基于學(xué)科交叉融合的行業(yè)高?；I(yè)教學(xué)改革

袁寧，曹俊雅，劉淑琴，王建兵(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083)

0 引言

自2017 年以來，教育部相繼召開了“新工科”建設(shè)系列研討會(huì)，推出了系列行動(dòng)宣言(“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”與“北京指南”)，并出臺(tái)了相關(guān)政策文件，從此開啟了我國(guó)高等工程教育發(fā)展的新征程。基于學(xué)校類型與自身特色，各高校工科專業(yè)在三個(gè)不同的賽道上(工科優(yōu)勢(shì)高校、綜合性高校、地方高校)進(jìn)行差異化定位與建設(shè)。作為國(guó)內(nèi)典型行業(yè)特色高校，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)(下文簡(jiǎn)稱“本校”)在能源礦業(yè)領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。在長(zhǎng)期辦學(xué)過程中，本校化工專業(yè)堅(jiān)守“煤化工”特色，為社會(huì)培養(yǎng)了大量?jī)?yōu)秀人才。然而，“新工科”建設(shè)賦予工科優(yōu)勢(shì)高校新的建設(shè)使命，即要“推動(dòng)現(xiàn)有工科的交叉復(fù)合、工科與其他學(xué)科的交叉融合”[1]。以往過窄的“煤化工”專業(yè)定位限制了化工專業(yè)的發(fā)展，阻礙了與新興學(xué)科的交叉融合，這導(dǎo)致培養(yǎng)的人才無法滿足新形勢(shì)下的社會(huì)發(fā)展與行業(yè)需求。因此，亟待對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)高校化工專業(yè)進(jìn)行升級(jí)改造。

1 行業(yè)高?；I(yè)發(fā)展問題

學(xué)科交叉為解決行業(yè)高校的專業(yè)發(fā)展瓶頸提供了新思路，它不僅是以往世界一流大學(xué)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，也是現(xiàn)行“新工科”建設(shè)的內(nèi)在要求。例如，麻省理工學(xué)院等著名高校通過設(shè)置跨學(xué)科本科項(xiàng)目、培養(yǎng)方案、課程集群與“世界課程”等方式推行學(xué)科交叉；北京化工大學(xué)采用學(xué)科交叉班的建制系統(tǒng)地推進(jìn)學(xué)科交叉人才培養(yǎng)[2]?；诙鄬W(xué)科交叉融合的化工專業(yè)改革即是在保持本專業(yè)底蘊(yùn)的基礎(chǔ)上，注重與化學(xué)、材料科學(xué)與工程等傳統(tǒng)學(xué)科以及新能源、新材料等新興學(xué)科的深度融合，并采用多種方式對(duì)專業(yè)進(jìn)行多維度升級(jí)，從而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 行業(yè)高?；I(yè)升級(jí)改造

基于學(xué)科交叉新思路，本?；I(yè)從優(yōu)化重組課程體系、融入課程思政元素、完善實(shí)踐教學(xué)體系、整合創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)以及開設(shè)國(guó)際化課程組等方面開展了系列改革。

2.1 優(yōu)化重組課程體系

基于“新工科”建設(shè)背景和工程教育認(rèn)證理念，在新版培養(yǎng)方案的修訂過程中，對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程體系進(jìn)行了重組與優(yōu)化，以突出行業(yè)高校特色，打破化工與其他學(xué)科之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉融合。新修訂的課程體系基于化學(xué)工程與技術(shù)、化學(xué)和材料科學(xué)與工程三個(gè)學(xué)科，構(gòu)建了以“煤化工”為特色，以“能源化工”與“材料化工”為優(yōu)勢(shì)專業(yè)方向的課程體系。在“能源化工”課程組中，設(shè)置了煤化工工藝學(xué)、煤制化學(xué)品技術(shù)、工業(yè)催化等課程；在“材料化工”課程組中，設(shè)置了材料化學(xué)、現(xiàn)代電化學(xué)、新型炭材料等課程。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”，設(shè)置了無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)化學(xué)課程，以及化工流體流動(dòng)與傳熱(化工原理1)、化工傳質(zhì)與分離過程(化工原理2)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、化工工藝學(xué)、化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、化工設(shè)備、化工系統(tǒng)工程、化工安全與環(huán)保、化工儀表及自動(dòng)化等專業(yè)基礎(chǔ)課程。為貫徹學(xué)校實(shí)施書院制的方針，在第一學(xué)年進(jìn)行通識(shí)教育，開設(shè)了現(xiàn)代化學(xué)化工導(dǎo)論。此外，設(shè)立了20 余門專業(yè)任選課程，包括氫能與燃料電池、納米多孔材料、固廢資源化與生態(tài)材料、綠色化學(xué)導(dǎo)論等。這些課程融合了新興學(xué)科，突出了學(xué)科發(fā)展前沿，體現(xiàn)了專業(yè)發(fā)展特色。

上述課程體系涵蓋了化學(xué)工程與技術(shù)、化學(xué)和材料科學(xué)與工程等多個(gè)學(xué)科，體現(xiàn)了多學(xué)科交叉融合，從傳統(tǒng)的煤化工方向拓展至現(xiàn)代儲(chǔ)能技術(shù)、先進(jìn)功能材料、資源循環(huán)科學(xué)等新興領(lǐng)域。最終實(shí)現(xiàn)新版培養(yǎng)方案的目標(biāo)：“踐行‘明德至善，好學(xué)力行’精神，遵循‘家國(guó)情懷、精英素養(yǎng)、能源特質(zhì)’的學(xué)校人才培養(yǎng)定位，培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家化學(xué)工業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域現(xiàn)代化建設(shè)和民族復(fù)興需求，德智體美勞全面發(fā)展，具有社會(huì)主義建設(shè)使命感、人文素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新意識(shí)和國(guó)際視野，能在化工及相關(guān)領(lǐng)域，特別是煤化工相關(guān)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)運(yùn)行與管理等工作的高級(jí)素質(zhì)工程技術(shù)人才”。

2.2 融入課程思政元素

課程思政是近年來高等教育改革的新動(dòng)向，它與思政課程同頻共振，共同保障和提升育人效果。作為一門既古老又與現(xiàn)實(shí)須臾不可分離的專業(yè)，化工類課程中不僅蘊(yùn)含著豐贍的思政要素，而且很好體現(xiàn)了多學(xué)科交叉融合的趨勢(shì)。在新版培養(yǎng)方案中，設(shè)置了“課程‘立德樹人’內(nèi)涵”模塊，將課程思政內(nèi)涵植入每一門課程綱領(lǐng)之中。在課程思政的實(shí)施中，不局限于狹義的思想政治，應(yīng)秉持“大思政”的理念，即從科學(xué)人文、工程倫理、環(huán)保意識(shí)、家國(guó)情懷等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行靈魂塑造和人格教育[3-4]。同時(shí)，課程思政不僅在理論課程中開展，也可以在化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐課程中融入。

近年來，本?；I(yè)教師積極承擔(dān)了化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、化工熱力學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等多門課程的校級(jí)課程思政建設(shè)項(xiàng)目，在建設(shè)過程中挖掘課程思政元素，探索思政元素的融入方式，對(duì)部分課程的授課課件進(jìn)行了優(yōu)化，初步建立了課程思政案例庫(kù)，并取得了一些成績(jī)，如化工系教師制作的課件榮獲北京高?！皟?yōu)質(zhì)本科課件”申報(bào)的案例獲得首屆全國(guó)高等學(xué)校本科化工類專業(yè)優(yōu)秀課程思政案例獎(jiǎng)項(xiàng)等。

2.3 完善實(shí)踐教學(xué)體系

作為實(shí)踐性極強(qiáng)的傳統(tǒng)工科專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)在化工專業(yè)人才培養(yǎng)中具有無可替代的作用。在新修訂的培養(yǎng)方案中，專業(yè)類實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要包含專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、綜合設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)等。在學(xué)科交叉融合背景下，本專業(yè)采用虛擬仿真與線下實(shí)踐相結(jié)合的模式，強(qiáng)調(diào)和突出工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，構(gòu)建“案例引領(lǐng)，虛實(shí)結(jié)合”的“一體化、多層級(jí)”實(shí)踐教學(xué)體系。首先，在實(shí)驗(yàn)課程中削減驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比例，增設(shè)綜合性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的工程實(shí)踐能力。其次，聘請(qǐng)企業(yè)工程師擔(dān)任兼職教師，建立具有工程實(shí)踐背景的雙師型師資隊(duì)伍，切實(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐能力。此外，在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)中引入虛擬仿真技術(shù)，初步建立了虛擬仿真教學(xué)體系，成為本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分[5]。

2.4 整合創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)施創(chuàng)新教育是高等教育內(nèi)涵發(fā)展的必然要求，對(duì)深化高等教育改革具有重要意義。不同于其他教學(xué)模塊，在創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生的創(chuàng)造性與自主性得以有效釋放，參與的創(chuàng)新活動(dòng)形式各異，呈現(xiàn)出一幅學(xué)科交叉融合的動(dòng)人圖景。本專業(yè)基于本科生全程導(dǎo)師制與學(xué)科競(jìng)賽指導(dǎo)委員會(huì)，依托專業(yè)教師的科研實(shí)驗(yàn)室與科研團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建了“大創(chuàng)訓(xùn)練—學(xué)科競(jìng)賽—學(xué)術(shù)研究”的創(chuàng)新教育體系。

本專業(yè)實(shí)行大創(chuàng)訓(xùn)練全員參與制度，即所有高年級(jí)本科生都參與該創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)。在新版培養(yǎng)方案中，將原大創(chuàng)選題合并到大創(chuàng)訓(xùn)練中，從第四學(xué)期開始進(jìn)行大創(chuàng)訓(xùn)練，共延續(xù)三個(gè)學(xué)期。近期，學(xué)校對(duì)大創(chuàng)訓(xùn)練進(jìn)行了改革，所有項(xiàng)目(含一般、重點(diǎn)與規(guī)劃)在結(jié)題時(shí)都必須取得標(biāo)志性成果，包括公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、授權(quán)專利或?qū)W科競(jìng)賽證書。同時(shí)，加大了過程考核力度，對(duì)未通過中期考核的學(xué)生實(shí)行退出制度。期望通過此類舉措，切實(shí)提高學(xué)生的參與大創(chuàng)訓(xùn)練的熱情。

學(xué)科競(jìng)賽不僅能有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，而且可以通過“以賽促教”，對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)改造，甚至一些重量級(jí)的學(xué)科競(jìng)賽直接關(guān)乎高校的排名。本專業(yè)歷來鼓勵(lì)學(xué)生參與各級(jí)各類學(xué)科競(jìng)賽，并針對(duì)各競(jìng)賽分別成立了學(xué)科競(jìng)賽指導(dǎo)委員會(huì)，對(duì)學(xué)生的競(jìng)賽作品進(jìn)行指導(dǎo)和評(píng)議。通過多年積累，本專業(yè)學(xué)生在各級(jí)各類學(xué)科競(jìng)賽和科研活動(dòng)中成績(jī)顯著。作為北京地區(qū)唯一一所連續(xù)十一年晉級(jí)全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽總決賽的高校，十次獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)。近三年，指導(dǎo)學(xué)生獲國(guó)家級(jí)和省部級(jí)獎(jiǎng)共計(jì)126 項(xiàng)393 人次；2018、2019、2021 年三次與清華大學(xué)、北京化工大學(xué)等蟬聯(lián)北京市大學(xué)生化工原理競(jìng)賽團(tuán)體一等獎(jiǎng)。有別于大創(chuàng)訓(xùn)練的全員參與性以及學(xué)科競(jìng)賽的高度組織化，化工專業(yè)本科生參與學(xué)術(shù)研究在形式上較為松散，且覆蓋面小。但是，參與此類活動(dòng)的學(xué)生自覺性很高，對(duì)學(xué)術(shù)研究具有較為清晰的目標(biāo)，因而往往可以取得較好的成果。需要特別注意的是，由于化工專業(yè)的創(chuàng)新教學(xué)大多在學(xué)?；蚝献髌髽I(yè)的實(shí)驗(yàn)室完成，因而在實(shí)施過程中要特別注意安全問題，只有安全考試通過的學(xué)生方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。此外，在本專業(yè)課程體系中，特別設(shè)置了化學(xué)化工文獻(xiàn)檢索與科技論文寫作、化工實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理等理論課程，藉此對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新教學(xué)進(jìn)行引導(dǎo)和規(guī)范。

基于前期研究成果，盡管創(chuàng)新教學(xué)在實(shí)施過程中取得了一些成績(jī)，甚至在某些方面可謂成果豐碩，但仍存在一些不可忽視的問題。這些問題可以從學(xué)生、教師、制度三個(gè)層面進(jìn)行審視，由于先前已對(duì)此有所反思，茲不贅述[6]。

2.5 開設(shè)國(guó)際化課程組

高等教育國(guó)際化是一種潮流和趨勢(shì)，尤其是在“一帶一路”倡議下，我國(guó)正進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型，經(jīng)濟(jì)發(fā)展更加注重質(zhì)量。在此背景下，培養(yǎng)學(xué)生的全球視野，開展國(guó)際化人才培養(yǎng)尤為必要。本專業(yè)從多方面進(jìn)行了國(guó)際化教育的實(shí)踐，其中建設(shè)國(guó)際化課程是一項(xiàng)重要舉措。在修訂培養(yǎng)方案的過程中，將原部分雙語課程升級(jí)改造為全英文課程，并在專業(yè)教育中設(shè)置了獨(dú)立的“國(guó)際化課程”組。組織具有豐富留學(xué)或研修背景的專業(yè)教師，開設(shè)了“新能源材料與技術(shù)”等全英文課程。這些高質(zhì)量國(guó)際化課程不僅有效促進(jìn)了教師的教學(xué)水平，拓展了學(xué)生的國(guó)際視野，而且緊密圍繞專業(yè)發(fā)展特色，注重與化學(xué)、能源、材料等學(xué)科的深度交叉融合。同時(shí)，化學(xué)工程系從“走出去”和“引進(jìn)來”兩方面實(shí)施國(guó)際化教育。一方面，與多所國(guó)際知名大學(xué)建立形式多樣的聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制，讓學(xué)生進(jìn)入世界名校，通過短期交流學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)聯(lián)培等方式，使學(xué)生參與國(guó)際化教育，體驗(yàn)與理解多元文化；另一方面，化學(xué)工程系邀請(qǐng)國(guó)外知名教授開展學(xué)術(shù)講座和研討會(huì)。此外，積極組織國(guó)際會(huì)議，提升專業(yè)的國(guó)際影響力，如承辦了國(guó)際煤科學(xué)與技術(shù)會(huì)議，在此過程中，組織化工專業(yè)學(xué)生參與會(huì)議，與國(guó)際專家進(jìn)行面對(duì)面交流。國(guó)際化教育取得了顯著成效，在近年來本專業(yè)畢業(yè)生中，多人獲得國(guó)外一流大學(xué)的錄取通知書。

在實(shí)施國(guó)際化教育的過程中，面臨著一些突出問題和制約瓶頸。首先，全英文授課對(duì)教師的外語水平和專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備都具有一定的挑戰(zhàn)性。目前全英文教學(xué)的師資不足，需要進(jìn)一步培育或延攬?jiān)摲矫娴娜瞬牛⑦M(jìn)一步組建制度化的國(guó)際化教學(xué)團(tuán)隊(duì)。其次，囿于經(jīng)費(fèi)限制，一些國(guó)際化培養(yǎng)環(huán)節(jié)未能取得理想效果，今后應(yīng)設(shè)立專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，保障國(guó)際化教育的實(shí)施。此外，缺乏特色雙語教材，不利于開展國(guó)際化人才培養(yǎng)；為切實(shí)提升教學(xué)質(zhì)量，建議組織中青年骨干教師編寫相關(guān)雙語教材。最后，國(guó)內(nèi)不少同類一流院校已經(jīng)進(jìn)行了較為長(zhǎng)期的探索，設(shè)立了化工國(guó)際班，今后應(yīng)與之對(duì)標(biāo)，適時(shí)設(shè)立化工國(guó)際班，全面提升行業(yè)高校化工專業(yè)的國(guó)際化教育水準(zhǔn)[7]。

3 結(jié)語

在“新工科”建設(shè)的新形勢(shì)下，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 化學(xué)工程與工藝專業(yè)基于學(xué)科交叉融合思維，不斷優(yōu)化多學(xué)科交叉融合的課程體系，繼續(xù)深化和做實(shí)課程思政建設(shè)，整合與完善實(shí)踐與創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)進(jìn)一步培育和引進(jìn)具有國(guó)際化背景的師資。通過上述舉措，將以往以“煤化工”為特色的傳統(tǒng)化工專業(yè)升級(jí)改造為融合傳統(tǒng)學(xué)科與新興學(xué)科的新型特色化工專業(yè)，保障了人才培養(yǎng)質(zhì)量。期望我們的專業(yè)教學(xué)改革實(shí)踐可以為國(guó)內(nèi)行業(yè)高校化工專業(yè)的發(fā)展提供借鑒。