征程波澜壮阔,初心历久弥坚。在新时代本科人才培养中,四川大学坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入学习贯彻党的二十大精神,扎实开展学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育,矢志“为党育人、为国育才”,坚持有组织的人才培养、有责任的教育创新、有研究的管理服务、有引领的典型示范,着力造就拔尖创新人才培养。
在学校本科教育教学中,涌现出了一批有贡献突出的先进集体和先进个人,特推出本科教学工作先进集体、先进个人系列报道,旨在充分发挥榜样引领示范作用,汇聚磅礴奋进力量鼓励广大教师全身心投入教学,切实提高教育教学质量,推动主题教育“走深”“走实”“走心”。
【榜样力量】化学工程学院获评2022年“四川大学本科教学先进单位”
深入贯彻习近平总书记关于高等教育、科技创新和人才工作的重要论述精神,全面落实中央有关部委《关于深入推进世界一流大学和一流学科建设的若干意见》《关于加强基础学科人才培养的意见》等一系列的文件的要求,是当前全国各高等学校人才培养的重要任务,是推进新时代拔尖创新人才培养的重要任务。近年来,四川大学化学工程学院坚持高等教育“四个服务”,坚持科技创新“四个面向”,按照《新时代四川大学拔尖创新人才培养实施方案》的有关要求,贯彻“顶天立地”人才培养理念,聚焦“厚通识,宽视野,多交叉”人才培养方略,针对目前工程教育中教学和实践联系不紧密、传统教育对学生全面工程素质提升不够、学生系统分析和解决复杂工程问题能力不足等瓶颈问题,将一流人才培养与一流科学研究、一流社会服务协同并进,充分发挥磷化工、低碳化工、膜分离和智慧化工、安全工程等学科领域优势,以大学生科创竞赛为载体,探索探究式实践型教学新路径,取得了显著工作成效。
一、以科创竞赛为载体,厚植学生工程实践精神,实践教学成果突出
四川大学化学工程学院历来重视科创竞赛对学生成长成才、全面发展的重要作用,组织成立学生竞赛社团组织,选拔经验丰富教师担任指导教师,课堂教学重视学生实践动手能力培养。在十几年的参赛实践中,一批又一批的参赛师生主动投入到竞赛实践中,展示川大学子的专业和创新。他们用专业和严谨诠释竞赛精神,用探索和创新开拓化工内涵,用勇毅和坚韧创造新的成绩,用实践和行动铸就了“严谨专业、勇于攻坚、探索创新、力争上游”的化工竞赛精神,取得了累累硕果。
1.全国大学生化工设计竞赛:由中国化工学会、中国化工教育学会联合主办,为国家A级赛事,是化工教育界影响力最大,参加学生最多,社会关注度最大的竞赛。
从2007年该赛事举办以来,四川大学化工学院每年均组队参赛,2012年以来连续11年获得全国特等奖,并于2012年、2016年斩获全国金奖(第一名),共计获得全国特等奖、全国一等奖、全国二等奖、全国三等奖及西南赛区特等奖、一等、二等奖等80余项奖项。学院还充分发挥在西部的引领作用,积极组织各高校的竞赛培训、教学研讨,带动了整个西南地区的学科竞赛水平的提升,全国大学生化工设计竞赛已经成为川大学子展示教育教学成果、扩大办学影响的重要舞台。
图1. 我校学子获得2016“东华科技-陕鼓杯”
第十届全国大学生化工设计竞赛金奖
图2. 我校学子连续十一年获得
全国大学生化工设计竞赛特等奖
2.全国“互联网+化学反应工程”课模设计大赛:2016年,在化工教指委的指导下,四川大学发起了全国“互联网+化学反应工程”课模设计大赛,旨在加强学生对《化学反应工程》课程的兴趣和参与程度,进一步提升学生的化工工程实践能力,推动“信息+化工”交叉融合。作为竞赛的主要发起者,四川大学分别于2016年、2018年承办了第一届和第二届全国“互联网+化学反应工程”课模设计大赛。取得了全国特等奖1项、一等奖11项、二等奖16项、三等奖5项、优秀奖4项、最佳组织奖1项等30余项目。
图3. 我校学子获全国“互联网+化学反应工程”课模设计大赛一等奖
3.全国大学生化工实验大赛:2017年由教育部高等学校化工类专业教学指导委员会、中国化工教育协会联合发起,该项竞赛涵盖了化工原理理论、实验及仿真三方面内容,是对学生理论知识运用能力及实践动手能力的综合考察。为了引导学生积极参加这类竞赛,更好的培养学生“双创”能力,在“做中学”中不断提升自身竞争力、赛出成绩并扩大学科影响,我校于2022年主办了全国大学生化工实验大赛总决赛。共取得了全国特等奖、全国一等奖、全国二等奖、及西南赛区特等奖、一等奖、化工原理实验优秀团队奖等奖项30余项。
图4. 化工学子获2022“全国大学生化工实验大赛”特等奖
4.全国大学生过程装备实践与创新大赛:全国大学生过程装备实践与创新大赛由中国机械工程学会主办,聚焦过程装备行业,旨在提升学生的创新能力和工程实践能力,研究开发出更多更好的具有新原理、新技术、新工艺、新材料及新结构的过程装备。我校学子在该项赛事中获得了全国一等奖、二等奖等30余项。
图5. 化工学子获2022“大学生过程装备实践与创新大赛”一等奖
5.中国大学生Chem-E-Car竞赛:Chem-E-Car竞赛是由美国化学工程师学会(American Institute of Chemical Engineers, AIChE)所发起开展的一项运用化学工程技能的国际性赛事,旨在提升化工专业大学生研究创新和学以致用的能力,培养化工专业创新型复合人才。2017年,天津大学将Chem-E-Car竞赛引入国内,我校连续五届组织学生参加本项赛事。取得了全国第十名、最佳视频奖、金轮胎奖、最佳海报奖等多项奖项。
图6. 我校学子在2022年中国大学生Chem-E-Car竞赛中获得
性能比赛第十名和最佳视频奖
6.大学生“互联化工”设计竞赛。
以四川大学“互联化工”研究中心和“互联化工交叉试验班”为依托,化工学院2019年开始联合清华大学、大连理工大学、重庆大学、中南大学等高校发起了大学生“互联化工”设计竞赛,竞赛强调应用大数据、人工智能、工业互联网等技术手段解决化工中的复杂技术问题。四川大学获得了全国特等奖、全国一、二等奖等奖项10余项。
同时,化工学院还积极组织学生参加互联网+大学生创新创业大赛、创青春创新创业大赛、制药工程设计大赛、安全工程设计大赛等各项比赛,均取得了不俗的成绩。
图7. 我校学子在2022年大学生互联化工设计竞赛获得特等奖
二、以科创竞赛为依托,推进教育教学改革,教学质量稳步提升
一是树立并形成“以学为中心”的教学理念
基于“大工程”教育理念,围绕“学生中心、能力培养”的核心,化工学院将学科竞赛于实践类教学紧密结合,对教学内容、教学方法、教学评价和教学模式等进行深化改革,调整和优化内容,丰富教学方法,强化理论与实践教学相结合等教学形式。并通过培训、专项指导等方式,剖析竞赛所用到的知识和手段,引导学生利用所学知识和技术手段分析和解决实际问题。通过参加赛事,找出自身差距,促使发奋努力,自主学习新知识、新手段和新方法,培养团队合作精神,提高表达和管理能力。以赛促学,激发了学生潜能,增强了全局观和创新创业意识,解决了学习知识碎片化问题,提升了综合素质和竞争力。
图8. 化工学院以赛促学,深化教学改革内容
二是构建形成多层次、多维度的课上课下相结合培养体系
结合学科特点和不同层次学生需求,探索并实践了“课堂+实践+社团+团队”新模式,构建了多层次、多维度的课上课下相结合竞赛教学体系,横向交叉融合,纵向循环提升,强化创新创业意识,提升工程实践能力。课堂方面,开设了《化工设计竞赛培训课程》、《化工实验大赛培训课程》等专门针对竞赛的选修课程,并在相关课程中强化了竞赛所需的前沿专业知识和技术手段的教学及相关实践学时;实践方面,在优化专业实验、工厂实习的基础上,新开设了创新性探索实验;社团方面,组建了专业的竞赛社团,鼓励学生思维碰撞交流,定期针对竞赛内容交流沟通;团队方面,依据竞赛要求,组队参赛,分工协作。
参照竞赛要求设计研讨内容和综合性测试题目,鼓励学生组队,提高学生学习积极性和参与度;通过互动讨论、演讲辩论等形式,引导学生综合运用所学知识和文献资料有理有据慎思和辨析,可行性分析论证后展示成果,剖析工程化过程中可能存在的问题与应用前景。结合竞赛,适当调整理论知识和实践内容,拓展学生视野,多接触学科和应用前沿,更好适应新环境和新要求。通过“交流、探究、慎思、辨析、笃行”等教育方式创新,促进了理论、实践和竞赛的融会贯通。
图 9. 通过创新教育方式促进理论、实践与竞赛的相得益彰
三是打造了一支思想理论水平高、课堂教学经验丰富、工程实践成果突出的教师队伍
结合工程能力培养的需求,依托于化工学院强大的工程应用经验,以《化工设计》、《化学反应工程》、《化工原理》、《化工设备设计》等课程教师为基础,鼓励、组织教师参加指导团队,组建了由四川大学副校长梁斌教授领衔的一支老中青结合的有着丰富工程实践经验的指导团队。建立了以教学院长统筹,竞赛指导团队负责竞赛指导,研究生参加辅助指导,学生协会负责竞赛动员和日常管理的完善的机制。通过竞赛,建设了梯队合理、工程实践经验丰富的教师队伍,为提升我校工程教育质量提供了保障。
四是构建形成了探究式实践性教学的新途径
以科创竞赛为载体,探索探究式实践性教学新路径,不仅提高了学生工程实践能力,还提高了老师的教学水平,并为教学教改提供了丰富的素材。专业教师主编、参编教材8 部,其中国家级规划教材1部,获得了首届全国优秀教材奖1项。《化学反应工程》获批国家级一流课程。专业教师近5年承担国家级教改项目4项、省部级教学改革项目1项,学校教改项目19项,发表教学研究论文16 篇,其中英文论文3篇。并在包括中国化工年会、制药工程年会等多项重要会议上进行过成果交流。
三、以科创竞赛为契机,有力推动建设了“川大特色”的一流实训平台
竞赛是促进课程建设和激发学生学习兴趣的重要方式,对于培养综合能力和应用专业知识解决实际问题的能力具有显著成效。近年学科竞赛在本科教育中的影响力突显,教指委、化工教育协会等重要部门对课程竞赛给予极大关注。为此,化工学院投入资源建设了“大数据与互联化工”、“绿色与低碳化工”、“新能源与材料化工”等多元化人才培养实验训练平台,创新了化工安全与智能化、化工大数据、贯通式低碳化工、清洁磷化工、膜科学与微流控等实验体系,新开了20个创新实验。设计开发了一批自主知识产权的专业实验设备,对传统化工原理、化工工艺实验进行整合和升级。其中,面向二氧化碳捕集、吸附和应用的贯通性实验面向了双碳目标,受到学生欢迎及同行广泛的关注。从硬件上支撑与支持化工专业学生参加各项国际性、全国性双创大赛、培养双创能力。通过在实训平台上执行单元实验、全流程集成实验,使本科生获得生产实习中无法获得的装置操作体验,改变了原来走马观花式的学习方式。
图10. 多元化人才培养实验实训平台
基于大数据技术及理念,打造“工业互联”智能系统。学校又投入专项经费约1000万元,升级各单元设备的控制及检测系统,采集反应釜、气体分离单元等工艺环节的稳态/动态实验参数,结合各设备单元数学模型,构建全流程的稳态/动态数字化模型,通过数据挖掘结合云计算对化工过程进行模拟仿真,进而实现智能优化,通过设备在线控制对流程操作的可靠性进行评价,从而大大提高学生仿真能力。将对新能源低碳、料浆法磷铵、工业磷铵三个工艺流程进行智能集成改造,将工艺流程打造成“集成、共享、协同、智慧”的实训平台,培养学生化工大数据集成优化意识。
四、强化新一代技术成果与化工传统技术体系的融合,丰富过程强化的多学科交叉实践途径、提升实践效益。
化学工程学院在化学工程学科的改革中,将化工与材料、化工与能源、化工与环境、化工与信息技术的交叉融合,提出基于“化工+X”多学科交叉人才培养模式的新工科改革。在化学工程与工艺专业设置“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”三个方向进行多学科创新人才培养。针对化工数字化转型对“化工+工业互联网”交叉人才的需求,全国首创了“互联化工交叉试验班”(专业代码:081301),于2020年开始招生。新建或改造了38门多学科交叉融合课程,编著或改编出版了12本新教材,建设了3个校内多元化人才培养实训平台和20个创新实验项目,建立了3个国家级、15个校级多元化人才培养实践基地。并以此为依托创办了全国“互联网+化学反应工程”和“大学生互联化工设计竞赛”。
依托四川大学新建卓越工程师教育训练中心,强化“化工+X”多元化人才的大工程观和创新创业能力,建设跨学科实践平台。图2展示了“化工+X”跨学科实训平台的建设思路,建设规划中包括“大数据与互联化工”涉及的计算设备、工业大数据平台、数字孪生系统、CPS系统、可视化设施;“绿色与低碳化工”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,“新能源与材料化工”涉及的创新性实验训练平台等。
图11“化工+X”跨学科实训平台建设思路
我校化工学院以科创竞赛为载体,集成多学科知识,纵横成网,构建了多层次、多维度的全过程探究式实践性教学新路径,培养了学生的创新创业意识,提高了工程教育质量;融竞于教,构建了以学生为中心、以能力培养为导向的工程教学模式,改革了教学内容、方法、实践内容与形式等,竞赛成果反哺教学,丰富案例,引导学生系统分析和解决问题;以竞赛为激励手段,丰富专业社团内涵,建立不同学生参与的可持续发展模式,通过竞赛加强了交流沟通和协助,建立了一支多元化人才培养团队,提升了专业影响力、学生学习积极性和效果;搭建了多学科竞赛平台,推动了“川大特色”实训平台建设。科创竞赛促进课堂、实践、社团、团队和校企合作,为培养具有全局观的学科交叉化工类创新人才培养提供重要支撑。
蓝图已绘就,号角声嘹亮,站在高等教育的新起点上,全校师生深入开展学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育,把理论学习成果转化为全面落实立德树人根本任务,交出建设中国特色世界一流大学的高分答卷。