新工科背景下化学工程与工艺专业卓越工程师培养模式的研究与探索*

麻志浩，李 胜，董雪倩，陈 政，鞠彩霞，肖瑞瑞，丛兴顺，刘春丽

(枣庄学院 化学化工与材料科学学院，山东 枣庄 277160)

为了从容应对未来的科技革命和产业变革，稳步推进我国由工业大国向工业强国的顺利转变，国家教育部先后推出了“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)1.0(2010年)[1]和2.0(2018年)[2]，旨在新工科背景下，通过培养具有家国情怀、敬业奉献、理论学习能力、工程实践能力、科技创新能力和国际竞争能力，能够运用所学知识和技能解决复杂工程问题的卓越工程师，以实现中华民族的伟大复兴。各类高校根据自己的学科特点先后对“卓越计划”进行实施且取得了一系列的成效[3-4]。作为地方高校，枣庄学院化学工程与工艺专业以“煤化工”为特色，涵盖绿色精细化工和新型煤化工两个本科专业方向。同时，下设应用化工技术和化工安全技术两个专科专业，隶属于新工科建设范畴。自“卓越计划”实施以来，该专业也经历了一系列的发展和变革，如图1所示。其中，2013年被列为山东省“卓越计划”试点专业，在“卓越计划”1.0和2.0的指导下，经过近10年的探索、实践和改进，“卓越计划”在内外需求、培养类型、培养定位、培养体系、课程目标、课程体系、教师团队和校企合作等方面均取得了一定的进展。本文对新工科背景下本专业“卓越计划”的实施与构建进行了深入探讨。

图1 枣庄学院化学工程与工艺专业发展历程

1 “卓越计划”的认知

1.1 “卓越计划”的迫切性

新的科技革命涉及到科学和技术的双重变革，对中国既是挑战也是机遇；同时中国由工程教育大国向强国的转变也是大势所趋，“卓越计划”的制定与实施不仅是为抓住该机遇和推动该趋势奠定强有力的知识和人才基础，也是实施人才强国战略的重要举措。

1.2 “卓越计划”的定位

正确认识和摆正定位是地方高校从容面对发展机遇与挑战的关键[5]。对照“卓越计划”，作为应用型的地方高校，本专业以本科和专科层次为主，主要培养从事工程基建、产品制造、流程维护与管理、产品维修和服务等方面，具有相应理论基础、较强实践能力和良好创新服务能力的服务型工程师(专科)和具有较强工程与创新实践能力以及人文素养方面的生产型工程师(本科)[6]。本专业隶属于新型学科，即要面对传统煤化工的信息化，数字化和智能化，又要考虑煤化工专业科学技术的经济和环境等社会属性；本专业面向枣庄及周边的鲁南地区为山东做贡献，立足于煤化工行业服务于全国煤化工领域；培养理念上应面向国家能源结构优化，服务国家能源安全战略，强调理论、实验、实践和创新并行，以工程教育认证为契机，大力推行多学科交叉融合的高质量工程教育；培养目标定位为造就煤化工行业及其相关领域具备扎实的理论基础、娴熟的操作技能、浓厚的工程实践、高超的创新创业和解决复杂工程问题能力的卓越工程师。

2 “卓越计划”的实践探索

“卓越计划”是教育部为提高高等教育教学水平，提升人才培养质量的重要举措之一。以该计划为前提，结合山东省教育厅的要求和本专业的实际情况，我们对本专业“卓越计划”的实施进行了一系列的实践与探索。

2.1 管理体系的完善

为保障“卓越计划”的顺利实施，学院为每个班级配备了具有硕士及以上学历的专业技术岗位教师为专业班主任，且要求学历教育中至少有1个专业与所管理班级专业相同/相近，主要负责学生学业引导和专业指导等工作。同时建立导师制，学业导师主要引导学生正确树立和践行社会主义核心价值观，提升和增强学生对专业的认同度和学习信心，帮助学生了解和认识本专业的内外需求、培养方案、课程体系和教学内容等，指导学生开展理论研究、实验探索、工程实践等研究内容，鼓励学生积极参加全国大学生化工设计竞赛和中国“互联网+”大学生创新创业大赛等创新创业活动，旨在提升学生的实践能力，思维能力和创新能力等综合素质。此外，为进一步落实“以本为本”和“三全育人”理念，发挥本专业高层次人才优势，制定了“卓越本科生”培养计划，以第一学期课程成绩为参考，从本科一年级选拔品学兼优的学生，通过双向选择确定师生关系。导师通过言传身教培养学生的科学和人文精神，引导学生积极参加科研和实践训练，培养学生的操作能力、整合能力、逻辑思维、创新意识和创造能力。通过以上管理体系的完善为“卓越计划”的实施提供良好的氛围。

2.2 培养方案的修订

培养方案是学校教学组织和管理的基本依据，上承培养理念、培养定位和培养框架，下启教学模式、课程开展和检查评价[7]。首先根据办学定位完善培养目标，制定培养要求，进而制定课程教学要求，使培养要求与教学要求之间形成对应关系。其次优化知识结构，德、智、体、美和劳全面发展的教育体系取决于通识教育和专业教育的相辅相成，弘扬中华传统美德的同时做到各学科之间的交叉与融合。对于培养煤化工方面的卓越工程师而言，不仅要意识到环境保护，节能降耗和降本增效的重要性，还要在牢固掌握本专业知识的基础上，具备使用电仪、机械和计算机等信息技术的能力，这些都是在通过对所学知识进行记忆、掌握、应用、分析、评价和创造等不同认知维度后综合素质的体现[8]。再者重构课程体系，处理好专业必选课与选修课之间的关系，在开设完整知识结构的必修课程后，尽可能的增加选修课的比例，且要保证必修课之间，选修课之间以及必修课与选修课之间形成模块化、系列化和网络化，即让学生清楚各门课程之间的衔接关系。接着创新教育与实践环节并重，本专业不仅开设有创业基础、科研创新训练和文献检索与科技论文写作等必修课，同时开设有化工模拟类选修课程，包括Aspen 模拟与工艺设计和Smart Plant 3D工厂设计。实践环节除正常的军事技能训练、社会实践、毕业设计、认识和生产实习之外，结合本专业特点还开设化工原理课程设计、化工设备机械设计和化工综合设计等必修课，以及化工仿真和化工安全等实训类选修课，其中危险化学品输送过程3D仿真实训是由本专业教师建设的省级一流课程。此外，充分利用学科优势、教学资源和与企业搭建的创新教育平台和实践基地，鼓励学生积极参与、广泛查阅、自由探索、有效整合、主动设计、合理评价和团队协作，使学生能够实现“学”“思”“做”等多方面的有机融合。

2.3 教育理念的转变

以新工科建设为重要抓手建立的工程教育认证系统不仅能够提高我国的人才培养质量，还是实现“实质等效”与国际接轨互动的重大机遇[9]。“卓越计划”的实施也是在此基础上开展的。成果导向的工程教育理念一直被认为是追求卓越教育的正确方向[10]。本专业需求的是具有爱党报国和爱岗敬业、具备专业理论知识、缜密逻辑思维和团队协作能力，能够自主学习、分析评价和开发设计，并综合所学知识解决煤化工及其相关领域中复杂工程问题的卓越工程师，因此通过反向设计精准表述培养目标以满足本专业的需求，进而确定毕业要求和与之具有明确对应关系的指标点、以及构建有效支撑毕业要求的课程体系、教学要求和教学内容等。此外，引进“以学生为中心”的教学理念，通过课堂教学、教学模式和教学评价的转变确保“卓越计划”的顺利实施(图2)[11-12]。

图2 以学生为中心教学理念的转变

2.4 师资队伍的打造

师资队伍的优化是稳步推进素质教育的保证，是确保工程技术人才培养质量的关键[13]。首先根据本专业未来的发展规划，按照相关标准严格选拔出一支思想觉悟高、教学质量高、科研能力强、乐于奉献和勇于担当的学科带头人和教学骨干队伍。另外，近年来本专业还先后从中国科学院山西煤化所、中国矿业大学、大连理工大学、华东理工大学、中国石油大学、西安交通大学和山东科技大学等引进10余名煤化工及相关专业的青年才俊为教师队伍注入新的活力。根据教师的实际情况进行相应的培训。新教师理论知识较强，多开展教学技能的培训以及工程实践的训练，灵活/全职到企业进行挂职训练，充分了解煤化工及相关领域的工艺流程和急需解决的复杂问题，利用所学理论知识进行分析和判断并给出解决方案，增加工程实践背景、积累工程实践经验和提升工程实践能力；老教师则注重理论层次较高内容的提升，了解最新的科研动态以及工程实践经验和能力的更新。此外，从合作企业聘任工程经验丰富的工程师作为兼职教师参与本专业培养方案的制定和修订以及企业培训工作，并定期为本专业讲授工程实践类相关课程，以强化实践教学环节，增加学生的实践意识，培养学生的实践动手技能和能力。

2.5 教学设备的配置

教学设备的配置不仅仅是辅助教学，增加学习兴趣，提升教学质量，还是理论知识与工业实践关联的纽带。学院除购置流体力学综合实验装置、多功能精馏实验装置、洞道干燥器计算机数据采集和过程控制、列管换热器实验装置、恒压过滤常熟测定实验装置、超滤纳滤反渗透分离实验装置(多功能膜分离)和计算机过程控制吸收与解吸操作实训装置(大型实验装置)等化工原理教学设备，还购买了包括二氧化碳PVT曲线测定实验装置、压缩制冷性能测定实验装置和三元系统液液平衡数据测定装置等化工热力学相关实验设备，有助于学生由感性认识向理性认识的过渡，增加了学生理论用于实践的机会，培养其独创精神，提高学生的认识和动手能力，成为“卓越计划”实施过程中的重要环节。

2.6 校企平台的搭建

校企平台的搭建可使学生开拓视野，激发思维，了解行业发展需求，认识新工艺和新设备，与当前学科前沿紧密衔接，是“卓越计划”成败的关键[14]。作为地方院校，重在培养区域行业复杂工程问题的卓越工程师。鉴于此，本专业与兖矿集团有限公司、鲁南制药集团、兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心有限公司、山东泰和水处理科技股份有限公司和山东益康药业股份有限公司等煤化工及其下游领域相关的企业建立实践基地。从认识实习、生产实习、毕业实习、定岗实习和毕业设计等方面充分利用平台资源。认识实习过程中由企业主管细心讲解企业文化以及所从事生产、制造、开发、设计和研究等的一般工作流程，让学生对企业有整体的认识，有助于学生后续专业课的学习。专业实习过程由相应的工程技术人员(如控制系统工程师和现场操作工程师)进行讲解和传授，安排学生进行完整的仿真训练和简单的实际操作以加深其对专业知识的认识，学习生产技术，具备解决若干简单问题的能力。毕业实习则锻炼学生结合所学基础知识和专业知识解决实际工作中的技术问题，培养学生组织生产、沟通交流、逻辑思维和独立工作的能力。后续的毕业设计也最好与毕业实习联系起来，结合企业实际生产、持续改进和安全环保等理念，由企业导师拟定题目和校内导师共同指导，同时严格遵守学校对毕业设计质量和各时间节点的要求，包括任务书下达、开题答辩、中期检查、毕业设计重复率和毕业答辩等。此外，在每次的实习和毕业设计结束之后由企业导师对本专业培养的学生从知识、能力和素养等方面给予评价，以便“卓越计划”实施过程中各项政策的持续改进和卓越工程师质量的稳步提升。

3 “卓越计划”实施过程中的问题

3.1 思想觉悟的提高

随着提升学历机会的增加，对书本理论的重视程度远高于其实际应用的重视程度。精通的目的在于应用。“卓越计划”和工程教育专业认证要求培养的工程师能够综合所学理论知识运用于各个专业领域解决复杂工程问题。新时代“卓越计划”的实施更需要理论与实践的联动，因此，教师、学生和社会各界都应该解放思想、增强政治觉悟和提高政治站位，紧紧围绕提高自主创新能力、建设创新型国家以实现全面建设小康社会的奋斗目标而努力和奋斗。

3.2 培养层次的拓展

作为专业技术性人才，专科层次的培养也应得到重视，在后续“卓越计划”的实施过程中，针对于专科层次卓越工程师的培养标准体系也应进行制定和完善。

3.3 兴趣爱好的培养

随着社会的发展，学生就业选择机会多、范围广。许多本专业的学生由于各种原因毕业后没有从事与本专业相关的工作。如何让学生将兴趣培养成职业，将爱好培养成技能，学我所选，爱我所选是学校、企业和社会共同面临的难题。另外，即使学生毕业后从事与本专业相关的工作，从学校学生角色到企业职工角色的转变也需要一定的适应期，相比于学校生活的丰富多彩，企业工作显得乏味无趣，如何让学生尽快适应并坚定的留下来实干务实的为区域行业产业的发展和地方经济的提升服务和贡献也是我们需要面对和解决的问题。

3.4 实践经验的提升

新入职教师多为毕业后直接入职高校，缺乏科学实践经验和工程技术创新能力，入职后面临教学技能、工程实践、科研课题、项目申请、职称评定和家庭生活等各方面的问题，很难保证各方面都能够妥善的解决，尤其是工程实践能力的提升和实践经验的积累。

4 结语

在“新工科”背景下，通过对“卓越计划”的剖析和实践探索来培养高质量卓越工程技术人才以满足区域产业需求和加快地方经济发展是每一所地方高校义不容辞的责任和使命。随着“卓越计划”1.0和2.0的颁布，各级地方高校都在积极的学习、探索和创新，虽然因为认识不足、理解不深或缺乏经验等在实施的过程中会遇到各种问题和挑战，相信通过自我革命、持续改进、解放思想和完善各项制度一定能在煤化工领域培养一批懂理论、精技术、熟操作满足“卓越计划”要求的高素质卓越工程师队伍。