大学化学专业人才培养模式及思考

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[摘要]本科层次工科人才培养是工程师人才队伍建设的一个重要环节。本文从培养目标、课程设置、教学资源、教学实践等方面介绍美国蒙大拿州立大学化学工程专业人才培养模式。该校培养的人才紧跟工业发展趋势，学生综合素质高。在新工科建设的背景下，我国工科人才培养要在教学理念和教学方式上进行改革，可采取以下措施：制定清晰的培养目标，提供优质的教学资源，重视工程实践。

[关键词]化学工程专业；培养目标；课程设置；教学资源；工程实践

我国拥有规模庞大的本专科工科学生，规模居世界前列。工科人才的培养为我国经济发展提供了有力的人才保障，但获得资质的工程师数量仍然不多，在世界范围的排名并不靠前。本科层次工科人才培养是工程师人才队伍建设的一个关键环节，美国在工科教育方面成效显著，培养出了对世界产生重要影响的工程人才[1]。笔者在美国蒙大拿州立大学(MSU)的化学与生物工程系以访问学者身份开展学习和研究工作，有机会对该系的化学工程专业有近距离的接触，对专业建设有初步了解。以下就该校化学工程专业的人才培养进行介绍。

1MSU化学工程专业的人才培养模式

1.1专业的培养目标

通过优秀的教学服务社会，培养的学生能够运用化学工程基础知识，具有良好沟通能力、安全生产意识和高尚的道德，具备终身学习的能力，能积极主动解决问题。该专业得到了美国工程与技术认证委员会(ABET)的认证，培养的学生能够运用工程、科学和数学原理来识别、分析和解决复杂的工程问题，采用工程设计来满足特定需求，注意公共健康、安全、文化、社会、环境和经济等因素。培养的学生具有良好的沟通能力和团队协作能力，具有开展实验、分析和解释数据、判断获得结论的能力，能采用适当的学习策略，根据需要获取和运用新的知识，能从事化学品生产、石油精炼、制药、环境工程等领域的工作。

1.2课程设置

设有必修课程和选修课程，一些后续课程要求先修课程必须达到C或者更高的成绩。核心课程方面，大一设有化学工程概论、生物工程概论、大学化学、微积分等；大二设有有机化学、物理学、化工及生物工程基本原理、材料结构与性质等；大三设有生物过程工程、多学科工程设计、化工反应器设计、化工传质操作等；大四设有化学工程设计、化学工程实验、生物工程实验等[2]。该校化学工程专业加强数学基础，注重与生物工程、材料科学相结合，重要的实验课程安排在大四进行。选修课程方面，除了设有化学类、生物类、工程类、物理类、数学类等课程，还开设可持续能源、生物医学等新兴学科的课程以及本科研究、合作实习等实践课程。

1.3教学资源

学校拥有书店，方便学生购买教材。教材的价格昂贵，一本教材的价格几十到上百美元，对大部分学生而言是一笔不小的开支。一些教材可以租借，学生也可以选购二手教材。相应的教材篇幅较长，利于学生自学。同时，学校的许多教师编写教材或者内部讲义。如教材《Python在化学和生物医学工程计算中的应用》(ChemicalandBiomedicalEngineeringCalculationsUsingPython)一书由该系的系主任JeffreyJ.Heys编写，作者讲授化工类课程15年以上，具有20年的建模经验。此外，该系RonaldW.Larsen出版《Excel在工程中的应用》(EngineeringwithExcel)。学校图书馆资源丰富，拥有大量纸质藏书和电子教材。数据库方面，拥有EngineeringVillage-Compendex(EI数据库，工程类期刊及会议论文摘要)、Knovel(工程及科学手册，物质性质等)、Reaxys(化学反应器、性质以及物理、光谱、生物活性和毒理数据)、SciFinderWeb(化学文摘)、AcademicSearchComplete(学术期刊、新闻等搜索工具)、ASTMCompass(ASTM材料测试标准)、EngineeringCaseStudiesOnline(文字及视频方式介绍工程案例)。

1.4教学实践

作为与工程密切联系的专业，实践活动是培养学生工程素质的重要途径。学生可以参加“大学生研究体验”(REU)暑期课程。高年级的学生参与教师的实验课题，一般由教师和研究生共同指导，学生将所学知识灵活应用于实验。笔者所在实验室，大三学生参与了课题组导师的课题，完成了实验方案设计、化学反应条件优化、反应设备使用及分离纯化样品。通过系统完整的实验过程，学生各项能力得到了提高。

1.5教育论坛

美国重视化工教育方法的交流，有影响力的学术会议有美国化学工程师学会(AICHE)年会，设有本科生教育论坛，在每年的年会中专门讨论化工本科课程设置、教学方法、人才培养等，这为教师更新教学方法提供了平台。此外，优秀本科生也可以参加学术会议张贴海报。个人访学期间参加了2020年的AICHE学术会议，了解到化工教育论坛相关发言主题有化工教育中的计算和数据科学、各年级的工程教育论坛、教学设计最佳实践、在虚拟世界中培养化学工程师、实验室与动手实践等[3]。例如：在“快速过渡到在线教学：2020年春季以来化学工程学院的策略、挑战和成功”的报告中，演讲者针对2020年春季大学取消面对面授课转而开展在线教学这一现象，报告了各教学机构过渡的时间表、过渡的课程类型以及教师在转为在线教学之前的状态及在线教学计划；基于机构类型(研究为主型机构，本科生为主型机构)、教职员类别等进行了比较，阐明了不同群体如何应对这种转变以及可能受到的影响。这些结果有望为如何应对类似突发事件提供有价值的经验，并为应对未来的挑战提供帮助。教学论坛与当前形势密切联系，对提高教学水平大有益处。

2对工科教育的启示

从该校化学工程专业的培养可以发现，该校培养的人才紧跟工业发展趋势，学生可获得丰富的学习资源，学生综合素质高，毕业后就业面广。在新工科建设的背景下，我国工科人才培养要在教学理念和教学方式上进行改革，可采取以下措施。

2.1制定清晰的培养目标

目标不宜过于宏观而不容易实现，也不能只为适应行业的需求而过于狭窄。在人才培养目标上要紧跟行业发展，制定清晰的目标，将专业知识学习与正确的世界观、人生观和价值观有机结合，培养引领行业发展的新工科人才。

2.2提供优质的教学资源

经验丰富的教师参与本科教材的编写，提供适合人才培养的优质教材；学校图书馆适应新工科建设的需要，提供丰富的文献资源，特别是一些电子资源可为丰富教学内容提供有效的途径[4]。教学论坛作为教学方法交流的重要平台，对转变教育理念，更新教学方法具有巨大的促进作用。教师多参与教学相关的学术论坛，不断充实教学内容和提高教学水平。

2.3重视工程实践

通过实践教学加强研究能力的提升，学生的课程学习与工厂实践密切结合，创造条件让本科生参与企业生产和技术研发工作。要重视认知实习、工程实习、毕业论文(设计)等实践环节[5-6]，充分利用大学生创新创业项目，引导学生积极参与，督促学生独立开展文献调研、实验方案设计、实验研究、报告及论文撰写[7]，通过系统完整的实践过程培养学生综合运用专业知识的能力。

3结语

在新工科建设的背景下，高校要借鉴发达国家人才培养的成功经验，结合我国国情，更新观念，设定切实可行的目标，加强教材建设，面向行业发展，培养基础扎实、综合素质过硬、适应国家经济建设的卓越工程人才。

作者:李明飞 单位:北京林业大学材料科学与技术学院 林木生物质化学北京市重点实验室