新工科背景下化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽促進(jìn)民族高?；?zhuān)業(yè)課程改革的探討

冉茂飛，劉 軍，陳 曉，趙志剛*

（西南民族大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境保護(hù)工程學(xué)院，四川 成都 610041）

我國(guó)已全面進(jìn)入新經(jīng)濟(jì)建設(shè)時(shí)期，對(duì)工程技術(shù)人才提出了新要求，而發(fā)展新工科是新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在要求。國(guó)家明確提出實(shí)施“大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略”，將創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)作為國(guó)家戰(zhàn)略納入雙一流大學(xué)建設(shè)的重要內(nèi)容。而2016年我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》第18個(gè)正式成員[1]后，教育部啟動(dòng)了“新工科”建設(shè)研究，通過(guò)“復(fù)旦共識(shí)[2]”“天大行動(dòng)[3]”“北京指南[4]”等重要會(huì)議為高等工程教育改革指明了方向。民族院校的專(zhuān)業(yè)教育也應(yīng)當(dāng)緊隨新的理念、新的思路發(fā)展出具有民族特色的工程實(shí)踐教育，為少數(shù)民族地區(qū)培養(yǎng)能夠用得到、用起來(lái)好用、用起來(lái)實(shí)用的工程人才[5]。西南民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院應(yīng)對(duì)新的需求改造傳統(tǒng)化工專(zhuān)業(yè)，在專(zhuān)業(yè)信息化建設(shè)及多學(xué)科交叉融合等方面展開(kāi)教學(xué)改革探討，以培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。

全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽是由中國(guó)化工學(xué)會(huì)、中國(guó)化工教育學(xué)會(huì)和教育部化學(xué)工程與工藝教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)舉辦的全國(guó)規(guī)模最大、級(jí)別最高的大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽。在設(shè)計(jì)競(jìng)賽過(guò)程中，學(xué)生需要將學(xué)習(xí)到的化工原理、反應(yīng)工程、化工制圖和化工設(shè)計(jì)等各專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通并運(yùn)用于解決問(wèn)題的過(guò)程中。更重要的是，競(jìng)賽中還涉及廠區(qū)規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)核算、設(shè)備布置等工程內(nèi)容。由此一來(lái)，學(xué)生可以通過(guò)設(shè)計(jì)競(jìng)賽鍛煉設(shè)計(jì)化工工廠所需要具備的能力，對(duì)化工行業(yè)有一個(gè)更深入的認(rèn)識(shí)。因此，通過(guò)該比賽能凝聚大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，強(qiáng)化工程設(shè)計(jì)能力、鍛煉實(shí)踐能力，提高專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量，圓滿完成專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃。

1 構(gòu)建符合新工科要求民族高?；?zhuān)業(yè)的意義和挑戰(zhàn)

我國(guó)民族自治區(qū)的面積占我國(guó)國(guó)土面積的64%，資源極為豐富但發(fā)展相對(duì)落后，隨著我國(guó)全面進(jìn)入新經(jīng)濟(jì)建設(shè)時(shí)期，民族自治區(qū)域新經(jīng)濟(jì)特別是資源類(lèi)化工產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，專(zhuān)業(yè)人才出現(xiàn)稀缺瓶頸，對(duì)高校人才培養(yǎng)提出了新要求。為了給民族自治地區(qū)化工行業(yè)培養(yǎng)“回得去、留得住、用得上、干得好”的專(zhuān)業(yè)人才，基于國(guó)家“新工科”教育改革的理論指導(dǎo)，應(yīng)對(duì)化工專(zhuān)業(yè)在“信息化”“多學(xué)科融合”等方面進(jìn)行改造升級(jí)，積極探索構(gòu)建新工科背景下化工專(zhuān)業(yè)的知識(shí)體系和教學(xué)模式。

但是，目前新經(jīng)濟(jì)背景下民族高校傳統(tǒng)工科教學(xué)模式面臨的主要難題：缺少“融合信息化與工程教學(xué)、兼具多樣化與個(gè)性化”的多學(xué)科工程教學(xué)模式。信息化是新經(jīng)濟(jì)的一個(gè)主要特征。信息化時(shí)代的新工科教學(xué)應(yīng)實(shí)現(xiàn)三方面的“融合”：工程教育模式與信息化的深度融合，工科教學(xué)方式多樣化與個(gè)性化的有機(jī)融合，多學(xué)科交叉的相互融合。我國(guó)傳統(tǒng)化工教育模式，存在信息化程度不高、學(xué)科交叉集成跨度小、信息化與工程教學(xué)未真正實(shí)現(xiàn)深度融合等問(wèn)題。

2 化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)構(gòu)建新型化工教學(xué)模式的促進(jìn)作用

在前述的新工科背景下民族高校傳統(tǒng)工科教學(xué)模式面臨的主要難題表現(xiàn)為：（1）信息化程度不高，（2）學(xué)科交叉集成跨度小。而全國(guó)化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目以當(dāng)年國(guó)內(nèi)熱點(diǎn)化工項(xiàng)目為設(shè)計(jì)任務(wù)，涵蓋面特別廣，綜合性很強(qiáng)[6]，通過(guò)化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽可以對(duì)探索構(gòu)建新工科背景下的化工教學(xué)模式有著多方面的促進(jìn)作用。

2.1 以競(jìng)賽促進(jìn)專(zhuān)業(yè)信息化建設(shè)

每年設(shè)計(jì)競(jìng)賽中都是關(guān)注著大量的行業(yè)熱點(diǎn)內(nèi)容，特別是化工行業(yè)中涌現(xiàn)的各種新技術(shù)、新設(shè)備。例如在競(jìng)賽中設(shè)計(jì)所涉及的工藝選擇、設(shè)備設(shè)計(jì)等內(nèi)容需要用到CAD、ASPEN等大量設(shè)計(jì)軟件，同時(shí)企業(yè)在招聘過(guò)程中也將這些能力作為考核的重要內(nèi)容。而傳統(tǒng)模式中在課堂講授課本上理論知識(shí)已明顯脫離行業(yè)需求，一定程度上出現(xiàn)理論與實(shí)際斷層，學(xué)生無(wú)法消化和應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)等問(wèn)題。我校依托省級(jí)化學(xué)類(lèi)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的硬軟件平臺(tái)，通過(guò)校企合作、自主開(kāi)發(fā)等手段逐漸充實(shí)和完善自身的信息化課程體系，以互聯(lián)網(wǎng)+模式的課件、教學(xué)素材、實(shí)驗(yàn)軟件、教學(xué)平臺(tái)等方式對(duì)化工各專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行信息化改造；對(duì)教學(xué)內(nèi)容融合行業(yè)新技術(shù)新工藝、采用雨課堂等更加直觀的教學(xué)手段，這樣結(jié)合化工競(jìng)賽帶來(lái)的信息化改造更好地促進(jìn)了專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革。

2.2 以競(jìng)賽促進(jìn)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的多學(xué)科交叉

化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽由于涉及化工、自動(dòng)化、機(jī)械、經(jīng)濟(jì)管理等多門(mén)學(xué)科的知識(shí)，具有很強(qiáng)的綜合性。參賽學(xué)生需要掌握并能靈活運(yùn)用《化工工藝學(xué)》《反應(yīng)器工程》《化工設(shè)計(jì)》等化工專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)。特別是對(duì)各化工設(shè)計(jì)軟件（如流程模擬軟件Aspen Plus、反應(yīng)器設(shè)計(jì)軟件COMSOL、三維配管軟件CADWorks等）的掌握[7]。我校在仿真教學(xué)平臺(tái)上整合了多學(xué)科的教學(xué)資源，一方面對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等模塊軟件進(jìn)行整合升級(jí)，使軟件更加貼合教學(xué)內(nèi)容。例如通過(guò)購(gòu)買(mǎi)COMSOL軟件并使其進(jìn)入教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)軟件的興趣，提升工程實(shí)踐能力。另一方面，通過(guò)校企合作，對(duì)教師科研成果進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)軟件的聯(lián)合開(kāi)發(fā)，以科研成果促進(jìn)工程教學(xué)，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)與前沿科研的交叉融合。我校根據(jù)化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽的多學(xué)科、綜合性和實(shí)戰(zhàn)性特點(diǎn)對(duì)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行了調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中化工基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)應(yīng)用。

2.3 以競(jìng)賽擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，提升師資力量

化工各課程教學(xué)的教材內(nèi)容普遍落后與行業(yè)技術(shù)前沿，而化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽的題目則緊跟行業(yè)發(fā)展潮流。通過(guò)將競(jìng)賽的設(shè)計(jì)任務(wù)分解成工藝流程設(shè)計(jì)、流程圖繪制、設(shè)備選型、車(chē)間及管道布置設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和節(jié)能環(huán)保優(yōu)化等內(nèi)容，就可成為《化工設(shè)計(jì)》《化工儀器儀表》《化工制圖與CAD》《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)》及《化工環(huán)保與安全》等課程中的學(xué)習(xí)案例。班級(jí)同學(xué)進(jìn)行組隊(duì)后可跟隨設(shè)計(jì)過(guò)程及進(jìn)度完成對(duì)應(yīng)課程內(nèi)容，在期末時(shí)匯總并完善后即可得到設(shè)計(jì)競(jìng)賽較粗略的作品。在將其補(bǔ)充三維配管等內(nèi)容以及細(xì)化和優(yōu)化后即可進(jìn)一步參加校級(jí)賽和省級(jí)賽，以獲得獎(jiǎng)勵(lì)的成就感有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)各專(zhuān)業(yè)課程的興趣及主動(dòng)性。在課程中引入化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽的設(shè)計(jì)任務(wù)，既在課程內(nèi)容中擴(kuò)充了行業(yè)前沿的教學(xué)資源，又通過(guò)實(shí)際案例提升了學(xué)生工程意識(shí)和訓(xùn)練了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

另一方面，許多青年教師都是從大學(xué)到大學(xué)，缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過(guò)程中不能熟練應(yīng)用工程案例教學(xué)，容易造成照本宣科，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)工程知識(shí)理解不透徹，限制了學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)[7]。而在將競(jìng)賽內(nèi)容融入課程教學(xué)內(nèi)容后，對(duì)任課老師提出了更高的要求：需要教師在內(nèi)容上進(jìn)行自我學(xué)習(xí)提升，調(diào)研化工行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、掌握新型設(shè)備或新技術(shù)新專(zhuān)利。同時(shí)，依托競(jìng)賽指導(dǎo)平臺(tái)，學(xué)校與設(shè)計(jì)院及相關(guān)企業(yè)進(jìn)行深度交流與合作，例如邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院和專(zhuān)業(yè)軟件公司來(lái)校開(kāi)展講座和培訓(xùn)，這些措施有效彌補(bǔ)了青年教師工程經(jīng)驗(yàn)少的缺陷。有目共睹，將競(jìng)賽引入各專(zhuān)業(yè)課程既提高教學(xué)內(nèi)容質(zhì)量，又可培養(yǎng)教學(xué)和競(jìng)賽指導(dǎo)一體化的教師隊(duì)伍。

3 結(jié)語(yǔ)

從新工科背景下對(duì)化工工程技術(shù)人才培養(yǎng)新要求出發(fā)，分析了民族高校在教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容等方面所遇到的問(wèn)題，并以西南民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院為例，探討了以全國(guó)化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽促進(jìn)民族高?；?zhuān)業(yè)信息化建設(shè)、教學(xué)的多學(xué)科交叉、教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)充以及師資力量的提升等幾個(gè)方面的思路和方法。我們希望能在教學(xué)中逐漸摸索出一套適用于民族高校學(xué)生特點(diǎn)的專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式，也為其他學(xué)科的教學(xué)模式改革和應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供了一些可借鑒的思路。