化工專業創新創業素質培養與實踐

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［摘要］創新創業的素質教育對工科專業本科教育工作提出了新要求。以新疆師范大學化學工程與工藝專業課程教學實踐中存在的問題為導向，利用大學生對計算機的興趣，在化工專業課的教學過程中引入化工設計模擬軟件———AspenPlus，引導和激發化工專業學生對專業課的學習興趣，提高學生對“多而難”的化工專業課的理解和應用能力，培養學生在實踐中尋找課本理論的自我學習能力，提升學生的化工行業素養。在畢業設計環節，采用團隊形式實施完整的產品設計項目，鍛煉學生融入工作環境的協同能力，促進學生創新創業素質的培養。

［關鍵詞］化工專業課；AspenPlus；教學模式；素質教育

一、引言

當前是個知識大爆炸的時代。隨著互聯網時代的到來，人們獲取知識的便捷性使得社會科技水平以幾何級數向前推進，相應地，人類為了適應社會發展水平和滿足對美好生活的向往，所需要的知識和技能也在不斷遞增，在有限的學制時間內學習盡可能多的生存知識，成為教育界順應時展、與時俱進所必須面臨的問題。高等教育事業的主要任務是培養服務于社會發展的人[1]。不同的培養目標所需要的知識技能、能力和素養要求也不相同。如圖1所示，培養工程技術人才、創新型人才和創業型人才所需培養的知識素養和技能層次不斷提高，越往金字塔頂部，所需培養的技能就越豐富，對本科生的知識和素養要求就越多。在工程領域，大量的工作是常規性的，維護產品線的正常運轉，保證產品質量的合格，需要常規型技能人才，也就是工程師。還有一些崗位需要創新型人才，如改進生產線，進一步降本增效等。對于未來企業家和科學家，需要在大量實踐中脫穎而出、逐漸起到領頭作用的人才，是一個長久的實踐培養過程。但這個過程不可能完全來自學校，高校工科教育不可能也沒必要把每個大學生都培養成創新創業人才。這就要求面向創新創業的培養體系必須具備兼容性，以適應不同學習能力、性格素養學生的培養要求。不同層次的學生在同樣的教學內容和環境下，達到自己知識和素養所能夠達到的盡可能高的目標層次。這對教育培養體系的建設提出一個難度很高的課題。如何激發學生的內生動力主動學習，培養創新的習慣，在學習過程中學到專業之外的“科學家精神”和“企業家精神”，是教育工作者面臨的問題。順應國家區域經濟戰略布局及自治區產業戰略規劃人才培養布局，新疆師范大學化學化工學院于2012年開始招收化工類工科專業的本科生，雖然時間短，但在學校的重視扶持下，成功實現從理到工的轉型，教學能力也從傳統的培養基本化工技能人才向培養創新創業型人才轉變，并保證課程教育質量符合工科生培養規范，成為自治區緊缺專業和一流專業。幾年來，許多教育工作者對普通本科高校或地方院校實踐教學與大學生創新創業能力的培養做過深入探討和研究[2-9]。這些教育工作者從教育體系和平臺建設的角度，對高校實踐教學與大學生創新創業能力的培養進行了一些探索和實踐，并取得了較好的效果。本文根據新疆師范大學化學工程與工藝專業教學實踐，以問題為導向，從教學方式、教學內容以及畢業設計三個環節，針對化工專業工科教學中創新創業知識和能力培養進行實踐性探討。

二、化工專業教學存在的問題

（一）化工專業課學時壓縮與創新創業素質教學內容增長的矛盾

隨著我國的產業升級和科技進步，教育事業也從培養技能型人才向創新創業型人才轉化，工科專業教育目標也從培養工程師向培養未來科學家、企業家的目標轉變，教育內容的廣度和深度也在不斷提高。教育改革必須與時俱進，適應我國經濟產業從高速度向高質量轉型。怎樣在有限的學時下完成教學任務，達到教學效果，讓學生既有寬廣的知識面，又能掌握工程實踐知識的精髓，是教學工作應該面對的問題。

（二）學生反映化工核心專業課難，公式太多，計算復雜，畏懼學習

人們常把理科和工科放在一起稱為“理工科”，其實二者存在很大的差別，之所以把它們放在一起，也許是因為它們都屬于自然科學范疇。理科是基礎學科，包括數學、物理、化學、生物等，理科的目標是培養從事基礎理論、教學、科學研究的相關高級專門人才；工科是培養運用數學、物理學、化學等基礎科學的原理，解決實際問題的高級工程人才。如果說理科是定性解決“可能性”的問題，那么工科就是定量解決“可行性”的問題。工科對數學的要求比理科高一些，這也是為什么大部分學生覺得工科比理科難學。還有一個原因是，理科的物理、化學是高考科目，具有延續性；工科則沒有延續性，所以覺得工科“難”。

（三）化學工程與工藝專業畢業班學生不愿意做化工設計類題目

化工專業能力培養是一個龐大的體系，涉獵的知識面廣，既有基礎理論知識，又要有工程實踐經驗。例如，化工過程中最簡單的一段管路設計，要進行工藝參數設計（涉及課程：化工原理、化學反應工程、化工分離工程）、物料性質計算（涉及課程：化工熱力學）、設備尺寸設計計算（涉及課程：化工設備機械設計、工程力學）、強度校核（涉及課程：材料學、工程力學）、自動化儀表控制設計（涉及課程：化工自動化儀表、電工學）、走向和高低搭配和位置設計（涉及課程：化工設計）、工程制圖（涉及課程：化工制圖）、化工安全性設計（涉及課程：化工安全技術、材料學）等環節，每一個設計環節對應一門課程或學科。一個完整的產品設計過程往往由多個甚至成百上千個上述單元操作組合而成，設計過程公式多、原理復雜、步驟多、工作量很大，所以學生產生恐懼心理而不愿意報化工設計的課題。

三、教學方式的轉變激發學生的學習興趣

時代的發展正在促進教育從傳統的傳授知識為主，向培養學生自主學習和創造能力為主，從以教師為中心轉向以學生為中心，注重創新精神和創新創業人才培養的教學體系。以學生為中心的教學方式，首先要做的就是激發學生對化工專業的興趣。只有使學生產生對化工專業課的興趣，才能激發學生主動學習的積極性。當前大學生入學前的高考教育是不允許玩手機、電腦等電子產品，造成很多大學生進入大學后沉湎于手游和電腦游戲。如何將學生的這種興趣向專業學習引導，是一個值得探討的課題。我校首屆化工專業畢業生只有2人選擇做畢業設計，其他學生都選擇做畢業論文，那時還沒有將AspenPlus化工專業模擬軟件引入教學。結果，這兩個學生都按照指導自主選擇使用化工專業模擬軟件AspenPlus進行畢業設計，一周后都能熟練運用軟件進行工藝設計。而且，畢業設計中答疑的都是與化工專業課相關的問題，很少有如何使用軟件的問題，說明學生在適當的引導和指引下，在短時間內主動掌握了復雜的化工設計專業軟件，并在軟件使用過程中發現了專業課知識在實際應用中的問題，從而提升了自主學習能力，并能夠應用化工專業知識解決實際問題。在指導學生畢業設計過程中，也發現原來的傳統化工教學模式中理論與實踐脫節的弊端，因為學生在畢業設計中所答疑的化工設計知識都在相應的化工專業課中學習過，但是到實際設計時卻不知道知識點在哪里。通過畢業設計的實踐訓練，培養了學生從書本找知識并學以致用的能力、發現并解決問題的能力。

四、在專業基礎課教學中融入化工專業軟件

化工原理、化學反應工程、化工熱力學和化工分離工程是化工專業的核心基礎課，也是化工專業學生普遍反映最難的四門課，包括化工過程的基本原理和計算，涉及的單元操作多、物料種類多、計算公式多且繁雜，一點誤差往往造成計算結果錯誤，沒有成就感，學生容易產生畏懼心理。考慮到學生的畏懼心理和對計算機的興趣，我們利用課程+化工專業模擬軟件相結合的方式授課。通過使用發現，AspenPlus的設計模塊能夠與課程緊密契合，因此將AspenPlus軟件穿插在化工核心課程的教學中。如圖2所示，AspenPlus軟件包含物性、模擬、安全分析和能量分析四大模塊，與化工專業基礎課的聯系非常緊密。在化工原理、化工熱力學、化學反應工程、化工分離工程、化工設計等化工專業基礎課的教學中引入專業軟件，可以使學生在理論學習中接觸實踐的體驗，使學生把精力從“恐懼”的機理推演和數學公式演算中解放出來，關注對化工過程計算結果的分析、對比和理解，提高解決化工實際問題的能力和學習的成就感，提高自主學習能力和學習效率。

五、畢業論文組織團隊進行化工產品工程設計

畢業設計是對工科大學畢業生對所學專業知識綜合應用的一次大考查，團隊協同完成一個完整的產品工藝工程設計，不但能鍛煉團隊成員靈活應用專業知識的能力，還可以提高成員的創新創業素養。因為是團隊設計項目，每一個成員都必須進行全流程工藝設計。由于過程設備多，單個人無法完成整個設計過程，所以要分工協作、緊密配合。因為，一個團隊成員的設計任務所用的原料可能是上一個人的產品，自己的產品也許是下一個工段團隊隊員的原料，如果自己的設計指標完成得不好，自己的產品在后續工段就會成為雜質，影響后續設計的正常進行。所以，每個人必須在所有人的協同下完成整個設計過程，直到所有成員設計的產品都達到指標要求，總的工藝流程才能最終確定下來，然后再進行各自工段的設備設計、儀表設計、工程圖紙設計。這不僅使團隊成員的個人自我學習能力大幅提升，而且團隊協同能力也得到提升，學會了互通有無，學會了合作妥協，學會了敢于面對挫折和錯誤的能力。另外，團隊成員的學習程度有好有差，這樣組織也讓團隊之間的互助精神得到極大的發揮，學習程度較差的學生通過團隊訓練，化工專業素質和能力得到大幅提高，同時明白集體之中每個人都是不可或缺的，學會了審時度勢的能力，企業家精神也得到了培養。

六、結論

通過一系列的教學改革，化工專業學生對化工行業有了深刻的了解，克服了過去對化工專業課的畏難心理，學習興趣和自我學習能力有了很大提高，參加畢業設計的人數大幅增加，并在教學中學會了相互協助的團隊意識，創新創業素養得到培養。

作者：文彬 粟智 馬曉利 孫傳慶 冶育芳 單位：新疆師范大學 化學化工學院