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1.1應用型本科人才要求
根據現代化學工業的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應用型高校化學工程與工藝專業的目標是培養化學化工理論基礎扎實,實踐動手能力、自主學習能力、創新能力及外語與計算機應用能力較強,適應化工、冶金、能源、輕工、醫藥、環保等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理等方面工作的應用型高級工程技術人才[2]。為了實現上述目標,化學工程與工藝專業應用型本科人才應具備的基本素質與專業能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學素養,能處理好人與環境、人與社會的關系;②掌握化學工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化方法;④具有對新工藝、新產品、新技術和新設備進行研究、開發和設計的初步能力;⑤了解化學工程的理論前沿,了解新工藝、新技術與新設備的發展動態;⑥掌握文獻檢索的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力;⑦具有創新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據現代科技和生產的發展需要,以服務地方經濟社會發展為目標,把握高等教育規律和化學工程與工藝專業特征,制定化學工程與工藝專業應用型人才培養方案。在人才培養方案制定的過程中,合肥學院借鑒德國應用科學大學培養應用型人才成功經驗,非常重視企業的作用,將企業要求與學生的培養相結合,構建理論教學與實踐教學相學體系,確定了以“面向企業、立足崗位、注重素質、強化應用、突出能力”為指導思想的“應用型”人才培養模式。理論教學體系體現“三個服務”原則:基礎理論教學要為專業技術課教學服務,理論教學為提高學生綜合素質服務,把素質教育貫穿于教學全程,為培養學生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務,注重培養學生對技術成果的吸納和綜合應用能力。建立與培養目標相適應的實踐教學體系,形成基礎實訓、專業實訓及校內、外實訓教學相結合的綜合實訓教學一體化,完成實訓教學。促進學生掌握專業技能,實施“四年九學期制”,提高學生就業競爭能力。
1.2化學工程與工藝專業人才要求
化學工程與工藝專業是為了適應新世紀化學工業的發展而設置的,是由原來的化學工程、有機化工、無機化工、高分子化工、精細化工、煤化工、工業催化等專業合并而成的寬口徑專業,覆蓋面寬、涉及領域廣[3]。該專業具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領域涉及無機化工、有機化工、精細化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫藥化工、微電子化工等諸多領域;二是工程特色顯著。該專業以化學工程與化學工藝為兩大支撐點,化學工程主要研究化工過程及設備的開發、設計、優化和管理。化學工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學反應和分離加工技術制取各種化工產品。化學工程與工藝專業涉及的工程放大技術、系統優化技術和產品開發技術,不僅在化工領域,而且在醫藥、材料、食品、生工等眾多相關領域均大有用武之地。因此,化學工程與工藝專業培養的學生應有較強的工程能力和工作適應性,需掌握化工生產技術的基本原理、專業技能與研究方法,具有從事化工生產控制、化工產品和過程的研究開發、化工裝置設計與放大的初步能力[4]。
1.3應用型化工人才實踐教學體系構建
高等工程教育強調綜合素質的基礎作用和工程素質的定型作用。培養應用型化工特色人才,核心就是培養實踐能力強的應用型人才。以培養應用型人才為目標,以科學發展觀為指導,遵循教育教學基本規律,堅持育人為本,教學為綱,根據學生需要,圍繞學生能力拓展和知識結構構建實踐教學體系。該體系由基本技能、專業能力、綜合能力三層次訓練組成,將課外創新活動和社會實踐有機融合。借鑒德國成功的經驗,培養學生工程設計能力、項目實現能力及創新能力。實踐教學根據能力要求可分為3個層次:基礎實踐層、專業實踐層、綜合和創新實踐層。基礎實踐層以強化“三基”,培養基礎能力為目的,將基礎化學實驗分為3個層次和5個模塊,構成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學專題研究訓練,強化了知識和技能的綜合性;認知實習在實踐教學體系中處于承上啟下階段。學生在與自己相近或相關的崗位上經過認知實習,了解專業所需要的專業知識、能力、素質,有利于他們結合自己的興趣,規劃未來發展,在專業方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習和1周電工電子實習,實現基礎能力培養目標;專業實踐層是在理論教學和基礎能力培養的基礎上,通過專業基礎實驗、課程設計、工程實訓等實踐教學的環節實現專業能力培養;綜合和創新能力是對技術基礎知識、運用專業知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現,反映學生整體素質。通過畢業實習、畢業設計(論文)等實踐教學環節,配合第二課堂科技活動,達到培養專業技術應用能力的目的。總之,各層實踐教學活動層層遞進、相互滲透,達到培養目標規定的專業技術應用能力的要求。
2圍繞工程能力培養,實施實踐教學改革
2.1突出強化實踐鍛煉,提高教師實踐教學水平
教師是實踐教學體系的主導者,也是實踐教學體系的實踐者。要培養高質量應用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學位的專職實驗教師,采取走出去、請進來的辦法培養教師的實踐能力,派合肥學院高學位高職稱的教師到企業去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據學院要求成立了實驗技術教研室,這不僅是名稱和內涵的改變,更重要的是教育理念的轉變,建立實驗技術教研室,由教授、博士擔任主任,具有研究生學歷的教師為成員,研究實踐教學內容、方法和手段,進行實驗教學、實驗課程內容和方法改革等工作。目前,和化學工程與工藝專業實驗實踐教學有關的合肥學院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學成果獎合肥學院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業和設計院等單位人員擔任教師,讓學生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。
2.2加強實踐教學條件建設,提供實踐教學載體
實驗室和實習基地是完成實踐教學內容所必需的保障平臺。在實驗室建設方面,加強以無機化學、有機化學、物理化學、分析化學課程為支撐的基礎化學實驗室建設,和以化工原理為支撐的化工基礎實驗室。專業實驗作為一門最能反映專業特色,與專業科學技術發展關系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構建一個能夠全面反映化學工程學科發展方向、適合按專業大類組織實驗教學、有利于培養學生工程實踐能力和創新能力的新框架。根據化學工程與工藝核心課程化工熱力學、傳遞過程原理、化學反應工程、分離工程和技術化工工藝學作為構架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發的方法論;充分考慮工程學與工藝學實驗的適當平衡;具有典型性、力求先進性、增加綜合性;實驗內容既符合化學工程與工藝學科發展規律,又具有鮮明的先進性和特色,建立了化工熱力學實驗室等專業實驗室。根據專業和學生發展需要,在專業方向上設立分離工程和精細化工2個化工專業方向,并建立精細化工和分離技術2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習是強化專業知識、增加學生的感性認識和創新能力的重要綜合性教學環節,校外實習基地是培養學生實踐能力和創新精神的重要場所,是學生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機制,開展產學合作,和中鹽四方集團等14家企業建立良好的合作關系,與企業合作共建實驗室2個。每年由校內和企業教師共同指導學生進行實習,并在畢業論文(設計)環節,由企業提出課題,真題真做,學生將所學知識和生產實際相結合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團、東華集團工程技術人員指導學生設計多次獲合肥學院優秀畢業設計(論文)獎。
2.3第一課堂與第二課堂相結合,著力培養學生創新能力
為了達到實驗課培養學生應用所學知識解決問題的更高目標,以培養學生實踐創新能力為出發點,以學生個性化能力培養為重點,學院制定了《合肥學院學生第二課堂活動學分管理暫行辦法》,將第一課堂與第二課堂結合起來,收到明顯的效果。化學工程與工藝專業,以化學工程師之家和學生參與教師科研為主要內容開展第二課堂科技活動。化工工程師之家于2007年11月建成運行。以培養“未來的工程師”為目標、以工程設計為核心、以模型制作為基礎,通過形式多樣的活動培養學生的工程意識;通過加強合作促進團隊精神;通過模型制作提高工程應用能力;通過工程設計提高工程素養;通過企業化運作模式培養學生效率意識、責任意識和管理能力。作為第二課堂的重要平臺,重點培養學生的工程設計能力、管理能力、協調組織的領導能力和團隊精神。通過借鑒企業化管理模式,營造企業氛圍,培養學生效率意識、責任意識和管理能力,增強學生對社會的適應能力,提高學生的綜合素質。目前,累計培訓學生500人以上。化學工程與工藝學生在各種全國性競賽中取得了一系列好成績。2010年,在科技部等單位舉辦的青年科技創新競賽獲得二等獎,“三井化學”杯第四屆大學生化工設計競賽二等獎和華南地區第四屆大學生化工設計創業大賽二等獎。近3年來,學生34篇,其中被SCI、EI收錄的9篇。
本科專業模塊化人才培養方案改革自2012年本科合格評估以來,欽州學院化學化丁.學院依據辦學定位,圍繞學生知識應用能力、實踐和創新能力,全方位、系統地進行了教學改革。
(一)模塊化人才培養方案改革的基本步驟及結果
1.修訂人才培養目標我們將化學T程與工藝專業新的人才培養目標修訂為本專業培養具有高度社會責任感和職業道德素養的化學化工類高素質應用型人才,所培養的人才不僅能夠適應北部灣區域化工類產業發展的需要,而且能夠服務廣西、輻射東盟,為大化工產業的發展提供保障;所培養人才是掌握化學工程與工藝專業的基本理論知識,具備一定的實踐技能、創新能力和繼續學習能力的應用型人才,能夠滿足北部灣經濟區包括石油化工、精細化工、無機化工、有機化工、煤化工、教育科研等領域發展對專業人才的要求。畢業生可以在這些領域從事工業生產、生產技術改進、技術開發、工程設計及管理、教育科研等工作。
2.確定培養規格與要求
(1)素質要求。本專業學生要具有較高的思想覺悟和道德意識;具有較強的化工實驗技能、工程設計方法、丁?程實踐等專業素質;具有較強的運用化學工程與工藝知識和技能綜合解決專業問題的能力;具有較強的適應能力和團隊合作精神;具有較強的自學和知識更新能力,能夠運用現代信息技術實現自我發展。
(2)知識體系。掌握大學英語、計算機基礎等公共基礎知識;掌握高等數學、大學物理、工程制圖、無機化學、有機化學等專業基礎知識;掌握化工原理、化工熱力學、化學反應工程等專業核心知識;掌握石油煉制工程、化工儀表及自動化、化工工藝學、精細有機合成及工藝學、化工分離工程、化工設計、工程制圖等從事石油煉制、石油化工、精細化工等化工行業所需的專業知識;了解環保法規、勞動安全保護以及職業健康等知識。
(3)能力要求。具有較強的綜合素質、較強的專業綜合素質,掌握工程設計方法、工程實踐等實踐技能;具備石油煉制、石油化工、精細化工等行業生產所需的綜合實踐能力;具備較高的綜合素養和實踐能力,能夠綜合運用所學知識和技能解決實際問題;對新產品、新工藝、新技術和新設備具有一定的研究設計能力。
3.將培養規格與要求分解為能力要素化學工程與工藝專業能力要素分解與實現途徑。
4.將知識點及知識點應用組合成模塊根據新修訂的專業培養目標,我們突破現有學科分類的條框,打破原有的課程體系,從學生能力培養要求出發,統籌規劃學生的知識、能力、素質培養體系,將能力培養貫穿于各教學環節的始終,設計出合理的課程模塊,建立以能力為導向的應用型人才培養教學體系。分別設計出公共基礎模塊、專業基礎模塊、專業核心模塊、專業拓展模塊和綜合運用模塊。針對能力培養目標,利用這些設計出來的課程模塊,將教學課程內容進行重組,使教學形式多樣化,實現了對原有課程的整合優化,構建了化學工程與工藝專業應用型人才培養的模塊化課程體系。
(二)模塊化人才培養方案改革的實施概況自2012年以來,我們按照先改先試、邊改邊試、邊總結邊試、邊試邊推廣的基本策略,依托“化學工藝廣西高校重點學科”“北部灣石油天然氣資源有效利用廣西高校重點實驗室”和“化學工程與工藝省級特色專業及課程一體化建設項目”,先在化學工程與工藝(石油化工)廣西高校特色專業試行模塊化教學改革,并在2013級本科生教學中實際應用,然后逐步向油氣儲運工程專業輻射。
(三)模塊化人才培養方案改革實施的初步效果化學工程與工藝專業實施模塊化人才培養方案改革后,其在應用轉型發展和應用型人才培養方面初步顯現出良好的效果,具體表現為:一是初步解決了舊有人才培養方案應用型人才培養目標不明確的問題,二是初步解決了如何增強學生運用知識解決實際問題的能力的問題,三是初步解決了校企、校地合作與產學研不夠深人的問題,四是初步解決了教師教學與學生學習相脫節的問題,五是初步解決了學生個性化發展和因材施教不能協調發展的問題。
二、化學工程與工藝本科專業模塊化人才培養方案改革的思考
(一)總體評價
1.理念和目標定位明確欽州學院提出“主動服務北部灣經濟社會發展,重點建設涉海類學科專業及臨海工業的學科,為北部灣經濟開放開發培養髙質量應用型人才”的人才培養理念以及確定“以社會需求為導向,以服務區域經濟社會發展為宗旨,把學校建成適應1K域經濟社會發展特別是廣西北部灣經濟IS:發展需要的,特色鮮明的多科性、區域性教學型大學”發展目標定位,已貫徹在化學工程與工藝專業人才培養方案中。
2.培養目標和人才規格基本符合社會經濟發展對化工類人才素質的要求化學工程與工藝專業人才培養方案是依據該專業所對應的工作崗位確定其能力要素,并認真分析培養各種能力所需的路徑和不同的課程模塊,確定了不同能力、素質要素和模塊課程對應表,通過不同的模塊課程教學實現相應的能力和素質的養成。
3.實踐學分比例顯著提高,體現了應用型人才培養的要求化學工程與工藝專業實踐教學學時(含課內實踐和集中實踐性教學)占總學時比例33.9%,實踐教學學分占總學分比例42.5%,體現了應用型人才培養的特點。
4.實踐教學環節貫穿全程,體現了應用型人才培養的基本規律應用型人才培養重在應用能力和實踐能力的培養,而這些能力的培養需要長期、不間斷的訓練。化學工程與工藝專業人才培養方案中安排了不間斷、持續的專業實踐能力的訓練,難能可貴。
(二)值得思考的問題
1.課程設置與人才培養目標、人才培養規格一致性的問題課程設置應根據培養目標和人才規格,通過課程教學達到預設的人才素質要求和實現培養目標。如“培養規格和要求”中有“能從事教育科研領域工作”的描述,但無相關課程。
2.學分計算標準不統一,易導致教學任務不均衡(1)不同課程學分對應的課時不同。有16課時,如有機化學;也有17課時,如化工熱力學;個別的有36課時,如大學體育。(2)實踐教學每周對應的學分差異更大。專業見習4周1學分,專業實習8周5學分,畢業論文設計14周14學分。學分是計算學生學習量的單位,也是計算教師工作量的單位。同一個專業的學分折算學時(課時)的標準應統一,便于平衡學生學習量和教師工作量的分配。
3.沒有足夠的自主學習和選修課程,彈性學制學業難以操作實行學分制的重要目的之一就是滿足學生個性化學習需要,允許學生選學不同的課程,允許學生提前或滯后畢業。要想提前畢業就必須給學生創造提前修滿學分的機會,但現在的方案設計顯然做不到讓學生提前畢業。必須有相當量的自主學習和選修課程,開放教學時空,如假期課程、網絡課程、競賽學分、職業證書學分、自主申請畢業論文開題與答辯等。
三、結語
隨著計算機硬件和軟件的飛速發展,計算機的應用已深入到各個專業領域。將計算機技術與其他學科交叉融合,形成了眾多以計算機應用為核心的新技術、新手段和新興學科。將計算機科學、數學應用于化學形成了計算機在化學中的應用(又稱計算機化學)這個新興化學分支學科[1],主要研究領域有:化學數據庫技術、化學結構與化學反應的計算機處理技術、化學中的人工智能方法、計算機輔助分子設計、計算機輔助合成路線設計等[1-3]。
將計算機與應用數學、統計學和計算機科學交叉融合形成了化學計量學這個新興化學分支學科[1-4],其基本任務是研究運用數學、統計學、計算機科學、以及其他相關學科的理論與方法優化化學量測過程,并從化學量測數據中最大限度地獲取有用的化學信息[4]。將計算機和計算機網絡技術應用于化學信息處理形成了化學信息學這個新興化學分支學科。它利用計算機技術和計算機網絡技術,對化學信息進行表示、管理、分析、模擬和傳播,以實現化學信息的提取、轉化與共享,揭示化學信息的實質與內在聯系,促進化學學科的知識創新[5-6]。
計算機在化工領域中的應用已經非常廣泛和深入,比較典型的應用有:實驗數據的分析與處理、化工過程分析與開發(計算機仿真)、化工過程設計(工藝計算,計算輔助繪圖)、化工過程控制、化工信息管理和化工文獻檢索與管理[7-15]。在這個背景下,化工類的工程技術人員如果沒有較強的計算機應用能力,將直接影響到其對工作崗位的勝任程度。當前大學階段的計算機應用能力培養主要集中在低年級階段,在高年級階段由于教學重點轉移到專業基礎課和專業課,往往忽視了對計算機應用能力的繼續培養,造成畢業生的計算機應用能力不能滿足實際需求。本研究以武漢科技大學化學工程與技術學院化學工程與工藝專業為例對化工專業本科生高年級階段強化計算機應用能力培養進行一些初步探索,以期提高畢業生的計算機應用能力。
1優化培養計劃
1.1增設《計算機在化工中的應用》
《計算機在化工中的應用》定位為化學工程與工藝專業的一門專業修選課,其內容包括緒論、觀測數據分析與處理(以MATLAB為工具軟件)、計算機在化工過程分析中的應用、計算機在化工過程設計中的應用、計算機在化工過程控制中的應用、網絡上的化學化工資源和常用化學化工軟件。該課程由計算機和化工專業的一些相關課程交叉融合而成,教學時數為36,其中14學時為上機實踐學時。其任務是結合化學工程與工藝專業特點,進一步提高學生應用計算機解決化工領域專業技術問題的能力。掌握應用計算機處理實驗數據的方法,掌握應用計算機進行化工過程分析的基本方法,掌握應用計算機進行化工過程設計的方法,掌握各種計算機控制系統的基本概念、組成、工作原理和優缺點,掌握利用計算機網絡獲取化學與化工資源的方法,掌握常用化學化工軟件的使用方法。
1.2增設《化工CAD繪圖與識圖》
《化工CAD制圖與識圖》定位為化學工程與工藝專業的一門專業修選課,其內容包括AutoCAD繪圖軟件及其應用、化工設備常用零部件圖樣及結構選用、零件的連接及其畫法、化工工藝圖、化工設備圖和AutoCAD三維化工制圖。該課程由《化工制圖》和《AutoCAD繪圖》整合而成,教學時數為36,其中14學時為上機實踐學時。其任務是通過本課程的學習培養學生繪制和閱讀化學工程設備圖和工藝流程圖的基本能力,尤其要重點培養學生運用AutoCAD高效率繪制化學工程設備圖和工藝流程圖的能力。
1.3合理安排課程開設順序
俗話說:“拳不離手,曲不離口”,要想提高學生的計算機應用能力,必須不斷給他們提供練習的機會,因此計算機應用課程和相關專業課程的開設順序就比較關鍵。以武漢科技大學化學工程與技術學院化學工程與工藝專業的培養計劃為例,考慮到主干專業課程要到第6學期和第7學期才開設和在主干專業課程教學中強化學生的計算機應用能力培養更能體現學以致用的原則,把《計算機在化工中的應用》和《化工CAD制圖與識圖》這兩門課程均安排在第6學期開設。學生學完這兩門課程之后,其所學知識和技能就可在化工原理課程設計、燃氣工程、高炭化學與碳材料工程基礎、煉焦化學、煉焦化學工學實驗和畢業設計等課程的學習或實踐環節中得到應用、鞏固和提高。
2在專業理論教學中融入計算機應用
2.1引導學生運用計算機進行工藝計算
在化工課程設計、畢業設計和實際工程設計中都離不開工藝計算,而且工藝計算環節的計算量通常都較大,計算過程比較煩瑣。如用手工進行計算,不僅要花費很長的時間,而且容易出錯。為了簡化計算過程,縮短計算時間,前輩們做了大量工作,如簡化計算模型,在公式推導過程進行近似處理以簡化最終的計算公式,繪圖工藝計算圖表等[16-17]。但利用這些手段所縮短的計算時間非常有限,而且是以犧牲計算結果的準確性作為代價。在當今計算機應用已得到大范圍普及的時代,運用計算機進行工藝計算已是大勢所趨。盡管一些教材和一些設計規范中仍在推薦傳統的手工計算方法,但人們在工程實踐中更熱衷于運用計算機進行工藝計算。因此教師在專業課教學中要主動引導學生運用計算機進行工藝計算,這樣既能提高計算效率和準確性,又能培養學生運用計算機解決專業技術問題的興趣,進而在計算實踐中提高其計算機應用能力。燃氣管網水力計算是燃氣管網設計中一項非常繁瑣和復雜的工藝計算。用手工計算的方法對一個擁有數十個環的燃氣管網進行水力計算,往往會讓人望而生畏,但如果運用計算機來計算,計算速度就非常快,準確性也很高[14]。計算工作配方是炭素材料生產中的一項比較復雜的工藝計算。所謂工作配方,就是當規定了每一鍋糊料的總重后,如何根據指定的配方(理論配方)以及各種炭質原料在破碎篩分后的實際粒度分布情況,進一步計算從每一種顆粒貯料斗中應取料的重量[18]。手工計算過程非常繁瑣,計算效率低下,而且準確度也不太高。如果采用計算機來計算工作配方,則可以克服手工計算的所有缺點,從而達到快捷、準確地確定炭材料生產工作配方并應用于實際生產中[15]。運用計算機進行工藝計算有兩種方法,一種是利用現成的商業軟件,如MATLAB,MATHCAD,EXCEL等;一種是利用編程語言開發專門的工藝計算軟件。不管什么方法都能提高學生的計算機應用能力。#p#分頁標題#e#
2.2引導學生通過Internet(因特網、互聯網)獲取專業知識
Internet是全球信息資源的總稱,現在它已成為各種信息資源傳遞的主要載體,它可以提供多種服務,是人們獲取信息的重要來源之一。隨著Internet的飛速發展,互聯網上有關化學與化工的資源信息越來越豐富,同時各種化學與化工資源信息來源更新變化的速度也越來越快。如何在浩如煙海的網站中迅速獲取與化學與化工資源相關的信息已成為化學與化工工作者必須具備的一項基本能力。專業課的教材往往更新周期較長,一些新的研究成果和專業進展未能及時寫進教材。專業課的教材篇幅不能太長,內容比較精短。而互聯網上有關化學與化工的資源信息則更新周期非常短,甚至能進行即時互動(如論壇、博客、即時通訊工具等),且不受篇幅限制,內容可以長篇大論。因此引導學生通過互聯網獲取專業知識是授人以漁,讓學生受益終生。
3在實踐教學強中融入計算機應用
在專業實驗中要求學生運用計算機處理實驗數據,如剔除異常數據,對實驗數據進行回歸分析,根據實驗數據繪圖。這些工作雖然都可以用手工方法完成,但運用計算機來完成不僅效率高和質量好,而且能鍛煉學生的計算機應用能力,為以后的實際工作打了良好基礎。在課程設計和畢業設計環節,要求學生通過計算機網絡查閱資料,運用計算機進行工藝參數計算,運用計算機撰寫設計說明書和繪圖。既能全流程鍛煉學生的計算機應用能力,又能對學生的計算機應用能力進行全面檢驗。
關鍵詞:化學工程;全日制;工程碩士;培養模式
起步于1991年的專業學位研究生教育作為我國研究生教育的重要組成部分,發展至今為我國的經濟建設與社會發展輸送了大量人才。為了更好地滿足國家經濟社會發展對高層次應用型人才的迫切需要,優化研究生教育類型結構,完善其培養體系,推動碩士研究生教育從培養學術型人才為主向培養應用型人才轉變,2009年全日制工程碩士開始招生。正是由于全日制工程碩士與在職工程碩士在培養方式、招生等方面有所區別、存在差異,因此,過去對在職工程碩士的培養經驗不能完全照搬到全日制工程碩士的培養上來,這就要求對全日制工程碩士的培養模式進行創新。但如何創新以及如何真正在具體的培養實踐中體現出“創新”,是值得思考與研究的問題。
1全日制工程碩士培養中存在的問題
全日制工程碩士專業學位是全日制專業學位的一種,旨在培養應用型、復合型、高層次工程技術人才和工程管理人才。國內工程碩士研究生教育發展至今,其教育體系和培養模式已較為完善,研究也比較深入。其中,對工程碩士培養模式的研究主要集中在培養目標、課程設置、導師制、論文標準、實踐方式等方面。因此,盡管國內外對工程碩士研究生教育進行了較深入的研究,并取得了許多積極有益的研究成果。但對全日制工程碩士培養模式的研究則處于起步和探索階段,仍存在不少不足和問題,主要體現在以下三個方面[1-3]。
1.1培養目標形同虛設
培養目標是培養模式中的重要因素,也是理順整個全日制工程碩士培養過程思路的關鍵因素。我國全日制工程碩士專業學位盡管與對應的工學碩士學位的培養目標有較明確的文字表述差異,但在實際培養過程各環節卻與工學碩士學位有極大的重合,并未表現出其培養目標所設定的差異所在,尤其是培養目標在反映全日制工程碩士專業學位的實踐性特點方面存在不足。美國全日制工程碩士專業學位盡管與對應的工學碩士學位的培養目標沒有很明確的文字表述差異,但在實際培養過程各環節中,無論是學制、學分、課程設置或是學位論文考核等各方面均表現出明顯區別。
1.2培養過程缺乏實踐性
培養過程是培養模式中的最重要因素,也是全日制工程碩士培養質量的最關鍵因素。我國高校的全日制工程碩士在具體培養環節與原有的學術型工學碩士相比沒有體現出明顯差異,其實踐性和應用性在全日制工程碩士培養過程中存在明顯不足。如,課程設置缺乏實踐性課程,專業實踐環節薄弱,指導教師工程實踐意識淡薄等等。
1.3質量評價體系模糊不清
質量評價是培養模式中的重要環節,也是綜合反映全日制工程碩士培養水平的重要環節。目前,我國全日制工程碩士的學位論文評價體系仍停留在對論文選題類型的探討之中,至于學位論文考核的其他環節(學位論文的選題及形式、考核方式、評閱答辯等)則仍處于模糊不清的狀態。
2化學工程領域全日制工程碩士培養模式研究
為了解決全日制工程碩士培養中存在的培養目標形同虛設、培養過程缺乏實踐性、質量評價體系模糊不清等主要問題,從以下四個方面對基于化學工程視角的全日制工程碩士的培養模式進行了研究。
2.1建設校內和校外“兩支”師資隊伍
為了更好地針對全日制工程碩士的實踐性與應用性特點展開教學與培養指導,培養高層次應用型人才,通過建設校內和校外“兩支”師資隊伍,為全日制工程碩士的培養提供及時有效的指導。每位全日制工程碩士配備兩名導師,校內導師為主且主要負責研究生的理論指導,校外導師為輔且主要負責研究生的實踐指導,校內外導師各負其責,共同商定研究生的個人培養計劃。校內師資隊伍。校內師資隊伍主要來自化學工程與技術一級學科學位點碩士導師,具有工科背景,工程實踐經驗豐富,結構合理。根據學校碩士研究生指導教師管理辦法,每年選聘、培訓2~3名校內導師。校內導師實行任期考核制度,每三年考核一次,考核合格者方可延續任職資格,考核不合格被取消導師資格。校外師資隊伍。根據學校碩士研究生指導教師管理辦法,校外導師每年由化工企業負責組織推薦,被推薦專家應是實踐經驗豐富、理論學術功底深厚、主持省部級及以上應用研究項目或企業技術革新和改造項目的高級工程技術人員,符合學校有關導師聘任條件,由學校負責認定導師資格,并聘任為全日制工程碩士校外導師,與校內導師合作指導全日制工程碩士。校外導師應嚴格按照學校學位授予和研究生培養工作等規章制度,履行導師職責。
2.2構建“一個”突出實踐性與應用性特點的培養方案
為了突出實踐性與應用性,化學工程領域全日制工程碩士培養方案遵循“強化基礎理論、突出實踐與創新、著重綜合素質”的原則,培養方案科學、合理。課程設置以實際應用為導向,以職業需求為目標,以綜合素質、工程實踐和創新能力的提高為核心,要符合學校定位,具有學校特色。教學內容強調基礎理論與應用實踐的有機結合,突出案例分析和實踐研究。論文課題應來源于企業,或有明確的生產技術背景和應用價值,涉及化學工程領域的新產品、新工藝、新過程、新技術、新裝備、新軟件或新材料的研制、開發、放大、設計與優化。可以是一個完整的工程項目,也可以是某一個大項目中的子項目。論文所涉及的課題要有一定的技術難度和工作量,論文要有一定的理論基礎,具有先進性與一定的創新性。
2.3打造校內實驗平臺和校外實踐基地“兩個”培養平臺
為了更好地實施校企聯合培養機制,踐行突出實踐性與應用性特點的培養方案,通過打造校內實驗平臺和校外實踐基地“兩個”培養平臺,形成有利于全日制工程碩士自我學習、工程實踐、創新應用的環境和條件。校內實驗平臺。主要包括教育部重點實驗室、湖南省基礎課(化學)示范實驗室、湖南省普通高等學校重點實驗室、湖南省高校科技創新團隊、湖南省大學生創新訓練中心等省部級教學科研平臺,是全日制工程碩士創新應用能力培養的主要場所[4-5]。校外實踐基地。主要包括國家級大學生校外實踐教育基地[6-7]、湖南省校企合作人才培養示范基地[8]、湖南省高校產學研合作示范基地、化學工程領域全日制工程碩士聯合培養基地等校外實踐基地,是工程實踐能力培養的主要場所。2.4完善“一個”符合學校辦學定位和企業實際的校企聯合培養機制為了培養和提升化學工程全日制工程碩士的工程實踐能力和創新應用能力,通過實踐教學方式方法改革、工程實踐采取校內外導師聯合指導方式等,完善“一個”符合學校辦學定位和企業實際的校企聯合培養機制[9]。實踐課程設置。為了提高全日制工程碩士的工程實踐能力和創新應用能力,實踐課程主要有專業實踐A(集中實踐)、專業實踐B(分段實踐)。實踐課程由校內外導師聯合指導,其中專業實踐A以校內導師為主,專業實踐B以校外導師為主。實踐教學方式方法改革。基本實施了校內導師與校外導師相結合、理論學習與工程實踐相結合、自主學習與現場實習相結合“三結合”實踐教學方法。逐步實施了學校教育與企業培養相結合、工程實踐與創新訓練相結合、工程創新與科技創新相結合“三結合”實踐教學方式,充分利用校企優質教學資源,開展現場演示、專題講座、案例分析等多元化的教學活動,積極開展項目式、案例式、體驗式等實踐教學改革。工程實踐基本要求。工程實踐是全日制工程碩士培養中的重要環節。工程碩士在學期間,必須保證不少于半年的工程實踐,應屆本科畢業生的實踐時間原則上不少于1年。工程碩士采用集中實踐與分段實踐相結合的方式到企業進行工程實踐。通過工程實踐,使工程碩士熟悉本領域中的項目規劃、產品研制、設備設計、工程強化、環境保護等某一或多個環節中的工程知識,并撰寫總結報告。通過工程碩士在工程實踐中的態度、表現、過程、實踐內容和總結報告質量,對其工程實踐課程成績進行整體評價。工程實踐采取校內外導師聯合指導方式。在雙導師指導下,工程碩士通過在企業參加工程實踐活動,鞏固和深化理論知識,提高發現并解決工程實際問題的能力。工程實踐成績分為優、良、中、及格和不及格五個等級,由校外導師、校內導師和企業相關技術人員組成的考核小組給出。
3結語
針對全日制工程碩士培養中存在的主要問題,通過研究和實踐,建立了基于化學工程視角的“2121”全日制工程碩士培養模式,即,建設校內和校外“兩支”師資隊伍、構建“一個”突出實踐性與應用性特點的培養方案、打造校內實驗平臺和校外實踐基地“兩個”培養平臺、建立“一個”符合學校辦學定位和企業實際的校企聯合培養機制。該研究將為化學工程領域全日制工程碩士培養模式的創新提供依據,為其他領域全日制工程碩士培養模式的創新提供借鑒,為全日制工程碩士研究生教育的改革與實踐提供參考,具有重要的理論和實際意義。
參考文獻
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本文提出的工程實踐教學新模式以工程設計和實踐創新能力培養為核心,旨在通過課程體系的建設以強化知識創新能力;通過實習基地和教育內容的拓展以培養專業興趣;通過化工專業實驗室的建設以培養基本技能;通過特色班的強化訓練以培養專業特長;通過學科競賽和畢業論文/設計環節的訓練以培養創新能力和科研能力,從而全面提高本專業學生的工程實踐能力、創新能力與就業能力。
(一)以課程體系建設為根本,培養學生的知識創新能力
浙江大學化學工程與工藝專業十分重視學生的實踐能力訓練和培養,建有完備的實踐課程教學體系,主要包括化工實驗(7.5學分,含大學化學實驗、過程工程原理實驗、化工專業實驗)、化工設計(4學分)、認識和生產實習(3學分)、SRTP等科技創新與社會實踐活動的第二課堂(4學分以上),共計18.5學分,達到了《工程教育專業認證標準》中化學工程與工藝專業的要求。本專業十分重視化工設計課程的建設和教學,定位為學科工程設計技能訓練課程,已在2010年成功獲批國家級精品課程。課堂教學與實踐教學的學時分配為1∶2,學生通過面向應用能力培養和面向設計項目的實踐學習過程,學習現代(化工專業)設計方法與設計工具的使用方法,了解計算機輔助化工過程設計的基本步驟,實踐從單元過程到完整流程設計的全過程,初步掌握運用Aspen Engineering Suit軟件進行化工過程設計的技能,使用AutoCAD繪制化工流程圖、塔設備圖、車間布置圖、工廠總平面圖的方法,了解化工設計工作程序、工作內容、設計文檔編制方法,從整體上實踐學習化工設計的全過程,培育綜合運用化學、熱力學、單元操作、化學工藝學、化學反應工程、化機與設備、儀表與自控等化工專業基礎理論解決具體工程問題的能力,強化工程設計能力和創新思維的培養。
(二)以實習基地和教育內容拓展為助力,培養學生的專業興趣
實習是高等工科院校實踐教學中的重要環節,其中認識實習主要起專業啟蒙教育的作用。通過認識實習,學生了解了本專業的基本生產工藝及專業的前景與發展方向,對所學專業有了一定的感性認識,并為后繼課程的學習打下良好的基礎。但目前的認識實多存在基地單一、時間很短的缺陷,難以保證實習的質量和效果。結合特色專業建設,本專業提出建立民營、國有、跨國企業及化工園區的三位一體認識實習基地,使學生通過民營企業的實習,深入理解化工企業的創業、發展與壯大過程,接受創業教育;通過傳統的國有大企業實習,系統了解大型化工企業的流程、規模,各化工單元設備與裝置的特點等,接受就業教育;通過世界化工巨頭在中國公司基地的實習,認識跨國企業的規模、設計、布局及管理理念,培養國際視野,接受創新教育;通過化工園區的實習,切身感受科學規劃化工園區重要性、環境保護和循環經濟中化工知識的重要性,接受生態教育。因此,三位一體實踐基地的認識實習將有效提高學生學習專業知識的興趣,增強學生專業知識實際應用的感觀認識,培養學生的創新創業精神與國際視野。
(三)以化工專業實驗室建設為陣地,培養學生的基本技能
專業實驗室是高等學校實驗室的一個重要組成部分,對人才培養和學科建設有著直接的影響。專業實驗教學作為培養學生動手能力、科研能力、創新能力的有效手段和必要途徑,是理論教學無法替代的。為了提高教學質量,實行實驗室和教學過程的統一管理,本專業于2008年對原先分屬不同研究所的專業實驗教學模式進行了改革,建成了集中的化工專業實驗室。建設過程中,更新了所有的老舊實驗設備,對原開設的實驗進行了梳理,停開了部分質量有待提高的實驗,保留了八個基礎實驗,并增加了四個綜合創新實驗和兩個遠程實驗。其中綜合創新實驗是專業實驗的升華,要求學生將基礎課、技術基礎理論和專業課的理論知識以及實驗理論、實驗技能融會貫通并應用到實驗中去檢驗。這樣既總結和鞏固了前期實驗教學的成果,又鍛煉了學生的綜合實驗能力和運用實驗解決工程實際問題的能力。遠程實驗則幫助學生實現了異地實驗,實驗時間不受限制,實驗效率大為提高,并豐富了實驗手段和創新能力的培養。
(四)以特色學科競賽為載體,培養學生的創新能力
學科競賽是培養創新人才、促進高校教育教學改革行之有效的途徑。學生可以通過參加學科競賽,進一步提高專業學習的興趣和理論聯系實際的能力,激發實踐創新的活力。為了更好地培養學生的創新能力,我們已連續多年組織開展“三井化學杯全國大學生化工設計邀請賽”和“過程工程實驗技能創新競賽”兩大學科競賽活動。其中前者主要是化工設計課程的教學拓展,迄今浙江省大學生化工設計競賽、“三井化學杯全國大學生化工設計邀請賽”已舉辦了四屆。大學生化工設計競賽活動有力地推動了化工設計課程的全國普及性,提升了其影響力,促進了國內高校化工設計課程的改革和發展,對高等化學工程教育的深化改革起到了實質性的推動作用。同時,本專業還針對“過程工程原理”課程的特點,創辦了“過程工程實驗技能創新競賽”,創建了過程工程實驗技能創新實踐基地。該競賽為浙江大學校內唯一一個以實驗為主的校級競賽,每年本專業有30%的學生參加該競賽活動,學生的實踐動手能力和創新意識得到了有效的訓練。
(五)以特色班強化培訓為手段,培養學生的專業特長
為了加深學生對專業知識的理解和運用,培養學生的專業特長,提升學生的就業和深造能力,本專業在大三后依據學生興趣,提供了不同類型特色班的強化培訓:1.工程實踐班,主要目的是強化工程設計能力的訓練;2.能源化工班,目的是強化化工知識在能源領域的應用;3.產品工程班,重點突出高分子工程、精細化工;4.安全與工業生態班,主要強化化工過程安全、環境友好及化工園區規劃;5.國際交流班,目的是強化外語授課與國際交流能力,拓展學生的國際視野。