化工專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)與實(shí)踐

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［摘要］創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的素質(zhì)教育對(duì)工科專業(yè)本科教育工作提出了新要求。以新疆師范大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐中存在的問(wèn)題為導(dǎo)向，利用大學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的興趣，在化工專業(yè)課的教學(xué)過(guò)程中引入化工設(shè)計(jì)模擬軟件———AspenPlus，引導(dǎo)和激發(fā)化工專業(yè)學(xué)生對(duì)專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對(duì)“多而難”的化工專業(yè)課的理解和應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中尋找課本理論的自我學(xué)習(xí)能力，提升學(xué)生的化工行業(yè)素養(yǎng)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，采用團(tuán)隊(duì)形式實(shí)施完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生融入工作環(huán)境的協(xié)同能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］化工專業(yè)課；AspenPlus；教學(xué)模式；素質(zhì)教育

一、引言

當(dāng)前是個(gè)知識(shí)大爆炸的時(shí)代。隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，人們獲取知識(shí)的便捷性使得社會(huì)科技水平以幾何級(jí)數(shù)向前推進(jìn)，相應(yīng)地，人類為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展水平和滿足對(duì)美好生活的向往，所需要的知識(shí)和技能也在不斷遞增，在有限的學(xué)制時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)盡可能多的生存知識(shí)，成為教育界順應(yīng)時(shí)展、與時(shí)俱進(jìn)所必須面臨的問(wèn)題。高等教育事業(yè)的主要任務(wù)是培養(yǎng)服務(wù)于社會(huì)發(fā)展的人[1]。不同的培養(yǎng)目標(biāo)所需要的知識(shí)技能、能力和素養(yǎng)要求也不相同。如圖1所示，培養(yǎng)工程技術(shù)人才、創(chuàng)新型人才和創(chuàng)業(yè)型人才所需培養(yǎng)的知識(shí)素養(yǎng)和技能層次不斷提高，越往金字塔頂部，所需培養(yǎng)的技能就越豐富，對(duì)本科生的知識(shí)和素養(yǎng)要求就越多。在工程領(lǐng)域，大量的工作是常規(guī)性的，維護(hù)產(chǎn)品線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量的合格，需要常規(guī)型技能人才，也就是工程師。還有一些崗位需要?jiǎng)?chuàng)新型人才，如改進(jìn)生產(chǎn)線，進(jìn)一步降本增效等。對(duì)于未來(lái)企業(yè)家和科學(xué)家，需要在大量實(shí)踐中脫穎而出、逐漸起到領(lǐng)頭作用的人才，是一個(gè)長(zhǎng)久的實(shí)踐培養(yǎng)過(guò)程。但這個(gè)過(guò)程不可能完全來(lái)自學(xué)校，高校工科教育不可能也沒(méi)必要把每個(gè)大學(xué)生都培養(yǎng)成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。這就要求面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的培養(yǎng)體系必須具備兼容性，以適應(yīng)不同學(xué)習(xí)能力、性格素養(yǎng)學(xué)生的培養(yǎng)要求。不同層次的學(xué)生在同樣的教學(xué)內(nèi)容和環(huán)境下，達(dá)到自己知識(shí)和素養(yǎng)所能夠達(dá)到的盡可能高的目標(biāo)層次。這對(duì)教育培養(yǎng)體系的建設(shè)提出一個(gè)難度很高的課題。如何激發(fā)學(xué)生的內(nèi)生動(dòng)力主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新的習(xí)慣，在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)到專業(yè)之外的“科學(xué)家精神”和“企業(yè)家精神”，是教育工作者面臨的問(wèn)題。順應(yīng)國(guó)家區(qū)域經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略布局及自治區(qū)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃人才培養(yǎng)布局，新疆師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院于2012年開(kāi)始招收化工類工科專業(yè)的本科生，雖然時(shí)間短，但在學(xué)校的重視扶持下，成功實(shí)現(xiàn)從理到工的轉(zhuǎn)型，教學(xué)能力也從傳統(tǒng)的培養(yǎng)基本化工技能人才向培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才轉(zhuǎn)變，并保證課程教育質(zhì)量符合工科生培養(yǎng)規(guī)范，成為自治區(qū)緊缺專業(yè)和一流專業(yè)。幾年來(lái)，許多教育工作者對(duì)普通本科高校或地方院校實(shí)踐教學(xué)與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)做過(guò)深入探討和研究[2-9]。這些教育工作者從教育體系和平臺(tái)建設(shè)的角度，對(duì)高校實(shí)踐教學(xué)與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)進(jìn)行了一些探索和實(shí)踐，并取得了較好的效果。本文根據(jù)新疆師范大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)教學(xué)實(shí)踐，以問(wèn)題為導(dǎo)向，從教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容以及畢業(yè)設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)，針對(duì)化工專業(yè)工科教學(xué)中創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識(shí)和能力培養(yǎng)進(jìn)行實(shí)踐性探討。

二、化工專業(yè)教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）化工專業(yè)課學(xué)時(shí)壓縮與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)教學(xué)內(nèi)容增長(zhǎng)的矛盾

隨著我國(guó)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和科技進(jìn)步，教育事業(yè)也從培養(yǎng)技能型人才向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才轉(zhuǎn)化，工科專業(yè)教育目標(biāo)也從培養(yǎng)工程師向培養(yǎng)未來(lái)科學(xué)家、企業(yè)家的目標(biāo)轉(zhuǎn)變，教育內(nèi)容的廣度和深度也在不斷提高。教育改革必須與時(shí)俱進(jìn)，適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)從高速度向高質(zhì)量轉(zhuǎn)型。怎樣在有限的學(xué)時(shí)下完成教學(xué)任務(wù)，達(dá)到教學(xué)效果，讓學(xué)生既有寬廣的知識(shí)面，又能掌握工程實(shí)踐知識(shí)的精髓，是教學(xué)工作應(yīng)該面對(duì)的問(wèn)題。

（二）學(xué)生反映化工核心專業(yè)課難，公式太多，計(jì)算復(fù)雜，畏懼學(xué)習(xí)

人們常把理科和工科放在一起稱為“理工科”，其實(shí)二者存在很大的差別，之所以把它們放在一起，也許是因?yàn)樗鼈兌紝儆谧匀豢茖W(xué)范疇。理科是基礎(chǔ)學(xué)科，包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等，理科的目標(biāo)是培養(yǎng)從事基礎(chǔ)理論、教學(xué)、科學(xué)研究的相關(guān)高級(jí)專門(mén)人才；工科是培養(yǎng)運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的原理，解決實(shí)際問(wèn)題的高級(jí)工程人才。如果說(shuō)理科是定性解決“可能性”的問(wèn)題，那么工科就是定量解決“可行性”的問(wèn)題。工科對(duì)數(shù)學(xué)的要求比理科高一些，這也是為什么大部分學(xué)生覺(jué)得工科比理科難學(xué)。還有一個(gè)原因是，理科的物理、化學(xué)是高考科目，具有延續(xù)性；工科則沒(méi)有延續(xù)性，所以覺(jué)得工科“難”。

（三）化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)班學(xué)生不愿意做化工設(shè)計(jì)類題目

化工專業(yè)能力培養(yǎng)是一個(gè)龐大的體系，涉獵的知識(shí)面廣，既有基礎(chǔ)理論知識(shí)，又要有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。例如，化工過(guò)程中最簡(jiǎn)單的一段管路設(shè)計(jì)，要進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)計(jì)（涉及課程：化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程）、物料性質(zhì)計(jì)算（涉及課程：化工熱力學(xué)）、設(shè)備尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算（涉及課程：化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)、工程力學(xué)）、強(qiáng)度校核（涉及課程：材料學(xué)、工程力學(xué)）、自動(dòng)化儀表控制設(shè)計(jì)（涉及課程：化工自動(dòng)化儀表、電工學(xué)）、走向和高低搭配和位置設(shè)計(jì)（涉及課程：化工設(shè)計(jì)）、工程制圖（涉及課程：化工制圖）、化工安全性設(shè)計(jì)（涉及課程：化工安全技術(shù)、材料學(xué)）等環(huán)節(jié)，每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)一門(mén)課程或?qū)W科。一個(gè)完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程往往由多個(gè)甚至成百上千個(gè)上述單元操作組合而成，設(shè)計(jì)過(guò)程公式多、原理復(fù)雜、步驟多、工作量很大，所以學(xué)生產(chǎn)生恐懼心理而不愿意報(bào)化工設(shè)計(jì)的課題。

三、教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

時(shí)代的發(fā)展正在促進(jìn)教育從傳統(tǒng)的傳授知識(shí)為主，向培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)造能力為主，從以教師為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心，注重創(chuàng)新精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的教學(xué)體系。以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，首先要做的就是激發(fā)學(xué)生對(duì)化工專業(yè)的興趣。只有使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)化工專業(yè)課的興趣，才能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。當(dāng)前大學(xué)生入學(xué)前的高考教育是不允許玩手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品，造成很多大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后沉湎于手游和電腦游戲。如何將學(xué)生的這種興趣向?qū)I(yè)學(xué)習(xí)引導(dǎo)，是一個(gè)值得探討的課題。我校首屆化工專業(yè)畢業(yè)生只有2人選擇做畢業(yè)設(shè)計(jì)，其他學(xué)生都選擇做畢業(yè)論文，那時(shí)還沒(méi)有將AspenPlus化工專業(yè)模擬軟件引入教學(xué)。結(jié)果，這兩個(gè)學(xué)生都按照指導(dǎo)自主選擇使用化工專業(yè)模擬軟件AspenPlus進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，一周后都能熟練運(yùn)用軟件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。而且，畢業(yè)設(shè)計(jì)中答疑的都是與化工專業(yè)課相關(guān)的問(wèn)題，很少有如何使用軟件的問(wèn)題，說(shuō)明學(xué)生在適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和指引下，在短時(shí)間內(nèi)主動(dòng)掌握了復(fù)雜的化工設(shè)計(jì)專業(yè)軟件，并在軟件使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了專業(yè)課知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題，從而提升了自主學(xué)習(xí)能力，并能夠應(yīng)用化工專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。在指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)原來(lái)的傳統(tǒng)化工教學(xué)模式中理論與實(shí)踐脫節(jié)的弊端，因?yàn)閷W(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中所答疑的化工設(shè)計(jì)知識(shí)都在相應(yīng)的化工專業(yè)課中學(xué)習(xí)過(guò)，但是到實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)卻不知道知識(shí)點(diǎn)在哪里。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生從書(shū)本找知識(shí)并學(xué)以致用的能力、發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力。

四、在專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中融入化工專業(yè)軟件

化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)和化工分離工程是化工專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，也是化工專業(yè)學(xué)生普遍反映最難的四門(mén)課，包括化工過(guò)程的基本原理和計(jì)算，涉及的單元操作多、物料種類多、計(jì)算公式多且繁雜，一點(diǎn)誤差往往造成計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤，沒(méi)有成就感，學(xué)生容易產(chǎn)生畏懼心理?？紤]到學(xué)生的畏懼心理和對(duì)計(jì)算機(jī)的興趣，我們利用課程+化工專業(yè)模擬軟件相結(jié)合的方式授課。通過(guò)使用發(fā)現(xiàn)，AspenPlus的設(shè)計(jì)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(xué)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(yè)基礎(chǔ)課的聯(lián)系非常緊密。在化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程、化工設(shè)計(jì)等化工專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)中引入專業(yè)軟件，可以使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中接觸實(shí)踐的體驗(yàn)，使學(xué)生把精力從“恐懼”的機(jī)理推演和數(shù)學(xué)公式演算中解放出來(lái)，關(guān)注對(duì)化工過(guò)程計(jì)算結(jié)果的分析、對(duì)比和理解，提高解決化工實(shí)際問(wèn)題的能力和學(xué)習(xí)的成就感，提高自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率。

五、畢業(yè)論文組織團(tuán)隊(duì)進(jìn)行化工產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)工科大學(xué)畢業(yè)生對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用的一次大考查，團(tuán)隊(duì)協(xié)同完成一個(gè)完整的產(chǎn)品工藝工程設(shè)計(jì)，不但能鍛煉團(tuán)隊(duì)成員靈活應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，還可以提高成員的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)。因?yàn)槭菆F(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，每一個(gè)成員都必須進(jìn)行全流程工藝設(shè)計(jì)。由于過(guò)程設(shè)備多，單個(gè)人無(wú)法完成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，所以要分工協(xié)作、緊密配合。因?yàn)?，一個(gè)團(tuán)隊(duì)成員的設(shè)計(jì)任務(wù)所用的原料可能是上一個(gè)人的產(chǎn)品，自己的產(chǎn)品也許是下一個(gè)工段團(tuán)隊(duì)隊(duì)員的原料，如果自己的設(shè)計(jì)指標(biāo)完成得不好，自己的產(chǎn)品在后續(xù)工段就會(huì)成為雜質(zhì)，影響后續(xù)設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行。所以，每個(gè)人必須在所有人的協(xié)同下完成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，直到所有成員設(shè)計(jì)的產(chǎn)品都達(dá)到指標(biāo)要求，總的工藝流程才能最終確定下來(lái)，然后再進(jìn)行各自工段的設(shè)備設(shè)計(jì)、儀表設(shè)計(jì)、工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這不僅使團(tuán)隊(duì)成員的個(gè)人自我學(xué)習(xí)能力大幅提升，而且團(tuán)隊(duì)協(xié)同能力也得到提升，學(xué)會(huì)了互通有無(wú)，學(xué)會(huì)了合作妥協(xié)，學(xué)會(huì)了敢于面對(duì)挫折和錯(cuò)誤的能力。另外，團(tuán)隊(duì)成員的學(xué)習(xí)程度有好有差，這樣組織也讓團(tuán)隊(duì)之間的互助精神得到極大的發(fā)揮，學(xué)習(xí)程度較差的學(xué)生通過(guò)團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練，化工專業(yè)素質(zhì)和能力得到大幅提高，同時(shí)明白集體之中每個(gè)人都是不可或缺的，學(xué)會(huì)了審時(shí)度勢(shì)的能力，企業(yè)家精神也得到了培養(yǎng)。

六、結(jié)論

通過(guò)一系列的教學(xué)改革，化工專業(yè)學(xué)生對(duì)化工行業(yè)有了深刻的了解，克服了過(guò)去對(duì)化工專業(yè)課的畏難心理，學(xué)習(xí)興趣和自我學(xué)習(xí)能力有了很大提高，參加畢業(yè)設(shè)計(jì)的人數(shù)大幅增加，并在教學(xué)中學(xué)會(huì)了相互協(xié)助的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)得到培養(yǎng)。

作者：文彬 粟智 馬曉利 孫傳慶 冶育芳 單位：新疆師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院