新工科背景下大化工卓越工程人才培养探索与实践

2020-11-18
[摘要]

摘要:新一轮科技革命和产业变革驱动工程人才培养改革面临新要求和新挑战,作为行业优势高校,北京化工大学以新工科建设为抓手,深入剖析“大化工”特色工程人才成长规律和培养瓶颈,将多学科交叉的思想与创新思维融入工程人才培养的全过... […]

摘 要:新一轮科技革命和产业变革驱动工程人才培养改革面临新要求和新挑战,作为行业优势高校,北京化工大学以新工科建设为抓手,深入剖析“大化工”特色工程人才成长规律和培养瓶颈,将多学科交叉的思想与创新思维融入工程人才培养的全过程,在课程体系、培养模式、创新创业、工程师资等方面进行了一系列改革,并取得了显著成果。

关键词:大化工;多学科交叉融合;创新创业

来自瑞银中国的研究显示:中国在制造业特别是高端装备制造业的创新和研发能力较强,中国的人口红利将逐步升级为“工程师红利”,高端工程技术人才成为提升国家硬实力、软实力,应对全球产业竞争的第一资源。

化工类行业调查显示:当前石化企业生产人员中高技能人才的比例为21.2%,与《高技能人才队伍建设中长期规划(2010—2020年)》中提到的28%还有一定差距,从当前化工类行业院校毕业生供给趋势来看,高技能劳动者每年有近5万人缺口。[1]北京化工大学(以下简称学校)作为一所行业特色鲜明的大学,突出化工特色,培养具有“大工程观”的卓越工程人才是学校的必然选择。在新工科建设的背景下,针对化工类工程人才培养存在的“工程教育离散化、独立化,缺乏系统性与整体性”“化工企业生产要求高,企业接受学生生产实践压力大”“理论教学与工程实践逐渐脱节”等问题,学校确立了“立足需求—固本革新—回归工程—走向高端”的工作思路,牢固树立“大化工”工程教育理念,把真实的工程体验和创新精神融入到工程人才培养的过程,将理论学习、科研体验和工程实践有机结合,着重培养学生解决复杂工程问题的能力,进行大化工卓越工程人才培养探索和实践。

以新工科建设为抓手,构建“大化工”特色课程体系

2016年“世界经济论坛”发布《未来职业》报告:对2020年人类关键的十大能力进行了预测并排名,其中解决复杂问题、批判性思维、创造力位列前三。[2]由此可见,未来社会的新工程师面临的不再是“知道什么”,而是“解决什么”。[3]因此,学校牢牢把握产业需求,深入剖析“大化工”卓越工程人才的成长规律,依托学科优势与优质课程资源,构建出螺旋递进的“大化工”特色课程体系,通过“大工程理念课程体系”强化学生的知识储备、创新意识与国际视野,通过“递进式实践课程体系”强化学生的工程实践能力和解决复杂工程问题能力,进而支撑卓越工程人才培养。

基于多学科交叉融合,探索“大化工”新型工程人才培养模式

新工科背景下,应以多学科交叉融合为抓手,以职业能力为导向,积极探索和实践本研贯通的工科高层次人才培养新模式,努力造就符合新时代和未来需求的卓越工程科技人才。[4]学校自2013年启动“学科交叉人才培养计划”,设立学科交叉班,开设学科交叉研讨课程,拓展学科交叉科研项目,截至目前累计培养学科交叉人才1,285名,以学生为主体发表中英文论文34篇,在全国及省市比赛中获奖91项。2018年学校校长奖学金获得者栗振华同学,2013年入选首批“学科交叉班”,通过本硕博贯通培养,在“插层结构材料与电化学能源存储/转换”等领域取得系列具有国际影响力的研究成果,以第一/共一作者在国际权威化学材料类期刊发表论文10篇,影响因子累计达105(其中IF>10.0的SCI论文5篇,10.0>IF>8.0的3篇;ESI高被引论文3篇,单篇最高被引165次)。在“多学科交叉人才培养计划”的施行成效与辐射下,通过整合全校优势资源,搭建学科交叉实践平台—“学科交叉工程创新实践中心”,并将“交叉、创新、实践”等卓越工程人才培养核心元素贯穿其中,涵盖了创新实验室、创客空间、创新创业展示大厅、实物生产线以及分析测试平台六大模块,支撑学生的创新实践、工程训练、学科竞赛、创业启蒙与成果孵化等,重点培养学生跨学科的创新能力、实践能力和创业意识。实践证明,多学科交叉融合能够有效激发学生的创新潜能和跨界整合能力,是拔尖创新人才培养过程中一次成功的教学改革与实践。

依托学校“大化工”的学科背景,积极推广“学科交叉人才培养计划”的实践经验,以培养化工行业精英为抓手,建立侯德榜工程师学院,并将其作为改革试验田,打破专业设置屏障,以多学科交叉融合为手段,以培养工程型硕士为目标,重构六个“卓越计划”试点专业的课程体系和教学内容,通过学科交叉与专业互通,强力打造具备“大化工”特色的“卓越计划”升级版,建设具有化工特色的专业集群。同时,新增“数据科学与大数据”专业作为新工科建设改革试点于2018年首届大类招生。侯德榜工程师学院作为基础教育载体,施行低年级强化基础教育、高年级专业分流,旨在探索厚基础、宽口径、多融合、重实践的“大化工”特色卓越工程人才培养模式。

同时,学校积极响应“一带一路”倡议,推动工程教育大开放、大交流、大交融,通过引进法国精英工程师教育体系,与法国巴黎国家高等化学学校联合成立中外合作办学机构—巴黎居里工程师学院,培养具有国际化视野的高端工程人才。巴黎居里工程师学院依托中法两校在化学、化工、材料及生物工程领域的教学与学科优势,强强联合,整合优质课程资源,构建以强化学生工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力为核心的培养方案,强化实习实践与企业合作,打造多学科交叉与多文化融合的创新平台,实现工程教育不同层次的有效衔接,探索本研贯通的高端工程人才培养新机制,打造大化工教育国际品牌。巴黎居里工程师学院自2017年启动第一届招生,历经一年多的预科教育体系的摸索与建设,通过“法语小班授课、英语不断线”等方式强化语言教学,采用“理论—实验—习题”多维教学模式强化数理化基础教学,通过“课堂小测+月考+教学督导”强化过程考核,凸显人才培养的中心地位,实现工程师教育的内涵式发展。

产学研深度融合,推动创新创业教育改革

以培养学生创新思维和创业动力为重要抓手,以产业需求为导向,以产学研共赢为原则,整合各方优势资源,将多学科交叉的创新思维与创业意识融入到教育教学全过程,真正实现全员、全程、全方位育人。

整合学校创新创业教育资源,将多学科交叉的创新思维和创业意识有机融合,构建“课程体系、导师团队、科研训练、学科竞赛、成果孵化”五位一体的双创教学体系。邀请霍尼维尔(Honeywell)、西门子(中国)等全球500强企业资深专家开设创新创业实践课程。同时,通过科研反哺和校企合作强化各类科技竞赛与创新创业大赛的执行和孵化,建立创新创业学院,搭建科技成果转化与创新创业的桥梁,有效推动“双创”教育改革。

依托“大化工”办学特色和学科优势,将基于工程实际的全周期实践教学理念贯穿人才培养全过程,推进递进式实践课程体系的开展与落实[5],使“校内基础实验教学中心—校内工程实训基地—校外工程实践基地”三大实践教学平台优势互补,实现理论教学、实践教学与企业人才需求的无缝对接,深化多主体协同育人。持续推进产学融合、校企合作的体制机制改革,与山东鲁抗、西门子(中国)、中国化工装备总公司等89家大型企业在工程人才培养、实践教学改革、创新创业教育、教师培训、科技成果转化等方面进行了跨界合作,推动教育内部资源和外部资源的有效整合,实现互为依存、深度融合。一方面,广泛发动行业协会和企业走进校园,形成高校与行业企业联合培养人才的新机制,与中国塑料机械工业协会联合在校内建设“中国塑机创新人才培养基地”,19家塑机行业企业捐赠价值800万元的先进制造设备;另一方面,作为副理事长单位联合多家高校和企业发起“智能制造新工程师校企联盟”,首次发布“新工程师”人才培养理念。

学校注重科研反哺教学,所有科研平台和外设研究院面向本科生全面开放,将科研训练贯穿于人才培养全过程。学校在低年级实施本科生导师制,学生可以自主选择导师,在导师的指导下进入科研实验室开展研究实践;高年级学生可通过大学生创新创业计划、学科交叉培养计划进入科研实验室进行科学研究。学校注重将科研成果转化为教学内容,以化工产品全生命周期实训基地为例,基于化工产品全生命周期的理念,转化教师科研成果建成虚实结合的智能仿真工厂,供全校20多个专业学生开展认识实习、生产实习、仿真实训,有效解决了大化工类专业实习难的问题。化学工程学院依托自身的学科优势,自主研发化工单元实验装置用于本科教学,并且被清华大学、西安交通大学、山东大学、中国科学院过程工程研究所等70余所高校及科研院所采用。

贯彻人才强校战略,构建多元化工程教育师资队伍

学校将师资队伍建设放在工程教育改革实践的重要位置,致力于构建高水平、工程化、国际化的工程教育师资队伍。在工程教育师资队伍建设中坚持大师学者引领,两院院士、长江学者、国家杰青等知名教授参与到工程人才培养一线,依托学术视野和跨学科学术背景,引导学生开展工程实践和科学研究。

为了解决教师工程能力欠缺的问题,自2012年以来,学校实施青年教师工程能力提升计划,在每年暑期组织选派40名左右青年教师深入吉化集团、东岳集团、辽化集团等大化工企业一线进行为期一个月的工程实践,学习工厂设计、生产、维护、管理的各个环节,强化青年教师的工程实践能力和工程教育能力。同时,与中国天辰、华陆集团等企业共建5个校企教师培训基地,与10多家企业建立了长期合作培训关系,聘请了32位企业导师做兼职教授,丰富学校与企业的技术交流与文化交流,形成提升教师工程素养长效机制。

学校“软物质科学与工程高精尖创新中心”的多名外籍高端教授参与本科人才培养与科教融合,致力于打造软物质科学与跨学科高层次工程人才汇聚和培养基地。同时,基于学校国际化课程,学校每年邀请30名左右国际知名教授来学校开设课程,海外教学团队参与工程人才培养,推进工程教育师资队伍国际化进程。

总结与思考

新工科建设是新时期、新形势下高等工程教育的伟大变革,作为具有鲜明行业特色的工科优势高校,工程教育的范式转变尤为重要,未来工程师的培养不再是“唯专业、唯知识、唯理论”,而是“懂得交叉融合、善于创新管理、具备家国情怀”的新型工程师。新工科背景下,我们面临的挑战是如何利用传统优势学科进行变革与创新,取其精华再升级发展新型工科专业,面向战略新兴产业建设一批新兴工科专业,整合各方优势资源,形成教学、科研、校企合作联动的长效机制,以创新创业带动人才培养,不断探索实施新工科背景下大化工特色鲜明的高层次工程人才培养,通过发展一流本科教育、建设一流本科专业、培养一流本科人才,服务学校“强工、厚理、兴文”的“双一流”建设总体布局。(作者:苏海佳 张婷 刘骥翔 侯虹,单位:北京化工大学教务处)

本文系教育部人文社会科学研究“基于法国工程师精英教育下我国化工行业卓越工程人才培养模式的探索”项目研究成果

参考文献:

[1]第三次全国经济普查主要数据公报[EB/OL].(2014-12-16)[2015-01-12].http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201412/t20141216_653695.html.

[2]The Future of Jobs[EB/OL].[2019-06-13].http://reports.weforum.org/future-of-jobs-2016.

[3]王迎军,李正,项聪.基于“4I”的工程人才培养模式改革[J].高等工程教育研究,2018(2):15-19.

[4]钱锋:新时代应建立健全多学科交叉融合的工程人才

培养模式[EB/OL].(2018-03-08)[2018-03-10].http://special.

chinadevelopment.com.cn/2018zt/2018lh/lhxw/2018/03/1241229.shtml.

[5]刘骥翔,张婷,魏杰,等.化工产品全生命周期虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].实验室研究与探索,2018,37(4):158-161.

《北京教育》杂志

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