新工科背景下化工设计竞赛促进民族高校化工专业课程改革的探讨

冉茂飞，刘 军，陈 晓，赵志刚*

（西南民族大学 化学与环境保护工程学院，四川 成都 610041）

我国已全面进入新经济建设时期，对工程技术人才提出了新要求，而发展新工科是新经济发展的内在要求。国家明确提出实施“大众创业，万众创新”“创新驱动发展战略”，将创新型人才的培养作为国家战略纳入双一流大学建设的重要内容。而2016年我国成为《华盛顿协议》第18个正式成员[1]后，教育部启动了“新工科”建设研究，通过“复旦共识[2]”“天大行动[3]”“北京指南[4]”等重要会议为高等工程教育改革指明了方向。民族院校的专业教育也应当紧随新的理念、新的思路发展出具有民族特色的工程实践教育，为少数民族地区培养能够用得到、用起来好用、用起来实用的工程人才[5]。西南民族大学化学与环境学院应对新的需求改造传统化工专业，在专业信息化建设及多学科交叉融合等方面展开教学改革探讨，以培养满足企业需求的专业技术人才。

全国大学生化工设计竞赛是由中国化工学会、中国化工教育学会和教育部化学工程与工艺教学指导委员会举办的全国规模最大、级别最高的大学生化工设计大赛。在设计竞赛过程中，学生需要将学习到的化工原理、反应工程、化工制图和化工设计等各专业课程知识点融会贯通并运用于解决问题的过程中。更重要的是，竞赛中还涉及厂区规划、经济核算、设备布置等工程内容。由此一来，学生可以通过设计竞赛锻炼设计化工工厂所需要具备的能力，对化工行业有一个更深入的认识。因此，通过该比赛能凝聚大学生的团队协作精神，强化工程设计能力、锻炼实践能力，提高专业教学质量，圆满完成专业培养计划。

1 构建符合新工科要求民族高校化工专业的意义和挑战

我国民族自治区的面积占我国国土面积的64%，资源极为丰富但发展相对落后，随着我国全面进入新经济建设时期，民族自治区域新经济特别是资源类化工产业正在蓬勃发展，产业结构不断调整，专业人才出现稀缺瓶颈，对高校人才培养提出了新要求。为了给民族自治地区化工行业培养“回得去、留得住、用得上、干得好”的专业人才，基于国家“新工科”教育改革的理论指导，应对化工专业在“信息化”“多学科融合”等方面进行改造升级，积极探索构建新工科背景下化工专业的知识体系和教学模式。

但是，目前新经济背景下民族高校传统工科教学模式面临的主要难题：缺少“融合信息化与工程教学、兼具多样化与个性化”的多学科工程教学模式。信息化是新经济的一个主要特征。信息化时代的新工科教学应实现三方面的“融合”：工程教育模式与信息化的深度融合，工科教学方式多样化与个性化的有机融合，多学科交叉的相互融合。我国传统化工教育模式，存在信息化程度不高、学科交叉集成跨度小、信息化与工程教学未真正实现深度融合等问题。

2 化工设计竞赛对构建新型化工教学模式的促进作用

在前述的新工科背景下民族高校传统工科教学模式面临的主要难题表现为：（1）信息化程度不高，（2）学科交叉集成跨度小。而全国化工设计竞赛题目以当年国内热点化工项目为设计任务，涵盖面特别广，综合性很强[6]，通过化工设计竞赛可以对探索构建新工科背景下的化工教学模式有着多方面的促进作用。

2.1 以竞赛促进专业信息化建设

每年设计竞赛中都是关注着大量的行业热点内容，特别是化工行业中涌现的各种新技术、新设备。例如在竞赛中设计所涉及的工艺选择、设备设计等内容需要用到CAD、ASPEN等大量设计软件，同时企业在招聘过程中也将这些能力作为考核的重要内容。而传统模式中在课堂讲授课本上理论知识已明显脱离行业需求，一定程度上出现理论与实际断层，学生无法消化和应用专业知识等问题。我校依托省级化学类虚拟仿真实验教学中心的硬软件平台，通过校企合作、自主开发等手段逐渐充实和完善自身的信息化课程体系，以互联网+模式的课件、教学素材、实验软件、教学平台等方式对化工各专业课程进行信息化改造；对教学内容融合行业新技术新工艺、采用雨课堂等更加直观的教学手段，这样结合化工竞赛带来的信息化改造更好地促进了专业教学改革。

2.2 以竞赛促进专业教学的多学科交叉

化工设计竞赛由于涉及化工、自动化、机械、经济管理等多门学科的知识，具有很强的综合性。参赛学生需要掌握并能灵活运用《化工工艺学》《反应器工程》《化工设计》等化工专业课程知识。特别是对各化工设计软件（如流程模拟软件Aspen Plus、反应器设计软件COMSOL、三维配管软件CADWorks等）的掌握[7]。我校在仿真教学平台上整合了多学科的教学资源，一方面对基础实验、专业实验、实训等模块软件进行整合升级，使软件更加贴合教学内容。例如通过购买COMSOL软件并使其进入教学内容，引导学生学习设计软件的兴趣，提升工程实践能力。另一方面，通过校企合作，对教师科研成果进行创新实验软件的联合开发，以科研成果促进工程教学，实现专业课程教学与前沿科研的交叉融合。我校根据化工设计竞赛的多学科、综合性和实战性特点对专业培养方案进行了调整，以实现专业教学中化工基础知识的系统应用。

2.3 以竞赛扩充教学内容，提升师资力量

化工各课程教学的教材内容普遍落后与行业技术前沿，而化工设计竞赛的题目则紧跟行业发展潮流。通过将竞赛的设计任务分解成工艺流程设计、流程图绘制、设备选型、车间及管道布置设计、技术经济评价和节能环保优化等内容，就可成为《化工设计》《化工仪器仪表》《化工制图与CAD》《化工技术经济》及《化工环保与安全》等课程中的学习案例。班级同学进行组队后可跟随设计过程及进度完成对应课程内容，在期末时汇总并完善后即可得到设计竞赛较粗略的作品。在将其补充三维配管等内容以及细化和优化后即可进一步参加校级赛和省级赛，以获得奖励的成就感有效提升学生学习各专业课程的兴趣及主动性。在课程中引入化工设计竞赛的设计任务，既在课程内容中扩充了行业前沿的教学资源，又通过实际案例提升了学生工程意识和训练了学生的实践应用能力。

另一方面，许多青年教师都是从大学到大学，缺乏工程实践经验，在教学过程中不能熟练应用工程案例教学，容易造成照本宣科，导致学生对工程知识理解不透彻，限制了学生工程意识的培养[7]。而在将竞赛内容融入课程教学内容后，对任课老师提出了更高的要求：需要教师在内容上进行自我学习提升，调研化工行业发展趋势、掌握新型设备或新技术新专利。同时，依托竞赛指导平台，学校与设计院及相关企业进行深度交流与合作，例如邀请设计院和专业软件公司来校开展讲座和培训，这些措施有效弥补了青年教师工程经验少的缺陷。有目共睹，将竞赛引入各专业课程既提高教学内容质量，又可培养教学和竞赛指导一体化的教师队伍。

3 结语

从新工科背景下对化工工程技术人才培养新要求出发，分析了民族高校在教学模式、教学内容等方面所遇到的问题，并以西南民族大学化学与环境学院为例，探讨了以全国化工设计竞赛促进民族高校化工专业信息化建设、教学的多学科交叉、教学内容的扩充以及师资力量的提升等几个方面的思路和方法。我们希望能在教学中逐渐摸索出一套适用于民族高校学生特点的专业教学模式，也为其他学科的教学模式改革和应用型人才培养提供了一些可借鉴的思路。