学生工程及科研创新能力培养的实践

张欣欣， 蔡莽劝， 罗建勇， 黄立新

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640;2.广州双桥股份有限公司，广东广州 510280)

0 引言

培养学生具有高水平的工程与科研创新能力，是重点工科院校教育的重要目标［1］。随着高新技术的不断出现，企业对吸收消化先进技术、提高自主研发创新能力的要求也越来越强烈，因此工科学生不但要具备较高的工程技术能力，而且还需要具备扎实的理论及科研能力［2-3］。但是，目前多数高校普遍存在诸如学生的企业实践环节不足，实践教学受经费、仪器条件限制等客观因素，制约着工科学生的工程、科研的全面能力素质的发展［4-5］。

华南理工大学原华南工学院是以工科见长的“985”重点高校，作者所在的轻工与食品学院，拥有制糖工程、食品科学与工程等国家重点学科，一直重视科研开发和成果转化工作，具有重视专业工程技术的传统，虽然也存在上述类似的问题，但通过努力与校友及其企业进行科研合作，与广州酒家、鹰金钱等企业集团合作建设了广东省食品安全研究检测中心和粤式食品工程技术研究中心，与广州市华侨糖厂合作向广州市经贸委和科信局申报建设了广州市精制糖与淀粉衍生物企业技术中心和工程技术研究开发中心;学院在广州双桥股份有限公司(双桥公司)建设了“华南理工大学学生创新与实践基地”，并合作共建“双桥—华工大低聚糖研发基地”项目，在2007年被广东省科技厅批准认定为“广东省教育部产学研结合示范研发基地”，2012年10月通过验收。此外，海关归类中心广州分中心，配置了如色谱仪、红外光谱仪、X-射线荧光光谱仪、扫描电镜、发射光谱仪等先进仪器，主要负责华南归类化验片区管理、商品化验工作，也对全国各海关提交的商品归类疑难问题进行研究，并归类认定，也与学院建立了良好的合作关系。

作者探索利用上述不同类型的产学研社会资源和学生创新与实践基地，为培养学生工程、科研实践创新能力服务，尝试突破学校现有客观条件的限制，通过本院学生的实践，培养学生实际结合理论和工程能力素质，更好地提高科研创新能力。

1 工程能力的培养

工程能力是工科学生必须具备的基本能力，是工科专业人才能力的培养目标。面对来自企业对工程技术更新需求的挑战，工科学生除了学习专业的理论知识和技能，还要能够从解决工程问题出发来思考、分析问题，拥有应用所学知识处理工程问题的能力，以及很快适应新的工作岗位要求的能力［6-8］。

1.1 深入车间一线，加深对生产全过程的认识

学生从课程书本知道了所实践的生产企业的一般工艺，但最初到车间，看到车间里布置有各种设备，如槽罐、泵体、阀门、管道和仪表，非常纷杂，脑中往往不能立即将其与淀粉糖的生产过程及其工艺相联系。经过一段时间的轮岗实习，参与了从原料到产品的生产全过程，了解了车间的平面布置，各个设备、管道的作用、大小及其联接走向，开始能够将各种槽罐与生产的工艺工序相联系。通过学习生产操作和温度、pH、蒸汽压力和流量等工艺控制，对化工单元、传热物质、物料平衡等化工原理的知识以及工程设计，在实际生产中的应用便有了直观深刻的认识。

双桥公司现代化的淀粉糖生产线中，只有压滤机的装卸环节需要较多的人力，基本都实现了现代化的生产，工人只需对着仪表进行参数控制，通过对生产工艺、工序的深入认识，即使出现生产问题或有变动，对仪器、仪表的控制也会得心应手，深刻体会到企业生产需要化学化验、化工原理、机械、仪表控制、热力电力等多方面的理论知识。

1.2 利用工程理论知识，接轨工程实践应用

利用广州市华侨糖厂生产线从市区搬迁到开发区的机会，学生首先利用熟悉Auto CAD软件的能力，结合工程制图的知识，协助企业绘制设备、管路布置等各类电子版图纸，进而在老师、企业技术人员指导下，进一步参与了制糖生产的改进设计，车间现场的生产设施合理优化布置，以及接触设备、管道、仪表的安装等实际工作。通过深入企业建设一线的难得机会，不仅提高了学生工程及其制图的应用能力，而且对培养其工程技术能力有着极其重要的作用，也为企业做出了一定的贡献，受到了企业的赞赏。

1.3 参与发掘研究实际问题，提高解决问题的能力

培养具有较强工程实践能力的复合型人才，就需要有对实际问题的敏锐发掘能力及攻克执行能力，并且在这个过程中不断锤炼这些素质，对于解决疑难、丰富实践经验非常有益。随着市场的扩展，双桥公司的企业规模也不断扩大，淀粉糖的年产量从之前的十几万吨上升到四十多万吨，生产设备的负荷增加，之前隐藏的一些问题也逐渐显露出来，其中换热器中的换热片上杂质絮凝便是其中的一个典型。糖液在进入浓缩设备前，需先经过换热器升温，温度骤升，且糖液处理量大大增加，使得糖液内的杂质絮凝量增加，导致内部通道极易堵塞，平均2个星期拆洗一次，影响企业的生产效率。通过检测分析这些杂质的成分，推断其来源和形成原因，撰写了详细的报告，为公司提供了可行性建议。

2 科研创新能力培养

大学生科研创新能力培养已经成为众多高校素质培养的重要方面［9-11］。如将实践教学纳入教学的范畴，开放实验室［12］;鼓励学生参加各类创新竞赛活动，开展创新思维的交流与培养［13］;实现多学科全面发展［14］，寻求有效的模式、途径使大学生得到创新能力的提高已经成为科研能力培养的发展趋势［15］。

2.1 深化校企合作，搭建新的科研平台

实施科研创新项目，是目前培养学生创新能力的有效举措。通过创新项目的实施，形成学生对科技创新活动形成浓厚的参与氛围，创新教育的主动性积极性得到提高［16］。而真正将科研项目的工作落到实处，仅依靠高校所提供的资源与支持是不够的。特别是实验性的研究，通常需要反复的使用(先进)仪器，最好是没有时间、次数的限制，因此，开拓深化与企业间的合作关系，充分利用产学研资源便成为一种有效的方式。

以协助中心检测分析(特殊)样品为契机，通过与海关化验中心之间的合作，借助其资源与条件，为学生搭建起了一个以“阶梯式传帮带-实习实践-开展科研项目研究”为模式下的可持续性的科研平台。利用假期等时间，高年级学生将所掌握的仪器操作、注意事项等知识教授于低年级学生，为开展科研创新项目工作奠定了坚实的基础。在开展学位论文的实验过程中，得益于平台的条件，方便使用红外光谱仪、热分析仪、X-射线衍射仪等先进仪器，为完成高水平的学术论文提供便利条件。

双桥公司与本学院长期合作，共建了“广东省教育部产学研结合示范研发基地双桥—华工大低聚糖研发基地”，同时也建成广东省企业技术中心、广东省低聚糖与氨基酸工程技术研究开发中心、双桥—广东药学院产学研基地等平台，为此调配研发能力强的技术人员和先进的科研仪器设备，并拨出企业销售收入的3%以上作为研发经费，投入技术开发研究，为企业科研课题的运行提供资金保障;也为到双桥公司学习的学生，进行科研理论探究，寻找提炼有价值的科研课题，提供了一个很好的科学研究和技术开发的平台。

2.2 通过实践合作，提炼有价值的科研课题

玉米糖糟是淀粉液化、糖化的副产物，每100 m3的糖化罐产生约有6～9 m3糖糟。在糖化结束后，现今多采用硅藻土转鼓过滤，或者活性炭板助滤，所得的滤饼含有的无机助滤剂，糖糟失去应有的价值，且极易腐败。在过滤前回收糖糟，能够保持糖糟的经济价值，因此糖糟的处理一直是淀粉糖企业的共同难题。学生以此为研究课题项目，在双桥公司生产一线进行采样及基本分析实验，在学校进行深入系统的检测分析实验，揭示了糖糟在生产过程中的分布状况及其物理化学性质，撰写了《一种酶法淀粉糖的糖糟富集分离装置及其糟液的分离方法》的发明专利稿件，为企业解决难题提出有益的思路和可行性的实践方案。学生在该方面工作也获得了华南理工大学2012年“百步梯攀登计划项目”的资助，实现了实际问题与科研课题较好的结合。

在中心的实践中，接触到了不同行业领域的各式各样的样品，所采用的研究分析方法不尽相同。期间，接触到一种名为汤料混浊剂的食品配料，由于塑化剂事件，这一食品添加剂问题成为本行业关注点，故将其确定为研究对象。经过多方面的实验分析，在与导师的沟通交流下，逐渐清晰研究思路和内容。结合采用X射线衍射、X射线荧光光谱和红外光谱定性汤料混浊剂中的起浊成分为TiO2，通过摸索，采用离心分离和灰化等处理，结合X射线荧光分析、热重分析等仪器方法研究测定其含量，研究分析方法有一定的创新。经过近三个月的努力，试验并撰写出论文稿，最终在食品行业核心期刊《食品工业》上刊出，对培养科研兴趣和创新能力起到了积极的促进作用。

2.3 实践提升对理论知识和应用的理解

在仪器分析课程教学学习中，虽然其理论知识相对易懂，但重要的是该课程对实践要求高，最好有大量的仪器动手操作机会与实例训练。得益于在归类化验中心的实习机会，以及高年级学生的传帮带的指导，制作出仪器操作使用步骤和注意事项的视频和ppt，将课堂上的问题和疑问在实践中得到解决，把对理论知识的理解、案例的分析以专题的形式，在课堂上与同学们进行分享，加深学生对课程理论的理解，把实践学习融入到课堂中，激发了学生的强烈的学习兴趣，使仪器学习能够更有目的性、方向性，为学生今后的科研实验打下扎实的基础。

3 结语

培养既有扎实理论知识又有很强工程技术能力的复合型创新人才，是重点工科大学的责任和目标。当代工科大学生的工程与科研创新能力的培养是一个综合的、复杂的问题，作者探索利用产学研社会资源，结合多年自身实践，总结论述了培养学生的工程以及科研创新能力的过程、思路及对策。这种尝试也取得了较丰硕的成果，近6年来，利用产学研资源共培养及顺利毕业研究生本科生17名，发表论文20余篇，参与授权的发明专利7项，受理的专利4项，鉴定科研成果3项，获得了“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛二等奖，中国轻工总会科技进步三等奖和2010年广东省科技进步二等奖，并且与双桥公司等企业合作共同申报2013年的国家奖励。

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