“新工科”背景下化学工程与工艺一流专业建设初探——以合肥学院为例

王 青，董 强，徐 农，高大明，胡坤宏，刘建中

(合肥学院 能源材料与化工学院，安徽 合肥 230601)

工科教育对促进经济发展具有重大意义，而“新工科”的构建则是聚焦国家需求、应对正在发生或即将到来的企业产业升级和科技革命的重要新举措。2017年以来，教育部提出新工科建设，以“复旦共识”“北京指南”等指导性方案开启了“新工科”工程教育改革的大门[1]。新工科在理论上、政策上为我国工程教育强国指明了改革的方向。新工科的“新”是取向，“工科”是本质；新工科是服务“中国制造2025”等重大战略的重要“开山斧”。随着近几年来高校新工科教育模式的不断探索，逐渐形成了具有中国特色的中国模式、中国标准和中国品牌。

新工科背景下，地方高校应当利用好战略机遇，打造一流专业和一流人才的示范引领基地，为地区经济发展以及企业技术的提升发挥重要的支撑[2]。合肥学院被誉为高等本科教育改革的“小岗村”，是全国应用型高校委员会副主席单位；合肥学院化学工程与工艺专业是国家级特色专业、安徽省应用型本科示范专业、国家卓越工程师培养计划专业、安徽省专业综合改革试点专业，并于2018年通过中国工程教育专业的认证。化学工程与工艺专业具有工程实践实验性强、技术升级快等特点。因此，及时提升和改进“化学工程与工艺”专业人才培养模式与“新工科”相匹配的要求更加迫切。本文结合学院化学工程与工艺专业的教学实践改革成效，阐述了在新工科环境下，合肥学院在人才培养方案的创新、教学体系的设计以及实施方案的升级等方面所做出的努力，并探析了新时期化学工程与工艺专业的教育改革以及人才培养模式，对我国化工专业的教育和人才培养具有一定的指导意义。

1 构建新工科发展范式，注重模块化能力培养

在人才培养方面，新工科提出学科相互交叉和全面提高学生能力素质的要求，这一要求决定着学校课程体系必须做出相应的改进，以适应当前工程教育面临的机遇。

化学工程与工艺的人才培养，需要选择合理的模式，而建设应用型为基础的特色化课程体系是一个有效途径[3]。合肥学院以国家级、省级和院级教改项目的研究成果为基础，在人才培养方面，结合本专业的建设特色，以学生的思想道德和人文艺术为出发点，系统地将大学本科所有课程及工程实践内容分模块进行教学，每个模块所包含的教学内容如图1。模块化知识的学习，使学生在学习过程中能够有针对性地查缺补漏，弥补自身短板。此外，无论在理论知识学习方面，还是在创新实践方面，都能够保障学习内容的目标性和匹配性。化学工程与工艺专业的教学需要坚持理论和实践相结合的理念，因此，必须合理配置课堂教学时间和实践教学时间的搭配比例。根据这一要求，合肥学院化学工程与工艺专业经过长期的探索，在最后的工程实践模块和实验模块加强了学生的动手能力的培养。工程实践素质和能力的培养是新工科对人才的内在要求，是化工类人才的核心和灵魂。学生在实际的化工生产环境中，感受企业文化，接受工厂安全、环保、产业政策以及法规教育，根据所学知识对化工工艺过程进行比较和选择，理论联系实际，使学生具有良好的工程实践经验。

图1 模块化能力培养教学体系的设置

化工专业的课程模块化设置，一方面对学生的学习起到了循序渐进的指引作用，另一方面可以及时了解学生对每个模块的学习情况。首先开展公共基础知识的学习，如数学、物理、计算机等，强化了学生的基础知识积累，之后进行相关化工基础类专业课程体系的学习，逐步培养学生具有化工工程基本素质，后期“认知学习”和“工程实训”的锻炼则是促进学生将理论知识用于工程实践，最后以毕业设计(或毕业论文)的方式呈现大学学习的成就。

2 依据当代技术发展新内容，构建化工实践教学新体系

合肥学院化学工程与工艺专业注重学生学科基础知识的积累，但是纯理论教学内容和传统的教学方法，难以激发学生的学习兴趣。因此，从大一到大四，学院都会安排一些实践教学类的专题训练，包括基础化学实验、专业基础实验和综合实验等。在基础实验教学中初步培养学生对化工专业的兴趣，同时促进学生的动手实践能力和创造能力。为适应时代发展的新趋势，知识的获取方式不再仅仅局限于课本，学校充分利用互联网新技术，对教育方式做出积极调整。例如，在2020年春季，合肥学院积极响应政府抗击新冠疫情的政策，在推迟学生开学时间的背景下，为了保证不影响学生的学习进度，将校园课堂搬到了互联网云课堂，保障学生和老师能够线上学习与交流。这种云课堂方式是教学途径的重要补充和改革。

“复旦共识”指出应依据新时期科学技术出现的新内容，及时升级和完善工程类人才具备的知识结构。合肥学院通过分析国内外当代化工技术发展的新内容，从社会发展对本专业毕业生的要求与期望出发，确立了与国家、地区工业发展趋势相匹配的化工“工程师”型人才培养目标。据此，合肥学院建立并升级了化学工程与工艺的工程化实践教学体系[4](图2)。该体系主要划分以下3个层次：化工类学科基础实验层、化工专业基础实验层以及化工综合设计实验层。体系升级完善后，构筑了较为系统的实践教学体系，包括专题研究训练、企业认知实习、工程实践训练、毕业生产实习、以及大学生科技创新活动等。

图2 结合理论教学体系，构建和升级工程化化工实践教学体系

2.1 增设教学实践性环节——专题研究训练

为了重点培养学生的动手和实践能力，学科基础实验层学习完成后，学院增加了3个学分专题研究训练。专题研究训练采用分组进行实验(2～3人一组)，要求学生通过查阅文献，了解化学材料的发展现状、制备方法及应用；促进学生掌握化学材料的合成原理和方法，能根据指导教师提出的研究内容，详细设计具体的实验方案及步骤。此外，专题研究训练帮助学生复习掌握相关化学实验基本操作，学习化学材料常见的表征方法，并对化学材料进行分析。专题研究训练一方面可以巩固学生所学知识，另一方面促进验证型和理论型向综合型和创新型过渡，进一步强化了学生的综合实践能力以及创新能力。

2.2 完善教学实践性环节——认知实习

认知实习是一种“面向专业、基于问题”的学习，学生在刚刚接触本专业知识的时候，就能够参与到具体实践中去，使学生及时发现自身的不足，在后续的学习中及时有效地补短板，同时真正地让学生在与自己专业相近或相关的岗位上，感受化工专业工程型人才的职业素养标准。认知实习是工程实践重要的一环。合肥学院在大二结束安排一个认知实习学期(合肥学院称为第五学期)，变原有的本科教育八学期制为九学期制，认知实习时间为12周。通过认知实习让学生知晓企业的专业化、标准化运作，初步了解社会生产对员工技术技能、团队合作等素质的要求。

在认知实习的具体实施过程中，合肥学院逐渐形成了自己的特色，学院专门成立以学院主要负责同志为组长，其他同志为副组长的实习领导组，以专业教师为主体设立认知实习指导小组。实习前，学院编制和发放《认知实习手册》，并召开实习动员会，专业负责人就认知实习的目的、意义、安全等情况进行详尽的说明。实习期间要求学生对实习内容进行记录，企业工程师及时核查并签名认证。实习结束后，学生返校提交实习记录手册，学院采用认知实习答辩的方式要求学生集中汇报，并对学生进行综合成绩评定。最后，系部、专业召开认知实习总结会议，一方面用于应对和解决实习中出现的新问题，另一方面可以提高教师指导实践的经验和能力，保障认知实习工作的持续改进与提升。

2.3 构建专业方向匹配型生产实习内容

通过第一阶段的理论知识学习和专题研究训练、认知实习等实践环节的锻炼，使学生具备解决问题的基本理论和初步的专业技能，接下来的环节是生产实习阶段。“复旦共识”指出高校应依据企业需求建设专业。据此，合肥学院积极构建与专业方向匹配的生产实习内容。依托安徽省地方产业的优势，立足安徽，面向全国，合肥学院化学工程与工艺专业积极进行专业方向调整与升级，设置低碳能源化工、精细化工以及分离工程方向(如图3所示)，以适应地方经济、企业生产以及社会发展的需求。为了提高学生的学习效果，知晓各专业方向相关企业的生产实际情况，学校与省内外多个企业建立了实习实训基地，供学生开展生产实习训练，以提高本专业学生的工程实践能力。

图3 依据地方产业要求进行化工专业方向调整

2.4 毕业论文(设计)注重综合能力提升，树立绿色生产理念

毕业论文(设计)是反映人才学习成效和工科综合素质能力的一次考核，同时也是对教学质量、人才培养水平的一次反馈。新工科背景下，社会急需实践能力强的工程化人才。合肥学院化学工程与工艺专业在这一领域将理论与实践相结合，积极推行毕业论文、设计双向毕业标准，即学生既可以选择做具有科学探索意义的论文来达到毕业要求，也可选择具有工程实践意义的毕业设计来完成毕业要求。当前，为响应国家倡导的化工绿色生产新理念，合肥学院在学生毕业论文(设计)中新增加了安全、环保等章节内容，引导学生在绿色生产的理念下，将所学到的专业知识、技能应用到科学探索以及处理现实工程问题中去，促使学生的综合应用能力(包括学术研究以及工程实践)得到有效提升，为社会培育优秀的工程类人才。

3 引进国内和国外资源，打造工程教育开放融合新生态

“复旦共识”指出高校应当充分发挥自身优势，引进国内、国外资源，以及鼓励社会资源参与到高校人才培养和建设的过程中，构建并优化协同育人的组织新模式[5]。合肥学院结合自身发展，立足地方产业发展需求，积极构建新工科背景下的综合实训体系，推进学校与企业协同、科学研究与教学协同，打造工程教育多要素互融新局面，以此来提高学生的工程实践能力[6]。

3.1 构建工程型人才为核心的师资

高水平、工程型、应用型师资是建设一流专业的第一要素，是培养高水平工程型人才的关键一环。合肥学院在化学工程与工艺专业建设过程中，积极优化校内外资源，推进共建实训基地。如表1和表2所示，合肥学院聘请国内外高素质、高水平的专家与企业技术人员，建立应用型教学与科研团队；突破体制瓶颈，建立双导师制师资队伍的长效机制，与企业共同培养优秀的化学工程与工艺专业学生，保障学生具有卓越工程师的技术水平。合肥学院依照国际先进理念进行教育教学，坚持以工程型人才培养为核心，重视学科交叉和创新能力培养。充分发挥好“大师”在人才培养中的作用，加速工程教育与国际接轨，构建一流的化学工程与工艺专业的师资队伍，为一流的化工人才培养提供新驱动。

表1 聘请国内外专家和技术人员情况

表2 设置的教学与科研团队

3.2 产教融合构建化工类工程实训新平台

与其他专业相比，化学工程与工艺专业的工程实践特点更为突出，开展产教融合育人模式对化工类人才的培养具有重要的意义[7]。合肥学院积极发掘资源，构建了以分离工程、新型煤化工、化工设计等模块组成的实训平台和人才培养基地(图4)。实行社会人才需求与高校办学理念相匹配的人才培育方案。基于新工科背景下的实训是通过让学生进入目标企业经过现场培训和学习，能够有效地将化学工程相关知识与技术融入实训内容中去。针对不同模块，学院根据合作的企业特点进行分类划分。例如，具有较强煤化工特色的淮南淮化集团和临泉晋能中煤公司被划分到新型煤化工模块，因个人兴趣选择该类模块的学生具有较好的目标性，通过实训锻炼可以获得能力的提升，同时还促进了自己对该行业的认知。

图4 产教融合构建化工工程实训新平台

4 探索新工科发展自我完善新机制

“复旦共识”提出学校作为主体推动教学改革，探索工科自我完善机制[8]。在专业目的、资源和计划的基础上，合肥学院确立了清晰的教学目标，通过教、学、考以及实践的教学过程创新，以保障学生获得合理的知识结构。为了能够获得对教学模式、课程体系以及教学实施过程的科学反馈，通过输入、过程以及成果进行评估，促进教和学的不断完善。在输入评估阶段，要评价专业的师资力量；在过程评估阶段，要评价过程的效率和有效性，包括教学、实践、考核及其他活动；在成果评估阶段，则注重结果的分析，包括对学生的学习效果、利益相关方、学科专业长期的效果与影响等。最后将反馈评估的结果用于整个教学模式的改进过程中，从而不断促进和完善教学模式、课程体系、教学方法等。

学校还设立了约束、激励、监督以及反馈的保障促进机制，保障实践教学的质量，如图5所示。通过年度考核、教学奖励、学生综合测评等措施形成激励机制；通过教学督导员评价、学生课堂教学评估、听课反馈等，使教师能够及时调控和完善教学行为，促使教学方法的提升和改进；此外，建立良好的校园文化，形成共同的行为准则。

图5 实践教学保障改进机制

合肥学院化学工程与工艺人才培养方案的修订遵循工程类人才培养的理念和原则，根据《工程教育认证标准》的要求，学院对培养方案采取了持续探索和改进。为响应现代化工行业对化学工程与工艺专业人才能力的要求，学院通过用人单位评价、校友访谈等方式对学生能力培养的课堂授课、实习实验、毕业设计或论文等环节进行质量评价，利用评价结果对人才培养方案实施改进。例如，通过企业专家、校友等访谈获得的反馈，对原培养方案内容中的表述“使学生具有一定的人文社会科学素养；能够从事生产、研究与开发工作”修改为“具有扎实的理论基础知识，通晓化工过程的基本原理、技能以及研究方法；能够从事化工生产管理、产品研发、工艺设计等方面的工作”。修改后的培养内容突出专业属性，更加重视化工专业理论、技能以及研究方法，更加契合企业生产对工程型人才的素质要求。专业培养内容的及时修订，充分地体现了新工科背景下合肥学院化学工程与工艺专业的持续改进与自我完善。

5 结语

在新工科背景下，合肥学院在人才培养模式上不断升级与完善，利用区域资源优势培养了大量的高素质、应用型人才，并在教学实践方面取得了丰硕成效。合肥学院为进一步发挥“化学工程与工艺”特色专业在应用型本科高校中的示范作用，需要不断加强新工科建设模式的探索与实践。在新挑战和新机遇下，合肥学院将继续发扬高校教育改革的“小岗村”精神以适应经济发展新常态；超前布局并及时调整专业方向，升级培养方案，努力将化学工程与工艺打造成具有应用型的“一流”专业，培养“新工科”人才；加强服务国家战略和区域发展的责任担当意识，增强工程教育改革发展的自信，为实现中国梦提供数量充足、结构合理、质量优良的工程化化工人才资源。