化工專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的學(xué)科競賽實踐分析*

邵梅玲，史 展

(商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 商丘 476000)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用人單位對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的要求也越來越高，特別是對工科學(xué)生來說不再僅限于專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)。隨著國家“2025”戰(zhàn)略計劃的出臺，在學(xué)校向應(yīng)用型綜合性大學(xué)轉(zhuǎn)型的大背景下，如何培養(yǎng)工程設(shè)計能力見長的卓越的應(yīng)用型人才是全面實施素質(zhì)教育、深化教育領(lǐng)域綜合改革的重要內(nèi)容[1]。

目前，我國普通本科高校工科專業(yè)存在的普遍問題是：學(xué)生實踐動手能力不強，很難直接適應(yīng)社會崗位；拔尖創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才嚴(yán)重缺失，工程人才培養(yǎng)困難。其根本原因在于一直沿用單一固化、重理論輕實踐的傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式和以課堂灌輸式為主導(dǎo)的教學(xué)模式。商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)是省級特色本科專業(yè)，也是應(yīng)用型示范專業(yè)，近年來以“面向工程、面向創(chuàng)新、學(xué)科融合、協(xié)同發(fā)展”為培養(yǎng)理念，不斷在人才培養(yǎng)方案、構(gòu)建第一課堂和第二課堂相結(jié)合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與實踐體系、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地建設(shè)等方面開展大量工作并取得一定成效[2]。其中全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽是由中國化工學(xué)會、中國化工教育協(xié)會等主辦，面向全國高等院?；I(yè)學(xué)生的學(xué)科競賽，也是目前國內(nèi)化工專業(yè)級別最高、最具影響力的比賽[3]。比賽題目往往以社會需求為背景，立足與學(xué)科前沿，內(nèi)容包括項目可行性報告、技術(shù)方案、工業(yè)流程方案選擇及論證、物料流程圖、設(shè)備設(shè)計及選型等，涉及知識面廣、設(shè)計內(nèi)容復(fù)雜繁多，有利于提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，對培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才具有積極作用。我院師生近幾年開始著手準(zhǔn)備并積極參賽的重大賽事，本文以全國化工設(shè)計競賽為抓手，對如何培養(yǎng)和提高學(xué)生工程設(shè)計能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力，以及學(xué)科競賽對教學(xué)改革的促進(jìn)作用進(jìn)行了探索和實踐。

1 化工設(shè)計競賽對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的意義

1.1 提高知識學(xué)習(xí)的自主性和系統(tǒng)性

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)主要依托于專業(yè)理論知識教育和實踐教育的有機結(jié)合。全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽的開展，使學(xué)生在扎實學(xué)好理論知識的同時，充分利用課余時間，積極投入工藝設(shè)計活動中，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和求知欲[4]?；ぴO(shè)計大賽的內(nèi)容涵蓋非常廣泛，最能體現(xiàn)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)的能力，要完成比賽項目需要綜合運用物理化學(xué)、化工原理、化工機械基礎(chǔ)、化工熱力學(xué)、現(xiàn)代化工分離技術(shù)、化工安全環(huán)保、工程制圖及化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)等多方面的專業(yè)知識。除了要系統(tǒng)運用理論課上所學(xué)的專業(yè)知識，根據(jù)實際項目設(shè)計過程中遇到的各種新問題還需要及時查閱相關(guān)資料，吸納該領(lǐng)域最新研究成果，彌補所欠缺的知識，進(jìn)而才能解決難題。如2020年的競賽主題為如何有效利用數(shù)量可觀的碳五烷烴資源生產(chǎn)既有使用價值又有市場需求量的下游產(chǎn)品，在完成作品的過程中不僅要查閱大量的關(guān)于碳五烷烴綜合利用的現(xiàn)狀、合成路線、工藝流程、設(shè)備參數(shù)等資料，通過分析與對比以確定 項目產(chǎn)量、工藝路線、廠址以及設(shè)備選型，還需要自學(xué)大量專業(yè)的化工設(shè)計軟件，如Aspen plus、Cup-tower、SW6-2011、Auto-CAD、Sketchup等工程設(shè)計軟件，這些軟件都是平時專業(yè)課學(xué)習(xí)中沒有接觸到的，需要學(xué)生自學(xué)并熟練運用。與此同時，參賽同學(xué)還需要認(rèn)真學(xué)習(xí)《化工工藝設(shè)計手冊》、《化工工程師手冊》等工具書，提高自己的工程設(shè)計認(rèn)識。通過參賽作品的準(zhǔn)備充分調(diào)動學(xué)習(xí)的自主性，同時培養(yǎng)了學(xué)生搜索資源對知識舉一反三、融會貫通的能力。

1.2 提高學(xué)生工程設(shè)計創(chuàng)新能力

近年來，化工設(shè)計競賽的題目與實際生產(chǎn)生活越來越緊密，且范圍非常寬泛，一般不指定原料或工藝路線，給了學(xué)生充分發(fā)揮的空間利用所學(xué)的知識，制作出新穎的作品[5]。通過對化工設(shè)計競賽評分標(biāo)準(zhǔn)的分析發(fā)現(xiàn)，其中創(chuàng)新性占比為20%，可以從設(shè)備設(shè)計、工藝流程、節(jié)能減排、環(huán)保等多個方面展現(xiàn)。從歷年的優(yōu)秀作品可以看出，大部分團(tuán)隊都采用了相關(guān)設(shè)備專利及換熱器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。這就要求學(xué)生要不斷跟蹤學(xué)科前沿，進(jìn)行科研創(chuàng)新，申請相關(guān)專利技術(shù)，不斷提升自己的創(chuàng)新實力。

1.3 增強大學(xué)生的工程設(shè)計與實踐能力

化工設(shè)計競賽的主題大多是與實際生產(chǎn)緊密相連，與化工行業(yè)目前面臨的重點問題、難點問題或研究熱點緊密結(jié)合。競賽的任務(wù)是需要學(xué)生完成一座具有一定生產(chǎn)能力的化工廠或生產(chǎn)工段的建設(shè)[3]。從廠址選擇、廠區(qū)布局、車間設(shè)計到設(shè)備設(shè)計選型，甚至細(xì)微至管道、閥門的結(jié)構(gòu)與設(shè)計都要嚴(yán)格符合化工行業(yè)實際生產(chǎn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此每個設(shè)計細(xì)節(jié)都要求學(xué)生能夠結(jié)合實際的生產(chǎn)應(yīng)用去思考。這是對工程設(shè)計與實踐能力最有力的訓(xùn)練，也是克服目前學(xué)生普遍存在的理論與實踐嚴(yán)重脫節(jié)、缺乏工程設(shè)計能力等弊端的有效手段。另外，我國高校的教育現(xiàn)狀仍處在“重科研、輕教學(xué)”的局面，過分強調(diào)理論知識，這與建設(shè)高水平應(yīng)用型大學(xué)的趨勢背道而馳。通過化工設(shè)計競賽可以檢驗學(xué)生是否具有利用專業(yè)知識解決實際工程問題的能力，增強學(xué)生工程設(shè)計概念和能力，以盡早適應(yīng)工作崗位的需求。

1.4 培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神

化工設(shè)計競賽要求以團(tuán)隊形式參賽，每個團(tuán)隊5人，隊長1人，為了增強隊員間的團(tuán)隊合作精神，在現(xiàn)場答辯的評分細(xì)則中對5名隊員的表現(xiàn)均有要求，不能有明顯短板。而且要完成參賽作品，需要融會貫通多個學(xué)科知識，如化工原理、化工機械、儀表自動化、經(jīng)濟(jì)管理、環(huán)境工程等，還要求多個化工設(shè)計軟件的熟練操作，才能完成包含有項目可行性報告、設(shè)計說明書、流程模擬、設(shè)計圖紙、環(huán)境及風(fēng)險評估報告、3D廠區(qū)漫游視頻等完整的參賽作品，工作量大，這就要求參賽隊員團(tuán)結(jié)分工、集思廣益，共同協(xié)商每一個設(shè)計細(xì)節(jié)。在整個作品準(zhǔn)備過程中每個隊員之間要配合默契、揚長避短，從而保證團(tuán)隊高效率的運轉(zhuǎn)，這對每個隊員都是極大的考驗，有利于培養(yǎng)是溝通能力和人際交往能力。

2 依托化工設(shè)計競賽推動教學(xué)改革

我校于2018年首次參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽，經(jīng)過評審專家嚴(yán)格評審和參賽隊員精彩的現(xiàn)場答辯，“大話烯游”團(tuán)隊取得華中賽區(qū)二等獎和全國二等獎的優(yōu)異成績，實現(xiàn)了我?；ゎ悓I(yè)學(xué)科競賽成績的新突破。通過連續(xù)三年的參賽，雖然取得一定成績，同時也發(fā)現(xiàn)有很多問題。首先學(xué)生工程設(shè)計能力有待提高，綜合能力不強，理論知識僅局限于課本，對化工設(shè)計的內(nèi)涵把握不夠精準(zhǔn)，理論聯(lián)系實踐的能力相對薄弱。其次人才培養(yǎng)方案及教學(xué)體系沒有及時跟上本科院校向高水平應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的步伐，某些課程體系內(nèi)容未能及時更新，不能精準(zhǔn)的反應(yīng)目前的新技術(shù)、新工藝和學(xué)科前沿，這也造成理論與實踐的脫節(jié)。另外，目前我院引進(jìn)的青年教師多為高學(xué)歷理科出身，缺乏化工實踐和工程技術(shù)應(yīng)用實踐的經(jīng)歷，這也會影響實踐技能的傳授。依托化工設(shè)計競賽將其涵蓋的內(nèi)容融入到日常教學(xué)大綱、培養(yǎng)方案和課堂中去，以達(dá)到以賽促教、以賽促學(xué)的目的，這也符合培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的需求。

2.1 依托競賽完善能力培養(yǎng)的教學(xué)體系

參加化工設(shè)計競賽是對學(xué)生將化工理論知識運用到實際工程問題能力的檢驗。針對學(xué)生在競賽中出現(xiàn)的基礎(chǔ)知識薄弱、知識面狹隘、對現(xiàn)代化工設(shè)計軟件操作不熟練等問題，教師在專業(yè)課授課過程中在強調(diào)理論知識的基礎(chǔ)上，要以應(yīng)用為導(dǎo)向，加大實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，同時將化工競賽與課程教學(xué)緊密聯(lián)系起來，開展案例教學(xué)，使競賽內(nèi)容融入日常教學(xué)中，并針對一些基本科研和創(chuàng)新工藝方法、新標(biāo)準(zhǔn)、新規(guī)范等開展拓展教育，讓學(xué)生及時掌握化工行業(yè)發(fā)展的新動態(tài)。傳統(tǒng)理論教學(xué)課程主要采用開放式授課模式，通過項目團(tuán)隊合作、翻轉(zhuǎn)課堂、分組討論、案例教學(xué)等多種教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生運用課本知識原理解決實際問題的能力。在修訂人才培養(yǎng)方案和制定教學(xué)計劃時，應(yīng)加大實踐教學(xué)比重，減少理論驗證性實驗，依托化工設(shè)計競賽題目多引入綜合設(shè)計實驗、創(chuàng)新性試驗項目、課題研究性實驗項目，根據(jù)完成情況為競賽選拔優(yōu)秀學(xué)生。

另外，為了將競賽內(nèi)容更好的與理論教學(xué)相結(jié)合，根據(jù)學(xué)生自身發(fā)展的特點，開設(shè)第二課堂，并設(shè)立創(chuàng)新學(xué)分評價機制。針對學(xué)生在競賽過程中表現(xiàn)出來的對化工操作單元的不熟練問題，結(jié)合校內(nèi)的實訓(xùn)中心、化工仿真實驗中心的實際教學(xué)條件，每學(xué)期最后兩周開設(shè)化工基本技能實驗實訓(xùn)鍛煉，使學(xué)生熟悉實際化工生產(chǎn)的單元操作及基本測試技術(shù)，掌握反應(yīng)器、精餾塔、吸收塔等化工裝置的基本原理、操作方法和相應(yīng)的工藝流程。在實訓(xùn)過程中還可以安排一定課時講解競賽常用的設(shè)計軟件，如Aspen Plus、Auto-CAD、Sketchup等，在有限的學(xué)時中，使學(xué)生掌握更多的設(shè)計方法，培養(yǎng)實踐能力。

2.2 依托競賽完善能力評價體系，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)

化工專業(yè)是應(yīng)用性要求高、畢業(yè)生需求量大，且要求能夠盡快適應(yīng)崗位需求的專業(yè)，要貫徹落實學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)不僅要重視基礎(chǔ)理論知識，更要加強培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力[6]。在過去傳統(tǒng)教學(xué)中，都是由任課教師通過卷面考試的方式來評價學(xué)生對知識的掌握程度，其中不可避免的有死記硬背的成分，這在很大程度上忽略了學(xué)生的能力考核，教師無法完全掌握學(xué)生對理論知識的應(yīng)用能力。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)目標(biāo)不僅僅局限于基礎(chǔ)理論知識，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、理論聯(lián)系實踐的能力和創(chuàng)新能力。可采取“過程化考核”的評價方式，重點考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和方式、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，在考察過程中教師及時調(diào)整教學(xué)方式和教學(xué)進(jìn)度。特別是針對基礎(chǔ)技術(shù)類課程，如化工原理、化工設(shè)計、儀表自動化及化工仿真技術(shù)等，要根據(jù)實際生產(chǎn)對畢業(yè)生的要求分解知識點，制定“過程化考核”細(xì)則，重點考察學(xué)生在每個學(xué)習(xí)階段對該知識點實際操作應(yīng)用的能力，給出綜合評價，從而分析學(xué)情，及時發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整下個階段的教學(xué)計劃，改進(jìn)教學(xué)方法。這不僅能評價學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，檢驗教師的教學(xué)效果，還可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、系統(tǒng)化學(xué)習(xí)的能力。

2.3 建設(shè)“雙師雙能型”專業(yè)指導(dǎo)教師團(tuán)隊，加強校企合作

以培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維、能夠?qū)局R很好的應(yīng)用于實際問題解決的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，要求教師既要具有扎實的理論知識，有必須具備一定的工程設(shè)計能力.這就要求指導(dǎo)教師要經(jīng)常深入化工企業(yè)一線生產(chǎn)車間進(jìn)行實地考察，加強與設(shè)計院、工程院的工程師交流與合作。通過校企合作中的企業(yè)項目，可以將理論教學(xué)與實踐經(jīng)驗相結(jié)合，提高教師本身的指導(dǎo)實踐能力，組成一支高水平的“雙師雙能型”教師團(tuán)隊。另外，歷年來的化工設(shè)計競賽的題目都是來源于實際化工生產(chǎn)，依托本地現(xiàn)有的化工企業(yè)，以企業(yè)目前存在的生產(chǎn)問題為主題，在本院內(nèi)開展工藝設(shè)計類或?qū)嶒烆悓W(xué)科競賽，推進(jìn)學(xué)科競賽的常態(tài)化、機制化，做到真正的以賽促學(xué)。

3 結(jié) 語

綜上所述，全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽為我國化工專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了一個實踐的平臺，也為我校高水平應(yīng)用型大學(xué)的建設(shè)道路指明了方向。在具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)過程中，教師應(yīng)把競賽所涉及的知識點融合落實到理論課程的日常教學(xué)環(huán)節(jié)中，強化實踐教學(xué)訓(xùn)練，真正體現(xiàn)“學(xué)以致用”的原則，培養(yǎng)能迅速適應(yīng)生產(chǎn)崗位的應(yīng)用型化工人才。