应用化学专业理工融合的培养探索和实践

张晨曦 李沁然 樊 志

（天津科技大学化工与材料学院，天津300457）

我国高等工程教育改革发展已经站在了新的历史起点。国家正在实施创新驱动发展“中国制造2025”、“互联网+”等重大战略，随着科学技术的不断发展，不同学科（包括理科和工科）之间的渗透、交融日益密切。在以上时代背景下，亟待突破单纯强调专业化教育的观念，改变过去过分强调专业“对口”的教育状况，培养具有基础扎实、知识面宽、专业能力强、素质高的复合型人才[1-2]。在推进理工科融合方面，应以引领未来技术和产业为目标，通过探索理科在技术前沿的应用促使应用理科在实践能力培养方面借鉴工科的培养思路。促进理、工学科交叉发展的新工科“天大行动”和“复旦共识”对于应用化学理科专业改革具有重要的意义。

天津科技大学化工与材料学院拥有具有明显优势特色的化学工程与工艺本科专业，包括海洋化工、精细化工、工业催化和生物化工四个专业方向。学院具备培养理工融合的人才的必要条件，现拥有“化学工程与技术”一级博士学位授权点和一级硕士学位授权点，下设 “化学工程”、“化学工艺”、“应用化学”、“生物化工”以及“工业催化”5 个二级硕士学位授权点。应用化学本科专业依托所在学院较为深厚的化工工科专业积累以及自身理科专业运行十余年的经验进行相应建设，重点借鉴化学工程与工艺专业精细化工培养方向的运行经验，加强理工融合，调整专业方向、规划课程设置、完善师资，关注教师和学生两个主体，在培养学生扎实理科基础的前提下，树立学生的创新意识[3]，着力提升学生的实践创新以及工程创新能力，依托校外实习基地等优质教学资源，根据复合型人才培养要求，确立本专业的建设目标，形成与之相适应的知识结构和能力要求，从而实现高素质创新人才的培养目标。

一、构建理工融合的应用化学人才培养方案

在学校本科专业实施完全学分制的过程中，结合化工与材料学院目前正在进行的化学工程与工艺专业的工程教育认证，考虑应用化学理科专业着重应用和实践能力培养的特点，在专业融合这一重要思路下，以促进个性发展、强调理工学科交叉、注重因材施教、完善全面评价作为指导思想[4]，采取化学理论基础与工艺技术实践结合、知识和能力并重的人才培养理念，进行理工融合，构建了以夯实化学理论基础知识、培养具有一定工程实践能力为核心的“宽口径、厚基础、强应用”型[5]应用化学专业人才培养方案以及与之相适应的课程体系。调整后的应用化学专业课程体系（图1）主要包括：强化理论基础的化学学科基础课程群，强化工程意识和培养工程能力的部分工程基础课程，体现理工融合特色的专业方向课程群和专业拓展的个性化课程。以上课程体系结构当中各类课程毕业学分要求如表1所示。

图1 应用化学专业课程体系结构

首先，在学科基础课程群里设置了数学与自然科学类课程。如高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理，等，为学生后续学习化学专业知识以及化工工程知识打下良好的基础。同时，强化理科基础化学的学习，与之对应开设了无机化学、分析化学、有机化学、物理化学等专业基础课以及与理论课相对应的专业基础实验课程，这是理科化学专业实现“宽口径、厚基础”所必须修读的基础课程。

其次，新的培养方案里增加了培养学生扎实工程能力的工程基础课程——工程制图和化工原理。以上工程基础课程相关内容是应用化学专业学生学习工艺类专业课程以及完成化工设计等实践环节必须掌握的基础知识。

第三，在专业方向课程群里为了体现理工融合特色，新增加了部分专业必修课和选修课。例如，借鉴新型学科和专业发展要求中各个学科之间深入互动渗透，计算机领域与化学、化工相结合，设置了化学化工软件与应用课程。使专业发展方向更贴近经济发展和学生就业需要，体现理工融合特色，设置了表面活性剂与界面化学课程，化妆品与洗涤用品复配技术，精细化工工艺学，化工设计，香精与香料，绿色涂料与粘合剂，精细化工反应与分离概述等课程。

最后，设置锻炼学生解决复杂化学问题能力的专业拓展类课程，如天然产物提取与分离等。

表1 应用化学专业课程体系各类课程毕业学分要求

二、造就一支教学水平高、科研能力强、理工兼备并具有国际视野的师资队伍

建设一支理工融合、中青年结合的师资队伍对于专业建设具有必要性。应用化学专业从属于化工与材料学院里的精细化工系，本系教师中有40%具有理科博士学位，其所毕业的院校来自于北京大学、南开大学、中国科学院等理学背景深厚、研究实力强的知名高校与科研院所；60%具有工学博士或工学硕士学位，来自于天津大学、河北工业大学等工科背景与研究实力较强的高校。在教师结构上具备了理工融合的学缘条件。同时，通过与企业项目合作、技术研发、向企业选派科技特派员、组织教师去企业参加工程实践培训等方式，培养了具有一定工程技术经验的高层次人才。采用输送优秀在职青年教师出国进修等方式，加强师资队伍的国际化视野。目前应用化学专业教师队伍中具有海外留学经历的占42%，形成了理工融合的、具有科学研究和技术开发能力的师资队伍。

三、积极推进创新人才培养及实践基地建设

对学生创新意识、创新精神和创新能力的培养是当前高等教育的重中之重，然而学生创新意识、创新精神和创新能力的培养绝非一朝一夕，亦不能仅凭书本传授知识就能达到目的，通常需要一个较长和系统的培养过程[6]，要在立足“宽口径、厚基础、强应用”的基础上，突出理工学科交叉融合、科学知识与人文素养培养并重的专业培养特点。具体而言，面向大学一年级学生通过必修和选修相结合的模块化选课模式开设大学语文、创业基础等人文素养课程，面向大学二年级学生开设科技论文写作课程、开放实验、精细化学品开发与设计课程，由本专业的老师结合自己的科研项目，组织学生进入实验室开展产品开发和研究工作。在这一学习环境当中，研究、发现和创新是一切活动的中心，学生和教师之间的广泛联系、有效交流与合作以及知识的探究与创造[7]是促进学生在这一过程中学习专业知识、提高实践能力的重要因素。通过以上方式，培养学生具备人文、化学化工基础知识素养和专业技能以及科技创新能力。在高年级的本科生中开设一系列的专业实验，包括综合化学实验、应用化学实验以及专业创新实验。完善毕业论文选题、开题、中期和答辩环节，立足应用化学理科专业，结合化学工程与工艺工科专业与理科结合的知识领域和实践领域，通过理工学科交叉融合，使学生根据自己的科研兴趣选择毕业论文题目，提升应用化学专业学生的科学研究和工程工艺实践能力、解决复杂化学化工问题的能力以及创新创业能力，使本专业学生所获得的知识在科学、人文、工程等方面相互交叉，促进应用化学专业的复合型、综合性人才的培养。

借鉴国内外高等院校教育中对于 “校企合作”、“产学研培养”等新型模式在近几年积累得到的实践经验[8]，继续探索校企合作、协同办学，进行实践基地的建设。加强对实践课程的体系化建设，可以通过系统化的原则对培养方案当中实践类课程进行设计，以对接目前相关产业生产需求和应用需求导向，通过模拟实践、校内实训以及企业实训等多种模式，定期组织学生进行相应的认识实习和生产实习，达到和实现实践类课程的教学目标和教学效果，培养和提升学生的工程能力。邀请化学化工相应企业的一线生产或者研发的工程和技术人员入校授课，授课作业可以直接或者间接为生产实践提供方法或思路[9]。通过将相应产业的应用或者开发需求与专业实验或集中实践类课程进行有机结合，并充分利用本科毕业实践环节实现专业培养后期与产业需求和实践直接接轨。积极邀请企业一线研发或生产的技术人员参加本科生的毕业答辩，为专业培养、生产实践与产业应用需求接轨方面提出新思路新举措。

四、建立基于素质与能力的考核以及相应课程培养质量监控机制

人才培养质量保证与持续改进是高等学校办学的生命线，是高校专业培养与专业建设的重中之重。随着时代的不断发展和科学技术的日新月异，化学化工相关产业特别是高新产业对从业人员素质和能力提出了越来越高的客观要求。应用化学作为一门应用学科，在“宽口径、厚基础、强应用”的专业培养指导思想下，应将学生专业素养和专业能力的提升作为专业培养的核心任务与目标。在专业各门课程的教学当中，以课程教学为主线，首先明确学生在课程相关内容下需要达到的素质目标与能力目标，并围绕以上目标制定培养与提升以上素质和能力的培养计划、具体培养环节的实施方式以及相应逐章逐节细化的考核目标，根据以上目标，在教学设计、实施与反馈等多个环节对学生进行侧重素质目标与能力目标的培养，在考核方式上突破单纯对知识记忆与重复性的传统模式，通过多种考核方式考核学生对相关专业知识学以致用、活学活用的能力以及对专业素养的全面和深入考察。

专业培养当中学生专业素质的养成与专业能力的提升不是一蹴而就的，而是需要积累的过程，因此在应用化学专业课程实施当中，对于学生学习过程的质量监控是保证专业素质目标和专业能力目标实现的重要前提，因此加强学习过程中考核的作用十分必要。落实学习过程中的考核，需要根据课程学习的每一阶段、每一章、每一节当中细化知识目标、能力目标和素质目标，在统筹设计的基础上实施阶段性的考核工作，并根据考核结果及时发现课程实施过程中素质与能力目标的达成程度，对学生课程学习过程中的学习质量进行阶段性的监控并及时反馈，作为及时改进课程教学方法、优化实现知识、能力目标和素质目标的途径的重要依据。只有建立基于素质与能力的考核机制以及相应的课程培养质量监控机制，才能切实保证应用化学专业培养真正实现对学生专业素质与专业能力的提升，从而能够更好实现与化学化工相关产业的人才需求的无缝接轨，真正将培养学生学以致用落到实处。

参考文献：

[1]朱庆英，王春花，解芳.化工专业复合型人才培养模式的探索与实践[J].广东化工，2010（12）：165-166.

[2]王鲁燕，蔡靖，孟令强，等.浅析京津冀民办高校化工类专业复合人才培养[J].教育教学论坛，2017（6）：61-62.

[3]李小年.发挥专业优势培养创新型复合人才——浙江工业大学化学工程与材料学院的探索与实践[J].化工高等教育，2005（2）：1-3.

[4]董泽芳，王晓辉.国外一流大学人才培养模式的共同特点及启示——基于对国外八所一流大学培养杰出人才的经验分析[J].国家教育行政学院学报，2014（4）：83-89.

[5]邹丽霞，花明，黄国林，等.“化学工程与工艺专业”复合式应用型人才培养模式的研究[J].化工高等教育，2008（1）：15-18.

[6]潘路，王凤武，鲍霞，等.化学化工类应用化学本科专业复合创新型人才培养模式初探[J].中国高新技术企业，2010（10）：82-83.

[7]刘永忠，冯霄.浅论研究型大学中化工大类专业本科生的培养目标与途径[J].化工高等教育，2002（2）：18-21.

[8]石莹.浅谈我国职业教育应用技术型管理类人才培养模式的构建[J].中国轻工教育，2017（2）：9-12.

[9]张旭，钟蕾.工业设计专业特色课程体系研究[J].中国轻工教育，2016（1）：80-83.