卓越工程师人才培养工程教育体系的探索
2015-04-10韩新才闫福安王存文余响林喻发全陈启明
韩新才,闫福安,王存文,余响林,喻发全,王 凯,陈启明
(武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,湖北武汉 430073)
实验室创新
卓越工程师人才培养工程教育体系的探索
韩新才,闫福安,王存文,余响林,喻发全,王 凯,陈启明
(武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,湖北武汉 430073)
卓越工程师人才培养是国家培养新型工业化人才的重要举措,是高校教育教学改革的重要方向。为了切实提高卓越工程师人才培养质量,武汉工程大学化学工程与工艺专业,针对我国卓越工程师人才培养存在的问题,根据学校卓越工程师人才培养的基础与条件,在人才培养模式、人才培养方案、课程体系、师资队伍建设、实践教学改革、校企合作等方面,进行了卓越工程师人才培养工程教育体系的改革与实践,取得了一定的效果,以期为我国高校化工专业卓越工程师人才培养提供参考。
卓越工程师;工程教育;人才培养;培养体系
卓越工程师教育培养计划(简称卓越计划)始于2010年6月,清华大学等61所高校被教育部批准为第一批实施高校,2011年教育部出台了《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》[1],并批准了133所高校为第二批卓越计划实施高校。我校化学工程与工艺专业(简称化工专业)被纳入到第二批实施高校中。近几年来,我校化工专业,根据教育部对卓越计划的要求,依托学校化学工程与技术学科优势,以提升学生工程实践能力为中心,围绕卓越工程师人才培养目标定位,在人才培养模式、人才培养方案、课程体系、师资队伍建设、实践教学改革、校企合作等方面,进行了卓越工程师人才培养工程教育体系的改革与实践,取得了一定的成效。
1 对卓越工程师人才培养存在问题的思考
新型工业化是我国提升整体实力、建设创新型国家和跻身世界强国的必由之路,需要大量的创新型工程技术人才和卓越工程师。卓越计划是落实国家走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署、加快转变经济发展方式、推动产业结构优化升级和优化教育结构、提高高等教育质量的战略举措。然而,我国高校在人才培养理念上,长期存在的“重理论轻实践、重科学轻工程、重研究轻技能”的观念,没有得到根本改变,几乎所有大学的顶层设计都是“高水平”,许多一般院校也搞“研究型”、“一流”,而培养“工程师”就有低人一等的感觉,在人才培养规格中,“工程师规格”几乎消失[2]。
科学是探索世界的本源,工程能创造世界的财富,而科学与工程又是密不可分的。卓越工程师必须兼具科学家探索精神和工程师创造力的双重品质[3]。卓越计划培养的人才不是拔尖的研究型人才,而是为企业培养的具有探索精神和创造力的杰出工程师[4]。培养卓越工程师,要着力提高学生服务国家和人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。因此,实施卓越计划的高校,不仅仅是实力和荣誉的象征,而且是肩负着切实为国家培养高质量卓越工程师人才的重要责任。培养卓越工程师,使命光荣和伟大,任务艰巨复杂;不是低水平,而是高质量;不是权宜之计,而是战略选择;是高校教育教学改革的重要方向。
由于历史和现实的各种原因,在实施卓越计划过程中,还存在一些具体的问题和困难,除了要提升教育教学观念外,工程教育教学模式和教学体系陈旧单一[5]、高校高水平工程教育师资缺乏、学生工程教育实践训练不足、校企联合培养卓越工程师机制不健全和难度较大[6],以及高校对卓越工程师人才培养的考核评价体系与激励机制有待建立与完善等,都是卓越计划实施存在的问题和难点。针对这些问题,探索解决的方法与途径,采取相应措施与对策,切实加以认真解决,对于卓越计划的顺利实施、卓越工程师人才培养质量的提高,具有重要意义。
实施卓越计划,培养卓越工程师,必须要有一定的基础和条件,才能确保卓越计划的顺利实施,才能为卓越工程师人才培养、改革与实践提供必要的条件、基础、保障和支撑。
2 实施卓越工程师人才培养的条件和基础
我校化工专业是依托化学工程与技术优势学科而成立的品牌专业,要培养化工专业卓越工程师,必须充分利用化工学科优势,为卓越工程师人才培养,在师资、平台、设备与资金等多个方面,提供条件、基础、保障与支撑。
化学工程与技术一级学科是我校的优势学科,经过40多年的建设与发展,该学科已经成为湖北省乃至中南地区最具有影响的优势学科之一,2013年被国务院学位委员会批准为博士学位授权学科。我校化工优势学科以及化工专业建设成果,为卓越工程师培养提供了较好的条件、基础与保障作用,主要表现有4个方面。
(1)师资力量雄厚,为卓越工程师培养提供有力智力支持。在师资上,在编教师75人,其中,有教授33人,博士生导师13人,博士学位教师41人,百千万人才工程国家级人选1人,国家杰出青年科学基金获得者1人,教育部新世纪优秀人才支持计划获得者6人,在岗“湖北省楚天学者计划”特聘教授7人,享受国务院和湖北省政府特殊津贴专家6人。
(2)实践与科研平台强劲,为卓越工程师培养提供较好的实践舞台。在平台方面,学科拥有“国家磷资源开发利用工程技术研究中心”、“绿色化工过程教育部重点实验室”、“湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室”、“环境与化工清洁生产国家级实验教学示范中心”等20余个省部级以上教学科研平台。
(3)教学科研成果丰硕,为卓越工程师人才培养提供了广阔的发展空间。近5年以来,在科研上,承担了“973”计划前期研究专项项目、教育部长江学者及创新团队计划项目、国家自然科学基金重点项目等国家级项目近50项,省部级项目70余项,总研究经费7 500余万元;发表SCI、EI等收录论文330余篇;获国家授权发明专利78项;获国家科技进步二等奖、湖北省科技进步一等奖等省部级以上成果奖励32项。在教学上,主持国家级、省级等省级以上教学研究项目20项,获得国家教学成果二等奖、湖北省教学成果一等奖等省级以上奖励10项。
(4)专业建设成果为卓越工程师人才培养奠定了坚实的基础。我校化工专业经过40多年的建设与发展,取得了一定的成绩,现在是国家级特色专业、省级品牌专业、教育部全国工程教育认证专业,以及省级拔尖创新人才培育试验计划、教育部卓越工程师教育培养计划、湖北省战略性新兴(支柱)产业培养计划的专业;本专业有“反应工程”国家级教学团队、“化学反应工程”国家级视频公开课程、“有机化学及实验”国家级双语教学示范课程、国家级“环境与化工清洁生产实验教学示范中心”等4个国家级教学质量工程项目,还有“化工原理”、“物理化学”、“基础化学”等3个省级精品课程,以及“湖北省化学基础课实验教学示范中心”等多个省级教学质量工程项目。化工学科与化工专业的发展现状,为我校化工专业卓越计划的实施奠定了坚实的基础。
我校化工专业卓越工程师人才培养,在化工学科与化工专业建设发展基础上,广泛开展了基于卓越工程师人才培养的工程教育体系的改革与实践,取得了较好的成效。
3 化工专业卓越工程师人才培养工程教育体系的探索
3.1 根据“两型两化”和“一主四翼”的人才培养要求,优化构建工程教育“三实一创”人才培养体系和“3+1”校企联合人才培养模式
卓越工程师是为企业服务的杰出工程技术人才,他们的工程设计和应用、创新等工程能力,对企业的发展至关重要。因此,高校在卓越工程师人才培养上,必须改革和创新工程教育人才培养模式,着力提高学生服务国家和人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。
我校是中央与地方共建、以地方管理为主、行业划转的省属普通高等学校,具有明显的化工行业特色与化工学科优势,人才培养在传承工程能力培养的基础上,学校适时提出新的人才培养和要求。
(1)根据现代教育教学理念和学校服务面向与定位,学校提出了“两型两化”和“一主四翼”的人才培养要求。“两型两化”,即“创新型、复合型,工程化、国际化”;“一主四翼”,即“以工程实践能力培养为主,满足创新型、复合型、工程化、国际化人才成长需要”。它们分别是我校人才培养目标定位和人才培养原则。
(2)根据学校人才培养的目标定位与原则,优化构建了基于卓越工程师培养的“三实一创”的人才培养体系[7]以及“3+1”校企联合培养卓越工程师的人才培养模式。“三实一创”,即“实验、实习、实训与创新”,该人才培养体系,以工程实践能力培养为中心,着力培养学生具备“扎实的化学化工理论功底、熟练的实验操作技能、严谨的工程实践能力、强烈的科技创新意识”,该教改成果荣获湖北省教学成果一等奖。“3+1”人才培养模式,即“3年校内培养,1年企业培养”,是指累计有3年时间,在校内进行理论知识学习和实践环节训练,培养学生基本理论知识、工程意识、工程实践能力以及人文科学素质;累计有1年时间,在企业进行顶岗实习、工程训练、工程实践以及毕业设计,培养学生工程素质、职业素养和工程实践创新能力。
3.2 校企密切联系,优化构建基于卓越工程师培养的专业人才培养方案
人才培养方案是高校贯彻国家教育方针和实现人才培养目标的实施方案,是学校对教学过程组织和管理、对教学质量监控与评价、对教育教学改革和人才培养模式创新的主要依据,是学校办学定位、办学特色、教育教学理念和文化底蕴的重要体现[8]。我校化工专业卓越工程师人才培养方案,在传承历年专业人才培养方案的同时,根据卓越工程师人才培养要求和学校特色,与企业广泛联系,校企合作,对培养方案进行了优化创新。
(1)在制定培养方案过程中,科学民主,充分结合化工企业实际。为了使我校化工卓越工程师培养方案更加科学规范,更加适应我国化工企业生产发展要求,在制定培养方案过程中,经过了4个程序:①向全国40多家大中型化工企业发出问卷调查,了解企业对化工人才知识素质能力的要求,以及对学校课程体系和教育教学改革的建议,将企业反馈意见作为人才培养方案优化的重要依据之一;②学校专业教研室根据国家对卓越工程师培养要求、学校专业建设发展实际以及化工企业的人才需求状况,对培养方案、实践教学、课程体系等进行多次讨论修改,达成一致意见;③在培养方案定稿前,邀请10多名全国化工企业工程技术专家到学校,对培养方案进行论证修改完善;④培养方案通过学校学术委员会审定后定稿。通过以上这些举措,确保培养方案的先进性、科学性和工程性。
(2)卓越工程师人才培养方案走与学术型培养目标错位发展道路。我校培养方案,以培养“厚基础、宽能力、重实践、强应用”的应用型卓越工程师为目标;以化工工程实践能力培养为核心;以分类定位、大类教育、特色培养为手段;以促进学生创新精神和实践能力培养、人文素质养成以及全面发展为重点。其人才培养目标是:“立足湖北、面向中南、辐射全国,服务于区域经济建设和大化工行业发展,培养德智体美全面发展,具有创新意识、人文素养和职业道德,具备系统扎实的专业基础理论知识、基本技能和宽广的专业知识面,具有一定的对化工新产品、新工艺、新设备、新技术的研发能力和较强的工程设计能力,一定的市场开拓和认知能力,良好的外语及信息获取能力,能够胜任化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品及劳动安全等部门工程设计、技术开发、生产管理和科学研究的应用型高级工程技术人才”。
3.3 理论与实践相结合,优化构建具有“理论-实践-创新”特色的工程教育课程体系
课程体系是实施人才培养目标的施工蓝图,是组织教学活动的主要依据,是培养学生知识素质能力的主要载体[9-10]。根据人才培养规律和现代工程教育理念,我校按照“理论与实践相结合,工程与创新相结合”的原则,优化构建了具有“理论-实践-创新”特色的工程教育课程体系。该课程体系主要包括理论教学平台、实践教学平台和创新教学平台3个部分。
(1)理论教学平台,由通识教育课程、学科基础课程、专业课程组成,共有128.5个学分,占总学分的66.2%,着力培养学生的科学人文素质、思想道德品质和化工专业基础理论知识和专业知识;
(2)实践教学平台,由实验、实习和实训组成,包括实验、实习、实训、课程设计、毕业设计(论文)等,共61.5个学分,占总学分的31.7%,着力培养学生系统的化工专业工程实验、工程设计、工程开发应用等实践能力;
(3)创新教育平台,由课程创新教育、学术创新活动、素质拓展活动等组成,包括创新教育课程、学术创新项目、学科竞赛、课外科技活动、专业技能培训、社会实践等,要求必须修满4个学分以上才能毕业,占总学分的2.1%,通过创新教育,着力提高学生的创新意思、创新素质和创新能力。
3.4 按照“国际化、博士化、工程化”的师资队伍建设目标,着力建设高素质的工程教育师资队伍
教师既是专业理论的传播者和研究者,又是专业工程的实践者,更是学生工程意识的指导者[11]。因此,教师的工程理论素质和工程实践能力,对卓越工程师人才培养至关重要。要培养高质量的卓越工程师人才,必须要有一支师德高尚、业务精湛、结构合理、充满活力的高水平的工程教育师资队伍。
为了切实提高教师的工程教育素质和工程实践能力,我校进行了探索与实践。
(1)学校出台了“青年教师工程能力培养提升计划”,提出了“国际化、博士化、工程化”的师资队伍建设目标,将教师的工程技术能力培养和师资队伍工程化纳入学校发展规划。
(2)学校每年选派1~2名青年教师到化工企业挂职顶岗锻炼一年,增强青年教师的工程实践能力。
(3)开展传帮带活动,每名青年教师指派一名工程实践能力强的老教师给予传帮带,同时,在专业实验室建设和工程实践中心建设中,要求青年教师必须全程参与,以此提高其工程实践能力。
(4)加大工程技术人才引进力度,重点引进国外著名大学留学回国工程技术人才和国内有企业经历的高水平工程技术专家,近几年新引进教师有近20人。
(5)聘请企业工程技术专家担任兼职教师,指导学生实习、工程设计、工程开发应用、毕业设计等,弥补学校工程实践教师的不足,近几年共聘请了70多位校外工程技术专家担任专业兼职教师。通过以上举措,专业教师的工程实践能力得到了显著提升,目前,专业在编的双师型教师有18人,具有国外工程教育背景的教师有17人,具有工程实践能力的教师比率达到46.7%。
3.5 全方位开展工程实践教学“平台建设-教学改革-科技创新”,着力提升学生工程实践能力和创新能力
卓越计划瞄准的是企业,培养的人才是能下到企业并能发挥重要作用的工程技术人才。因此,学生能运用所学知识解决企业实际问题的工程开发应用能力、工程设计能力、工程创新能力等工程实践能力的培养,是高校的培养重点。为了切实提高学生的工程实践能力,我校在以下3个方面进行了工程实践教学改革。
(1)加大工程实践教学平台建设,打造工程实践能力培养舞台。近年来,在专业拥有实验室面积1.5万m2和2 000多万元仪器设备的基础上,通过三步走,加大工程实践教学平台建设与资金投入。第一步,学校利用中央财政支持地方高校建设资金,新投入了800万元用于环境与化工清洁生产国家级实验教学示范中心建设,300万元用于化工原理实验室建设,500万元用于化工专业实验室建设。第二步,学校整合自有设备以及湖北宜化集团、武汉人福药业、黄麦岭磷矿等共建企业的各类工程设备,建设面积达7 000m2、设备共700余台的校内工程教育实践中心,该中心有仿真系统、单元设备拆装、单元设备操作、工程模拟系统等多个工程实践平台,目前已经启用2 000m2。第三步,学校利用国家支持中西部高校基础能力提升计划的1.2亿元专项资金,建设面积达5万m2的大化工实践中心,目前资金已落实到位,项目已经启动。工程实践教学平台的建设,为学生工程实践能力的培养,提供了重要的舞台。
(2)加强工程实践教学改革,提高学生工程实践能力。采取“实验课程重设计、仿真教学重理解、专业实习不间断、工程设计不断线”的方式,提高学生工程实践能力。一是在专业实验课程中,在确保学生掌握化工基本实验技能的基础上,在四大化学、化工原理、化工专业实验等实验课程中,开设多项设计性实验,如超临界二氧化碳流体萃取植物油实验、撞击流气液反应器氨法脱除燃煤烟气中的SO2、磷酸脲结晶动力学亚微观可视化实验、水性聚氨酯合成及应用等,提高学生工程实验设计能力。二是在仿真教学上,利用学校仿真平台和中石化武汉分公司等企业仿真平台,进行仿真培训,仿真教学结合化工原理实验、化工过程模拟和化学反应工程等专业课程的教学内容,加深学生对理论知识的理解。三是在实习教学上,大学4年不间断,大一有金工实习、大二有认识实习、大三有生产实习、大四有毕业实习,通过实习,不断加深学生对企业工程制造、施工、运行、生产、管理、研究开发等工程环节的认识、理解和热爱。四是在工程设计教学上,大学4年不断线,大一有工程实训、大二有化工原理课程设计、大三有专业课程设计、大四有毕业设计,通过工程设计教学,不断提高学生工程设计的理论知识水平和实际设计能力。
(3)广泛开展科技创新活动,提高学生工程创新能力。利用学术创新项目、学科竞赛、课外科技活动、社会实践等平台,广泛开展科技创新活动,如参加“中国石化三井化学杯”大学生化工设计大赛、全国“挑战杯”课外学术科技作品竞赛、湖北省大学生学术创新成果报告会、湖北省化学实验技能大赛等各类赛事,培养学生工程技术创新能力和设计能力。近3年,学生在省级以上各类创新大赛中,获奖50多项,例如在“中国石化三井化学杯”全国大学生化工设计大赛中,2012年获得了全国二等奖2项,2013年获得了一等奖1项和二等奖1项。此外,学生在教师指导下,积极参加学校的组织的“创新实验项目”、“大学生校长基金”等学术创新活动,锻炼创新思维和创新素质,近3年,学生获批学校大学生校长基金、创新实验项目近30项。在社会实践活动中,学生到祥云化工、广济药业等企业进行社会实践和志愿服务,了解企业现状,服务企业生产,在社会实践中提高思想道德品质和职业素养,表现优秀,受到了共青团湖北省委员会表彰。
3.6 成立湖北化工联盟加强实习基地建设,着力提高学生工程实战能力
1998年高校扩招以后,由于高校教学资源不足以及很多企业不愿意提供实习场所,导致学生工程实践能力严重不足,难以适应经济社会发展需要和现代企业发展要求。培养卓越工程师,必须校企联合,让学生在企业生产的现实环境中,提高工程设计、工程开发应用和工程创新能力。为此,我校在如下3个方面进行探索与实践。
(1)成立湖北化工联盟,协同创新卓越工程师人才培养途径。2011年7月,本着“资源共享、优势互补、共同发展、多方互赢”的理念,由我校牵头,以化学工程与工艺专业为平台,将湖北省开设有相关专业的25所高校、具有相关行业背景的20家企业有效整合起来,组建了湖北省化学工程与工艺专业校企合作联盟(简称:湖北化工联盟),通过共享优质资源平台、共同制订人才培养方案、联合组建实践教学基地、合作开展教学与科研项目研究等多种形式,全方位推进校企联合办学[12]。该联盟为卓越工程师人才培养,在解决实习基地难建、双师型教师不足、实习经费欠缺、工程设计真题真做比率低等方面提供了新的动力,创新了人才培养体制机制,全方位多层次推进了卓越工程师人才培养的协同创新。
(2)广泛联系国内化工企业,建立校企合作实习基地。我校卓越工程师培养的定位是:立足湖北、面向中南、辐射全国、服务于区域经济建设和大化工行业。因此,瞄准国内优秀的大中型化工企业,建立实习基地,对人才培养极其重要。为此,我校广泛联系国内化工企业,与企业形成产学研协同、校企合作、互利双赢的协同创新关系,共同培养卓越工程师人才。目前,与国内10多家大中型化工企业签订了校企合作协议,如:中国五环化学工程公司、湖北宜化集团公司、北京燕山石化公司、中国石化集团长岭炼油化工公司、广西柳州化工集团公司、天津渤海化工集团公司、中盐株洲化工集团公司、湖北金源化工公司、宜昌兴发集团公司等。这些校外实习基地,涉及多种化工产品、各类化工过程和工程技术与装备,为学生提供了大量化工生产的工程信息,如生产车间、工程设备、管道布局、化工仪表与自动控制、工艺流程与工程装备图纸、化工单元操作手册、工艺操作手册、安全生产手册和三废处理等,很好地满足了工程实践的教学需求,学生通过现场实习,增强了工程意识,提高了工程实践能力。
(3)利用企业工程实践平台“真题真做”,提高学生工程实战能力。一是以“工程项目驱动法”组织工程教学与实践,以企业要解决的工程实际问题,转化为真实工程项目和设计题目,让学生运用各种工程技术手段完成项目规定任务,在此过程中,不仅仅是解决了一个个具体的工程实际问题,并由此掌握了相关的知识,更重要的是使学生由被动地接受知识,转化为主动地寻求知识,进而培养了学生自主学习、团队合作、独立发现问题、分析问题、解决问题的能力。二是利用湖北宜化集团公司等企业工程实践训练平台,开展真题真做的“宜化模式”毕业设计改革[7]。毕业生到企业完成毕业设计(论文),课题来源于企业,真题真做,达到了校企互利双赢。不仅设计题目与企业工程实际结合紧密,设计成果对企业发展有利,而且学生通过工程实战训练,熟悉了工程设备操作使用技能,掌握了企业生产运行工艺流程,大大提高学生工程实践动手能力、工程设计能力以及科学研究与创新能力,该项改革得到了湖北省教育厅的表彰和推广。
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Exploration on training project education system for excellent engineers
Han Xincai,Yan Fu’an,Wang Cunwen,Yu Xianglin,Yu Faquan,Wang Kai,Chen Qiming
(Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education,Wuhan Institute of Technology,Wuhan 430073,China)
Training excellent engineers is the important measure of training new industrial talents in our country,and is also the major direction of teaching reform in higher education.To enhance the quality of training excellent engineers practically,the specialty of Chemical Engineering and Technology in Wuhan Institute of Technology,just for the occurring problem of training excellent engineers in our country,and on the basis and condition of excellent engineers training in colleges,carries out the reform and practice in the mode and the method of talent training,the course system,the construction of teachership,the practical teaching reform and the cooperation between colleges and enterprises.That result is in good effect and is just for a reference to training excellent engineers in Chemical Engineering and Technology speciality in colleges for our country.
excellent engineers;project education;talent training;training system
G642.0
A
1002-4956(2015)3-0013-05
2014-08-15 修改日期:2014-09-24
湖北省高等学校省级教学研究项目“卓越工程师培养模式的深化及实践”(2012282)
韩新才(1963—),男,湖北仙桃,硕士,教授,硕士研究生导师,主要从事生物化工教学与研究
闫福安(1964—),男,河南鲁山,博士,教授,硕士研究生导师,从事化学工程与工艺的教学与研究.
E-mail:hanxincai118@sina.cn