新工科背景下化工設計競賽促進民族高校化工專業課程改革的探討

冉茂飛，劉 軍，陳 曉，趙志剛*

（西南民族大學 化學與環境保護工程學院，四川 成都 610041）

我國已全面進入新經濟建設時期，對工程技術人才提出了新要求，而發展新工科是新經濟發展的內在要求。國家明確提出實施“大眾創業，萬眾創新”“創新驅動發展戰略”，將創新型人才的培養作為國家戰略納入雙一流大學建設的重要內容。而2016年我國成為《華盛頓協議》第18個正式成員[1]后，教育部啟動了“新工科”建設研究，通過“復旦共識[2]”“天大行動[3]”“北京指南[4]”等重要會議為高等工程教育改革指明了方向。民族院校的專業教育也應當緊隨新的理念、新的思路發展出具有民族特色的工程實踐教育，為少數民族地區培養能夠用得到、用起來好用、用起來實用的工程人才[5]。西南民族大學化學與環境學院應對新的需求改造傳統化工專業，在專業信息化建設及多學科交叉融合等方面展開教學改革探討，以培養滿足企業需求的專業技術人才。

全國大學生化工設計競賽是由中國化工學會、中國化工教育學會和教育部化學工程與工藝教學指導委員會舉辦的全國規模最大、級別最高的大學生化工設計大賽。在設計競賽過程中，學生需要將學習到的化工原理、反應工程、化工制圖和化工設計等各專業課程知識點融會貫通并運用于解決問題的過程中。更重要的是，競賽中還涉及廠區規劃、經濟核算、設備布置等工程內容。由此一來，學生可以通過設計競賽鍛煉設計化工工廠所需要具備的能力，對化工行業有一個更深入的認識。因此，通過該比賽能凝聚大學生的團隊協作精神，強化工程設計能力、鍛煉實踐能力，提高專業教學質量，圓滿完成專業培養計劃。

1 構建符合新工科要求民族高校化工專業的意義和挑戰

我國民族自治區的面積占我國國土面積的64%，資源極為豐富但發展相對落后，隨著我國全面進入新經濟建設時期，民族自治區域新經濟特別是資源類化工產業正在蓬勃發展，產業結構不斷調整，專業人才出現稀缺瓶頸，對高校人才培養提出了新要求。為了給民族自治地區化工行業培養“回得去、留得住、用得上、干得好”的專業人才，基于國家“新工科”教育改革的理論指導，應對化工專業在“信息化”“多學科融合”等方面進行改造升級，積極探索構建新工科背景下化工專業的知識體系和教學模式。

但是，目前新經濟背景下民族高校傳統工科教學模式面臨的主要難題：缺少“融合信息化與工程教學、兼具多樣化與個性化”的多學科工程教學模式。信息化是新經濟的一個主要特征。信息化時代的新工科教學應實現三方面的“融合”：工程教育模式與信息化的深度融合，工科教學方式多樣化與個性化的有機融合，多學科交叉的相互融合。我國傳統化工教育模式，存在信息化程度不高、學科交叉集成跨度小、信息化與工程教學未真正實現深度融合等問題。

2 化工設計競賽對構建新型化工教學模式的促進作用

在前述的新工科背景下民族高校傳統工科教學模式面臨的主要難題表現為：（1）信息化程度不高，（2）學科交叉集成跨度小。而全國化工設計競賽題目以當年國內熱點化工項目為設計任務，涵蓋面特別廣，綜合性很強[6]，通過化工設計競賽可以對探索構建新工科背景下的化工教學模式有著多方面的促進作用。

2.1 以競賽促進專業信息化建設

每年設計競賽中都是關注著大量的行業熱點內容，特別是化工行業中涌現的各種新技術、新設備。例如在競賽中設計所涉及的工藝選擇、設備設計等內容需要用到CAD、ASPEN等大量設計軟件，同時企業在招聘過程中也將這些能力作為考核的重要內容。而傳統模式中在課堂講授課本上理論知識已明顯脫離行業需求，一定程度上出現理論與實際斷層，學生無法消化和應用專業知識等問題。我校依托省級化學類虛擬仿真實驗教學中心的硬軟件平臺，通過校企合作、自主開發等手段逐漸充實和完善自身的信息化課程體系，以互聯網+模式的課件、教學素材、實驗軟件、教學平臺等方式對化工各專業課程進行信息化改造；對教學內容融合行業新技術新工藝、采用雨課堂等更加直觀的教學手段，這樣結合化工競賽帶來的信息化改造更好地促進了專業教學改革。

2.2 以競賽促進專業教學的多學科交叉

化工設計競賽由于涉及化工、自動化、機械、經濟管理等多門學科的知識，具有很強的綜合性。參賽學生需要掌握并能靈活運用《化工工藝學》《反應器工程》《化工設計》等化工專業課程知識。特別是對各化工設計軟件（如流程模擬軟件Aspen Plus、反應器設計軟件COMSOL、三維配管軟件CADWorks等）的掌握[7]。我校在仿真教學平臺上整合了多學科的教學資源，一方面對基礎實驗、專業實驗、實訓等模塊軟件進行整合升級，使軟件更加貼合教學內容。例如通過購買COMSOL軟件并使其進入教學內容，引導學生學習設計軟件的興趣，提升工程實踐能力。另一方面，通過校企合作，對教師科研成果進行創新實驗軟件的聯合開發，以科研成果促進工程教學，實現專業課程教學與前沿科研的交叉融合。我校根據化工設計競賽的多學科、綜合性和實戰性特點對專業培養方案進行了調整，以實現專業教學中化工基礎知識的系統應用。

2.3 以競賽擴充教學內容，提升師資力量

化工各課程教學的教材內容普遍落后與行業技術前沿，而化工設計競賽的題目則緊跟行業發展潮流。通過將競賽的設計任務分解成工藝流程設計、流程圖繪制、設備選型、車間及管道布置設計、技術經濟評價和節能環保優化等內容，就可成為《化工設計》《化工儀器儀表》《化工制圖與CAD》《化工技術經濟》及《化工環保與安全》等課程中的學習案例。班級同學進行組隊后可跟隨設計過程及進度完成對應課程內容，在期末時匯總并完善后即可得到設計競賽較粗略的作品。在將其補充三維配管等內容以及細化和優化后即可進一步參加校級賽和省級賽，以獲得獎勵的成就感有效提升學生學習各專業課程的興趣及主動性。在課程中引入化工設計競賽的設計任務，既在課程內容中擴充了行業前沿的教學資源，又通過實際案例提升了學生工程意識和訓練了學生的實踐應用能力。

另一方面，許多青年教師都是從大學到大學，缺乏工程實踐經驗，在教學過程中不能熟練應用工程案例教學，容易造成照本宣科，導致學生對工程知識理解不透徹，限制了學生工程意識的培養[7]。而在將競賽內容融入課程教學內容后，對任課老師提出了更高的要求：需要教師在內容上進行自我學習提升，調研化工行業發展趨勢、掌握新型設備或新技術新專利。同時，依托競賽指導平臺，學校與設計院及相關企業進行深度交流與合作，例如邀請設計院和專業軟件公司來校開展講座和培訓，這些措施有效彌補了青年教師工程經驗少的缺陷。有目共睹，將競賽引入各專業課程既提高教學內容質量，又可培養教學和競賽指導一體化的教師隊伍。

3 結語

從新工科背景下對化工工程技術人才培養新要求出發，分析了民族高校在教學模式、教學內容等方面所遇到的問題，并以西南民族大學化學與環境學院為例，探討了以全國化工設計競賽促進民族高校化工專業信息化建設、教學的多學科交叉、教學內容的擴充以及師資力量的提升等幾個方面的思路和方法。我們希望能在教學中逐漸摸索出一套適用于民族高校學生特點的專業教學模式，也為其他學科的教學模式改革和應用型人才培養提供了一些可借鑒的思路。