新工科建設(shè)產(chǎn)學(xué)研融合 培養(yǎng)卓越化工人才

侯翠紅 ， 胡國(guó)勤 ， 任保增 ， 劉國(guó)際

(鄭州大學(xué) 化工與能源學(xué)院 ， 河南 鄭州 450001)

1 我國(guó)工程教育現(xiàn)狀

工程教育在我國(guó)高等教育中占有重要地位，高素質(zhì)工程科技人才是支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)施國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略的重要保障。

我國(guó)擁有世界上最大規(guī)模的工程教育。2016年，工科本科在校生538萬人，畢業(yè)生123萬人，專業(yè)布點(diǎn)17 037個(gè)，工科在校生約占高等教育在校生總數(shù)的1/3。但我國(guó)工科人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位不清晰，工科教學(xué)理科化，對(duì)于通識(shí)教育與工程教育、實(shí)踐教育與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間的關(guān)系和區(qū)別存在模糊認(rèn)識(shí)，工程教育與行業(yè)企業(yè)實(shí)際脫節(jié)太大，工科學(xué)生存在綜合素質(zhì)與知識(shí)結(jié)構(gòu)方面的缺陷等。

新經(jīng)濟(jì)對(duì)人才提出的新的目標(biāo)定位與需求為“新工科”提供了契機(jī)，新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展呼喚“新工科”。我國(guó)現(xiàn)行的工程教育人才培養(yǎng)體系是在傳統(tǒng)工業(yè)化過程中建立和發(fā)展起來的，但無法適應(yīng)和滿足未來新工業(yè)革命的需要。主要問題表現(xiàn)在：①培養(yǎng)目標(biāo)定位不準(zhǔn)。工程教育人才培養(yǎng)目標(biāo)與國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略需要不吻合，導(dǎo)致工程教育培養(yǎng)的人才與國(guó)家重大工程建設(shè)、企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新需要脫節(jié)。②培養(yǎng)理念落后。工程技術(shù)人才培養(yǎng)同生產(chǎn)和創(chuàng)新實(shí)踐脫節(jié)，導(dǎo)致培養(yǎng)的人才知識(shí)結(jié)構(gòu)單一、視野狹窄，自主創(chuàng)新能力不足，無法樹立正確的大工程觀。③知識(shí)體系不完善。沒有很好地將科學(xué)教育、技術(shù)教育和工程實(shí)踐融為一體，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)，忽視技術(shù)科學(xué)知識(shí)。傳統(tǒng)的理科和工科已不足以應(yīng)對(duì)時(shí)代變革，我們要重構(gòu)一些核心知識(shí)，原來的老知識(shí)要升級(jí)換代。“新工科”應(yīng)該是科學(xué)、人文、工程的交叉融合，是培養(yǎng)復(fù)合型、綜合性人才，學(xué)生要具備整合能力、全球視野、領(lǐng)導(dǎo)能力、實(shí)踐能力，成為一個(gè)人文科學(xué)和工程領(lǐng)域的領(lǐng)袖人物。④校企之間未能建立良性的聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制，產(chǎn)學(xué)結(jié)合不夠。高校缺乏有經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)工程師參與教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)企業(yè)積極性不高，學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)減少，學(xué)生的工程實(shí)踐薄弱。

“新工科”建設(shè)是對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的主動(dòng)響應(yīng)。無論是從產(chǎn)業(yè)變革大趨勢(shì)來看，還是從中國(guó)發(fā)展新經(jīng)濟(jì)大需求來看，都需要大批新興工科人才支撐。這些都需要新理念的指引和新培養(yǎng)模式的支撐，最后實(shí)現(xiàn)更新更高的教育質(zhì)量。

2 “新工科”概念的提出

當(dāng)前，世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速進(jìn)行，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，迫切需要培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型工程科技人才。“新工科” 概念正是在此大背景下提出的。對(duì)高校來說，“新工科”不僅指新興工科專業(yè)，如人工智能、智能制造、機(jī)器人、云計(jì)算等原來沒有的專業(yè)，也包括傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造。

“新工科”概念的提出，在很大程度上是當(dāng)前工程教育大趨勢(shì)的一種體現(xiàn)。

2014年6月3日，習(xí)近平主席在人民大會(huì)堂出席2014年國(guó)際工程科技大會(huì)并發(fā)表題為《讓工程科技造福人類、創(chuàng)造未來》的主旨演講。未來幾十年，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革將同我國(guó)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成歷史性交匯，工程在社會(huì)中的作用發(fā)生了深刻變化，工程科技進(jìn)步和創(chuàng)新成為推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的重要引擎。2016年6月，我國(guó)正式加入“華盛頓協(xié)議”國(guó)際組織。

2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，會(huì)議圍繞新經(jīng)濟(jì)對(duì)工程教育的需求和挑戰(zhàn)、綜合性大學(xué)新工科的研究與實(shí)踐等問題展開深入研討，提出“復(fù)旦共識(shí)”，對(duì)新時(shí)期工程人才培養(yǎng)達(dá)成3點(diǎn)共識(shí)：①我國(guó)高等工程教育改革發(fā)展已經(jīng)站在新的歷史起點(diǎn)；②世界高等工程教育面臨新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)；③工科優(yōu)勢(shì)高校要對(duì)工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)揮主體作用。

2017年4月8日，教育部在天津大學(xué)召開了工科優(yōu)勢(shì)高校新工科建設(shè)研討會(huì)，發(fā)布“天大行動(dòng)”，明確了新工科建設(shè)目標(biāo)，關(guān)鍵任務(wù)， 重點(diǎn)突破。4月10日，教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》(教高司函[2017] 6號(hào))，通知決定新工科圍繞“工程教育的新理念”“學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)”“人才培養(yǎng)的新模式”“教育教學(xué)的新質(zhì)量”“分類發(fā)展的新體系”開展研究和實(shí)踐工作；2017年6月9日，新工科研究與實(shí)踐專家組成立暨第一次工作會(huì)議在北京召開，新工科建設(shè)形成“北京指南”。

2017年6月22日，李克強(qiáng)總理主持國(guó)務(wù)院黨組理論學(xué)習(xí)中心組學(xué)習(xí)講座，就新一輪世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革若干前沿領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行專題學(xué)習(xí)。當(dāng)前，新一輪世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革孕育興起，科學(xué)革命、技術(shù)革命、產(chǎn)業(yè)革命呈現(xiàn)融合發(fā)展新趨勢(shì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展正在進(jìn)入結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級(jí)的攻堅(jiān)期，新舊增長(zhǎng)動(dòng)能正在轉(zhuǎn)換，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“一帶一路”“中國(guó)制造2025”等一系列重大戰(zhàn)略正在深入實(shí)施,以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展,要求面向未來布局新興工科專業(yè)，工程科技人員具備更高的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力，建立更多樣化和個(gè)性化的工程教育培養(yǎng)模式。

“天大行動(dòng)”新工科建設(shè)路線圖見圖1。

圖1 “天大行動(dòng)”新工科建設(shè)路線圖

3 “新工科”的內(nèi)涵與特征

“新工科”以應(yīng)對(duì)變化、引領(lǐng)未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)多樣化、創(chuàng)新型卓越工程技術(shù)人才，為未來提供智力和人才支撐。

新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才，他們不僅在某一學(xué)科專業(yè)上學(xué)業(yè)精深，而且還應(yīng)具有“學(xué)科交叉融合”的特征；不僅能運(yùn)用所掌握的知識(shí)去解決現(xiàn)有的問題，也有能力學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)去解決未來發(fā)展出現(xiàn)的問題，對(duì)未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用；不僅在技術(shù)上優(yōu)秀，同時(shí)懂得經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和管理，兼具良好的人文素養(yǎng)等。

科技革命改變教育內(nèi)容，信息革命改變教育模式，工程教育必須主動(dòng)適應(yīng)，幫助未來的工程師們建構(gòu)起符合時(shí)代要求的思維方式和知識(shí)結(jié)構(gòu)，并且更加注重培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

新工科建設(shè)勢(shì)在必行，以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)呼喚新工科的建設(shè)，國(guó)家一系列重大戰(zhàn)略深入實(shí)施呼喚新工科的建設(shè)，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換呼喚新工科的建設(shè)，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)家硬實(shí)力呼喚新工科的建設(shè)。加快建設(shè)和發(fā)展“新工科”，培養(yǎng)新經(jīng)濟(jì)急需緊缺人才，培養(yǎng)引領(lǐng)未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才，已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)。

4 產(chǎn)學(xué)研融合協(xié)同育人模式研究

產(chǎn)學(xué)研融合協(xié)同育人作為新工科建設(shè)的重要抓手，對(duì)培養(yǎng)造就多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，具有重要意義。此前卻因高校與企業(yè)深入融合不夠，出現(xiàn)人才知識(shí)體系與人才結(jié)構(gòu)無法適應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整需求的現(xiàn)狀，打造產(chǎn)學(xué)研融合新模式勢(shì)在必行。

鄭州大學(xué)擬以適應(yīng)新工科建設(shè)對(duì)多元化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才需求為建設(shè)目標(biāo)，以我校化工類專業(yè)為試點(diǎn)，以產(chǎn)學(xué)研融合為抓手，開展新工科教育產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人模式研究與實(shí)踐?？傮w研究思路擬以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向(OBE)，對(duì)標(biāo)卓越工程師計(jì)劃要求、國(guó)際工程教育認(rèn)證和鄭州大學(xué)“雙一流”建設(shè)目標(biāo)，以產(chǎn)學(xué)研融合育人為抓手，明晰新工科專業(yè)定位、修訂人才培養(yǎng)方案、凝練自身辦學(xué)特色，重構(gòu)有多領(lǐng)域教育教學(xué)專家、多行業(yè)企業(yè) 專家參與的新工科教育產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人方案、教育教學(xué)環(huán)節(jié)的管理體制和運(yùn)行機(jī)制。為適應(yīng)目前新經(jīng)濟(jì)、新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，當(dāng)前工科人才培養(yǎng)面臨著新的要求，需要有更寬廣的理科基礎(chǔ)、更深入的理工融合、學(xué)科交叉和產(chǎn)學(xué)結(jié)合。如何培養(yǎng)卓越工科人才是關(guān)于我國(guó)教育事業(yè)發(fā)展的一道根深命題，需要高校和企業(yè)、行業(yè)共同去探索。

上海硅酸鹽所研制出新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙

因具有優(yōu)異的性能、適應(yīng)物理形變的能力以及便于使用等優(yōu)點(diǎn)，近年來柔性電子器件和可穿戴電子設(shè)備倍受青睞。然而，傳統(tǒng)的電子器件難以滿足柔性和在嚴(yán)酷環(huán)境下工作的要求，電子器件的性能易受到周圍環(huán)境的影響。例如，金屬是導(dǎo)電材料的首選，但金屬易被氧化和腐蝕，性能降低，導(dǎo)致功能故障；污染物、濕氣、雨水、結(jié)冰和降雪也影響電子器件的性能；在水災(zāi)、高溫或火災(zāi)中電子器件易毀壞。因此，能在嚴(yán)酷環(huán)境中穩(wěn)定工作的全天候型柔性電子設(shè)備引起人們的興趣。

近日，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線耐火紙的研究工作基礎(chǔ)上，采用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線作為主要原料并負(fù)載導(dǎo)電碳黑，再用聚二甲基硅氧烷進(jìn)行涂層化處理，研制出新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基柔性防水導(dǎo)電耐火紙，集成防水、導(dǎo)電、電熱、耐火阻燃等多個(gè)功能，能在各種嚴(yán)酷環(huán)境如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高濕、高溫、水下、冰雪天氣中全天候穩(wěn)定工作。羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線和導(dǎo)電碳黑構(gòu)筑多級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)，聚二甲基硅氧烷涂層化提供疏水性，多級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)和疏水性的協(xié)同作用使柔性導(dǎo)電耐火紙具有超疏水表面，具有防水性能、自清潔功能和高熱穩(wěn)定性，并能耐受各種嚴(yán)酷環(huán)境。更重要的是，即使該新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙浸泡在水中也能穩(wěn)定工作，連接的小燈可持續(xù)發(fā)光。此外，新型柔性導(dǎo)電耐火紙具有電熱效應(yīng)，通電后能在短時(shí)間內(nèi)快速升溫，有望應(yīng)用于高效快速除冰。新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙具有優(yōu)異的耐高溫和耐火性能，即使在火中灼燒也可穩(wěn)定工作，連接的小燈可持續(xù)發(fā)光。由于具有多種優(yōu)異性能，新型柔性防水導(dǎo)電耐火紙?jiān)诟咝阅苋嵝噪娮悠骷涂纱┐麟娮釉O(shè)備中具有良好的應(yīng)用前景。