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1.化学工程与工艺专业的性质及培养模式
化学工程与工艺专业属于工科专业,授予工学学士学位。由于化学工业的相关领域极为广泛,化学工程与工艺专业涉及的专业方向也就非常多样化,各高校的化学工程与工艺专业特点亦不尽相同。我校近年来根据社会经济、工业发展的需求趋势,兄弟院校化学工程与工艺专业方向的设置,以及我校原有的相近专业优势,设置了能够体现我校特色的化学工程与工艺专业方向,逐步建立了适合我校化学工程与工艺专业的教育培养模式。2008年,我校化学工程与工艺专业已有7届本科毕业生,其学生就业形势良好,社会反馈积极.在制定教学计划的工作中加强教学内容和课程体系的改革,加强实践教学环节,目的在于进一步提高教学质量,培养适应能力更强的化学工程与工艺人才。
2.化学工程与工艺专业的任务
根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向.
3.化学工程与工艺专业的业务培养目标
本专业培养具备化学工程与化学工艺方面的知识,能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。
4.化学工程与工艺专业的课程设置
为了使不同高校既有统一的规范,又有不同的专业特色,根据应化学工程与工艺专业的任务和业务培养目标,化学工程与工艺专业的毕业生应该具有较扎实的化工理论基础,较宽的化工应用知识以及一定的工程技术基础,从而该专业的课程设置(公共课、基础课除外)应由基础化学课、工程基础课和专业方向课3部分组成。基础化学课包括:无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等。工程基础课主要包括:化工仪表与自动化、化学工程基础、电工电子学等。专业方向课:可根据具体方向选择专业化学课,如电化学工程方向可选理论电化学、化学电源工艺学、电解工程和电镀工程等。精细化工方向可选择化工工艺学、化工分离工程、化学反应工程等。另外实践性环节包括基础实验、综合实验、提高实验、生产实习、毕业实习和毕业论文等。
我校化学工程与工艺专业方向
根据现代化学工业的特征及社会对化工人才需求的趋势,应用型高校化学工程与工艺专业的目标是培养化学化工理论基础扎实,实践动手能力、自主学习能力、创新能力及外语与计算机应用能力较强,适应化工、冶金、能源、轻工、医药、环保等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理等方面工作的应用型高级工程技术人才[2]。为了实现上述目标,化学工程与工艺专业应用型本科人才应具备的基本素质与专业能力包括7个方面:①树立正确的世界观,具有良好的人文精神、科学素养,能处理好人与环境、人与社会的关系;②掌握化学工程与工艺的基本理论和基本知识;③掌握化学装置工艺与设备设计方法,掌握化工过程模拟优化方法;④具有对新工艺、新产品、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力;⑤了解化学工程的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的发展动态;⑥掌握文献检索的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力;⑦具有创新意识和独立获取新知识的能力[2]。因此,根据现代科技和生产的发展需要,以服务地方经济社会发展为目标,把握高等教育规律和化学工程与工艺专业特征,制定化学工程与工艺专业应用型人才培养方案,具体如图1所示。在人才培养方案制定的过程中,合肥学院借鉴德国应用科学大学培养应用型人才成功经验,非常重视企业的作用,将企业要求与学生的培养相结合,构建理论教学与实践教学相学体系,确定了以“面向企业、立足岗位、注重素质、强化应用、突出能力”为指导思想的“应用型”人才培养模式。理论教学体系体现“三个服务”原则:基础理论教学要为专业技术课教学服务,理论教学为提高学生综合素质服务,把素质教育贯穿于教学全程,为培养学生具有独立分析和解决实际问题的能力服务,注重培养学生对技术成果的吸纳和综合应用能力。建立与培养目标相适应的实践教学体系,形成基础实训、专业实训及校内、外实训教学相结合的综合实训教学一体化,完成实训教学。促进学生掌握专业技能,实施“四年九学期制”,提高学生就业竞争能力。
1.2化学工程与工艺专业人才要求
化学工程与工艺专业是为了适应新世纪化学工业的发展而设置的,是由原来的化学工程、有机化工、无机化工、高分子化工、精细化工、煤化工、工业催化等专业合并而成的宽口径专业,覆盖面宽、涉及领域广[3]。该专业具有两大特色:一是覆盖面广。研究领域涉及无机化工、有机化工、精细化工、材料化工、能源化工、生物化工、医药化工、微电子化工等诸多领域;二是工程特色显着。该专业以化学工程与化学工艺为两大支撑点,化学工程主要研究化工过程及设备的开发、设计、优化和管理。化学工艺则研究以石油、煤、天然气、矿物、动植物等自然资源为原料,通过化学反应和分离加工技术制取各种化工产品。化学工程与工艺专业涉及的工程放大技术、系统优化技术和产品开发技术,不仅在化工领域,而且在医药、材料、食品、生工等众多相关领域均大有用武之地。因此,化学工程与工艺专业培养的学生应有较强的工程能力和工作适应性,需掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法,具有从事化工生产控制、化工产品和过程的研究开发、化工装置设计与放大的初步能力[4]。
1.3应用型化工人才实践教学体系构建
高等工程教育强调综合素质的基础作用和工程素质的定型作用。培养应用型化工特色人才,核心就是培养实践能力强的应用型人才。以培养应用型人才为目标,以科学发展观为指导,遵循教育教学基本规律,坚持育人为本,教学为纲,根据学生需要,围绕学生能力拓展和知识结构构建实践教学体系。该体系由基本技能、专业能力、综合能力三层次训练组成,将课外创新活动和社会实践有机融合。借鉴德国成功的经验,培养学生工程设计能力、项目实现能力及创新能力,构建工程化的实践教学体系如图2所示。实践教学根据能力要求可分为3个层次:基础实践层、专业实践层、综合和创新实践层。基础实践层以强化“三基”,培养基础能力为目的,将基础化学实验分为3个层次和5个模块,构成一个彼此相连,逐层提高的体系[5]。通过化学专题研究训练,强化了知识和技能的综合性;认知实习在实践教学体系中处于承上启下阶段。学生在与自己相近或相关的岗位上经过认知实习,了解专业所需要的专业知识、能力、素质,有利于他们结合自己的兴趣,规划未来发展,在专业方向的选择、课程模块的选择上会更加理性。2周金工实习和1周电工电子实习,实现基础能力培养目标;专业实践层是在理论教学和基础能力培养的基础上,通过专业基础实验、课程设计、工程实训等实践教学的环节实现专业能力培养;综合和创新能力是对技术基础知识、运用专业知识解决实际问题能力和知识迁移能力的综合体现,反映学生整体素质。通过毕业实习、毕业设计(论文)等实践教学环节,配合第二课堂科技活动,达到培养专业技术应用能力的目的。总之,各层实践教学活动层层递进、相互渗透,达到培养目标规定的专业技术应用能力的要求。
2围绕工程能力培养,实施实践教学改革
2.1突出强化实践锻炼,提高教师实践教学水平
教师是实践教学体系的主导者,也是实践教学体系的实践者。要培养高质量应用型人才,必须要有高水平的教师队伍。按照这一思路,为所有的实验室配备了具有硕士学位的专职实验教师,采取走出去、请进来的办法培养教师的实践能力,派合肥学院高学位高职称的教师到企业去锻炼6~12个月,增加教师的工程意识和实践能力。根据学院要求成立了实验技术教研室,这不仅是名称和内涵的改变,更重要的是教育理念的转变,建立实验技术教研室,由教授、博士担任主任,具有研究生学历的教师为成员,研究实践教学内容、方法和手段,进行实验教学、实验课程内容和方法改革等工作。目前,和化学工程与工艺专业实验实践教学有关的合肥学院院级教研立项6项,安徽省教育厅立项3项,获得教学成果奖合肥学院二等奖一项、三等奖一项;安徽省三等奖一项。聘请企业和设计院等单位人员担任教师,让学生参与解决实际工作问题,提高实践能力。
2.2加强实践教学条件建设,提供实践教学载体
实验室和实习基地是完成实践教学内容所必需的保障平台。在实验室建设方面,加强以无机化学、有机化学、物理化学、分析化学课程为支撑的基础化学实验室建设,和以化工原理为支撑的化工基础实验室。专业实验作为一门最能反映专业特色,与专业科学技术发展关系最为密切的实践性课程,必须跳出原有的框架,重新构建一个能够全面反映化学工程学科发展方向、适合按专业大类组织实验教学、有利于培养学生工程实践能力和创新能力的新框架。根据化学工程与工艺核心课程化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程和技术化工工艺学作为构架,遵循以下原则:紧扣化工过程研究与开发的方法论;充分考虑工程学与工艺学实验的适当平衡;具有典型性、力求先进性、增加综合性;实验内容既符合化学工程与工艺学科发展规律,又具有鲜明的先进性和特色,建立了化工热力学实验室等专业实验室。根据专业和学生发展需要,在专业方向上设立分离工程和精细化工2个化工专业方向,并建立精细化工和分离技术2个实验室,建立膜材料和膜过程院级重点实验室1个。校外实习是强化专业知识、增加学生的感性认识和创新能力的重要综合性教学环节,校外实习基地是培养学生实践能力和创新精神的重要场所,是学生接触社会、了解社会的纽带[6]。以校企互利双赢为机制,开展产学合作,和中盐四方集团等14家企业建立良好的合作关系,与企业合作共建实验室2个。每年由校内和企业教师共同指导学生进行实习,并在毕业论文(设计)环节,由企业提出课题,真题真做,学生将所学知识和生产实际相结合,取得在书本上得不到的收获。中盐四方集团、东华集团工程技术人员指导学生设计多次获合肥学院优秀毕业设计(论文)奖。
2.3第一课堂与第二课堂相结合,着力培养学生创新能力
根据现代化学工业的特征及社会对化工人才需求的趋势,应用型高校化学工程与工艺专业的目标是培养化学化工理论基础扎实,实践动手能力、自主学习能力、创新能力及外语与计算机应用能力较强,适应化工、冶金、能源、轻工、医药、环保等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理等方面工作的应用型高级工程技术人才[2]。为了实现上述目标,化学工程与工艺专业应用型本科人才应具备的基本素质与专业能力包括7个方面:①树立正确的世界观,具有良好的人文精神、科学素养,能处理好人与环境、人与社会的关系;②掌握化学工程与工艺的基本理论和基本知识;③掌握化学装置工艺与设备设计方法,掌握化工过程模拟优化方法;④具有对新工艺、新产品、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力;⑤了解化学工程的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的发展动态;⑥掌握文献检索的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力;⑦具有创新意识和独立获取新知识的能力[2]。因此,根据现代科技和生产的发展需要,以服务地方经济社会发展为目标,把握高等教育规律和化学工程与工艺专业特征,制定化学工程与工艺专业应用型人才培养方案。在人才培养方案制定的过程中,合肥学院借鉴德国应用科学大学培养应用型人才成功经验,非常重视企业的作用,将企业要求与学生的培养相结合,构建理论教学与实践教学相学体系,确定了以“面向企业、立足岗位、注重素质、强化应用、突出能力”为指导思想的“应用型”人才培养模式。理论教学体系体现“三个服务”原则:基础理论教学要为专业技术课教学服务,理论教学为提高学生综合素质服务,把素质教育贯穿于教学全程,为培养学生具有独立分析和解决实际问题的能力服务,注重培养学生对技术成果的吸纳和综合应用能力。建立与培养目标相适应的实践教学体系,形成基础实训、专业实训及校内、外实训教学相结合的综合实训教学一体化,完成实训教学。促进学生掌握专业技能,实施“四年九学期制”,提高学生就业竞争能力。
1.2化学工程与工艺专业人才要求
化学工程与工艺专业是为了适应新世纪化学工业的发展而设置的,是由原来的化学工程、有机化工、无机化工、高分子化工、精细化工、煤化工、工业催化等专业合并而成的宽口径专业,覆盖面宽、涉及领域广[3]。该专业具有两大特色:一是覆盖面广。研究领域涉及无机化工、有机化工、精细化工、材料化工、能源化工、生物化工、医药化工、微电子化工等诸多领域;二是工程特色显着。该专业以化学工程与化学工艺为两大支撑点,化学工程主要研究化工过程及设备的开发、设计、优化和管理。化学工艺则研究以石油、煤、天然气、矿物、动植物等自然资源为原料,通过化学反应和分离加工技术制取各种化工产品。化学工程与工艺专业涉及的工程放大技术、系统优化技术和产品开发技术,不仅在化工领域,而且在医药、材料、食品、生工等众多相关领域均大有用武之地。因此,化学工程与工艺专业培养的学生应有较强的工程能力和工作适应性,需掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法,具有从事化工生产控制、化工产品和过程的研究开发、化工装置设计与放大的初步能力[4]。
1.3应用型化工人才实践教学体系构建
高等工程教育强调综合素质的基础作用和工程素质的定型作用。培养应用型化工特色人才,核心就是培养实践能力强的应用型人才。以培养应用型人才为目标,以科学发展观为指导,遵循教育教学基本规律,坚持育人为本,教学为纲,根据学生需要,围绕学生能力拓展和知识结构构建实践教学体系。该体系由基本技能、专业能力、综合能力三层次训练组成,将课外创新活动和社会实践有机融合。借鉴德国成功的经验,培养学生工程设计能力、项目实现能力及创新能力。实践教学根据能力要求可分为3个层次:基础实践层、专业实践层、综合和创新实践层。基础实践层以强化“三基”,培养基础能力为目的,将基础化学实验分为3个层次和5个模块,构成一个彼此相连,逐层提高的体系[5]。通过化学专题研究训练,强化了知识和技能的综合性;认知实习在实践教学体系中处于承上启下阶段。学生在与自己相近或相关的岗位上经过认知实习,了解专业所需要的专业知识、能力、素质,有利于他们结合自己的兴趣,规划未来发展,在专业方向的选择、课程模块的选择上会更加理性。2周金工实习和1周电工电子实习,实现基础能力培养目标;专业实践层是在理论教学和基础能力培养的基础上,通过专业基础实验、课程设计、工程实训等实践教学的环节实现专业能力培养;综合和创新能力是对技术基础知识、运用专业知识解决实际问题能力和知识迁移能力的综合体现,反映学生整体素质。通过毕业实习、毕业设计(论文)等实践教学环节,配合第二课堂科技活动,达到培养专业技术应用能力的目的。总之,各层实践教学活动层层递进、相互渗透,达到培养目标规定的专业技术应用能力的要求。
2围绕工程能力培养,实施实践教学改革
2.1突出强化实践锻炼,提高教师实践教学水平
教师是实践教学体系的主导者,也是实践教学体系的实践者。要培养高质量应用型人才,必须要有高水平的教师队伍。按照这一思路,为所有的实验室配备了具有硕士学位的专职实验教师,采取走出去、请进来的办法培养教师的实践能力,派合肥学院高学位高职称的教师到企业去锻炼6~12个月,增加教师的工程意识和实践能力。根据学院要求成立了实验技术教研室,这不仅是名称和内涵的改变,更重要的是教育理念的转变,建立实验技术教研室,由教授、博士担任主任,具有研究生学历的教师为成员,研究实践教学内容、方法和手段,进行实验教学、实验课程内容和方法改革等工作。目前,和化学工程与工艺专业实验实践教学有关的合肥学院院级教研立项6项,安徽省教育厅立项3项,获得教学成果奖合肥学院二等奖一项、三等奖一项;安徽省三等奖一项。聘请企业和设计院等单位人员担任教师,让学生参与解决实际工作问题,提高实践能力。
2.2加强实践教学条件建设,提供实践教学载体
实验室和实习基地是完成实践教学内容所必需的保障平台。在实验室建设方面,加强以无机化学、有机化学、物理化学、分析化学课程为支撑的基础化学实验室建设,和以化工原理为支撑的化工基础实验室。专业实验作为一门最能反映专业特色,与专业科学技术发展关系最为密切的实践性课程,必须跳出原有的框架,重新构建一个能够全面反映化学工程学科发展方向、适合按专业大类组织实验教学、有利于培养学生工程实践能力和创新能力的新框架。根据化学工程与工艺核心课程化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程和技术化工工艺学作为构架,遵循以下原则:紧扣化工过程研究与开发的方法论;充分考虑工程学与工艺学实验的适当平衡;具有典型性、力求先进性、增加综合性;实验内容既符合化学工程与工艺学科发展规律,又具有鲜明的先进性和特色,建立了化工热力学实验室等专业实验室。根据专业和学生发展需要,在专业方向上设立分离工程和精细化工2个化工专业方向,并建立精细化工和分离技术2个实验室,建立膜材料和膜过程院级重点实验室1个。校外实习是强化专业知识、增加学生的感性认识和创新能力的重要综合性教学环节,校外实习基地是培养学生实践能力和创新精神的重要场所,是学生接触社会、了解社会的纽带[6]。以校企互利双赢为机制,开展产学合作,和中盐四方集团等14家企业建立良好的合作关系,与企业合作共建实验室2个。每年由校内和企业教师共同指导学生进行实习,并在毕业论文(设计)环节,由企业提出课题,真题真做,学生将所学知识和生产实际相结合,取得在书本上得不到的收获。中盐四方集团、东华集团工程技术人员指导学生设计多次获合肥学院优秀毕业设计(论文)奖。
2.3第一课堂与第二课堂相结合,着力培养学生创新能力
哈尔滨工业大学电化学工程专业成立于1962年,是国内最早建立的电化学工程专业之一。1999年我国大学本科专业目录调整,原多个化工类专业(含电化学工程)统一合并为“化学工程与工艺”专业,但各大学中的该专业侧重方向与特色不同。我校保留了原来的“电化学工程”方向与特色,并被教育部认定为第三批高等学校特色专业建设点。在特色专业的建设过程中,面对宽口径的“化学工程与工艺”专业,既要开设核心化工课程又要保持电化学工程专业方向的课程。2008年修订培养方案时,我们将化学工程与工艺专业分为“化学工艺”与“电化学工程”两个专业方向进行课程设置。对“化学工艺”专业方向的学生按“化学工程与工艺”专业规范要求构建化工课程体系进行培养;而对于“电化学工程”方向,探索以满足专业规范中核心知识要求为前提,依据专业特色的需要,通过以知识点为标准(不拘泥于课程名称)协调专业规范要求与专业方向的关系,构建彰显专业特色的课程体系。2012年修订培养方案时,我们在系统地分析总结前期实践效果的基础上,形成了新培养方案。本文重点介绍了我们构建与“电化学工程”专业方向对应的课程体系的一些做法,以期达到抛砖引玉之作用。
一、面向国家需求的专业特色定位与培养目标
专业特色是特色专业的灵魂,特色定位准确与否直接决定了特色专业建设的成败。首先,专业特色的定位要以长期形成的办学理念以及在人才培养方面的积累为基础。哈尔滨工业大学化学工程与工艺专业的“电化学工程”方向经过半个多世纪的深厚积累,培养了大批我国电化学工程领域的中坚力量。20世纪80年代,本专业王纪三教授的“发泡镍电极”技术,带动了我国电池行业的技术进步,胡信国教授的“一步法无氰电镀铜”工艺引领了电镀行业降低污染的技术革命,因此获得了国家发明奖。当前,传统石化类资源的日趋紧张及环境污染压力,已成为限制我国经济发展的一大瓶颈,研发新型能源与电镀清洁生产新工艺,是国家能源、环境的重大战略需求,特色专业责无旁贷要担当起此方面人才培养的重任。我们认为,特色定位不能脱离化工领域及化工学科,要根据国家对人才需求现状和发展趋势,充分发挥自己已经积累的特色基础和教学资源优势,有效利用外部环境中的有利因素和发展机遇进行定位。基于此,哈工大“化学工程与工艺”专业特色方向确定为化学电源和电化学表面处理,与电池及电镀行业对应。
本专业毕业的学生应具有以下几方面的知识和能力:(1)具有坚实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础知识及较高的科学素养;(2)具有较强的计算机和外语应用能力;(3)较系统地掌握本专业领域的理论基础知识,了解学科前沿及最新的发展动态;(4)具有创新意识和独立获取知识的能力;(5)具有较强的分析解决问题的能力及实践技能,具有从事与本专业有关的产品研究、设计、开发以及组织管理的能力;(6)熟悉本专业领域相关的发展方针、政策和法规。
二、基于专业特色的内涵和建设目标,明确课程设置的原则
专业特色是指充分体现学校办学定位,经过长期办学实践逐步积淀形成,优于其他学校相关专业的独特、稳定和具有鲜明个性特点并为社会所承认的专业风格。开展专业特色建设,旨在促进高等学校人才培养工作与社会需求的紧密联系,满足国家经济社会发展对多样化、多类型和紧缺型人才的需求。通过专业特色建设,探索专业建设实践,丰富专业建设理论,形成专业建设、人才培养与经济社会发展紧密结合的专业建设思路与人才培养方案,形成该专业建设内容的相关参考规范,对国内同类型专业建设起到示范和带动作用。
人才培养方案的制订与优化是专业特色建设的核心内容,而课程体系的设计是实现培养目标的基础,是完成特色型人才培养的保证。课程体系构建要根据人才培养目标要求应具备的知识、能力、素质,明确其应具有的知识结构进而设置相应课程,形成结构合理能满足专业特色需要的课程体系。我们认为满足专业特色的课程设置应遵循如下原则:
1.通识教育和专业教育相结合的原则。课程设置上要处理好宽基础与专业特色的关系,注重理学基础教育,既要满足特色的要求,又要为学生未来可持续发展和继续学习打好基础。通识教育和专业教育课程的有机结合,拓宽学生知识和视野,使学生在科学基础、人文素养、专业素质和能力等方面同步提升,促进学生的全面发展。
2.坚持在满足“化学工程与工艺”专业规范要求前提下彰显专业特色的原则。依据专业特色的需要,以知识点为标准,构建融会贯通、有机联系的课程体系。应以学生为本,不但要有与专业特色要求知识结构对应的课程体系,还要通过增加选修课的方式,构建与专业规范完全对应的课程体系,以满足本专业方向学生的自主选修。同时注意设置反映行业与产业形成的新知识、新成果、新技术和学科发展的课程。
3.加强实践教学与创新能力培养的原则。单独设置与实践教学及创新意识培养对应的课程,注重理论课与实验课的衔接与相互补充。增加实验教学比重,及时将教师的相关研究成果转化为实验教学内容,使我校的强势科研力量转化为优质教学资源。并通过设置产学结合与创新类课程等,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力及创新意识。
4.促进本科教育国际化的原则。保证学生四年外语不断线。在通识教育阶段基础上,参照国外同类专业课程体系,设置和建设系列化专业教育双语课程,培养学生跨文化交流能力,提高学生的国际竞争力。
三、以满足专业规范基本要求为前提,构建彰显专业特色的课程体系
高等教育大众化的显著特征之一是多样化,但多样化不是随意化,不能没有基本的人才培养质量标准。专业规范就是专业人才培养的总体框架与规定,我们不能背离专业规范中的基本要求去追求所谓的专业特色,遵循专业规范而不拘泥于规范的专业特色才能日益彰显。专业特色总体上呈现多样性特征,而专业规范体现了统一性的特征,专业规范中的人才培养基本规格,核心知识领域等质量要求标准是统一的,这是专业本身具有的特征。要协调好专业规范的统一性与专业特色多样性的关系,以满足专业规范基本要求为前提来彰显专业特色。我们以“化学工程与工艺”专业规范中要求的知识点为标准,围绕“电化学工程”知识结构的需要构建课程体系。基本做法如下:
1.在通识教育方面,强化数理基础,数学类课程278学时、物理课程177学时,人文与社会科学基础课177学时,公共外语课200学时(前两学年完成公共外语课后,大三开设双语课有“化工热力学”、“电化学测量”等,大四开设“表面工程”、“新型化学电源”、“电动车能源系统”双语课,保证四年外语不断线),还设有文化素质讲座、全校任选课等;针对行业、学科发展的需求,在通识教育的基础上,通过知识点不重复介绍来压缩相应课程的学时,设置与电化学工程知识结构对应的学科基础课、专业核心课、专业选修课。为拓宽专业基础,将“工程制图基础”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“化工综合实验”、“专业导论课”、“化工安全概论”、“理论力学”、“材料力学”、“电工与电子技术”、“电工与电子技术综合实验”、“高分子材料”、“新能源概论”、“无机材料制备方法”等定为学科基础课。按教学目标重组突出专业特色的主干课程体系,把“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“电化学原理”、“电化学测量”、“化学电源工艺学”、“电镀工艺学”10门课程作为专业主干课。
2.以知识点为标准,通过必修与限选课来满足专业规范的基本要求。“电镀车间设计”、“化学电源设计”为实践类必修课,同时设有“化工机械与设备”专业选修课,以此涵盖化工设计的知识点;“化学反应工程”与“电化学反应工程”2门课限定为至少二选一,另外在10门专业主干课程中,包含了电极过程动力学、催化、反应器等内容,满足了反应工程知识点的要求。我们增加了选修课门数,并以知识点不重复介绍为原则压缩每门课程的学时,具体分为三类:第一类是设置了“结构化学”、“化工设计”、“化工仪表及自动化”、“化工分离工程”等化学、化工类课程及“材料分析测试方法”课程,使学生具备专业规范要求的化工知识体系,为有志于在化工行业就业及出国、考取外校研究生的学生打好基础;第二类是设置了“新型化学电源”、“固体电化学基础”、“电动车能源系统”、“绿色能源”、“电极材料结构表征”等课程,供希望从事电池行业的学生选修;第三类是设置了“化工设备腐蚀与防护”、“表面工程”、“电化学加工技术”、“涂装技术”等课程,供准备从事电镀行业的学生选修。从知识点看,既满足了“化学工程与工艺”专业规范的要求,又构建了适合专业特色的电化学工程知识结构体系。同时,不但满足了学生的就业要求,还为学生职业发展和继续学习奠定了基础。
四、发挥学科优势,设置加强实践教学与创新能力培养的课程
本专业依托的哈工大化学工程与技术学科,具有一级学科博士学位授予权,并建有化学工程与技术博士后流动工作站,2012年哈工大的化学工程与技术学科排名进入全国评估前八名。多年来面向国家、国防重大需求,形成了本学科的优势特色。在应用电化学方向上,产学研特色突出,多项原创性成果为企业创造了显著的效益。与本专业建立长期稳定的科研、教学合作关系的企业有十几家,为产学结合的学生培养奠定了良好的基础。我校化工学科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教学硬件大平台,为学生的科研训练、课程设计、毕业论文(设计)等提供良好的实践平台。在软硬件方面,对电化学工程的专业特色方向建设起到了保障和促进作用。另外,本专业正在逐步加大科研设备和科研实验室等资源向学生开放的力度,创造条件让学生能够较早进入实验室,参与教师的科研工作,在具体的科研活动中培养实践、创新能力。在专业实验内容上,鼓励教师将适合于实验教学的科研成果转化、更新为课程教学内容,有利于将最新的学科知识、技能传授给学生。
在实践教学与创新意识培养方面,对于基本技能、方法类实验,与四大化学相关的实验课为132学时、与化工基础相关实验72学时,与专业方向对应的实验课100学时。特色专业是面向行业培养人才,在产学结合上,设置“国内外专家讲学”学科基础课,还要求讲授专业课的教师要理论联系实际,注重启发科研思路。专业定期从合作企业中邀请高级工程技术人员来校为学生进行课堂教学或讲座,聘请具有教学经验的高级工程师参与本科教学活动;在创新能力培养方面,设置了“大一年度项目”、“创新创业训练计划”、“创新实验课”、“创新研修课”,要求学生在校期间至少完成2个学分,可通过选修创新研修课、创新实验课、参加大一年度项目、大学生创新创业训练计划、学科知识竞赛、发表研究论文、申请专利等方式获得。
自1999年本科专业目录调整后,我们围绕协调专业规范的统一性与专业特色多样性的关系上,进行了各方面的努力与探索,构建了面向国家需求的化学工程与工艺特色专业课程体系。作为特色专业建设,我们今后要为实现培养具有前瞻性、综合素质高、创新能力强和具有国际竞争力的行业人才的目标而继续努力。
参考文献:
[1] 赵祖平. 以专业特色建设促专业发展——以中国劳动关系学院行政管理专业为例[J]. 中国高教研究,2012(3):104-106.
[2] 周嘉,蒋玉龙,任俊彦等. 复旦大学微电子学专业特色的挖掘与拓展[J]. 中国大学教学,2012(4):35-36,60.
[3] 张灵,禹奇才,张俊平. 专业特色建设的几个基本问题[J]. 中国大学教学,2012(9):28-30.
[4] 徐定华,关勤,楼盛华. 论高校专业规范与专业特色的内涵及关系[J]. 中国高等教育,2010(8):57-58.
一、化学工程专业全日制专业学位硕士研究生培养的课程设置
根据全国工程硕士专业学位教育指导委员会“关于制订全日制工程硕士研究生培养方案的指导意见”的精神,要求所培养的学生掌握化学工程领域的基础理论、先进技术方法和手段,在领域的某一方向具有独立从事工程设计、工程实施、工程研究、工程开发、工程管理等能力。结合学院实际学科研究方向,确定了化学工程专业的培养方案。按照学校的统一要求,学制为2年,最长学习年限不超过4年,应修总学分不低于32学分,其中,必修课不低于17学分(公共必修课5学分,校级基础课2学分,专业基础课不少于8学分,专业技术课本文由收集整理不少于2学分);综合环节12学分;专业选修课不少于3学分。专业基础课主要包括高等化学工艺学、高等化学反应工程、新型分离技术、化工传递过程原理、化工过程建模仿真与优化、现代电化学、化学工程前沿讲座、经典学术专著选读、化工系统工程等课程。专业选修课包括合成化学、材料化学、高分子材料、高等有机化学、有机化合物的波谱解析、近代有机合成技术与方法、化学电源、精细化学品化学、液相色谱手性分离、应用腐蚀电化学、绿色化学与化工、化工网络资源与化工软件、现代实用电镀技术、高性能树脂合成方法的应用等课程。综合实践环节包括综合实验、科研实践、文献综述报告、学术活动、知识产权基础与实务、工程信息资源获取与专题利用等内容。
二、培养模式的探索
实践环节是全日制专业学位硕士研究生培养的重点和难点,是全日制专业学位硕士研究生教育质量的重要保证。实践基地的建设,是进行实践教学环节的根本保障,为了积极落实国家对全日制专业学位硕士研究生的培养要求,保证学生不少于半年的实践教学要求,学校、学院把建设各种形式的实践基地作为全日制专业学位硕士研究生培养的重点工作,积极利用各种社会资源,多层次、多角度建立符合全日制专业学位硕士研究生培养的实践基地。如学校层面上建立的大型实践基地,学院层面建立的中型实践基地,以及指导教师通过科研合作等方式建立的小型实践基地,都可以纳入到学生的实践教学培养环节,在学院调查、核实的基础上就可以投入使用。指导教师对于全日制专业学位硕士研究生创新能力和综合素质的培养有直接影响,实行“双导师制”是全日制专业学位硕士研究生与学术型研究生培养的又一区别。“双导师制”对于培养具有实践创新能力的全日制专业学位硕士研究生更具有优越性。目前,企业导师的选聘成为全日制专业学位硕士研究生培养的制约因素。具有坚实理论基础、丰富实践经验并且愿意指导全日制专业学位硕士研究生的企业导师不多。目前,学院主要通过两种方式确定企业导师,一是校外实习基地所在企业推荐;二是在科研项目合作过程中积极争取。进一步明确学校导师和企业导师的职责,学校导师由于具有深厚的理论知识和丰富的教学经验,主要负责基础课和专业课的教学,把握学位论文的理论深度,规范学位论文的写作。企业导师具有丰富的实践经验,主要负责将学生的研究与企业的工程、生产实际结合起来,使研究更有目的性,提高学生的实践能力。从现在运行的情况看,效果良好。
三、加强学位论文的过程管理。
从选题开始,学校导师和企业导师就需要密切合作,加强对选题的评估与论证,明确选题技术背景和研究目标,使选题与生产实际相结合,解决企业的实际问题,论文完成后能够为企业带来一定的经济效益。在论文研究进入到中期阶段,学院将联合企业一起对研究工作进行中期检查,一方面督促学生保证论文进度,对进展缓慢的学生提出警告,对另一方面,帮助学生把握研究方向,并给出合理的意见与建议,使研究工作能够顺利进行。在此期间,加强对于学校导师和企业导师定期交流的管理,鼓励学生进行学术交流。在后期阶段,学院主要结合学位论文对学生加强管理,在双方导师修改同意后,对学位论文实行双盲评审。学院将在校内外选择相同或相近领域的专家进行评阅,对学位论文给出评价,并做出是否同意提交答辩的结论,学院根据评审意见决定是否同意学生参加论文答辩。这使得学位论文的质量得到了保证。
四、培养过程中的问题与建议
2化工专业英语教学实践改革的方案——专题报告教学模式
在教材中完善的同时,及时更新化工专业英语的教学大纲和课程教授内容的PPT制作。在此主要强调PPT的模块式教学,将课程的教授分成八个系列专题报告,每一个专题可以论述一个具体领域的概况,便于学生更全面地认识化学工程与工艺专业究竟是一个怎么样的行业。结合学生已修过的《化工热力学》、《化工原理》、《分离工程》、《洁净煤技术》、《化工设计》、《石油炼制工程》专业课,尤其是煤化工(煤制油、煤制天然气、煤制甲醇、煤制烯烃)、煤层气综合利用、清洁油品生产、生物质能转化、稀土洁净化生产等领域发展,列举出各个领域中典型的工艺进行介绍,可以更加深刻理解各个工艺过程。比如,专题报告五主要介绍聚丙烯聚丙烯产品的特点和用途,生产工艺的具体流程和特点,以及催化剂的特性。专题报告教学模式(图2)的教学更能提高学生对于前言工艺和典型的认识和熟悉,为学生步入社会和工作岗位奠定一定的基础。
3科技论文写作的初步入门
通常情况下,科技英语论文文章结构严谨,文体形式多样化,如论文、论述、实验报告、教材、专利、说明书等,文章尊重客观事实,多以叙述原理,描述自然现象为主,用词严谨、理论推导多、表达明确、逻辑性强。为此,从化工领域的期刊中(比如,Industrial&EngineeringChemistryResearch.,AIchE,Energy&Fuel等)中选取几篇文章,每篇论文的大体框架基本为题目、作者及地址、摘要、前言、实验部分、结果与讨论、结论、致谢、参考文献等九个部分,然后进行阅读讲解,着重介绍阅读过程中如何迅速把握论文的重点,哪些需要精读,哪些需要略读,在此基础上才能有效提高阅读论文的效率。在熟练阅读的基础上,针对以上的论文框架,展开具体每个部分应该怎样去写,并进行举例说明。每讲完一部分,需要给出一个题目,要求同学们一起来讨论并给出一个具体的写作方案,这些全部都要求学生在课堂上完成,这样便于及时消化内容,达到趁热打铁的效果。在学期末组织学生模拟参加一次国际学术会议,将课上的同学分成几个大组,各组的学生可以在课下利用课余时间搜集一些针对化工领域的相关材料,亲自动手组织和编写材料,制作PPT,并与其它组的学生进行交流和讲解,这样既能使学生及时了解当今世界最新科技动态,又能将本人在专业领域研究的新成果和新思路直接与同行进行交流。这样也可以打破传统的以教师为主的劣势,充分发挥学生的主观能动性和团队协作能力,从读、写、讲上突破自我,更加适应专业英语对于化工专业人才的培养。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0030-02
目前,上海电力学院材料、化学类专业有化学工程与工艺、环境工程、材料科学工程、应用化学与材料化学五个专业,这些专业的培养方案要求学生进行大量的实验和实践,对学生的动手实践能力培养要求很高。但在当前普遍的实验、实践性教育环节中还不能完全适应或满足各类学生的需求,因此有必要针对性地对学生的实践与动手能力进行培养,特别是依托学院的高水平学科基地,如上海市电厂化学与环境保护重点学科、国家电力公司热力设备腐蚀与防护重点实验室、上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室、上海热交换系统节能工程技术研究中心等等。这些研究基地有非常先进的仪器设备,同时又有很多高水平的学科带头人,充分利用这些资源加大对化学类专业学生动手与创新能力的培养具有重要意义。可以根据不同学生的特点有针对性地开放研究基地,鼓励学生到这些研发基地进行开放性实验与设计性实验,同时也可以加入教师的研究团队,以加强对学生创新能力的培养。
一、制定政策,确保学科基地面向本科生开放
在充分调研的基础上学院制定了相关政策与规章制度,《上海电力学院环境与化学工程学院研究基地与学科平台对本科生开放实施办法(暂行)》明确了高水平学科基地向化学类专业学生开放的具体内容与方式,主要包括本科生使用研究基地和学科平台须事先向相关研究基地或学科平台负责人提出使用申请,详细说明实验内容、使用的仪器设备和使用时间。研究基地或学科平台负责人需根据实际情况安排实验时间,通知使用者及其指导教师,提前一周安排人员对使用者及其指导教师就仪器设备的使用进行培训,并确保可熟练操作。使用者使用实验室和相关仪器设备的最初两天须由指导教师全程指导与陪同。使用者必须遵守各实验室和仪器设备的管理制度,如果在使用过程中遇到异常现象应及时与负责人联系。使用过程中,使用者及其指导教师应保证实验室的安全和卫生。使用完毕后关好水、电、煤,经实验室负责人检查验收无误后,签字离开。本科生利用学院研究基地或学科平台获得的成果(论文等)须对相关研究基地或学科平台进行标注。
通过调研分析学科基地现状,明确了哪些仪器设备可以对本科学生开放,并列出仪器设备清单在网上公布,这些仪器包括光电化学测试系统、带箱罐式电阻炉、等离子体发射光谱仪、红外光谱仪、原子力显微镜、盐雾箱、动态模拟试验装置、惰性气体纯净系统、多参数水质分析仪等很多科研设备;经过调研,目前上海电力学院高水平学科基地的仪器设备均可以向本科生开放,当然一些大型贵重仪器需要专人操作。一些相对简单的仪器设备(如分光光度计、电化学综合测试仪、电池测试仪等)经过专门培训后本科学生就能直接使用,这将大大方便学生进行科创工作或相关试验研究,有利于他们实践动手能力的提高。
二、利用学科基地改革创新学生的实验教学模式
1.提升传统实验教学水平
传统实验有它的局限性,但就实验教学体系而言,有着不可替代的作用。近年来面对新技术、新理论的不断涌现,数字化技 第一论文 网术的快速发展,需要不断更新提升实验内容和实验教学手段。但由于传统教学实验室的发展有一定的滞后性,而学院重点实验室、工程技术研究中心等高水平学科基地能紧跟学科发展的步伐,很多先进的仪器设备能及时更新,因此通过学科基地面向本科生教学开放这一方式能及时提升传统的实验教学水平。
2.完善综合性、设计性实验
综合性、设计性实验是教育部为培养学生的创新能力在实验教学中提出的规范性要求。因此在提高传统实验教学水平的过程中,对复合型、知识面广的专业实验进行重新设计,提升综合性、设计性实验,并列入培养计划和教学大纲,有依据地规范操作,对提升学生的实验教学水平将起到重要的作用。但由于学科基地所承担的研究大都具有一定的前沿性与创新性,如何将这些内容通过一定的方式融合到本科生的培养中大有文章可做,既包括研究方法又包括研究内容、研究思路等都可以通过增加一些新颖的综合性、设计性实验来实现对学生能力的培养。
三、鼓励引导学生积极实践,成效显著
1.积极开展学生的科学研究训练
长期以来,科研资源和课题研究与本科教学之间的联系很少,而本科实验室由于投入不足等因素,实验教学的条件和教学水平会受到一定的影响。因此,通过教学改革实现科研资源对实验教学的促进作用是实验教学水平提升和学生能力培养的潜力所在。近年来,环境与化学工程学院以这些高水平学科基地为依托,通过系统的科学研究训练培养了材料化学专业学生的创新能力和实践能力。每年都有近70名学生通过两周时间进行专门的科学研究训练,包括课题的确立、文献调研、实验方案制定、实验操作、数据分析和论文撰写等各个环节。通过科学研究训练不仅能使学生初步熟悉科学研究的各个步骤,而且能使学生近距离接触并使用这些学科平台基地的仪器设备,使学生的视野得到了开阔,通过动手实验也培养了他们的综合实践动手能力。
2.成为学生科技创新的基地与平台
环境与化学工程学院自1998年开始进行优秀生导师制活动以来,至今已有14年的历史。在通过导师制培养学生的过程中,学生进行科技创新是一个重要手段,而在学生进行科技创新工作时需要利用一定的实验仪器与设备。随着学生科技创新水平的不断提高与科学研究的不断深入,对实验设备的要求也在不断提高,一些常规的实验仪器设备有时难以满足学生的需要,因此将这些高水平学科基地的仪器设备及时向进行科技创新的学生开放很有必要,这也为学生提供了良好的条件与保障。如2011年环境与化学工程学院学生获得了42项上海市大学生科技创新项目,其中有18项都需要利用重点实验室和工程中心的仪器设备,这也为学生完成相关研究提供了 很好的便利条件。近一年来学生利用这些平台基地不仅很好地完成了一些科研项目,而且也取得了一些创新性的成果,发表了6篇学术论文,申请了4项发明专利。
3.提升了学生的就业能力与考研成效
自学院通过开放学科基地加强本科生的培养以来,参与的学生普遍感到这种方式能增加就业与考研工作中的竞争力。一方面,学生的 第一论文 网视野开阔了,更好地了解了本专业最先进的仪器设备,更好地满足了社会对相应人才的需求;另一方面,学生的实际动手能力也得到了切实加强。很多学生认为这种方式对研究生复试与就业面试都很有帮助。据统计,2011年参加该教学改革后相应专业学生的就业率都在95%以上,考取研究生的比例比前几年的平均数增加了30%左右。这些学生大都考入了武汉大学、厦门大学、华东理工大学、同济大学等化学、环境、材料学科实力较强的高校。
四、结束语
随着高校学科建设的不断发展,一些高水平的学科基地建设也将更加完善,如何充分利用这些资源对本科生进行培养是一个值得研究的课题。因此,在实践过程中需要发挥各方面的积极性,真正将这些高水平学科基地建设成为提高相关专业学生实践与创新能力的重要平台。
参考文献:
[1]邓凌峰.材料化学专业基础实验教学的改革与探索[J].广东化工,2009,36(10):219-320.
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国颗粒学会;中国粉体工业协会(筹);济南大学
出版周期:月刊
出版地址:山东省济南市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1008-5548
国内刊号:37-1316/TU
邮发代号:24-155
发行范围:
创刊时间:1994
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
作者简介:徐群杰(1969-),男,江苏丹阳人,上海电力学院环境与化学工程学院院长,教授;葛红花(1966-),女,浙江义乌人,上海电力学院环境与化学工程学院副院长,教授。(上海 200090)
基金项目:本文系上海高校本科重点教学改革项目(项目编号:20115902)、上海电力学院重点教改项目(项目编号:20111303)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0030-02
目前,上海电力学院材料、化学类专业有化学工程与工艺、环境工程、材料科学工程、应用化学与材料化学五个专业,这些专业的培养方案要求学生进行大量的实验和实践,对学生的动手实践能力培养要求很高。但在当前普遍的实验、实践性教育环节中还不能完全适应或满足各类学生的需求,因此有必要针对性地对学生的实践与动手能力进行培养,特别是依托学院的高水平学科基地,如上海市电厂化学与环境保护重点学科、国家电力公司热力设备腐蚀与防护重点实验室、上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室、上海热交换系统节能工程技术研究中心等等。这些研究基地有非常先进的仪器设备,同时又有很多高水平的学科带头人,充分利用这些资源加大对化学类专业学生动手与创新能力的培养具有重要意义。可以根据不同学生的特点有针对性地开放研究基地,鼓励学生到这些研发基地进行开放性实验与设计性实验,同时也可以加入教师的研究团队,以加强对学生创新能力的培养。
一、制定政策,确保学科基地面向本科生开放
在充分调研的基础上学院制定了相关政策与规章制度,《上海电力学院环境与化学工程学院研究基地与学科平台对本科生开放实施办法(暂行)》明确了高水平学科基地向化学类专业学生开放的具体内容与方式,主要包括本科生使用研究基地和学科平台须事先向相关研究基地或学科平台负责人提出使用申请,详细说明实验内容、使用的仪器设备和使用时间。研究基地或学科平台负责人需根据实际情况安排实验时间,通知使用者及其指导教师,提前一周安排人员对使用者及其指导教师就仪器设备的使用进行培训,并确保可熟练操作。使用者使用实验室和相关仪器设备的最初两天须由指导教师全程指导与陪同。使用者必须遵守各实验室和仪器设备的管理制度,如果在使用过程中遇到异常现象应及时与负责人联系。使用过程中,使用者及其指导教师应保证实验室的安全和卫生。使用完毕后关好水、电、煤,经实验室负责人检查验收无误后,签字离开。本科生利用学院研究基地或学科平台获得的成果(论文等)须对相关研究基地或学科平台进行标注。
通过调研分析学科基地现状,明确了哪些仪器设备可以对本科学生开放,并列出仪器设备清单在网上公布,这些仪器包括光电化学测试系统、带箱罐式电阻炉、等离子体发射光谱仪、红外光谱仪、原子力显微镜、盐雾箱、动态模拟试验装置、惰性气体纯净系统、多参数水质分析仪等很多科研设备;经过调研,目前上海电力学院高水平学科基地的仪器设备均可以向本科生开放,当然一些大型贵重仪器需要专人操作。一些相对简单的仪器设备(如分光光度计、电化学综合测试仪、电池测试仪等)经过专门培训后本科学生就能直接使用,这将大大方便学生进行科创工作或相关试验研究,有利于他们实践动手能力的提高。
二、利用学科基地改革创新学生的实验教学模式
1.提升传统实验教学水平
传统实验有它的局限性,但就实验教学体系而言,有着不可替代的作用。近年来面对新技术、新理论的不断涌现,数字化技术的快速发展,需要不断更新提升实验内容和实验教学手段。但由于传统教学实验室的发展有一定的滞后性,而学院重点实验室、工程技术研究中心等高水平学科基地能紧跟学科发展的步伐,很多先进的仪器设备能及时更新,因此通过学科基地面向本科生教学开放这一方式能及时提升传统的实验教学水平。
2.完善综合性、设计性实验
综合性、设计性实验是教育部为培养学生的创新能力在实验教学中提出的规范性要求。因此在提高传统实验教学水平的过程中,对复合型、知识面广的专业实验进行重新设计,提升综合性、设计性实验,并列入培养计划和教学大纲,有依据地规范操作,对提升学生的实验教学水平将起到重要的作用。但由于学科基地所承担的研究大都具有一定的前沿性与创新性,如何将这些内容通过一定的方式融合到本科生的培养中大有文章可做,既包括研究方法又包括研究内容、研究思路等都可以通过增加一些新颖的综合性、设计性实验来实现对学生能力的培养。
三、鼓励引导学生积极实践,成效显著
1.积极开展学生的科学研究训练
长期以来,科研资源和课题研究与本科教学之间的联系很少,而本科实验室由于投入不足等因素,实验教学的条件和教学水平会受到一定的影响。因此,通过教学改革实现科研资源对实验教学的促进作用是实验教学水平提升和学生能力培养的潜力所在。近年来,环境与化学工程学院以这些高水平学科基地为依托,通过系统的科学研究训练培养了材料化学专业学生的创新能力和实践能力。每年都有近70名学生通过两周时间进行专门的科学研究训练,包括课题的确立、文献调研、实验方案制定、实验操作、数据分析和论文撰写等各个环节。通过科学研究训练不仅能使学生初步熟悉科学研究的各个步骤,而且能使学生近距离接触并使用这些学科平台基地的仪器设备,使学生的视野得到了开阔,通过动手实验也培养了他们的综合实践动手能力。
2.成为学生科技创新的基地与平台
环境与化学工程学院自1998年开始进行优秀生导师制活动以来,至今已有14年的历史。在通过导师制培养学生的过程中,学生进行科技创新是一个重要手段,而在学生进行科技创新工作时需要利用一定的实验仪器与设备。随着学生科技创新水平的不断提高与科学研究的不断深入,对实验设备的要求也在不断提高,一些常规的实验仪器设备有时难以满足学生的需要,因此将这些高水平学科基地的仪器设备及时向进行科技创新的学生开放很有必要,这也为学生提供了良好的条件与保障。如2011年环境与化学工程学院学生获得了42项上海市大学生科技创新项目,其中有18项都需要利用重点实验室和工程中心的仪器设备,这也为学生完成相关研究提供了很好的便利条件。近一年来学生利用这些平台基地不仅很好地完成了一些科研项目,而且也取得了一些创新性的成果,发表了6篇学术论文,申请了4项发明专利。
3.提升了学生的就业能力与考研成效
自学院通过开放学科基地加强本科生的培养以来,参与的学生普遍感到这种方式能增加就业与考研工作中的竞争力。一方面,学生的视野开阔了,更好地了解了本专业最先进的仪器设备,更好地满足了社会对相应人才的需求;另一方面,学生的实际动手能力也得到了切实加强。很多学生认为这种方式对研究生复试与就业面试都很有帮助。据统计,2011年参加该教学改革后相应专业学生的就业率都在95%以上,考取研究生的比例比前几年的平均数增加了30%左右。这些学生大都考入了武汉大学、厦门大学、华东理工大学、同济大学等化学、环境、材料学科实力较强的高校。
四、结束语
随着高校学科建设的不断发展,一些高水平的学科基地建设也将更加完善,如何充分利用这些资源对本科生进行培养是一个值得研究的课题。因此,在实践过程中需要发挥各方面的积极性,真正将这些高水平学科基地建设成为提高相关专业学生实践与创新能力的重要平台。
参考文献:
[1]邓凌峰.材料化学专业基础实验教学的改革与探索[J].广东化工,2009,36(10):219-320.
1 化学工程与工艺对生态环境的影响
在深化改革开放的时期,化学工程与工艺已经向“环境友好型化工”方向发展。我国环境问题面临十分严峻的挑战,改善环境是当前迫在眉睫的事情。通过对化学工程与工艺的发展,不仅能够提高企业的经济效益,降低对资源的损耗和对环境的污染,而且为相关的化工企业提供一些有效的环保方案。因此,化学工程与工艺对环境保护具有重要的意义。
2 化学工程与工艺专业的实习现状及分析
以往的化工专业人才培养方案中普遍存在教学模式陈旧、人才培养模式单调、考核制度单一等问题,开设了大量的理论性的课程,对于工程实践方面十分缺乏,从而导致学生们的实践能力和动手能力较差,缺少充分的实践经验,使学生走进工厂纯属纸上谈兵。在整个工科生培养的过程中,实践能力是最重要的一个部分,实践的时候需要我们从中锻炼并掌握必要的实践技能、实践工具及从事科研和工程实践的能力[1]。从当前我国学生的生产实习来看,主要存在以下问题。
2.1 实习只是局限于参观,学生重视程度不够
在实习的时候,出于安全考虑工厂只允许学生以参观为主,讲解为辅的方式,学生只能从总体上了解大概的生产设备和工艺路段。学生在很短的实习时间内了解工厂中的工艺流程,然后粗略的整理资料,以应付课时学分,学生难有深入学习的机会。很多学生甚至借自己找实习单位的名义,仅仅靠借关系找相关企业签字盖章,有的化工专业的学生甚至没有去相应的专业实习,胡乱的找一个企业签字盖章。因此,学生的不重视,导致其很难理性的认识到这个行业的特点。
2.2 学校没有完善的见习体系,培养方案不合理
目前,许多普通高校对于自身的发展方向没有一个正确的定位,进而导致对见习体系和培养方案安排的不合理。大多数高校把实习安排在大四上学期,这个时间段许多学生正在积极的准备考研,完全没有把实习放在心上,有的学校为了考研甚至允许学生不参加实习,还有的学生正在跟着老师做毕业论文,实习效果显而易见。此外,大多数学校都是集中时间实习,这也导致企业和学校难以合作和联系。我们教学的目的不仅仅是为了理论知识,值得注意的是要掌握工程技术基本理论和方法,就要接受工程研究的思维方式和创新能力等综合素质的训练[3]。
2.3 学校和企业之间缺乏合作和联系。
当前,许多企业认为学生来工厂实习并没有给企业带来什么好处,[!]相反,企业还要提供技术支持以及人员的安排,影响了企业的正常运行。企业为了自身长远的发展,保护企业关键技术的安全,以商业机密为由,有所保留的培养学生,甚至还有的企业,当学生进入企业实习时就要签订应聘合同。其实,学生走进企业实习,既可以为企业带去优秀的人才,保障科研技术的研发,学生又可以培养综合实践能力。
3 化学工程与工艺专业实习和培养方案的改进
在实习和培养方案的改进上,天津大学余国琮院士等提出,实行灵活的学分制、导师制、自由选课制,逐步实行淘汰制[4]。这样就可以促进学生自主学习,“以师带学,以学带学”的循环发展模式。有些地方高校也提出了,利用产学研合作基地以及实习实训中心采用现场教学和教学做一体化的新型教学模式[5]。通过这些方式可以提高学生的专业水平和实践能力。
3.1 加强实习管理,落实责任制度
首先,学校要为学生提供稳定的实习基地,加强校企的合作。学校应该成立一个专门的对外机构,专管全校学生实习工作。其次,为了提高学生的动手能力以及防止安全事故的发生,企业应该实行“学徒制”,让经验丰富的工程师带领学生。在工程师的指导下,亲自动手实践,论证理论知识和总结实际经验。在实习过程中,学生不仅要运用理论知识,还可以改进工艺,帮助企业攻克技术难题。
3.2
做好课程与实习的协调工作 在化学工程与工艺专业实施了“3+1”应用型人才教学模式的尝试探索[5]。还有的学校引进国外其他大学培养人才的成功经验,构建理论教学与实践教学相学体系[6]。对于课程的设计,高校可以通过多种手段实施这种培养人才方案。还有的学校提出了最近几年国际上工程教学的一种新模式,CDIO即构思(ConcEive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)[7]。
3.3 注重教师的培养,打造实践能力强的教师队伍
生物工程的内容十分丰富,有限的课时内不能面面俱到地进行较为深入的讲授。因此,教师在教学内容的安排上,既要保证突出重点内容,又要兼顾知识内容的全面性。此外,还需要引入一些学科前沿成果,以跟踪迅速发展的生物技术的进步。我们对于课程教学内容的安排,特别注意了以下几个问题。
1.组建课程模块,合理安排教学内容。以生物技术的应用发展为导向,将本课程的教学内容划分成三部分:①绪论,介绍生物工程沿革及前沿。②生物技术基础,详细讲述基因重组技术、蛋白质和酶工程、细胞工程的基本原理,技术路线及特点,旨在帮助学生建立牢固的理论基础、掌握相关技术的应用方法。③生物技术的工程化应用及发展,重点介绍发酵工程、生物医药工程和环境生物工程,通过多个与人类生存和发展密切相关的案例的教学,培养学生综合知识的能力、融汇创新的能力。
2.让学生了解生物工程学科的全貌。课程的绪论部分分别从生物工程的沿革、生物工程的原理及特点、生物技术的应用及前沿发展、生物技术及其产业所发挥的巨大的社会和经济影响力等角度进行讲授,帮助学生标绘出一副生物工程的全貌图:从基础理论的研究突破、生物技术的应用发展、到渗透至各国民经济主要领域中产生的巨大影响,期间产生的反作用又促进生物学基础理论的研究突破。这个过程周而复始地推动着社会的变革与进步。
3.宽泛基础知识面,强调理论联系实际。生物工程是一个具有丰富学术内容的领域,而本课程课时有限,不能详尽地涉猎各个知识点,因此,如何设置课程内容就成了影响教学效果的主要因素。本课程对基础知识的教授强调的是“宽泛”而非“深入”,要求课程设置的基础知识教学能够满足学生理解生物技术的基本原理即可,而对于生物技术的实践应用则给予了重点关注。课程坚持理论联系实际,运用综合性案例,让学生了解从基本原理出发到实践应用的过程,学习综合应用所学知识解决问题的方法,培养科学思维方式。
4.以生物技术的应用为导向设置教学内容,跟踪学科前沿。在对课程的基本原理讲授后,根据学生的工程专业教育背景和将来作为社会工作者的特点,我们引导学生学习工程化应用方法,这是更为重要的教学环节。这部分教学内容占据了整个教学内容的相当大的比重。如,微生物发酵工程、细胞培养技术使生物技术产品实现产业化;生物医药工程中集中了生物技术研究的前沿方向和热点,各种生物技术在此融合;环境生物工程致力于建立人类与环境的和谐关系,以实现社会的可持续发展。本课程分别选择这些领域中的主要内容作为重点讲授部分,如转基因动物制药、单克隆抗体技术应用、固定化酶技术及酶法分析、环境污染的生物治理等,安排了较多的教学时间,以使学生更好地了解生物技术的新进展。
二、教学方法探讨
生物工程学是生命科学与工程技术结合所形成的一门综合性学科,基于研究对象(核酸、蛋白质)及层次(分子、细胞、个体)不同构建了不同的生物技术分支领域,同时基于应用领域的不同也形成了各自富有特点的应用技术,如生物医药领域中蛋白类药物的生物构建和生产、环境治理与保护中微生物的生物转化过程技术等。由于教学内容覆盖面广,为了提高教学效果,本课程在教学方法上进行了以下几个方面的探索。
(一)以生物技术原理为主线贯穿教学活动
本课程的教学活动以生物工程的原理为主线展开,形成了基因工程、蛋白质和酶工程、细胞工程、发酵工程等章节,以使学生在较短的时间内掌握各种生物技术的原理和应用方法。同时,通过对生物技术应用较为深入的生物医药工程、环境生物工程等内容的安排,培养学生根据应用对象的特点和要求综合应用所学理论知识的能力。
(二)理论联系实际,引入案例教学
发酵工程是将生物技术产业化的重要环节,包含了从菌种培养到制备合格产品的过程。[5]菌种决定着发酵生产工艺方法,发酵工程中高产菌种常常是采用生物技术方法构建的。发酵过程调控是基于微生物的生命代谢过程,培养条件的变化可以影响代谢途径。发酵产物的提取纯化是依据待分离目标物质的特性及待分离目的产物和杂质之间物性的差异来进行的,是决定生产成本高低的关键因素。如果只是按照发酵工程的过程来讲解技术基础及过程应用技术,涉及知识点多,知识点之间的相关性较弱,这对于刚开始接受专业课程教育的本科三年级同学来说,接受起来有一定的难度。而以具体物质的发酵生产为例进行分析,更为形象化,也容易被学生理解和接受。授课时,我们以红霉素的生产为例,分析了工程菌的构建方法与高密度发酵技术的应用,基于组分分离要求的分离纯化工艺方法的建立等,并将自己多年科研的成果结合至授课内容中。仅就红霉素的提取纯化而言,工程菌的引入及发酵调控技术的成熟,使红霉素发酵单位由原来的3000u/mL~5000u/mL大幅度提高至8000u/mL~10000u/mL,使得新分离技术的应用成为现实。目标产物的分离工艺由传统的“板框过滤-溶剂萃取-经过中间体盐的结晶纯化”发展为“微滤膜过滤-(纳滤膜浓缩)-层析分离-结晶纯化”新的分离工艺。该工艺利用层析操作的高分离效率实现了活性组分红霉素A与杂质组分红霉素B、红霉素C的分离;通过结晶过程中关键因素的调节,如结晶体系的组成及组成物的浓度变化、pH、温度、搅拌等,实现对产品粒度和晶形的控制,从而获得纯度高、药理活性强的产品。案例的分析过程加强了学生们的工程概念,如发酵产物的提取往往会涉及结构相似组分的分离,其分离方法的选择需兼顾分离效率高、分离条件温和的要求;微生物发酵是纯种培养过程,工程设备必须满足无菌操作的基本要求,发酵罐需要具备良好的混合能力,较高的传质、传热速率,且不能对菌体产生剪切破化;药物的晶形和粒度与药物的生理活性相关,现代药物质量控制指标除了纯度和杂质含量要求外,还有晶体的晶形粒度等结构指标要求;发酵产品的经济成本和社会成本概念等等。实现一个抗生素药物的现代化工业生产需要融合现代基因工程、细胞工程、化学工程的知识。
(三)课堂讲授与专题案例的调研相结合
本课程通过典型实例的剖析,加强了学生对基本原理的理解,并传授了生物技术的应用方法。我们时时跟踪生物技术领域的发展,对授课案例进行更新,以使教学内容紧密联系生物工程的新发展、新成果,体现该领域新技术、新水平,使学生感受到科学技术发展的巨大魅力,激发学习热情。但是,本课程的教学课时有限,课堂上不可能对生物技术各领域均充分展开。为了弥补这一局限,本课程在教学上设置了“专题调研+课堂谈论”环节,把生物工程应用专题案例的调研工作,以作业形式布置给学生去完成,并通过课堂讨论及提交论文的方式加以考查。[6]专题论文的完成及交流以小组为单位进行,教师组织学生组成学习小组,要求各学习小组在给定领域范围内对感兴趣的专题进行调研和论文的撰写。教师在组织学习小组之时,就将学习小组两两结对,要求各小组在完成本组专题调研的同时,对结对小组的课题也进行相应调研,并作为主审方在课堂上对结对组的专题内容设置提问,引导课堂讨论,而其他同学则可以对自己感兴趣的专题自由发表观点。
本课程要求,小论文要按照《华东理工大学学报》的稿件规范撰写,这也是对本科生撰写科学论文的训练,是专业素质培养的一部分。这种“专题调研+课堂谈论”教学模式,能让学生自动参与多专题的调研学习,达到巩固基础知识、拓宽知识面、深化专业认知的目的,同时能够较全面地训练和检验学生专业文献查阅、分析材料、归纳总结及思辨应对的能力。实践表明,这样的学习方式效果突出。学生李晓阳在听课小结中写道:“分组演讲、课程论文,每小组七八个人,不仅可以让我们自己动手获取知识,锻炼了动手能力,还能够培养我们团结协作的能力。只有分工合作才能把这项工作做好。”学生闫天一在小结中写道:“老师讲到了我国生物发酵工业发展的现状,虽然我国(抗生素)产量居世界之首,但生产效率比较低、产品附加值低、污染严重,主要以半成品(原料药)为主,这些都深深触动了我。在化学制药领域,我们仍是以仿制药为主。在21世纪,我想我们大学生的责任就是让中国不仅是世界的工厂,也要成为研发的中心。”