為代表的一些大學(xué)充分拓寬了高等工程教育的內(nèi)涵,從關(guān)注工程教育本身轉(zhuǎn)向強調(diào)影響工程教育的哲學(xué)、教育學(xué)和文化學(xué)基礎(chǔ)等,其目的是全方位培養(yǎng)基礎(chǔ)知識厚、實踐動手能力強、學(xué)習(xí)能力強、適應(yīng)能力快、創(chuàng)新素質(zhì)高、綜合素質(zhì)好的“現(xiàn)代工程人”?,F(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展所需要的人才已經(jīng)超越了只問過程不求結(jié)果的學(xué)術(shù)性人才和只知其果不問其因的應(yīng)用性人才。當(dāng)前社會迫切需求的是能夠?qū)⒗碚撆c應(yīng)用相結(jié)合,過程與結(jié)果相統(tǒng)一,將科學(xué)家素質(zhì)與工程師精神相融合的工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才;工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才要能夠?qū)⒖茖W(xué)原理及學(xué)科知識轉(zhuǎn)化為設(shè)計方案或設(shè)計圖紙,并將設(shè)計方案與圖紙轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。工程實踐創(chuàng)新平臺的構(gòu)建要以社會、企業(yè)對人才的需求為導(dǎo)向,必須與工程應(yīng)用創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)內(nèi)涵相結(jié)合,充分考慮相關(guān)專業(yè)的定位、方向和特色;以提高學(xué)生自主獲取知識的能力和應(yīng)用知識的能力為目的,以激發(fā)他們的創(chuàng)新與創(chuàng)造性思維為宗旨;并增強他們的自信心和與人溝通交往的能力,加強他們對所學(xué)專業(yè)的熱愛等。構(gòu)建過程中還要樹立以創(chuàng)新為核心,“重過程體驗、重創(chuàng)新思維”的教學(xué)理念??傊?,實踐創(chuàng)新平臺的架構(gòu)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不僅要呈現(xiàn)出綜合性、復(fù)雜性和創(chuàng)新性的特征,還要體現(xiàn)社會性和倫理性的特征。
(二)分層次、多元化
化學(xué)工程學(xué)院實踐創(chuàng)新平臺的架構(gòu)以強化實驗技能訓(xùn)練、開拓創(chuàng)新意識、培養(yǎng)產(chǎn)品開發(fā)和實際操控能力為目的,建設(shè)了主輔線兼?zhèn)?、課內(nèi)外結(jié)合的高水平化工基礎(chǔ)實驗室和獨具石化特色的專業(yè)實驗室,建設(shè)了校企聯(lián)合、現(xiàn)場實習(xí)與仿真操作互補的實習(xí)基地;開發(fā)了系列化工生產(chǎn)實習(xí)仿真軟件,并同時開展化工原理實驗大賽和化工設(shè)計大賽,打造了具有“實踐內(nèi)容特色化,科研成果教學(xué)化,工程訓(xùn)練實戰(zhàn)化”的立體化、多元化的實踐創(chuàng)新平臺。實踐創(chuàng)新平臺的架構(gòu)過程中注重實踐課程教學(xué)內(nèi)容的改革。鼓勵教師開設(shè)綜合設(shè)計型課程、模擬訓(xùn)練課程和研究方法實踐課程,教學(xué)內(nèi)容面向化學(xué)工業(yè)的工程實際,并結(jié)合學(xué)科前沿,更多地采用案例分析、課程項目等形式。學(xué)生首先在課堂理論教學(xué)中認知工程實踐,奠定工程實踐創(chuàng)新人才扎實而又雄厚的理論基礎(chǔ),并使學(xué)生的實踐能力逐漸由學(xué)科基礎(chǔ)實踐轉(zhuǎn)向多學(xué)科知識融合實踐,為高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。與此同時,為強化學(xué)生化工設(shè)計的能力,采取項目教學(xué)的形式,按照實戰(zhàn)演練的要求,統(tǒng)籌優(yōu)化、整合化工原理課程設(shè)計、化工設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容,構(gòu)建點、線、面循序漸進且長程統(tǒng)一的化工設(shè)計實訓(xùn)平臺,使工程理念四年不斷線。在現(xiàn)場實習(xí)過程中,實現(xiàn)認識實習(xí)對化工工藝流程和化工設(shè)備的認知到生產(chǎn)實習(xí)對化工工藝參數(shù)和化工工藝流程的熟知,最后到化工仿真的實際操作??傊趯嵺`創(chuàng)新平臺的構(gòu)建過程呈現(xiàn)出了由認知實踐、工程實訓(xùn)和工程實戰(zhàn)的層次過渡。
(三)動態(tài)發(fā)展原則
在經(jīng)濟高速發(fā)展的信息時代,知識已經(jīng)超越了社會構(gòu)成中的其他要素成為了決定工程企業(yè)發(fā)展的主要素。當(dāng)今科學(xué)知識和技術(shù)發(fā)展速度超越了以往任何時代,知識發(fā)展?fàn)顩r使工程企業(yè)等組織的生產(chǎn)水平與服務(wù)領(lǐng)域不斷變化,對高素質(zhì)工程人才的工程與社會方面的知識和能力不斷提出新要求,在工程職業(yè)實踐過程中不斷遇到新的問題與情境。社會和企業(yè)對人才能力和要求的變化及工程實踐問題的變化,要求高素質(zhì)工程實踐創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標要實時作出調(diào)整,相應(yīng)的課程體系和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)也要隨之變化,這就決定了實踐創(chuàng)新平臺的構(gòu)建要遵循動態(tài)發(fā)展的原則,在動態(tài)變化中讓學(xué)生感受、理解知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程。
二、工程實踐創(chuàng)新平臺架構(gòu)模式
(一)現(xiàn)場實習(xí)實訓(xùn)化、仿真模擬實戰(zhàn)化
工程實踐是工程教育的重要特征,是工程教育的靈魂,而產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是工程教育的本質(zhì)要求。學(xué)生只有充分利用校企合作平臺,通過實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)不斷地嘗試、摸索和研究,才能不斷提高工程創(chuàng)新能力和分析解決工程實際問題的能力。只有親歷工程實踐過程,才能真正了解工程的內(nèi)涵,體驗企業(yè)文化,并提高認知社會的能力。由此決定了生產(chǎn)實習(xí)的重要性?;瘜W(xué)工程學(xué)院充分調(diào)動社會各界優(yōu)質(zhì)資源,不斷探索校企合作方式,先后與校內(nèi)外多家石油石化大型企業(yè)簽訂了聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議,讓學(xué)生在企業(yè)實習(xí)期間,具有學(xué)生和企業(yè)員工雙重身份。目前化學(xué)工程學(xué)院已形成了“生產(chǎn)現(xiàn)場實習(xí)+計算機仿真實習(xí)”的生產(chǎn)實習(xí)模式。四周企業(yè)現(xiàn)場實習(xí)實行與企業(yè)相同的倒班制,教師和學(xué)生深入車間和工人師傅打成一片,教師更多地給予學(xué)生理論知識的傳輸,現(xiàn)場師傅給予現(xiàn)場經(jīng)驗的指導(dǎo)。學(xué)生在完備的安全防護措施下到常減壓蒸餾、催化裂化、重油加氫裂化和催化重整等不同的煉油裝置上跑流程、爬塔器、辨認主要操作設(shè)備和輔助設(shè)施,并在車間見習(xí)工人師傅對DCS系統(tǒng)的操作,觀察各類操作參數(shù)的變化,以及突發(fā)性事故的處理方法等。但鑒于現(xiàn)場安全的嚴格要求,企業(yè)不允許學(xué)生進行現(xiàn)場操作。為彌補生產(chǎn)實習(xí)只能近觀不能操作的遺憾,學(xué)生可在仿真實驗室中進行煉油工藝過程的操作?,F(xiàn)在仿真實驗室中裝有“常減壓蒸餾”“催化裂化”“催化重整”和加氫裂化4套DCS仿真軟件。學(xué)生可利用這四套軟件進行煉油生產(chǎn)裝置的仿真生產(chǎn)、開停工演練、事故處置模擬和化工裝置的流程模擬計算等方面的訓(xùn)練?,F(xiàn)場生產(chǎn)實習(xí)后的仿真實習(xí)使化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的實踐能力錦上添花。生產(chǎn)實習(xí)的實訓(xùn)和實戰(zhàn)過程充分體現(xiàn)了“工學(xué)結(jié)合”“做中學(xué)”和“做中教”的工程教育特點。
(二)教學(xué)實驗綜合化、創(chuàng)新化
把握內(nèi)涵、優(yōu)化組合、架構(gòu)了實驗課程體系,將實驗按照設(shè)計型、綜合型和研究創(chuàng)新型三個模塊設(shè)置。目前已形成了從初級到高級、從基礎(chǔ)到專業(yè)、從接受知識到綜合性、創(chuàng)新性的實驗教學(xué)平臺。設(shè)計型實驗?zāi)K涵蓋了化工原理、化工熱力學(xué)和反應(yīng)工程實驗等,實驗過程遵循“自主設(shè)計,虛擬演練,室內(nèi)實戰(zhàn),厚實基礎(chǔ),實現(xiàn)拓展”的方針。整合并優(yōu)化了專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學(xué)條件,建立了完善的實驗教學(xué)保障機制,構(gòu)建了虛擬化工多媒體操作平臺和多個覆蓋范圍廣的多功能實驗室。實驗內(nèi)容包括了文獻調(diào)研、實驗方案設(shè)計、網(wǎng)上預(yù)習(xí)并模擬演練、實驗室內(nèi)實戰(zhàn)等,強調(diào)學(xué)生實驗過程的自主性,強化對專業(yè)基礎(chǔ)知識的認知。此外,提倡小組討論、協(xié)作攻關(guān)的實驗?zāi)J?,增強學(xué)生的團隊協(xié)作精神。綜合型實驗?zāi)K按照“一線貫通,首尾相合,展現(xiàn)特色,體現(xiàn)綜合”的規(guī)劃,從原油的實沸點蒸餾實驗出發(fā),首先切割汽油和柴油餾分,然后測試原油和相應(yīng)切割餾分的粘度、密度、餾程、硫含量、凝點、閃點和苯胺點等油品性質(zhì)參數(shù),實現(xiàn)整個專業(yè)實驗的一線貫通;結(jié)合石油煉制工程所學(xué)理論,在對所有測試數(shù)據(jù)進行分析的基礎(chǔ)上,對原油性質(zhì)進行綜合評價,確立初步的原油加工方案,從而體現(xiàn)整個專業(yè)實驗首尾相合、特色化和綜合性的特點。研究創(chuàng)新型實驗?zāi)K遵循“把握前沿,展現(xiàn)工程,培養(yǎng)創(chuàng)新”的理念,依托并結(jié)合科研實驗室,積極開發(fā)和建立大型實驗裝置,在構(gòu)建過程中使之規(guī)范化和系列化,盡可能擴大學(xué)生的受益面。
(三)科研成果教學(xué)化
以學(xué)科建設(shè)為龍頭,依托科研實驗室,不斷拓展工程訓(xùn)練內(nèi)涵,加大科研成果向?qū)嶒灲虒W(xué)轉(zhuǎn)化的工作力度,促進科研成果教學(xué)化?;瘜W(xué)工程學(xué)院以科研成果轉(zhuǎn)化為依托,積極開發(fā)和建立大型實驗裝置,作為學(xué)生選做實驗內(nèi)容。如近幾年開發(fā)的兩段提升管催化裂化技術(shù)和多產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)等,均具有為學(xué)生提供實驗的功能,每年都有大量的本科生參與到實驗過程中,這不僅有助于學(xué)生對石油煉制工程教學(xué)內(nèi)容的理解,也有利于學(xué)生綜合能力的提高。鼓勵并推行本科生參與科學(xué)研究,教師將科研課題分解成多個子課題,然后依托化工實驗中心和教師科研室完成相應(yīng)課題的研究;由此開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、提高學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力。
(四)教師隊伍多元化
工程實踐創(chuàng)新平臺的建設(shè)要有強有力的教師隊伍支撐。當(dāng)前工程教育存在的一大弊端就是缺乏有工程背景的教師。盡管在過去的教學(xué)過程中我們注重強化學(xué)生的工程實踐能力,重視各實踐教學(xué)環(huán)節(jié),建立了多層次、立體化的實訓(xùn)教學(xué)平臺,但是我們?nèi)試乐厝狈τ胸S富工程經(jīng)歷的教師。針對教師隊伍中工程實踐經(jīng)驗薄弱的問題,化學(xué)工程學(xué)院實行了青年教師生產(chǎn)實習(xí)輪訓(xùn)制,鼓勵和制訂政策支持教師到企業(yè)培訓(xùn)或到相關(guān)高校學(xué)習(xí)。學(xué)校也調(diào)整用人制度,降低學(xué)歷門檻,注重實踐能力,從廠礦企業(yè)或設(shè)計院引進工程背景豐厚的工程師增添到教師隊伍中。針對當(dāng)前全方位、高素質(zhì)工程人才的培養(yǎng)目標,我們在重視工程設(shè)計、工程管理素質(zhì)培養(yǎng)的同時,還關(guān)注了學(xué)生文化素養(yǎng)的培養(yǎng)。以工程文化教育課程及工程文化教育基地為載體,實施工程文化教育,培養(yǎng)學(xué)生“大工程”意識。要實現(xiàn)這一培養(yǎng)目標,工程教育也需要具備相應(yīng)素養(yǎng)的教師隊伍。此外,借鑒其他高校的成功經(jīng)驗,加大“雙師”型師資隊伍建設(shè)力度,盡快實現(xiàn)教師隊伍結(jié)構(gòu)和素養(yǎng)的多元化。
(五)學(xué)生學(xué)習(xí)自主化
在工程實踐創(chuàng)新平臺的構(gòu)建過程中,我們還密切關(guān)注了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。所謂“自主學(xué)習(xí)”是指在教師指導(dǎo)下主動參與、主動獲取、自我構(gòu)建、自我發(fā)展和自我完善的過程。工程實踐創(chuàng)新平臺的構(gòu)建要給學(xué)生提供充分自主學(xué)習(xí)的空間,鼓勵學(xué)生主動思考、自覺學(xué)習(xí);激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。為實現(xiàn)這一目的,我們一方面大量開設(shè)了綜合開放性實驗、創(chuàng)新實驗,由化工實驗中心或教師科研室為學(xué)生提供完成實驗的基本條件,學(xué)生在教師指導(dǎo)下通過自主設(shè)計、自主操作和自主處理實驗數(shù)據(jù)完成實驗的設(shè)定目標;另一方面在工程設(shè)計中,在教師指導(dǎo)下,學(xué)生可自行擬定工程設(shè)計題目,完成從設(shè)備選型到工藝流程的初步設(shè)計。此外,我們也面向?qū)W生開設(shè)了興趣認識性開放實驗,培養(yǎng)學(xué)生展示自己想象力的能力。
三、結(jié)語
1.1四元復(fù)合實踐
教學(xué)體系的組成結(jié)構(gòu)常熟理工學(xué)院作為一所地方院校,安全工程專業(yè)從2011年開始招生,在專業(yè)創(chuàng)辦之初就確定以學(xué)校已有的化學(xué)、材料類專業(yè)為依托,發(fā)揮自身優(yōu)勢打造具有化工行業(yè)背景的安全工程特色專業(yè),但與老牌工科高校依托傳統(tǒng)采礦、冶金等專業(yè)發(fā)展起來的安全工程專業(yè)相比有一定的差距,尤其在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)還比較薄弱。實踐教學(xué)有多個環(huán)節(jié),包括實驗、實習(xí)、實訓(xùn)、設(shè)計、大學(xué)生課外創(chuàng)新活動等內(nèi)容。本文在借鑒其他高校經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,提出具有化工行業(yè)特色的四元復(fù)合實踐教學(xué)體系。四元復(fù)合實踐教學(xué)體系由基礎(chǔ)性實踐、專業(yè)性實踐、綜合性實踐和創(chuàng)新性實踐四個層次的教學(xué)內(nèi)容構(gòu)成。
1.2基礎(chǔ)性實踐
基礎(chǔ)性實踐包括工學(xué)基礎(chǔ)實驗、實訓(xùn)和專業(yè)基礎(chǔ)實驗,工學(xué)基礎(chǔ)實踐內(nèi)容是指培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)的工學(xué)通識類實踐課程,例如大學(xué)物理實驗、熱工學(xué)實驗、電工實訓(xùn)、金工實訓(xùn)等。專業(yè)基礎(chǔ)實踐內(nèi)容是指立足化工行業(yè)的基本要求的化工專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程和立足安全工程學(xué)科基本要求的基礎(chǔ)實驗課程,包括基礎(chǔ)化學(xué)實驗、化工原理實驗、燃燒與爆炸基礎(chǔ)實驗、安全人機實驗等?;A(chǔ)性實踐課程的作用是加深對基礎(chǔ)理論知識的理解和掌握,為進一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識和專業(yè)技能奠定基礎(chǔ)。
1.3專業(yè)性實踐
專業(yè)性實踐是培養(yǎng)基本專業(yè)技能、拓寬專業(yè)視野、帶領(lǐng)學(xué)生初步進入專業(yè)角色的實踐性課程,包括專業(yè)基本技能實驗、實訓(xùn)、實習(xí)。例如消防安全實驗、安全監(jiān)測與監(jiān)測技術(shù)實驗、應(yīng)急救援實訓(xùn)、化工過程見習(xí)、專業(yè)認識實習(xí)、安全管理實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)等。
1.4綜合性實踐
綜合性實踐是培養(yǎng)學(xué)生綜合利用所學(xué)知識解決實際問題的能力的實踐課程,包括課程設(shè)計、綜合實訓(xùn)和畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計。例如防火防爆課程設(shè)計課程是通過具體工程案例的分析和設(shè)計,使學(xué)生更好地熟悉和理解防火防爆安全技術(shù)的基本理論;化工安全課程設(shè)計是綜合應(yīng)用所學(xué)知識,完成以化工安全設(shè)計為主的一次工程設(shè)計實踐,使學(xué)生掌握化工安全設(shè)計的基本程序和方法,并在分析和解決安全問題、查閱技術(shù)資料、選用評價方案、用簡潔文字和圖表表達設(shè)計結(jié)果等能力方面得到一次全面訓(xùn)練;安全工程仿真模擬是應(yīng)用挪威船級社開發(fā)的SAFETI風(fēng)險評價軟件或其他安全評價軟件對石油、化工等涉及危險化學(xué)品生產(chǎn)、儲存的區(qū)域進行火災(zāi)、爆炸、泄漏等多種災(zāi)難事故的疊加風(fēng)險分析與定量計算,是以虛擬仿真案例綜合培養(yǎng)學(xué)生風(fēng)險分析及風(fēng)險管理能力,提高學(xué)生的崗位適應(yīng)能力。畢業(yè)設(shè)計是本科教學(xué)的最后環(huán)節(jié),也是最為重要的實踐環(huán)節(jié),由于安全工程專業(yè)是實踐性很強的專業(yè),所以畢業(yè)設(shè)計提倡真題真做,要求學(xué)生能在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立解決較為復(fù)雜的工程實際問題,所以選題應(yīng)以實際安全設(shè)計或安全評價項目為主,需要學(xué)生對所掌握知識進行一定程度的擴展、加深并具有一定的創(chuàng)新。
1.5創(chuàng)新性實踐
創(chuàng)新性實踐主要是學(xué)生利用課余時間參與教師的科研項目,做教師的科研助手,或者學(xué)生自己組建科技興趣小組,積極參與各級各類大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽和創(chuàng)業(yè)大賽,通過這些創(chuàng)新實踐活動培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力,拓寬視野,了解專業(yè)的發(fā)展前沿問題,增強學(xué)習(xí)興趣。
2四元復(fù)合實踐教學(xué)體系的實施保障措施
2.1師資隊伍建設(shè)
師資隊伍建設(shè)要引進和培養(yǎng)兩手準備,由于近幾年安全工程專業(yè)的快速發(fā)展,許多高校新建了安全工程專業(yè),都迫切需要引進新教師補充師資隊伍,而國內(nèi)安全工程博士學(xué)位點較少,所以本專業(yè)科班畢業(yè)的博士生非常稀缺,新教師引進難度都比較大,因此一方面要積極爭取引進具有安全工程專業(yè)背景的科班教師,另一方面也要鼓勵相近專業(yè)的教師轉(zhuǎn)型到本專業(yè)任教。對轉(zhuǎn)型教師可以多舉措提高其工程素養(yǎng),一方面鼓勵青年教師參與學(xué)?!半p百工程”和江蘇省“教授博士柔性進企業(yè)”活動,積極到相關(guān)企業(yè)甚至安監(jiān)局等職能部門掛職鍛煉,另一方面教師要積極參加安全生產(chǎn)審核、安全風(fēng)險評價等相關(guān)培訓(xùn),獲取“注冊安全工程師”“注冊安全評價師”等資質(zhì)并努力為企業(yè)服務(wù)來豐富工程經(jīng)驗。
2.2實驗室建設(shè)
根據(jù)實踐教學(xué)課程的需要,對專業(yè)實驗室進行了科學(xué)規(guī)劃,在學(xué)校的重點扶持下先后建設(shè)了安全人機實驗室、防火防爆實驗室、消防安全實驗室、安全監(jiān)測與檢測實驗室、工業(yè)安全實驗室、應(yīng)急救援實訓(xùn)準備室和安全仿真模擬實驗室等七個實驗室,在滿足教學(xué)的同時也具備了較好的社會服務(wù)條件。
2.3實習(xí)基地建設(shè)
首先在校內(nèi)依托已有的應(yīng)用化學(xué)工程訓(xùn)練中心、材料工程訓(xùn)練中心進一步建設(shè)完善了安全工程相關(guān)實訓(xùn)項目;同時在校外建立了常熟市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、蘇州市相城區(qū)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、常熟市永安安全技術(shù)咨詢公司、常熟三愛富中昊新材料化工有限公司、江蘇理文化工有限公司等十多家穩(wěn)定的實習(xí)基地;滿足了學(xué)生各類各層次的見習(xí)實習(xí)需要。
2.4實踐課程建設(shè)
由于安全工程專業(yè)在國內(nèi)還處于發(fā)展階段,各個院校開設(shè)的安全工程專業(yè)由于行業(yè)屬性不同,課程設(shè)置差異較大,所以缺少成熟的實驗實訓(xùn)講義,所以要鼓勵專業(yè)任課教師要一邊教學(xué)一邊探索,及時修編整理實踐課程講義,形成一套能較好滿足本校人才培養(yǎng)定位的特色講義教材;另外在依托教師科研項目和社會服務(wù)項目的基礎(chǔ)上,設(shè)計一系列能夠提升學(xué)生研究、發(fā)現(xiàn)、解決問題能力的實驗、實踐項目,并制定出新的實驗指導(dǎo)書與實踐講義。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:化工工藝設(shè)計;實踐環(huán)節(jié);教學(xué)改革
為適應(yīng)國家戰(zhàn)略發(fā)展需要,2013年教育部、中國工程院聯(lián)合出臺了《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準》,為高等院校培育工程技術(shù)人才提出了新的標桿,也提供了新的契機。在眾多工科專業(yè)中,化工專業(yè)涵蓋過程工業(yè)的各個部門,對高質(zhì)量各類型的工程技術(shù)人才需求十分迫切?;すに囋O(shè)計課便是培養(yǎng)化工專業(yè)優(yōu)秀工程技術(shù)人才的一門不可多得的課程,在高等工程教育的深化改革中越發(fā)展現(xiàn)出其在本科教學(xué)課程體系中無可替代的作用和地位。
1化工工藝設(shè)計課簡介
化工工藝設(shè)計課(以下簡稱“工藝設(shè)計課”)目前在國內(nèi)大多數(shù)設(shè)立化學(xué)工程與工藝專業(yè)的院校都有開設(shè),一般安排在本科四年級,是在學(xué)生學(xué)完專業(yè)基礎(chǔ)課之后,綜合運用專業(yè)基礎(chǔ)課、制圖以及經(jīng)濟、安全等方面的專業(yè)知識解決問題的一次訓(xùn)練,更能夠迫使學(xué)生從做題的情境切換到工程實際的情境,因而能加快學(xué)生的思維向工程思維轉(zhuǎn)變,能切實提高學(xué)生處理工程實際問題的能力。因此,與本專業(yè)的理論課相比,工藝設(shè)計課在優(yōu)秀工程技術(shù)人才的培養(yǎng)方面具有獨特的優(yōu)勢。然而,由于多種原因,工藝設(shè)計課還存在著不少問題,這門課的優(yōu)勢還遠未被充分發(fā)掘,應(yīng)有的教學(xué)效果還遠未達到。
2工藝設(shè)計課存在的問題及原因剖析
縱觀國內(nèi)開展工藝設(shè)計課的高等院校,目前該課程教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的主要問題可歸納為以下五點。
2.1設(shè)計要求和難度一降再降
工藝設(shè)計課教學(xué)效果難以達到預(yù)期,很大程度上源于設(shè)計要求和難度的一降再降。一方面,信息時代生活節(jié)奏越來越快,壓力越來越大,很多本科生為了提高自己的競爭力,不得不分心考研、考證、實習(xí)、聯(lián)系出國、進實驗室、參加學(xué)生工作和社會實踐,難以專注于專業(yè)課程學(xué)習(xí)本身。因此,學(xué)生們能真正投入到工藝設(shè)計課中的時間越來越少。例如,每年都有大量學(xué)生參加考研,考研之后緊接著就是畢業(yè)設(shè)計,使得學(xué)生很難充分重視工藝設(shè)計這門課。另一方面,化工設(shè)計工作量巨大,真正的設(shè)計從來都是團隊共同作業(yè)才能完成。但在實際教學(xué)中,為防止學(xué)生抄襲而催生的“一人一題”的強制要求,也使得教師很難提出由多人共同完成一個設(shè)計任務(wù)的設(shè)想,因而也不得不降低對個人的要求和難度。
2.2設(shè)計題目缺乏精心設(shè)計
設(shè)計題目的合適與否對教學(xué)效果影響甚大,但從目前情況看,不少設(shè)計題目缺乏精心設(shè)計,衍生出如下幾類問題。(1)與《化工原理》、《反應(yīng)工程》等經(jīng)典先修課程脫節(jié)嚴重。近年來,有一部分帶設(shè)計課的指導(dǎo)教師認為,設(shè)計應(yīng)該做真題,不應(yīng)該做所謂的“假題”,甚至于設(shè)計題目就是指導(dǎo)教師團隊正在做的工程項目。這就使得設(shè)計題目中所涉及的核心反應(yīng)和分離單元經(jīng)常不是經(jīng)典的反應(yīng)器和單元操作(如吸收、精餾),有時會大量涉及氣體吸附、膜分離、結(jié)晶、離子交換等非傳統(tǒng)的化工的單元操作,有時甚至還因為新技術(shù)保護的原因無法獲得設(shè)計所必需的數(shù)據(jù)。此外,即便有些題目來源于經(jīng)典的傳統(tǒng)化工工藝,但如完全忠實于實際項目,沒有必要的簡化處理,也必會造成工藝系統(tǒng)過于龐大、題目過于復(fù)雜,使學(xué)生感到一下子難以承受,不利于短學(xué)時性質(zhì)的工藝設(shè)計教學(xué)。(2)“一人一題”設(shè)計的考慮不夠周全?!耙蝗艘活}”的初衷是限制學(xué)生抄襲。然而,很多設(shè)計題目,設(shè)計變量很少,甚至只有生產(chǎn)強度一個變量,使得學(xué)生的設(shè)計題目之間沒有本質(zhì)區(qū)別,無法杜絕學(xué)生抄襲。只要有個別學(xué)生做出來,其他學(xué)生只需簡單地線性變換,仍可效仿,無需經(jīng)過足夠的個人思考。(3)未充分體現(xiàn)“整體設(shè)計”,僅是單元操作的簡單組合。工藝設(shè)計課的工藝計算過程,應(yīng)充分體現(xiàn)過程、工藝的整體設(shè)計。然而,目前的許多設(shè)計題目,其設(shè)計條件沒有涉及單元之間的耦合,使得學(xué)生無需深刻認識過程和全流程,便可迅速進入到各個單元操作的計算階段,其教學(xué)效果約等于化工原理課程設(shè)計,缺失了對學(xué)生大局觀的培養(yǎng)。
2.3缺乏高效的“過程管理”
目前很多院校完全采用“結(jié)果管理”的教學(xué)模式,存在很大問題。所謂完全采用“結(jié)果管理”,即設(shè)計開始階段做一次較為充分的宣講,對設(shè)計過程不甚關(guān)心,完全以最終的報告和圖紙定成績。有些教師迫于科研壓力,不愿在設(shè)計課上投入時間精力實施過程管理,甚至以“設(shè)計課以學(xué)生為主、學(xué)生自己完成”為理由,過度精簡了設(shè)計過程中的師生互動環(huán)節(jié)。當(dāng)然,也有很多教師非常重視過程管理,投入了大量的精力,但效率不高,其重要原因就是容許學(xué)生自由發(fā)揮的地方過多,學(xué)生的設(shè)計計算結(jié)果五花八門,教師很難對學(xué)生的階段性進展做出高效反饋,甚至?xí)驌羟嗄杲處煹男判?。誠然,設(shè)計沒有標準答案,充分開放的設(shè)計題目更有利于啟發(fā)學(xué)生,但這更多是針對設(shè)計大賽或是畢業(yè)設(shè)計。對于學(xué)時有限的工藝設(shè)計課教學(xué),筆者不敢茍同。
2.4指導(dǎo)教師與真實設(shè)計資料的接觸非常有限
近年來入職的青年教師,受到目前高等院校大環(huán)境影響,學(xué)術(shù)型的居多,大多沒有經(jīng)歷過多少設(shè)計實踐,自身工程設(shè)計底子薄。即使是有一定經(jīng)驗的教師,也有很多沒接觸過真正的、有代表性的設(shè)計資料。筆者所在的教研室只是收藏了一些早期的紙質(zhì)版的圖紙供學(xué)生學(xué)習(xí),能反映當(dāng)今化工廠、化工車間設(shè)計成果的圖紙(特別是CAD電子版的圖紙)還非常有限。學(xué)生們從未見過規(guī)范的設(shè)計文件和圖紙,他們上交的報告和圖紙都與行業(yè)規(guī)范相差甚遠。
2.5先修課程缺乏對工藝設(shè)計課的鋪墊
工藝設(shè)計課是一門綜合運用所學(xué)專業(yè)知識的實踐性課程,應(yīng)該讓學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中將所學(xué)知識充分用到解決實際問題中去,這樣會激發(fā)學(xué)生內(nèi)心中的成就感,更加明白終身學(xué)習(xí)的重要性。然而,從目前看,學(xué)生學(xué)過的先修專業(yè)課程,對工藝設(shè)計課的鋪墊不夠,常常與設(shè)計題目脫節(jié)嚴重,這會使得“大學(xué)上的課沒用”的思潮抬頭,學(xué)生聽課的積極性大減。例如,《化工工藝學(xué)》和《化工設(shè)計》這兩門課是工藝設(shè)計課的直接先修課,但這些課程間的溝通合作還遠遠不夠,從而不能將工藝設(shè)計題目中涉及的工藝流程在這些先修課上有所伏筆,提高了學(xué)生們面對工藝設(shè)計題目時要邁過的門檻。又如,認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)等實習(xí)環(huán)節(jié),也是理論與實際聯(lián)系的重要橋梁,但也很少跟工藝設(shè)計課之間建立緊密的關(guān)聯(lián)[5]。我們常常不能將工藝設(shè)計題目中涉及的過程、車間和設(shè)備在實習(xí)階段就讓學(xué)生有所了解,這就使得工藝設(shè)計只能停留在課堂教學(xué)而沒有實習(xí)支撐。
3改進工藝設(shè)計課的若干措施
筆者結(jié)合自己的教學(xué)實踐以及在學(xué)生階段的一些設(shè)計經(jīng)歷,嘗試總結(jié)了一些可能對解決上述問題有所改善的措施,分五點陳述如下。
3.1精心安排設(shè)計時間
(1)盡早動員,盡早布置題目?!痘すに囋O(shè)計》的全員動員應(yīng)在四年級上學(xué)期開學(xué)即進行,最好能和另一門設(shè)計類實踐課《化工原理課程設(shè)計》的全員動員合并進行。這樣做好處有二:①學(xué)生通過一次集合就知曉大四的設(shè)計開課整體情況,便于其合理安排時間;②這樣安排可以使得在《化工原理課程設(shè)計》結(jié)束后順理成章地布置《化工工藝設(shè)計》的題目,給學(xué)生更多的準備時間應(yīng)對難度更大的《化工工藝設(shè)計》。
(2)盡量避開考研沖刺期??煽紤]將官方的開課時間定在春季學(xué)期,實際教學(xué)則可以跨年度。具體地說,是從考研結(jié)束之后那一周算起,完整進行4~5個自然周。筆者所在教研室一直推行這個方針,最大限度地減少了考研對工藝設(shè)計課的影響。
(3)給學(xué)生較為充足的報告撰寫時間。在教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束后,推遲1~2周(甚至整個寒假)收繳報告和圖紙,給學(xué)生充足的報告撰寫時間。如果寒假之前時間不夠,則順延到年后,但無論是否順延,都統(tǒng)一在春季學(xué)期的第一周做完并上交報告,以減少對《畢業(yè)設(shè)計》環(huán)節(jié)的干擾。
3.2精心制定設(shè)計題目
(1)設(shè)計題目應(yīng)更強調(diào)過程和整體。應(yīng)通過設(shè)計條件的合理設(shè)定,使得任何一個單元操作都不可能獨立求解,籍此強化過程物料衡算和過程設(shè)計的概念,使學(xué)生認識到過程設(shè)計不是單元操作設(shè)計的簡單加和,有利于培養(yǎng)學(xué)生的大局觀和主人翁意識。
(2)拉開“一人一題”設(shè)計條件的差異。通過設(shè)置不同的設(shè)計條件參數(shù),對設(shè)計題目分組,使組與組之間在一開始便存在較大差別。這樣即便無法完全杜絕抄襲,但也增加了抄襲的難度,迫使試圖“偷懶”的學(xué)生不得不思考別人的結(jié)果哪些可以借鑒,哪些不能簡單照搬,在這樣的“詢問他人+自我思考”中也潛移默化地達到了教學(xué)的目的,“少數(shù)人栽樹、多數(shù)人乘涼”的狀態(tài)得到有效的遏制。
(3)設(shè)計的前期計算應(yīng)有相對確定的參考答案。設(shè)計的物料衡算、熱量衡算和設(shè)備工藝尺寸計算部分,應(yīng)有相對確定的參考答案,作為指導(dǎo)教師進行過程控制的重要依據(jù)。原因有四:①由答案反推過程,有利于及時糾正低級錯誤,有利于引導(dǎo)學(xué)生主動思考;②結(jié)合結(jié)果控制的管理,當(dāng)有嚴格時間限制時,往往比純過程控制效果更好;③能提高當(dāng)面交流的效率,有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗,也有助于提升青年教師信心,使其快速成長;④設(shè)計的開放性體現(xiàn)在多個方面,諸如PID設(shè)計就能充分訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維,沒必要從工藝計算就開始發(fā)散。
(4)避免重復(fù)訓(xùn)練。設(shè)計題目最好應(yīng)包括反應(yīng)器設(shè)計。如果沒有反應(yīng)器,指導(dǎo)教師還應(yīng)充分注意所帶班級《化工原理課程設(shè)計》的題目,使得核心單元操作與《化工原理課程設(shè)計》有所區(qū)別。
3.3完善成績評定方式
最終成績應(yīng)是設(shè)計步驟(設(shè)計過程)、答辯(測驗)、說明書撰寫、圖紙繪制等環(huán)節(jié)的成績總和。其中,設(shè)計步驟(設(shè)計過程)環(huán)節(jié)是過程監(jiān)控性質(zhì)的,應(yīng)規(guī)定學(xué)生在每個節(jié)點必須完成的任務(wù),且對其完成情況作出快速、準確的評估;答辯(測驗)環(huán)節(jié)也是過程監(jiān)控性質(zhì)的,是教師了解學(xué)生投入情況的另一個重要窗口,是對抄襲行為的必要威懾。
3.4加強設(shè)計類課程的中青年教師培養(yǎng)
(1)提高準入門檻。首先,從事化工設(shè)計實踐環(huán)節(jié)教學(xué)的教師,必須有化學(xué)工程與工藝的專業(yè)背景,最好是參加過設(shè)計大賽或本科畢業(yè)設(shè)計題目為設(shè)計型題目。其次,青年教師接手設(shè)計課也必須有聽課、助課等自我修煉的過程,特別是沒有時間較長、強度較大的實踐經(jīng)歷的青年教師。
(2)鼓勵設(shè)計課相關(guān)的教師“走出去”訪問學(xué)習(xí)。鼓勵工藝設(shè)計課相關(guān)的教師,包括從事《化工設(shè)計》理論課教學(xué)的老師,多去化工專業(yè)排名前列的院校走訪,聽聽那些口碑較好的老師的《化工設(shè)計》理論課,了解其授課內(nèi)容,學(xué)習(xí)其先進的課堂組織方式和授課方式。筆者本科階段上過天津大學(xué)王靜康院士負責(zé)的《化工設(shè)計》課,深刻體會到:把《化工設(shè)計》理論課上好,是調(diào)動學(xué)生興趣的第一步;否則,學(xué)生就會本能地對設(shè)計實踐課產(chǎn)生抵觸情緒,很難談得上有興趣。
(3)下大力氣收集、整理真實的設(shè)計案例。學(xué)院和教研室應(yīng)設(shè)法為一部分指導(dǎo)教師創(chuàng)造去設(shè)計院實訓(xùn)的機會,積累一些真實的設(shè)計案例,至少是獲得一些標準規(guī)范的PID、平立面布置、設(shè)備、配管設(shè)計等圖紙,加以分類,做好資源共享管理。
3.5加強不同專業(yè)課教師之間的溝通、協(xié)作
在此筆者有兩個特別建議:
①特別建議帶設(shè)計的指導(dǎo)教師參加實習(xí)。比如,在生產(chǎn)實習(xí)過程中,要求學(xué)生認真體會工藝設(shè)計相關(guān)的工藝和單元操作,了解廠區(qū)總圖布置、設(shè)備布置、管線走向、監(jiān)控室設(shè)計等,學(xué)習(xí)工程實際中的反應(yīng)器和多組分分離系統(tǒng)。
②特別建議《化工工藝設(shè)計》的指導(dǎo)教師也從事《化工原理課程設(shè)計》的教學(xué),甚至是帶同一個班。同一位老師帶班,更有利于講清楚這兩門設(shè)計課的相通點和不同之處,使得工藝設(shè)計課能夠盡量多涉及過程和整體,避免在單元操作的局部中糾纏不清。筆者已通過這種模式連續(xù)帶班了2屆學(xué)生,效果良好。
4結(jié)語
工藝設(shè)計課是化工專業(yè)設(shè)計類實踐環(huán)節(jié)的典型代表,綜合性和應(yīng)用性都很強。在高等工程教育深化改革方面,工藝設(shè)計課是大有可為的,應(yīng)引起相關(guān)專業(yè)、相關(guān)院校和相關(guān)部門的高度重視。一方面,必須從學(xué)校、學(xué)院和教研室層面重視起來,為支持設(shè)計課的發(fā)展、構(gòu)筑合理的專業(yè)培養(yǎng)體系精心謀劃、大膽創(chuàng)新;另一方面,這門課以及化工設(shè)計相關(guān)的指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)意識到自己身上的責(zé)任和使命,下大力氣提高組織教學(xué)的水平和業(yè)務(wù)水平。如此經(jīng)過全方位多角度的改進,工藝設(shè)計課的教學(xué)質(zhì)量才會不斷提高,才會在培養(yǎng)高層次工程技術(shù)人才方面發(fā)揮更大的作用。
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