“化工%2BX”多学科交叉人才培养模式的探索与实践.pdf

特稿与约稿22023年4月第40 卷第2 期“化工十X”多学科交叉人才培养模式的探索与实践*袁绍军，李季，吉旭，唐盛伟，梁斌（四川大学化学工程学院，四川成都6 1 0 0 6 5）摘要随着新兴产业的兴起，传统的化工行业也衍生出新的产业领域和方向。新能源、新材料、信息等行业对化工专业人才产生了大量需求。四川大学化学工程学院在新工科建设中，将化工与材料、化工与能源、化工与环境、化工与信息技术进行交叉融合，开展化工类专业多学科交叉人才培养模式探索与实践，建立了“化工十X”多学科交叉人才培养新机制，提出了一套“化工十X”多学科交叉人才培养的创新模式与方法，为综合性大学的传统工科专业改造升级提供了一条可行的路径。关键词新工科；化学工程与工艺；多学科交叉人才；“化工十X”模式Exploration and Practice of the ChemE+X Mode forMultidisciplinary Talent CultivationYuan Shaojun,Li Ji,Ji Xu,Tang Shengwei,Liang Bin(School of Chemical Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,Sichuan,China)Abstract:With the rise of new industry,traditional chemical industry also creates new industrial field anddirection.Chemical professional talents are in great demand in new energy,new material,informationindustry,and so on.Accordingly,School of Chemical Engineering of Sichuan University carried out theexploration and practice of cultivating multidisciplinary talents by interdisciplinary integration of chemicalengineering with material,energy,environment,and information technology in the construction of newengineering,and constructed the new mechanism of ChemE+X multidisciplinary talent cultivation.Thus,a set of innovative cultivation mode and method of ChemE+X multidisciplinary talents was putforward.The results of this study may provide a promising path for the upgrading and transformation of作者简介袁绍军（1 9 7 4-），男，教授，博导，化工系主任；李季（1 9 8 9-），男，博士；吉旭（1 9 6 9-），男，教授，博导；唐盛伟（1 9 6 9-），男，教授，博导，副院长；梁斌（1 9 6 3-），男，教授，博导，副校长。通信作者袁绍军，E-mail：y s j s c u.e d u.c n。*基金项目：四川大学新世纪高等教育教学改革工程（第九期）研究项目-面上项目“基于化工十信息交叉融合培养模式的探索与实践一互联化工微专业建设”（SCU9215）；四川省2 0 2 1 一2 0 2 3 年高等教育人才培养质量和教学改革项目“基于化工十X跨学科交叉创新人才培养模式的改革与创新研究”（JG2021-124）。袁绍军，等才培养模式的探索与实践traditional engineering disciplines in comprehensive universities.Key words:New engineering;Chemical engineering and technology;Multidisciplinary talent;ChemE+Xmode2017年教育部提出新工科建设计划1 1，形成了“天大行动”“复旦共识”“北京指南”系列指导文件2-4。新工科建设的目标是建立能适应产业和科技发展需求的人才培养体系5。钟登华院士提出，新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养多学科、创新型卓越工程人才6 。目前，新工科建设已成为全国高等工程教育改革的主要方向门。事实上，通过多学科融合解决实际工程问题，一直是化工学科发展创新的“智慧之门”。2 0 1 8 年，教育部在四川大学召开的全国1 50 所高校参加的会议上，发布了一流本科教育宣言，为新时代教育改革指明了方向 。四川大学基于自身学科发展现状，提出了“医强、文优、理进、工改”的发展方针。其中，“工改”就是指新工科教育改革。在化工学科建设过程中，四川大学化学工程学院将化工与材料、化工与能源、化工与环境、化工与信息技术进行交叉融合9-1 0 ，提出了“化工十X多学科交叉人才培养模式，试图超越传统的学科边界，推动化工学科建设和优化人才培养体系。面对学生多元化发展的需求，为了满足化工产业绿色发展和数字化转型对创新型人才的需要，学院依托教育部首批新工科研究与实践项目，开展了化工类专业多元化人才培养模式的创新与实践，探索了“化工十X”交叉学科贯通式人才培养新机制，总结了一套“化工十X”多学科交叉人才培养新模式与新方法。一、“化工十X”多学科交叉人才培养模式改革的出发点化工学科的研究与应用涉及化学、数学、物理、工程、人文、经济等多门学科的内容。随着社会经济的发展，化工学科实现了融合创新，先后衍生出了化工机械、有机化工、高分子化工、材料化工、食品化工、生物化工、环境化工等交叉学科和研究方向。为适应新技术与新经济发展的需要，进一步综合多学科的工具、技术和方法形成交叉学科体系，成为教育界的共识。因此，四川大学从以下三方面的需求出发，开展“化工十X”多学科交叉人才培养模式改革，以推动化工学科持续发展。（一）新兴产业对化工类交叉创新型人才的需求当前，新兴产业不断出现，传统化工行业也陆续衍生出新的产业领域和方向。新能源、新材料行业对化工专业人才产生了大量需求。这些行业领域宽广，其产业特点不同于传统的化工产业。原有传统教学模式下培养的化工人才不能满足新兴产业的需求。为了应对新一轮科技发展带来的产业变革与挑战，满足新兴产业对交叉创新型人才的需求，高校有必要探索“化工十X”多学科交叉人才培养模式。（二）化工行业的绿色化和智能化发展对人才知识和能力的需求随着科技的进步和社会的发展，我国化工产业迫切需要进行转型升级和技术革新。化工产业逐渐走向绿色化和智能化，这就要求从业人员能够基于大数据、信息流、物料流、能量流等进行优化并开展过程评价。为此，化工专业人才不仅需要掌握化工领域的专业知识，还需要全面掌握化工过程优化、设备与过程的模拟与优化、过程经济性评估等知识。可见，培养具有多学科专业知识的复合型人才是行业发展的新要求。（三）综合性大学传统工科专业转型升级的需求相较于新兴学科和专业，传统的化工专业吸引力偏低，这在一定程度上会影响生源质量和学生的学习热情。综合性大学的学科门类齐全，这为传统工科专业的转型升级带来了无可比拟的优势。化工学科是典型的“厚基础、宽口径”的学科，在新的历史条件下，需要加强与信息、能源、材料袁绍军，等才培养模式的探索与实践等学科的交叉融合，才能满足化工产业发展的新要求。实施“化工十X”多学科交叉人才培养模式，可以为综合性大学传统工科专业的转型升级提供一条新的路径。二、“化工十X”多学科交叉人才培养模式改革路径国外在几十年前就开始了工科教育改革探索，致力于为工业领域培养具有较强工程实践能力和创新能力的人才。跨学科的概念也由国外学者提出，他们认为教育改革方案的顶层设计者和实施者不仅要明确学生成功所需的知识和能力，而且要超越以学科为基础的教学方法，融合产业发展需求和无处不在的计算与通信技术，跨越传统学术领域，传播并创新知识体系。麻省理工学院、卡内基梅隆大学、帝国理工学院等高校在研究生教育领域已展开跨学科教育实践，并积累了有益的经验。教育实践证明，学科之间的相互联系正日益加强，化工与材料、化工与能源、化工与环境、化工与信息技术的交叉融合逐渐深人，科学创新与技术应用所产生的知识已经超越了传统的学科边界。在此背景下，教育工作者要深人探讨如何跨越不同学科思维的界限，思考教育、科学以及工程实践的核心问题，优化高校化工类专业多学科交叉人才培养体系与模式。四川大学化学工程学院“化工十X”多学科交叉创新人才培养模式改革的路径有以下三种。（一）明确“化工十X多学科交叉人才培养思路学院通过调研化工、材料、能源等领域的发展方向及人才需求，明确相关产业低碳化、绿色化和智能化发展对化工专业人才的要求。国家中长期教育改革和发展规划纲要（2 0 1 0 2 0 2 0 年）中明确提出要创新人才培养模式、探索多种培养方式，并剖析不同交叉学科方向人才培养的目标、深度、难度及可行性。针对各领域涉及的学科交叉深度的不同，学院设置了“化工十X”的培养方案，具体包括“化工十X方向”宽口径型人才培养方案及“主修化工十辅修X”深度创新人才培养方案，全面落实“立足基础、面向工业、服务社会”的“化工十X”多学科交叉人才培养。（二）深度探索“化工十X”多学科交叉人才培养模式学院基于自身化工科研特色和师资队伍结构，在化学工程与工艺专业设置了低碳技术与绿色化工、新能源与材料化工、大数据与互联化工三个微专业方向进行多学科交叉人才培养。学院还重构了专业课程教学体系并修订培养方案，基于OBE理念，以“化工十X”多学科交叉人才能力与素质要求为出发点，构建了以能力培养为导向的课程教学体系（见图1），通过不同模块的教学逐步提升学生的专业核心能力、交叉学科基本能力和综合能力，以及家国情怀、批判性思维、国际视野、可持续发展意识和创新创业能力。（三）持续完善“化工十X”多学科交叉实训和实践平台学院依托新建的卓越工程师教育训练中心，强化化工十X”多学科交叉人才的大工程观和创新创业能力培养，并建设了跨学科实践平台。图2展示了“化工十X”跨学科实训平台的建设思路，该平台涵盖大数据与互联化工方向涉及的计算设备、工业大数据平台、数字李生系统、CPS系统、可视化设施，绿色与低碳化工方向涉及的创新贯通式低碳化工实训平台和清洁磷化工实训平台，以及新能源与材料化工方向涉及的创新性实验训练平台等。三、“化工十X”多学科交叉人才培养模式改革的成效“化工十X”多学科交叉人才培养模式体现了“化工十新理念”“化工十新体系”“化工十新方法”的内涵，给出了“化工十X”多学科交叉人才培养的目标与方案，以及具有创新性的培养计划和课程体系。针对化工数字化转型对“化工十工业互联网”交叉人才的需求，学校首创了全国互联化工交叉试验班（专业代码：0 8 1 3 0 1），于2 0 2 0 年开始招生；新建并改造了3 8 门多学科交叉融合课程，编著（改编）出版了1 2 本新教材，建设了3 个校内多元化人才培养实训平台和2 0 个创新实验项5袁绍军，等多学科交叉人才培养模式的探索与实践化工理论课程工程基础课程专业核心能力工程基础模块实习实训安全环保课程与实践信息课程与实践可持续发展意识工程提升模块新兴工程技术创新创业能力创新创业实践创新创业能力创新创业模块学科竞赛化工+X多学科交叉人才“化工+X”理论课程综合能力综合素质模块“化工+X”实践交叉学科理论课程交叉学科基本能力交叉素质模块交叉学科实践思政课程家国情怀逻辑课程人文素质模块人文课程“化工十X”能