化工專業創新創業能力培養的學科競賽實踐分析*

邵梅玲，史 展

(商丘師范學院化學化工學院，河南 商丘 476000)

隨著國民經濟的迅速發展，用人單位對大學生創新創業能力的要求也越來越高，特別是對工科學生來說不再僅限于專業理論知識的學習。隨著國家“2025”戰略計劃的出臺，在學校向應用型綜合性大學轉型的大背景下，如何培養工程設計能力見長的卓越的應用型人才是全面實施素質教育、深化教育領域綜合改革的重要內容[1]。

目前，我國普通本科高校工科專業存在的普遍問題是：學生實踐動手能力不強，很難直接適應社會崗位；拔尖創新創業人才嚴重缺失，工程人才培養困難。其根本原因在于一直沿用單一固化、重理論輕實踐的傳統人才培養模式和以課堂灌輸式為主導的教學模式。商丘師范學院化學化工學院化學工程與工藝專業是省級特色本科專業，也是應用型示范專業，近年來以“面向工程、面向創新、學科融合、協同發展”為培養理念，不斷在人才培養方案、構建第一課堂和第二課堂相結合的創新創業教育與實踐體系、創新創業學科競賽、創新創業實踐基地建設等方面開展大量工作并取得一定成效[2]。其中全國大學生化工設計競賽是由中國化工學會、中國化工教育協會等主辦，面向全國高等院校化工專業學生的學科競賽，也是目前國內化工專業級別最高、最具影響力的比賽[3]。比賽題目往往以社會需求為背景，立足與學科前沿，內容包括項目可行性報告、技術方案、工業流程方案選擇及論證、物料流程圖、設備設計及選型等，涉及知識面廣、設計內容復雜繁多，有利于提升學生的綜合素質，對培養應用型、創新型人才具有積極作用。我院師生近幾年開始著手準備并積極參賽的重大賽事，本文以全國化工設計競賽為抓手，對如何培養和提高學生工程設計能力、創新創業實踐能力，以及學科競賽對教學改革的促進作用進行了探索和實踐。

1 化工設計競賽對創新創業人才培養的意義

1.1 提高知識學習的自主性和系統性

創新創業型人才的培養主要依托于專業理論知識教育和實踐教育的有機結合。全國大學生化工設計競賽的開展，使學生在扎實學好理論知識的同時，充分利用課余時間，積極投入工藝設計活動中，極大地激發了學習興趣和求知欲[4]。化工設計大賽的內容涵蓋非常廣泛，最能體現學生綜合學習的能力，要完成比賽項目需要綜合運用物理化學、化工原理、化工機械基礎、化工熱力學、現代化工分離技術、化工安全環保、工程制圖及化工技術經濟等多方面的專業知識。除了要系統運用理論課上所學的專業知識，根據實際項目設計過程中遇到的各種新問題還需要及時查閱相關資料，吸納該領域最新研究成果，彌補所欠缺的知識，進而才能解決難題。如2020年的競賽主題為如何有效利用數量可觀的碳五烷烴資源生產既有使用價值又有市場需求量的下游產品，在完成作品的過程中不僅要查閱大量的關于碳五烷烴綜合利用的現狀、合成路線、工藝流程、設備參數等資料，通過分析與對比以確定 項目產量、工藝路線、廠址以及設備選型，還需要自學大量專業的化工設計軟件，如Aspen plus、Cup-tower、SW6-2011、Auto-CAD、Sketchup等工程設計軟件，這些軟件都是平時專業課學習中沒有接觸到的，需要學生自學并熟練運用。與此同時，參賽同學還需要認真學習《化工工藝設計手冊》、《化工工程師手冊》等工具書，提高自己的工程設計認識。通過參賽作品的準備充分調動學習的自主性，同時培養了學生搜索資源對知識舉一反三、融會貫通的能力。

1.2 提高學生工程設計創新能力

近年來，化工設計競賽的題目與實際生產生活越來越緊密，且范圍非常寬泛，一般不指定原料或工藝路線，給了學生充分發揮的空間利用所學的知識，制作出新穎的作品[5]。通過對化工設計競賽評分標準的分析發現，其中創新性占比為20%，可以從設備設計、工藝流程、節能減排、環保等多個方面展現。從歷年的優秀作品可以看出，大部分團隊都采用了相關設備專利及換熱器網絡優化等進行創新設計。這就要求學生要不斷跟蹤學科前沿，進行科研創新，申請相關專利技術，不斷提升自己的創新實力。

1.3 增強大學生的工程設計與實踐能力

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

1.4 培養團隊協作精神

化工設計競賽要求以團隊形式參賽，每個團隊5人，隊長1人，為了增強隊員間的團隊合作精神，在現場答辯的評分細則中對5名隊員的表現均有要求，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科知識，如化工原理、化工機械、儀表自動化、經濟管理、環境工程等，還要求多個化工設計軟件的熟練操作，才能完成包含有項目可行性報告、設計說明書、流程模擬、設計圖紙、環境及風險評估報告、3D廠區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結分工、集思廣益，共同協商每一個設計細節。在整個作品準備過程中每個隊員之間要配合默契、揚長避短，從而保證團隊高效率的運轉，這對每個隊員都是極大的考驗，有利于培養是溝通能力和人際交往能力。

2 依托化工設計競賽推動教學改革

我校于2018年首次參加全國大學生化工設計競賽，經過評審專家嚴格評審和參賽隊員精彩的現場答辯，“大話烯游”團隊取得華中賽區二等獎和全國二等獎的優異成績，實現了我校化工類專業學科競賽成績的新突破。通過連續三年的參賽，雖然取得一定成績，同時也發現有很多問題。首先學生工程設計能力有待提高，綜合能力不強，理論知識僅局限于課本，對化工設計的內涵把握不夠精準，理論聯系實踐的能力相對薄弱。其次人才培養方案及教學體系沒有及時跟上本科院校向高水平應用型大學轉型發展的步伐，某些課程體系內容未能及時更新，不能精準的反應目前的新技術、新工藝和學科前沿，這也造成理論與實踐的脫節。另外，目前我院引進的青年教師多為高學歷理科出身，缺乏化工實踐和工程技術應用實踐的經歷，這也會影響實踐技能的傳授。依托化工設計競賽將其涵蓋的內容融入到日常教學大綱、培養方案和課堂中去，以達到以賽促教、以賽促學的目的，這也符合培養創新型、應用型人才的需求。

2.1 依托競賽完善能力培養的教學體系

參加化工設計競賽是對學生將化工理論知識運用到實際工程問題能力的檢驗。針對學生在競賽中出現的基礎知識薄弱、知識面狹隘、對現代化工設計軟件操作不熟練等問題，教師在專業課授課過程中在強調理論知識的基礎上，要以應用為導向，加大實踐教學環節，同時將化工競賽與課程教學緊密聯系起來，開展案例教學，使競賽內容融入日常教學中，并針對一些基本科研和創新工藝方法、新標準、新規范等開展拓展教育，讓學生及時掌握化工行業發展的新動態。傳統理論教學課程主要采用開放式授課模式，通過項目團隊合作、翻轉課堂、分組討論、案例教學等多種教學模式，以培養學生運用課本知識原理解決實際問題的能力。在修訂人才培養方案和制定教學計劃時，應加大實踐教學比重，減少理論驗證性實驗，依托化工設計競賽題目多引入綜合設計實驗、創新性試驗項目、課題研究性實驗項目，根據完成情況為競賽選拔優秀學生。

另外，為了將競賽內容更好的與理論教學相結合，根據學生自身發展的特點，開設第二課堂，并設立創新學分評價機制。針對學生在競賽過程中表現出來的對化工操作單元的不熟練問題，結合校內的實訓中心、化工仿真實驗中心的實際教學條件，每學期最后兩周開設化工基本技能實驗實訓鍛煉，使學生熟悉實際化工生產的單元操作及基本測試技術，掌握反應器、精餾塔、吸收塔等化工裝置的基本原理、操作方法和相應的工藝流程。在實訓過程中還可以安排一定課時講解競賽常用的設計軟件，如Aspen Plus、Auto-CAD、Sketchup等，在有限的學時中，使學生掌握更多的設計方法，培養實踐能力。

2.2 依托競賽完善能力評價體系，提高學生綜合素養

化工專業是應用性要求高、畢業生需求量大，且要求能夠盡快適應崗位需求的專業，要貫徹落實學生創新創業能力的培養不僅要重視基礎理論知識，更要加強培養學生的學習能力、應用能力和創新能力[6]。在過去傳統教學中，都是由任課教師通過卷面考試的方式來評價學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生的能力考核，教師無法完全掌握學生對理論知識的應用能力。創新創業型人才的培養目標不僅僅局限于基礎理論知識，更重要的是要培養學生的學習能力、理論聯系實踐的能力和創新能力。可采取“過程化考核”的評價方式，重點考察學生的學習態度和方式、發現問題和解決問題的能力，在考察過程中教師及時調整教學方式和教學進度。特別是針對基礎技術類課程，如化工原理、化工設計、儀表自動化及化工仿真技術等，要根據實際生產對畢業生的要求分解知識點，制定“過程化考核”細則，重點考察學生在每個學習階段對該知識點實際操作應用的能力，給出綜合評價，從而分析學情，及時發現問題，調整下個階段的教學計劃，改進教學方法。這不僅能評價學生的學習能力，檢驗教師的教學效果，還可以激發學生自主學習、系統化學習的能力。

2.3 建設“雙師雙能型”專業指導教師團隊，加強校企合作

以培養具有創新創業思維、能夠將書本知識很好的應用于實際問題解決的應用型人才為目標，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計能力.這就要求指導教師要經常深入化工企業一線生產車間進行實地考察，加強與設計院、工程院的工程師交流與合作。通過校企合作中的企業項目，可以將理論教學與實踐經驗相結合，提高教師本身的指導實踐能力，組成一支高水平的“雙師雙能型”教師團隊。另外，歷年來的化工設計競賽的題目都是來源于實際化工生產，依托本地現有的化工企業，以企業目前存在的生產問題為主題，在本院內開展工藝設計類或實驗類學科競賽，推進學科競賽的常態化、機制化，做到真正的以賽促學。

3 結 語

綜上所述，全國大學生化工設計競賽為我國化工專業應用型人才的培養提供了一個實踐的平臺，也為我校高水平應用型大學的建設道路指明了方向。在具有創新創業能力的應用型人才的培養過程中，教師應把競賽所涉及的知識點融合落實到理論課程的日常教學環節中，強化實踐教學訓練，真正體現“學以致用”的原則，培養能迅速適應生產崗位的應用型化工人才。