任新鋼 蘇海佳 張婷

摘 要：實(shí)踐教學(xué)是理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法與實(shí)踐技能、造就卓越工程人才的關(guān)鍵步驟。作為一所行業(yè)特色院校，北京化工大學(xué)主動適應(yīng)國家和行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，依托學(xué)校辦學(xué)定位，深度剖析培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人的根本問題，將真實(shí)工程體驗(yàn)和創(chuàng)新思維貫穿于人才培養(yǎng)的全過程，不斷推進(jìn)本科實(shí)踐教學(xué)改革，構(gòu)建了基于工程實(shí)際的化工類全周期實(shí)踐教學(xué)體系，旨在培養(yǎng)具有實(shí)踐能力、工程能力和創(chuàng)新能力的卓越工程人才，更好地為國家重大戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供智力支撐。

關(guān)鍵詞：大化工;全周期;實(shí)踐教學(xué)體系;真實(shí)工程體驗(yàn)

石油和化工行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的能源原材料產(chǎn)業(yè)、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)?！?019年中國石油和化學(xué)行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行報告》顯示，2019年全年行業(yè)主營業(yè)務(wù)收入達(dá)12.27萬億元，利潤總額6683.7億元，行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行穩(wěn)中有進(jìn)。行業(yè)的發(fā)展需要充足的人才儲備，據(jù)2018年行業(yè)人才需求調(diào)研分析，未來三年技術(shù)人才是行業(yè)企業(yè)人才需求的主體，且高技能人才的需求比例達(dá)到31%，而當(dāng)前石化企業(yè)生產(chǎn)人員中高技能人才的比例僅為21.2%[1]，將近10%的人才缺口需要行業(yè)院校填補(bǔ)。作為一所行業(yè)特色院校，北京化工大學(xué)肩負(fù)著為化工行業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次創(chuàng)新人才的使命，深入落實(shí)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的五大發(fā)展理念，致力于為行業(yè)發(fā)展提供人才支撐和智力保障，助力我國由石油和化學(xué)工業(yè)大國向石油和化學(xué)工業(yè)強(qiáng)國的跨越。

實(shí)踐教學(xué)是化工類人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。但是由于化工類企業(yè)與產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜、反應(yīng)條件嚴(yán)格，以及近年來多起化工廠爆炸事件的發(fā)生，化工類專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)存在“脫離現(xiàn)場”“只能觀看不能操作”“實(shí)踐教學(xué)離散化”“缺少優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)營管理”等弊端，傳統(tǒng)的深入生產(chǎn)一線開展實(shí)習(xí)實(shí)踐往往“走馬觀花”“只見樹木不見森林”，學(xué)生參與度低，導(dǎo)致剛剛走出校門的畢業(yè)生難以適應(yīng)企業(yè)的現(xiàn)實(shí)大生產(chǎn)。為了解決人才培養(yǎng)供給側(cè)和產(chǎn)業(yè)需求側(cè)“兩張皮”問題，北京化工大學(xué)始終堅(jiān)持“將真實(shí)世界的體驗(yàn)和創(chuàng)新思維融入人才培養(yǎng)的全過程”，積極開展實(shí)踐教學(xué)改革，構(gòu)建了基于工程實(shí)際的全周期多環(huán)境實(shí)踐教學(xué)體系，形成了具有“大化工”特色的實(shí)踐教學(xué)理念，搭建了“三中心、三層次、三融合”的實(shí)踐教學(xué)平臺，同時依托平臺建設(shè)進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)課程體系的改革與完善，取得了較好的實(shí)踐效果。

一、形成基于工程實(shí)際的全周期實(shí)踐教學(xué)理念

針對實(shí)踐教學(xué)脫離工程實(shí)際的問題，以提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力為目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維為導(dǎo)向，將真實(shí)的工程體驗(yàn)與創(chuàng)新思維融入實(shí)踐教學(xué)全過程，形成了基于工程實(shí)際的全周期實(shí)踐教學(xué)理念。注重實(shí)踐教學(xué)體系的系統(tǒng)性和完整性，基于“大工程觀”，深化學(xué)科交叉、校企協(xié)作和科教融合，搭建“三中心、三層次、三融合”的全周期多環(huán)境實(shí)踐教學(xué)平臺。與之對應(yīng)構(gòu)建四年不斷線的螺旋遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)課程體系與質(zhì)量評價體系，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程強(qiáng)化學(xué)生的理化實(shí)踐技能，專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程注重實(shí)際工程案例的引入，大力推進(jìn)案例式、項(xiàng)目式教學(xué)。依托平臺的師資優(yōu)勢和硬件優(yōu)勢，新增創(chuàng)新開放類課程，為各類學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃以及科研鍛煉提供實(shí)驗(yàn)空間與實(shí)驗(yàn)資源，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和團(tuán)隊(duì)合作精神。組建具備工程背景的實(shí)踐教師隊(duì)伍，在真實(shí)的工程環(huán)境中引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識工程、體驗(yàn)工程、參與工程，提升實(shí)踐教學(xué)水平和卓越工程人才培養(yǎng)能力。

二、將真實(shí)的化工廠引入校園，建立化工產(chǎn)品全周期校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地

針對實(shí)踐教學(xué)多數(shù)“只能看不能操作，缺少優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)營管理”的問題，圍繞工程教育強(qiáng)調(diào)的“知行結(jié)合”，充分發(fā)揮學(xué)校流程行業(yè)的特色優(yōu)勢，基于實(shí)際企業(yè)運(yùn)行模式，將丙烯酸甲酯真實(shí)化工廠引入校園，建成全生命周期校內(nèi)工程實(shí)訓(xùn)基地，通過真實(shí)或仿真的環(huán)境，開展各種崗位技能和工程素質(zhì)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造到運(yùn)營的全流程工程體驗(yàn)[2]，使學(xué)生不出校門即可感受真實(shí)化工廠的工程環(huán)境和人文環(huán)境。

基于虛擬仿真技術(shù)的年產(chǎn)30萬噸丙烯酸甲酯智能仿真工廠，包含了酯化反應(yīng)、丙烯酸分離回收、甲醇分離回收和丙烯酸甲酯分離精制等多種典型工藝。除物料虛擬外，反應(yīng)器、精餾塔、換熱器、管路分布均模擬真實(shí)工業(yè)現(xiàn)場，儀表和閥門還能模擬真實(shí)工業(yè)現(xiàn)場測量、變送以及故障診斷，學(xué)生可深度參與設(shè)備調(diào)控、工藝優(yōu)化、生產(chǎn)控制、模擬預(yù)警、緊急停車、內(nèi)外操配合等化工生產(chǎn)全過程。同時，依托現(xiàn)代信息技術(shù)，將抽象難懂的反應(yīng)及工藝制作成簡單易懂的動畫，學(xué)生通過掃描裝置二維碼，即可實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。基地自2015年投入使用以來，承接了我校二十余個專業(yè)的實(shí)習(xí)實(shí)踐活動，年均開設(shè)課程22門，涵蓋認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、管路設(shè)計(jì)、化工安全仿真等，有效緩解了學(xué)院及專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的壓力，受到我校上萬名師生的熱烈響應(yīng)，90%以上的師生認(rèn)可這種新的生產(chǎn)實(shí)習(xí)模式[3]，充分調(diào)動了學(xué)生參與實(shí)踐的積極性和主動性。尤其是2020年新冠肺炎疫情期間，依托學(xué)校在線教育綜合平臺，以授課視頻和線上仿真相結(jié)合的手段開設(shè)了“全生命周期校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地導(dǎo)論課”，內(nèi)容涉及行業(yè)發(fā)展與人才需求、工藝流程與設(shè)備介紹、HSE管理體系介紹等，累計(jì)4個學(xué)時。本門課程既可以作為工科類學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的先導(dǎo)課，也可以作為非工科學(xué)生認(rèn)識化工、了解工藝流程的通識課，給因疫情影響無法外出實(shí)習(xí)的學(xué)生帶來了“及時雨”，來自化工、材料、機(jī)電、信息、生命、經(jīng)管等學(xué)院累計(jì)16個專業(yè)的880余名學(xué)生進(jìn)行了課程學(xué)習(xí)，課程訪問數(shù)將近10 000人次。

此外，該基地也為我校教師進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革提供了平臺支持。出版實(shí)習(xí)指導(dǎo)書2本，學(xué)?；W(xué)院劉偉老師開設(shè)的“丙烯酸甲酯認(rèn)識實(shí)習(xí)”課程作為北京市卓越工程師教育聯(lián)盟實(shí)踐共享課程對聯(lián)盟高校學(xué)生開放。

依托該基地，將現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，拓寬智能仿真工廠實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣度與深度，延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時間與空間，“丙烯酸甲酯全流程生產(chǎn)仿真實(shí)習(xí)”項(xiàng)目獲批2018年度國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，“罐區(qū)作業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)”項(xiàng)目獲批2019年北京市虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，兩個項(xiàng)目均已面向高校和社會開放，疫情期間的實(shí)驗(yàn)人數(shù)累計(jì)500余人次。

三、建立基于工程實(shí)際的多環(huán)境實(shí)踐教學(xué)平臺

針對“實(shí)踐教學(xué)離散化”的問題，以“學(xué)科交叉、開放共享、科教融合”為原則，推進(jìn)高校與科研院所、相關(guān)行業(yè)企業(yè)全流程協(xié)同育人，學(xué)校搭建了“三中心、三層次、三融合”的多環(huán)境實(shí)踐教學(xué)體系，強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力。

1.“三中心”基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

以提升實(shí)驗(yàn)技能、強(qiáng)化化工單元操作為目標(biāo)，依托學(xué)校大化工專業(yè)特色和學(xué)科優(yōu)勢，積極開展各級實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)，不斷優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，強(qiáng)化教學(xué)效果，夯實(shí)實(shí)踐教學(xué)基礎(chǔ)。逐步建成包括11個校級實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、7個北京市級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、2個國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心在內(nèi)的“三中心”校內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺體系，為培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能和專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能提供保障。各基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺不僅承擔(dān)了既有的教學(xué)內(nèi)容，同時作為各類學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃以及科研鍛煉的創(chuàng)新平臺，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)空間。例如化學(xué)教學(xué)北京市級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心承擔(dān)的各類化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)年均38萬人時，且每年指導(dǎo)并承辦北京市大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽，推進(jìn)首都高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與質(zhì)量提升。在2019年北京市大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽中，我校代表隊(duì)獲特等獎2項(xiàng)，一等獎7項(xiàng)，總體成績在首都參賽高校中名列前茅。

2.“三層次”校內(nèi)實(shí)訓(xùn)平臺

以提升工程能力、強(qiáng)化工程實(shí)踐為目標(biāo)，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和卓越工程人才培養(yǎng)要求，堅(jiān)持基于工程實(shí)際的實(shí)踐教學(xué)理念，依托學(xué)校的學(xué)科優(yōu)勢，利用虛擬仿真技術(shù)將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合，建成“實(shí)物、半實(shí)物、仿真”三層次的校內(nèi)自主實(shí)踐和創(chuàng)新平臺，支撐全校大化工類專業(yè)開展認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和仿真實(shí)訓(xùn)。目前已建成3個國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、2個北京市示范性校內(nèi)實(shí)踐基地、2個校級實(shí)訓(xùn)基地?；诳蒲谐晒D(zhuǎn)化，校內(nèi)建成的生物與制藥類實(shí)物生產(chǎn)線，可進(jìn)行3.6噸規(guī)模啤酒發(fā)酵生產(chǎn)，為學(xué)生提供真實(shí)的生物加工過程實(shí)訓(xùn)。該生產(chǎn)線將實(shí)踐訓(xùn)練與生活中習(xí)以為常的真實(shí)物品關(guān)聯(lián)，極大地提升了學(xué)生參與實(shí)踐的興趣與熱情，幫助學(xué)生理解并掌握啤酒發(fā)酵過程中的糖化、過濾、煮沸、旋沉、發(fā)酵及換熱等工段及啤酒風(fēng)味、泡沫性能、色澤等理化指標(biāo)的控制，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與主觀能動性，已自主發(fā)酵出多種口味的啤酒。

3.“三融合”校內(nèi)外實(shí)踐創(chuàng)新平臺

“新工科”強(qiáng)調(diào)以“需求”為牽引，構(gòu)建政、產(chǎn)、學(xué)、研、創(chuàng)的深度融合模式，是新時代推進(jìn)人力資源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的一項(xiàng)重要要求。學(xué)校高度重視資源共享與優(yōu)勢互補(bǔ)，通過整合各方資源，加強(qiáng)校內(nèi)外、課內(nèi)外、教學(xué)與科研的深度融合，深化協(xié)同育人，以創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)意識培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建“三融合”校內(nèi)外實(shí)踐平臺。

（1）科教融合實(shí)踐平臺。深度推進(jìn)科教融合，依托學(xué)校科研平臺，基于科研項(xiàng)目、中試生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，接收本科生開展實(shí)踐教學(xué)活動。學(xué)校2個國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、1個國家工程實(shí)驗(yàn)室、1個國家工程中心、1個學(xué)科創(chuàng)新儀器測試平臺、10個省部級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、7個外設(shè)區(qū)域研究院面向本科生全面開放。學(xué)生可以深度參與指導(dǎo)教師的項(xiàng)目研究、中試實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化過程，通過科研項(xiàng)目訓(xùn)練提高學(xué)生工程實(shí)踐能力。學(xué)校倡導(dǎo)科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，鼓勵知名教授開設(shè)多門研討性課程，學(xué)校鼓勵科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置，多門專業(yè)類實(shí)驗(yàn)課程均使用我校自主研發(fā)的設(shè)備。

（2）校企融合實(shí)踐平臺。堅(jiān)持學(xué)校和企業(yè)共贏互惠的原則，充分調(diào)動企業(yè)的積極性，共同制訂實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，組織實(shí)踐教學(xué)實(shí)施，將實(shí)踐教學(xué)推進(jìn)到企業(yè)、工廠一線，構(gòu)建真實(shí)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)專業(yè)到產(chǎn)業(yè)的無縫對接。目前學(xué)校已與80余家相關(guān)企業(yè)簽訂實(shí)習(xí)協(xié)議，共建實(shí)踐基地。其中建成11個國家級實(shí)踐教學(xué)基地，4個北京市級校外實(shí)踐教學(xué)基地，16個卓越工程師聯(lián)合培養(yǎng)基地。

（3）第一、二課堂融合實(shí)踐平臺。第一、二課堂深度融合，搭建創(chuàng)新訓(xùn)練和學(xué)科競賽平臺，形成大學(xué)生科技創(chuàng)新品牌。學(xué)校自2006年開始實(shí)施“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”，2007年成為首批進(jìn)入“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”的高校之一。經(jīng)過十幾年的建設(shè)，逐步建成了“國家級、北京市級、校級”三級大學(xué)生學(xué)科競賽體系。學(xué)校每年有5500余人在導(dǎo)師指導(dǎo)下參與各級學(xué)科競賽等活動，超過500名學(xué)生獲獎。學(xué)校建設(shè)的學(xué)科交叉工程創(chuàng)新實(shí)踐中心，以“創(chuàng)新+交叉”為主線，可支撐學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐、工程實(shí)訓(xùn)、學(xué)科競賽、創(chuàng)業(yè)教育與孵化等教育教學(xué)活動，既有低年級本科生適用的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)客空間，也有高年級本科生適用的競賽訓(xùn)練平臺和工程實(shí)訓(xùn)車間，旨在為學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)和工程實(shí)踐能力提升提供“一條龍”服務(wù)。

四、組建工程化、國際化的實(shí)踐教學(xué)教師隊(duì)伍

學(xué)校堅(jiān)信“教師是教育質(zhì)量提升的‘源頭活水”[4]。為了提升學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，組建了以校內(nèi)教師為核心，教輔團(tuán)隊(duì)、企業(yè)導(dǎo)師、企業(yè)兼職教授、創(chuàng)新實(shí)踐企業(yè)講師團(tuán)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師、國外知名學(xué)者等多元聯(lián)動互補(bǔ)的實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍，各類教師團(tuán)隊(duì)通過共同制訂實(shí)踐課程體系及內(nèi)容、設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)實(shí)踐方案、聯(lián)合授課以及互通交流等方式，為學(xué)生工程實(shí)踐能力的提升提供了強(qiáng)有力的后盾。同時，利用各類教師團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢資源，共建教師工程能力提升實(shí)踐基地、共建校內(nèi)外學(xué)生實(shí)踐平臺、共建科研合作交流平臺等，強(qiáng)化教師隊(duì)伍的實(shí)踐教學(xué)能力，拓寬科研視野，助力教師全面發(fā)展。

經(jīng)過多年的實(shí)踐，學(xué)校建立的基于工程實(shí)際的化工類全周期實(shí)踐教學(xué)體系取得了很好的實(shí)施效果。實(shí)踐證明，只有把真實(shí)的工程體驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，師生的工程實(shí)踐能力才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生質(zhì)的改變，培養(yǎng)出行業(yè)企業(yè)迫切需要的人才。在新時期新形勢下，以社會需求為導(dǎo)向，在德智體美勞“五育”并舉的新征程中，化工類院校的實(shí)踐教學(xué)改革應(yīng)順應(yīng)潮流，結(jié)合學(xué)校人才培養(yǎng)定位與目標(biāo)，聚焦“做不上，做不了，做不到”的實(shí)踐難題，充分發(fā)揮“智能+教育”在實(shí)踐教學(xué)中的作用，進(jìn)一步豐富實(shí)踐教學(xué)的資源與應(yīng)用模式，將創(chuàng)新、工程、交叉、融合等因素貫穿其中，基于工程實(shí)際，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的全周期實(shí)踐教學(xué)體系，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和解決復(fù)雜工程問題能力，從而提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，徹底解決人才培養(yǎng)供給側(cè)與需求側(cè)“兩張皮”問題。

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[基金項(xiàng)目：教育部人文社會科學(xué)專項(xiàng)任務(wù)項(xiàng)目（工程科技人才培養(yǎng)研究）（項(xiàng)目編號：16JDGC001），教育部人文社會科學(xué)專項(xiàng)任務(wù)項(xiàng)目（工程科技人才培養(yǎng)研究）重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：17JDGC001）]

[責(zé)任編輯：余大品]