發(fā)布時間：2023-03-21 17:07:55
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的化學(xué)工程技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
當(dāng)代化學(xué)工業(yè)對化學(xué)化工類人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。如何培養(yǎng)基礎(chǔ)理論知識扎實、工作適應(yīng)性強、具有創(chuàng)新能力的人才，是綜合性大學(xué)化學(xué)化工教學(xué)改革面臨的重要課題。目前，綜合性大學(xué)化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)專業(yè)每年都有相當(dāng)一部分畢業(yè)生進(jìn)入化學(xué)、化工和制藥等企事業(yè)單位業(yè)從事研究開發(fā)或工程技術(shù)工作，這種趨勢還會隨著創(chuàng)新性國家的建設(shè)而逐年增長?；瘜W(xué)工程基礎(chǔ)是綜合性大學(xué)化學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是唯一的一門工程技術(shù)類課程，該課程的教學(xué)改革與實踐對于理工學(xué)科交叉與學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)是綜合性大學(xué)化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)專業(yè)其他課程所不能替代的。在充分發(fā)揮綜合性大學(xué)基礎(chǔ)理論研究優(yōu)勢的同時，通過對理科專業(yè)化學(xué)工程基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的更新、充實和調(diào)整，為化工類企事業(yè)單位培養(yǎng)和造就具有開拓創(chuàng)新精神、勝任科學(xué)研究與工程技術(shù)工作、適應(yīng)性強的化學(xué)化工專業(yè)人才。
二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的優(yōu)化
以創(chuàng)新教育思想為指導(dǎo)，研究改革化學(xué)工程基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，建立培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的化學(xué)工程基礎(chǔ)課程內(nèi)容新體系。動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞與化學(xué)反應(yīng)工程（“三傳一反”）仍將是化學(xué)工程基礎(chǔ)教學(xué)的核心內(nèi)容，應(yīng)不斷充實更新才能反映學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和適應(yīng)社會經(jīng)濟需求?；瘜W(xué)和化學(xué)工程學(xué)是支撐物質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)工業(yè)的學(xué)科，前者研究分子之間發(fā)生反應(yīng)的可能性、必要的條件和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，后者研究物質(zhì)的流動、質(zhì)能傳遞及其對反應(yīng)過程與產(chǎn)物的影響。
1.優(yōu)化更新教學(xué)內(nèi)容，反映體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步。化學(xué)工程基礎(chǔ)作為理科化學(xué)專業(yè)的工程技術(shù)課程，其教學(xué)內(nèi)容除了動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞與化學(xué)反應(yīng)工程以外，還應(yīng)當(dāng)及時反映和體現(xiàn)學(xué)科的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步。根據(jù)授課學(xué)時，突出教學(xué)重點，優(yōu)化教學(xué)計劃，精選教學(xué)內(nèi)容。以化學(xué)工程學(xué)的基本觀點、基本原理和基本方法為核心，結(jié)合典型化工過程，理論聯(lián)系實際，使學(xué)生在有限的教學(xué)學(xué)時內(nèi)，掌握本門課程的基本知識，熟悉研究與應(yīng)用對象，為今后從事化學(xué)化工專業(yè)技術(shù)工作打下堅實基礎(chǔ)。在其他科學(xué)技術(shù)的帶動和社會需求的推動下，化工分離技術(shù)近年來取得了很大進(jìn)步。新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，膜分離和超臨界流體萃取等新型分離技術(shù)就是其中的代表。我們在教材的編寫和課堂教學(xué)中，有意識地加入這些內(nèi)容，便于學(xué)生從課堂上了解新的科學(xué)知識，拓寬學(xué)術(shù)視野。
2.引導(dǎo)學(xué)生建立工程技術(shù)與技術(shù)經(jīng)濟觀點，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。科學(xué)與技術(shù)的交叉和滲透，要求我們培養(yǎng)的學(xué)生不僅要掌握扎實的基礎(chǔ)理論知識，還要學(xué)會運用所學(xué)的理論解決工程實際問題。綜合性大學(xué)理科化學(xué)專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)理論知識比較扎實，在課堂教學(xué)中，我們根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合工程實際，啟發(fā)學(xué)生從工程實際問題出發(fā)，強調(diào)工程實際的特點，突出工程實踐的技術(shù)經(jīng)濟問題，灌輸學(xué)生節(jié)能減排與綠色環(huán)保的理念，訓(xùn)練學(xué)生綜合運用數(shù)學(xué)、物理與化學(xué)等多學(xué)科知識，綜合分析化工單元操作與工業(yè)裝置中涉及的復(fù)雜問題，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)思維方法與工程設(shè)計等綜合素質(zhì)。
3.改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效率。化學(xué)工程基礎(chǔ)課程的課堂教學(xué)內(nèi)容涉及化工單元操作與工藝過程。綜合性大學(xué)化學(xué)專業(yè)的學(xué)生一般沒有見過真實的化工設(shè)備，對化工廠與化工設(shè)備和裝置缺乏感性認(rèn)識，通過多媒體教學(xué)技術(shù)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)方法，可以促進(jìn)學(xué)生感知與思維、理論與實踐的結(jié)合，提高學(xué)生對化學(xué)工程基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，使他們由不熟悉、不了解化工企業(yè)與裝置轉(zhuǎn)變?yōu)橄矚g應(yīng)用學(xué)科、樂于進(jìn)入與應(yīng)用密切相關(guān)的教師實驗室開展業(yè)余科研。為此，我們一方面利用多媒體的優(yōu)點，在課堂教學(xué)中放映一些設(shè)備的實物圖像。另一方面，在有關(guān)課程中增加了實習(xí)參觀環(huán)節(jié)，組織學(xué)生到石油化工廠、有機化工廠和精細(xì)化工廠等企業(yè)參觀實習(xí)，增強學(xué)生對加熱爐、精餾塔、泵、換熱器等主要化工設(shè)備的感性認(rèn)識。
三、教學(xué)團(tuán)隊與課程體系的建設(shè)
以先進(jìn)的教學(xué)理念為先導(dǎo)，以高水平的教學(xué)團(tuán)隊為根本，以科學(xué)的課程新體系為核心，以優(yōu)良的規(guī)劃教材為保障，強化教學(xué)團(tuán)隊的建設(shè)，使所有主講教師成為教學(xué)改革的高水平運動員和創(chuàng)新教育的優(yōu)秀教練員。
1.建設(shè)高水平教學(xué)團(tuán)隊。從事課堂和實驗教學(xué)的主講教師也要承擔(dān)高水平的科研項目，提高教師的科研水平。我們承擔(dān)“化學(xué)工程基礎(chǔ)”的主講教師都具有教授職稱并擔(dān)任博士生導(dǎo)師，承擔(dān)了一些科學(xué)研究項目。同時，也積極思考和實踐課程的教學(xué)改革，奠定了學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的堅實基礎(chǔ)。沒有高水平的教學(xué)團(tuán)隊，不可能進(jìn)行教學(xué)改革的實踐，更不可能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的學(xué)生。
1.1應(yīng)用型本科人才要求
根據(jù)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的特征及社會對化工人才需求的趨勢,應(yīng)用型高校化學(xué)工程與工藝專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)化學(xué)化工理論基礎(chǔ)扎實,實踐動手能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力及外語與計算機應(yīng)用能力較強,適應(yīng)化工、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等部門從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才[2]。為了實現(xiàn)上述目標(biāo),化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)用型本科人才應(yīng)具備的基本素質(zhì)與專業(yè)能力包括7個方面:①樹立正確的世界觀,具有良好的人文精神、科學(xué)素養(yǎng),能處理好人與環(huán)境、人與社會的關(guān)系;②掌握化學(xué)工程與工藝的基本理論和基本知識;③掌握化學(xué)裝置工藝與設(shè)備設(shè)計方法,掌握化工過程模擬優(yōu)化方法;④具有對新工藝、新產(chǎn)品、新技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行研究、開發(fā)和設(shè)計的初步能力;⑤了解化學(xué)工程的理論前沿,了解新工藝、新技術(shù)與新設(shè)備的發(fā)展動態(tài);⑥掌握文獻(xiàn)檢索的基本方法,具有一定的科學(xué)研究和實際工作能力;⑦具有創(chuàng)新意識和獨立獲取新知識的能力[2]。因此,根據(jù)現(xiàn)代科技和生產(chǎn)的發(fā)展需要,以服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展為目標(biāo),把握高等教育規(guī)律和化學(xué)工程與工藝專業(yè)特征,制定化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。在人才培養(yǎng)方案制定的過程中,合肥學(xué)院借鑒德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)培養(yǎng)應(yīng)用型人才成功經(jīng)驗,非常重視企業(yè)的作用,將企業(yè)要求與學(xué)生的培養(yǎng)相結(jié)合,構(gòu)建理論教學(xué)與實踐教學(xué)相學(xué)體系,確定了以“面向企業(yè)、立足崗位、注重素質(zhì)、強化應(yīng)用、突出能力”為指導(dǎo)思想的“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)模式。理論教學(xué)體系體現(xiàn)“三個服務(wù)”原則:基礎(chǔ)理論教學(xué)要為專業(yè)技術(shù)課教學(xué)服務(wù),理論教學(xué)為提高學(xué)生綜合素質(zhì)服務(wù),把素質(zhì)教育貫穿于教學(xué)全程,為培養(yǎng)學(xué)生具有獨立分析和解決實際問題的能力服務(wù),注重培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)成果的吸納和綜合應(yīng)用能力。建立與培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的實踐教學(xué)體系,形成基礎(chǔ)實訓(xùn)、專業(yè)實訓(xùn)及校內(nèi)、外實訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的綜合實訓(xùn)教學(xué)一體化,完成實訓(xùn)教學(xué)。促進(jìn)學(xué)生掌握專業(yè)技能,實施“四年九學(xué)期制”,提高學(xué)生就業(yè)競爭能力。
1.2化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才要求
化學(xué)工程與工藝專業(yè)是為了適應(yīng)新世紀(jì)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展而設(shè)置的,是由原來的化學(xué)工程、有機化工、無機化工、高分子化工、精細(xì)化工、煤化工、工業(yè)催化等專業(yè)合并而成的寬口徑專業(yè),覆蓋面寬、涉及領(lǐng)域廣[3]。該專業(yè)具有兩大特色:一是覆蓋面廣。研究領(lǐng)域涉及無機化工、有機化工、精細(xì)化工、材料化工、能源化工、生物化工、醫(yī)藥化工、微電子化工等諸多領(lǐng)域;二是工程特色顯著。該專業(yè)以化學(xué)工程與化學(xué)工藝為兩大支撐點,化學(xué)工程主要研究化工過程及設(shè)備的開發(fā)、設(shè)計、優(yōu)化和管理?；瘜W(xué)工藝則研究以石油、煤、天然氣、礦物、動植物等自然資源為原料,通過化學(xué)反應(yīng)和分離加工技術(shù)制取各種化工產(chǎn)品?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)涉及的工程放大技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)技術(shù),不僅在化工領(lǐng)域,而且在醫(yī)藥、材料、食品、生工等眾多相關(guān)領(lǐng)域均大有用武之地。因此,化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)有較強的工程能力和工作適應(yīng)性,需掌握化工生產(chǎn)技術(shù)的基本原理、專業(yè)技能與研究方法,具有從事化工生產(chǎn)控制、化工產(chǎn)品和過程的研究開發(fā)、化工裝置設(shè)計與放大的初步能力[4]。
1.3應(yīng)用型化工人才實踐教學(xué)體系構(gòu)建
高等工程教育強調(diào)綜合素質(zhì)的基礎(chǔ)作用和工程素質(zhì)的定型作用。培養(yǎng)應(yīng)用型化工特色人才,核心就是培養(yǎng)實踐能力強的應(yīng)用型人才。以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo),以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),遵循教育教學(xué)基本規(guī)律,堅持育人為本,教學(xué)為綱,根據(jù)學(xué)生需要,圍繞學(xué)生能力拓展和知識結(jié)構(gòu)構(gòu)建實踐教學(xué)體系。該體系由基本技能、專業(yè)能力、綜合能力三層次訓(xùn)練組成,將課外創(chuàng)新活動和社會實踐有機融合。借鑒德國成功的經(jīng)驗,培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力、項目實現(xiàn)能力及創(chuàng)新能力。實踐教學(xué)根據(jù)能力要求可分為3個層次:基礎(chǔ)實踐層、專業(yè)實踐層、綜合和創(chuàng)新實踐層?；A(chǔ)實踐層以強化“三基”,培養(yǎng)基礎(chǔ)能力為目的,將基礎(chǔ)化學(xué)實驗分為3個層次和5個模塊,構(gòu)成一個彼此相連,逐層提高的體系[5]。通過化學(xué)專題研究訓(xùn)練,強化了知識和技能的綜合性;認(rèn)知實習(xí)在實踐教學(xué)體系中處于承上啟下階段。學(xué)生在與自己相近或相關(guān)的崗位上經(jīng)過認(rèn)知實習(xí),了解專業(yè)所需要的專業(yè)知識、能力、素質(zhì),有利于他們結(jié)合自己的興趣,規(guī)劃未來發(fā)展,在專業(yè)方向的選擇、課程模塊的選擇上會更加理性。2周金工實習(xí)和1周電工電子實習(xí),實現(xiàn)基礎(chǔ)能力培養(yǎng)目標(biāo);專業(yè)實踐層是在理論教學(xué)和基礎(chǔ)能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,通過專業(yè)基礎(chǔ)實驗、課程設(shè)計、工程實訓(xùn)等實踐教學(xué)的環(huán)節(jié)實現(xiàn)專業(yè)能力培養(yǎng);綜合和創(chuàng)新能力是對技術(shù)基礎(chǔ)知識、運用專業(yè)知識解決實際問題能力和知識遷移能力的綜合體現(xiàn),反映學(xué)生整體素質(zhì)。通過畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)等實踐教學(xué)環(huán)節(jié),配合第二課堂科技活動,達(dá)到培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的目的?？傊?各層實踐教學(xué)活動層層遞進(jìn)、相互滲透,達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)規(guī)定的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的要求。
2圍繞工程能力培養(yǎng),實施實踐教學(xué)改革
2.1突出強化實踐鍛煉,提高教師實踐教學(xué)水平
教師是實踐教學(xué)體系的主導(dǎo)者,也是實踐教學(xué)體系的實踐者。要培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才,必須要有高水平的教師隊伍。按照這一思路,為所有的實驗室配備了具有碩士學(xué)位的專職實驗教師,采取走出去、請進(jìn)來的辦法培養(yǎng)教師的實踐能力,派合肥學(xué)院高學(xué)位高職稱的教師到企業(yè)去鍛煉6~12個月,增加教師的工程意識和實踐能力。根據(jù)學(xué)院要求成立了實驗技術(shù)教研室,這不僅是名稱和內(nèi)涵的改變,更重要的是教育理念的轉(zhuǎn)變,建立實驗技術(shù)教研室,由教授、博士擔(dān)任主任,具有研究生學(xué)歷的教師為成員,研究實踐教學(xué)內(nèi)容、方法和手段,進(jìn)行實驗教學(xué)、實驗課程內(nèi)容和方法改革等工作。目前,和化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗實踐教學(xué)有關(guān)的合肥學(xué)院院級教研立項6項,安徽省教育廳立項3項,獲得教學(xué)成果獎合肥學(xué)院二等獎一項、三等獎一項;安徽省三等獎一項。聘請企業(yè)和設(shè)計院等單位人員擔(dān)任教師,讓學(xué)生參與解決實際工作問題,提高實踐能力。
2.2加強實踐教學(xué)條件建設(shè),提供實踐教學(xué)載體
實驗室和實習(xí)基地是完成實踐教學(xué)內(nèi)容所必需的保障平臺。在實驗室建設(shè)方面,加強以無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)課程為支撐的基礎(chǔ)化學(xué)實驗室建設(shè),和以化工原理為支撐的化工基礎(chǔ)實驗室。專業(yè)實驗作為一門最能反映專業(yè)特色,與專業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展關(guān)系最為密切的實踐性課程,必須跳出原有的框架,重新構(gòu)建一個能夠全面反映化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展方向、適合按專業(yè)大類組織實驗教學(xué)、有利于培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的新框架。根據(jù)化學(xué)工程與工藝核心課程化工熱力學(xué)、傳遞過程原理、化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程和技術(shù)化工工藝學(xué)作為構(gòu)架,遵循以下原則:緊扣化工過程研究與開發(fā)的方法論;充分考慮工程學(xué)與工藝學(xué)實驗的適當(dāng)平衡;具有典型性、力求先進(jìn)性、增加綜合性;實驗內(nèi)容既符合化學(xué)工程與工藝學(xué)科發(fā)展規(guī)律,又具有鮮明的先進(jìn)性和特色,建立了化工熱力學(xué)實驗室等專業(yè)實驗室。根據(jù)專業(yè)和學(xué)生發(fā)展需要,在專業(yè)方向上設(shè)立分離工程和精細(xì)化工2個化工專業(yè)方向,并建立精細(xì)化工和分離技術(shù)2個實驗室,建立膜材料和膜過程院級重點實驗室1個。校外實習(xí)是強化專業(yè)知識、增加學(xué)生的感性認(rèn)識和創(chuàng)新能力的重要綜合性教學(xué)環(huán)節(jié),校外實習(xí)基地是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要場所,是學(xué)生接觸社會、了解社會的紐帶[6]。以校企互利雙贏為機制,開展產(chǎn)學(xué)合作,和中鹽四方集團(tuán)等14家企業(yè)建立良好的合作關(guān)系,與企業(yè)合作共建實驗室2個。每年由校內(nèi)和企業(yè)教師共同指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實習(xí),并在畢業(yè)論文(設(shè)計)環(huán)節(jié),由企業(yè)提出課題,真題真做,學(xué)生將所學(xué)知識和生產(chǎn)實際相結(jié)合,取得在書本上得不到的收獲。中鹽四方集團(tuán)、東華集團(tuán)工程技術(shù)人員指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計多次獲合肥學(xué)院優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(論文)獎。
2.3第一課堂與第二課堂相結(jié)合,著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
為了達(dá)到實驗課培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的更高目標(biāo),以培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力為出發(fā)點,以學(xué)生個性化能力培養(yǎng)為重點,學(xué)院制定了《合肥學(xué)院學(xué)生第二課堂活動學(xué)分管理暫行辦法》,將第一課堂與第二課堂結(jié)合起來,收到明顯的效果?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè),以化學(xué)工程師之家和學(xué)生參與教師科研為主要內(nèi)容開展第二課堂科技活動。化工工程師之家于2007年11月建成運行。以培養(yǎng)“未來的工程師”為目標(biāo)、以工程設(shè)計為核心、以模型制作為基礎(chǔ),通過形式多樣的活動培養(yǎng)學(xué)生的工程意識;通過加強合作促進(jìn)團(tuán)隊精神;通過模型制作提高工程應(yīng)用能力;通過工程設(shè)計提高工程素養(yǎng);通過企業(yè)化運作模式培養(yǎng)學(xué)生效率意識、責(zé)任意識和管理能力。作為第二課堂的重要平臺,重點培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力、管理能力、協(xié)調(diào)組織的領(lǐng)導(dǎo)能力和團(tuán)隊精神。通過借鑒企業(yè)化管理模式,營造企業(yè)氛圍,培養(yǎng)學(xué)生效率意識、責(zé)任意識和管理能力,增強學(xué)生對社會的適應(yīng)能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。目前,累計培訓(xùn)學(xué)生500人以上?；瘜W(xué)工程與工藝學(xué)生在各種全國性競賽中取得了一系列好成績。2010年,在科技部等單位舉辦的青年科技創(chuàng)新競賽獲得二等獎,“三井化學(xué)”杯第四屆大學(xué)生化工設(shè)計競賽二等獎和華南地區(qū)第四屆大學(xué)生化工設(shè)計創(chuàng)業(yè)大賽二等獎。近3年來,學(xué)生34篇,其中被SCI、EI收錄的9篇。
為了能更好的進(jìn)行做好化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革，我們對現(xiàn)行化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)方案的進(jìn)行了修訂工作。根據(jù)本專業(yè)特色和學(xué)生的具體情況，我們先后選擇到本專業(yè)辦學(xué)經(jīng)驗豐富、學(xué)科排名靠前的重點院校，如天津大學(xué)、北京化工大學(xué)、中國石油大學(xué)(華東)、合肥工業(yè)大學(xué)等高校和同一地域的蘭州理工大學(xué)和寧夏大學(xué)等高校進(jìn)行調(diào)研。并在征求了部分在校生、畢業(yè)生和化工企業(yè)對現(xiàn)行培養(yǎng)方案修訂的意見的基礎(chǔ)上，我們對調(diào)研的信息和反饋的意見和建議進(jìn)行認(rèn)真的分析、梳理和總結(jié)。從總體上來看，現(xiàn)行培養(yǎng)方案的的培養(yǎng)目標(biāo)及基本要求符合專業(yè)特點及專業(yè)發(fā)展的需要，課程設(shè)置及課時安排也基本符合專業(yè)的要求。但是現(xiàn)行培養(yǎng)方案也存在著一些問題:(1)理論課的學(xué)時較多，容易形成以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，學(xué)生自主學(xué)習(xí)和從事創(chuàng)新性實驗項目的時間不足，而且所學(xué)習(xí)的理論知識難以應(yīng)用于實踐，在畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計中表現(xiàn)尤為突出。(2)由于公共課程較多的原因，學(xué)生在前三個學(xué)期的學(xué)習(xí)過程中難以接觸到真正的專業(yè)課程，真正學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識的時間非常有限，也造成了安排在大一下半學(xué)期的認(rèn)知實習(xí)難以對學(xué)生產(chǎn)生相應(yīng)的專業(yè)影響。(3)核心課程的核心地位不突出，既沒有從課時上保證，也沒有從考核方式上來要求。(4)沒有專業(yè)概論課程，學(xué)生到了三、四年級，對專業(yè)的認(rèn)識還不夠清晰，對課程之間的承接關(guān)系沒有概念，綜合運用專業(yè)知識來解決實際問題的能力不足。(5)部分課程內(nèi)容重復(fù)，難以形成教學(xué)上的高效率。(6)課程體系中沒有能很好地跟上現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中信息化的腳步，已經(jīng)廣泛應(yīng)用的設(shè)計軟件，如Aspenplus、ProE等還沒有進(jìn)入課程體系。(7)畢業(yè)實習(xí)還有待加強，目前安排的畢業(yè)實習(xí)時間較短，難以達(dá)到實習(xí)的目的。
二化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的思路
美國、德國等發(fā)達(dá)工業(yè)國家的統(tǒng)計資料表明，高級工程人才的需求比例為:從事工程科學(xué)研究的人才為5%，這部分人才主要以研究和發(fā)現(xiàn)工程過程中的基本理論為主，偏重于工程學(xué)術(shù)研究;從事設(shè)計、開發(fā)的工程人才約占35%，主要工作是將科學(xué)原理和學(xué)科體系知識轉(zhuǎn)化為設(shè)計方案或設(shè)計圖紙;從事生產(chǎn)工藝、運行維護(hù)、管理銷售等工作的工程技術(shù)人員約占65%，將設(shè)計方案與圖紙轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。后兩者可以統(tǒng)稱為工程應(yīng)用人才?；W(xué)院在建院之初，就確定了以培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)。根據(jù)幾年來在人才培養(yǎng)的探索與實踐過程中，我們認(rèn)為，確切地說，我們應(yīng)該以打造工程生產(chǎn)一線工程師、工程技術(shù)人員為人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)，也就是說，以培養(yǎng)工程技術(shù)人員為主，對于一些學(xué)有余力的學(xué)生，可以通過進(jìn)一步的深造和在實踐工作崗位上的鍛煉，成為工程人才。培養(yǎng)化工類工程應(yīng)用型人才，就是要強調(diào)本科教育的專業(yè)性，通過本科教育這一相對完整的人才培養(yǎng)周期，是學(xué)生接受相對完整的、作為一線工程師所需要的基本教育，具有一線工程師應(yīng)有的基本知識、基本能力、基本素質(zhì)。學(xué)生通過這樣的教育，應(yīng)該具有系統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識、較強的實踐動手能力、主動的自主學(xué)習(xí)能力、靈活的崗位適應(yīng)能力，在現(xiàn)有成熟的化工技術(shù)和規(guī)范的基礎(chǔ)上，能夠應(yīng)用理論知識和技術(shù)，解決生產(chǎn)實際中的具體技術(shù)問題，特別是應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行集成創(chuàng)新和引進(jìn)吸收再創(chuàng)新。同時，一線工程師還應(yīng)具有一定的人文精神和環(huán)境意識?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)，不僅融化學(xué)科學(xué)、化工技術(shù)、藝術(shù)于一體，還與自然資源、生態(tài)環(huán)境、倫理道德等重大社會問題息息相關(guān)，在“十”提出“建設(shè)美麗中國”的歷史背景下，在培養(yǎng)的學(xué)生多數(shù)服務(wù)于生態(tài)環(huán)境脆弱的西部地區(qū)的前提下，更應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的人文精神和環(huán)保意識。經(jīng)過四年的執(zhí)行，現(xiàn)行培養(yǎng)方案在培養(yǎng)應(yīng)用型化工技術(shù)人才方面起到了重要的作用，也積累了豐富的經(jīng)驗。在新方案修訂過程中，要在保持原方案優(yōu)點，尤其是突出實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，針對原方案的不足，結(jié)合現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)新的發(fā)展現(xiàn)狀以及地區(qū)經(jīng)濟，來綜合考慮，完成修訂工作?；谶@樣的認(rèn)識，對于新的培養(yǎng)方案，需要遵循“理論系統(tǒng)夠用，突出實踐動手，營造工程背景，重視過程培養(yǎng)與評價，提倡自主學(xué)習(xí)，強化創(chuàng)新訓(xùn)練”的原則?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案修訂工作的指導(dǎo)思想:以復(fù)合型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)為核心，以教學(xué)改革、科學(xué)研究和服務(wù)社會為宗旨，以高素質(zhì)、重能力、求創(chuàng)新為根本，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生理論知識、綜合能力、實踐技能和科學(xué)素養(yǎng)全面協(xié)調(diào)健康發(fā)展。力求達(dá)到理論與實踐、基礎(chǔ)與提高、傳承與創(chuàng)新、教學(xué)與科研、素質(zhì)教育與技術(shù)訓(xùn)練的統(tǒng)一。
三化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的內(nèi)容
明確提出以轉(zhuǎn)變教育思想和更新教育觀念為先導(dǎo)，以完善和落實本科綜合培養(yǎng)方案為主線，深化教學(xué)改革;優(yōu)化課程體系，更新教學(xué)內(nèi)容，加強實踐環(huán)節(jié)，改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段;加強師資隊伍建設(shè)，提高教師整體綜合素質(zhì)，形成一支教學(xué)科研相結(jié)合、教學(xué)思想活躍、知識結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)優(yōu)化的教學(xué)梯隊;注重學(xué)生知識、能力、素質(zhì)、個性的協(xié)調(diào)發(fā)展，強化創(chuàng)新意識，進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，走改革和創(chuàng)新之路，探索教學(xué)管理的新機制、新模式，開創(chuàng)教學(xué)工作的新局面。
1理論課的教育改革
(1)深化課程體系改革，構(gòu)建創(chuàng)新能力和全面發(fā)展的化工專業(yè)人才培養(yǎng)計劃調(diào)整知識結(jié)構(gòu)，本著“理論系統(tǒng)夠用”的原則，認(rèn)真梳理現(xiàn)行培養(yǎng)方案中的理論課程體系，根據(jù)專業(yè)方向，確定4～5門核心課程，凸顯核心課的核心地位，以核心課程為中心，構(gòu)建理論課程體系。將理論課程按課程的特點、內(nèi)容和相關(guān)性進(jìn)行進(jìn)一步整合，劃分為課程群，即將部分前后有銜接的課程，進(jìn)行內(nèi)容整合，減少重疊內(nèi)容，突出重點，通過課程群的建設(shè)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時可以更加連貫，便于融會貫通。(2)改革和更新教學(xué)內(nèi)容，積極吸收本專業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新成果，將化工及相關(guān)領(lǐng)域新技術(shù)、新成果納入課堂教學(xué);(3)深化教學(xué)方法改革，尊重學(xué)生個性發(fā)展，推進(jìn)啟發(fā)式和討論式教學(xué)方法，提倡案例教學(xué);主要課程注重引進(jìn)和選用國內(nèi)外優(yōu)秀教材，不斷促進(jìn)本科教學(xué)質(zhì)量的提升。(4)改革教學(xué)技術(shù)，推行現(xiàn)代化教學(xué)手段。包括:多媒體、網(wǎng)絡(luò)、仿真等。盡可能采用雙外語教學(xué)。(5)改進(jìn)教學(xué)和管理機制，在理論教學(xué)過程中，重視過程培養(yǎng)和評價，并以此為契機，提倡學(xué)生自主學(xué)習(xí)，在教學(xué)大綱上和教學(xué)內(nèi)容上引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。
2實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的教育改革
工程技術(shù)人才的創(chuàng)新能力集中體現(xiàn)在工程實踐活動中創(chuàng)造新的技術(shù)成果的能力，包括新產(chǎn)品和新技術(shù)的研發(fā)，新流程和新裝置的設(shè)計，新的工廠生產(chǎn)過程操作運行方案等。反映在教學(xué)過程中就是工程實踐能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。因此在改革中高度重視和加強實踐類教學(xué)環(huán)節(jié)，繼續(xù)保證實踐教學(xué)的突出地位。在實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中，構(gòu)建由易到難，貫穿全程，逐步貼近工程實際的實踐教學(xué)體系，保證實踐教學(xué)環(huán)節(jié)比重在整個培養(yǎng)方案的比重不低于25%，適當(dāng)調(diào)整理論教學(xué)課程，使教學(xué)前移，為學(xué)生創(chuàng)造更多地時間參與工程實踐，并積極創(chuàng)造條件推進(jìn)“3+1”培養(yǎng)模式的改革。對教學(xué)計劃內(nèi)要求的實踐性教學(xué)，結(jié)合工程實際，以實驗與工藝基本操作技能訓(xùn)練為基礎(chǔ)，積極開展教學(xué)改革和建設(shè)。具體方案:在基礎(chǔ)實驗方面，重視對學(xué)生實際動手能力、規(guī)范操作和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的作風(fēng)的培養(yǎng)。在專業(yè)基礎(chǔ)實驗方面，結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和教師的科研方向開發(fā)大綜合專業(yè)實驗項目，逐步引入具有工程意義的實驗項目，增加綜合性、設(shè)計性和研究型實驗的比例。為后續(xù)實踐教學(xué)、創(chuàng)新性實驗項目、學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。在校內(nèi)實訓(xùn)平臺建設(shè)中，基于工程背景及地方產(chǎn)業(yè)特點，以培養(yǎng)學(xué)生動手及實踐能力和工程意識為出發(fā)點，形成滿足培養(yǎng)化工類專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的實踐綜合能力訓(xùn)練及培養(yǎng)的實訓(xùn)課程體系。以學(xué)校建設(shè)化工實訓(xùn)中心為契機，加強工程實訓(xùn)，彌補畢業(yè)實習(xí)過程中只能看不能動的缺憾，是學(xué)生真正了解化工廠。在畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(論文)環(huán)節(jié)，貫徹卓越工程師計劃，建立學(xué)生到企業(yè)和社會開展實踐實習(xí)的有效機制。精選認(rèn)識實習(xí)單位，加強基地建設(shè)，繼續(xù)為學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)過程中提供“頂崗實習(xí)”機會，結(jié)合就業(yè)，讓學(xué)生能夠在就業(yè)后縮短適應(yīng)期。提高學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)同度和優(yōu)越感，提高學(xué)習(xí)本專業(yè)的興趣。畢業(yè)設(shè)計以工廠實際設(shè)計為題，畢業(yè)論文以教師科研為題。落實理論聯(lián)系實際，結(jié)合工程與科研實際，一人一題，真題真做。實施雙向選擇和規(guī)范化管理。使學(xué)生的分析問題、解決問題、協(xié)作精神、創(chuàng)新意識和能力等得到充分鍛煉。
3課堂外教學(xué)環(huán)節(jié)的教育改革
關(guān)鍵詞：化學(xué)工程與工藝;工程實踐;能力培養(yǎng);體系構(gòu)建
1化學(xué)工程與工藝專業(yè)現(xiàn)狀分析
從發(fā)展歷程來說，我國近代的化工產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界其他國家和地區(qū)，在人才培養(yǎng)方面存在很大的弊端。建國以后，為了改變這種現(xiàn)狀，國內(nèi)開辦了很多職業(yè)化工教育院校以培養(yǎng)應(yīng)用型人才。在所開設(shè)的專業(yè)中，化工工程與工藝專業(yè)是一門實踐性強、動手能力要求高的學(xué)科，在教學(xué)目標(biāo)中，強調(diào)學(xué)生的獨立工作能力、獨立自主能力和探索實驗?zāi)芰?。從上世紀(jì)80年代以來，我國的化工類專業(yè)人才逐漸進(jìn)入市場，在滿足社會發(fā)展需求的同時，也逐漸反饋一些人才培養(yǎng)的改進(jìn)信息。就現(xiàn)狀而言，化學(xué)工程與工藝專業(yè)的教育體制依然需要改革，人才培養(yǎng)方式依舊需要深化，使之能夠適應(yīng)快節(jié)奏的現(xiàn)代化化學(xué)工業(yè)發(fā)展，滿足市場經(jīng)濟體制下人才競爭的需求，提高企業(yè)在國際市場上的競爭力。
2加強工程實踐能力培養(yǎng)的策略
(1)重視基礎(chǔ)知識的掌握
化學(xué)工程與工藝專業(yè)具有較強實踐性的特點，對于大部分學(xué)生而言，牢固的掌握基礎(chǔ)知識，是日后提高自己的關(guān)鍵。從教學(xué)角度來說，從大學(xué)專業(yè)入門基礎(chǔ)課程抓起，嚴(yán)格要求，特別是在基礎(chǔ)實驗動手能力方面要打好基礎(chǔ)。結(jié)合專業(yè)特點而言，化學(xué)工程與工藝所涉及的基礎(chǔ)學(xué)科包括化工原理、反應(yīng)工程、化學(xué)工藝設(shè)備及化學(xué)物料基礎(chǔ)管理等。如果忽視了基礎(chǔ)知識的掌握，不但在真實工作中難以適應(yīng)，也很難再有彌補的時間和精力。相對應(yīng)地，基礎(chǔ)知識掌握牢固，在安全、精細(xì)、穩(wěn)定等操作層面會養(yǎng)成標(biāo)準(zhǔn)化的習(xí)慣，甚至不需要規(guī)章制度的約束就能夠主動做好，促使工作效率大幅度提高?；谶@一目標(biāo)，要求教師在教學(xué)的過程中采取多樣化的方式，讓學(xué)生更多的接觸到現(xiàn)實崗位環(huán)境。如借助多媒體手段，綜合應(yīng)用視頻、動畫、圖片等，讓現(xiàn)實中的具體形象呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，比單純地依賴課本去講解、去想象要更有效果。例如，借助3D動畫模擬的形式，對某一化工設(shè)備的工作原理展開講解，通過不同角度、分解狀態(tài)或透視功能，讓學(xué)生了解工作狀態(tài)中的機械設(shè)備狀態(tài)；同時，也可以模擬不按照規(guī)章操作之后，可能發(fā)生的危險狀況。而利用這種手段，可以舉一反三，實現(xiàn)基礎(chǔ)知識的強化。
(2)突出教學(xué)與實驗結(jié)合
在校學(xué)習(xí)階段，學(xué)生的動手能力主要依賴于實驗，為了滿足進(jìn)入工作崗位之后具有更好的適應(yīng)性，教學(xué)過程要與實驗案例緊密的結(jié)合起來。一般來說，化學(xué)工程與工藝專業(yè)教材中，每一章節(jié)都存在典型的工程案例分析，而這些案例只是通過簡單的講解，是不能發(fā)揮實踐能力鍛煉的作用的。結(jié)合教學(xué)中所涉及的案例，教師設(shè)計相應(yīng)的實驗項目，將知識點和實際操作巧妙的結(jié)合起來，不僅可以提高學(xué)習(xí)的新鮮感，也能夠激發(fā)學(xué)生的自豪感和學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)濃厚的研究興趣。
(3)培養(yǎng)科研及工程設(shè)計能力
化工行業(yè)的人才培養(yǎng)與常規(guī)人才相比具有較大的差異，循規(guī)蹈矩或墨守陳規(guī)是不能促進(jìn)生產(chǎn)效率提升的，科研能力和工程設(shè)計能力的培養(yǎng)是必須的，也是在未來的工作崗位中解決實際問題的重要訓(xùn)練。結(jié)合現(xiàn)實情況來說，我國在培養(yǎng)科研能力和工程設(shè)計能力方面還有很大的欠缺，突出表現(xiàn)是畢業(yè)考核中，化學(xué)工程和工藝人才重視論文寫作，但不重視設(shè)計內(nèi)容，導(dǎo)致能力的培養(yǎng)發(fā)生了偏離；而只會“紙上談兵”的人才是不可能發(fā)揮實際的作用的。建議針對該專業(yè)的人才培養(yǎng)考核機制進(jìn)行改革，增加更多的實踐性內(nèi)容。
(4)構(gòu)建穩(wěn)定的崗位實習(xí)基地
實習(xí)是從校園走上工作崗位的第一階段，也是理論聯(lián)系實際的重要時期。工科學(xué)生的實習(xí)周期較長，而化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生在實習(xí)中，應(yīng)該更多地接觸到基層，了解真實工作環(huán)境的狀態(tài)。但是，從安全性角度考慮，最好的方式是具有一個相對完善、監(jiān)督嚴(yán)格的實習(xí)場所。通過學(xué)校與企業(yè)簽訂人才培養(yǎng)合同的方式，建設(shè)穩(wěn)定的崗位實習(xí)基地，匹配一些技術(shù)成熟的工程技術(shù)人員，且具有較好表達(dá)能力，可以在實習(xí)中為學(xué)生講解相關(guān)問題及解決措施，達(dá)到事半功倍的效果。
3結(jié)語
綜上所述，隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)體系的不斷發(fā)展和完善，化工工程與工藝專業(yè)作為一個實踐性強、應(yīng)用范圍廣的專業(yè)，應(yīng)該從完善學(xué)校教育環(huán)境和人才培養(yǎng)體制入手，增加投入、嚴(yán)格要求，為我國的工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
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揚州大學(xué)化學(xué)工程領(lǐng)域從2009年至今累計招收全日制工程碩士94人，畢業(yè)26人，其中90％以上進(jìn)入蘇、浙、滬大中型企業(yè)，部分畢業(yè)生已成為企業(yè)技術(shù)骨干。通過5年來的摸索，化學(xué)工程領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)了學(xué)術(shù)型人才和專業(yè)型人才分類培養(yǎng)的格局，完成了針對全日制工程碩士的實踐教學(xué)體系構(gòu)建工作和校外工程實踐基地的建設(shè)工作，基本形成了以能力培養(yǎng)為核心，以強化工程實踐為落腳點的人才培養(yǎng)模式。2013年揚州大學(xué)在化學(xué)工程領(lǐng)域開展了以學(xué)科內(nèi)在關(guān)聯(lián)性為基礎(chǔ)，以多學(xué)科交叉為紐帶的“大工程領(lǐng)域”全日制工程碩士培養(yǎng)模式的改革與探索，力圖通過化學(xué)工程與材料工程、制藥工程、環(huán)境工程等工程領(lǐng)域的交叉融合，培養(yǎng)出能綜合運用多個工程領(lǐng)域的研究方法和技術(shù)手段，具備適應(yīng)多種工程研究工作和解決多樣工程實際問題能力的“大化工”人才，實現(xiàn)人才培養(yǎng)由“單一工程領(lǐng)域的狹窄對口”變?yōu)椤岸鄠€工程領(lǐng)域的廣泛適應(yīng)”。
二、“大工程領(lǐng)域”全日制工程碩士培養(yǎng)模式改革的主要措施
1．重新定位全日制工程碩士的培養(yǎng)目標(biāo)
揚州大學(xué)圍繞“大工程領(lǐng)域”全日制工程碩士培養(yǎng)模式改革，邀請行業(yè)專家和企業(yè)代表共同對化學(xué)工程領(lǐng)域全日制工程碩士的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行重新定位，提出：培養(yǎng)面向行業(yè)、面向未來的高層次復(fù)合型“大化工”人才應(yīng)該具備寬廣的知識背景、良好的創(chuàng)新思維、較高的實踐能力和強烈的責(zé)任意識，具有扎實的化工、材料、制藥、環(huán)境等學(xué)科基礎(chǔ)知識，能綜合運用化工過程、綠色工藝、工業(yè)催化、材料制備、藥物合成和環(huán)境化學(xué)等多個領(lǐng)域的研究方法和現(xiàn)代技術(shù)手段，具備獨立從事化工－材料類、化工－制藥類、綠色化工－環(huán)境保護(hù)類等多個大類方向的研究工作和解決多樣實際工程問題的能力。在此基礎(chǔ)上，學(xué)校按照“方案寬口徑、培養(yǎng)個性化、出口多方向”的基本原則，重新制定了化學(xué)工程領(lǐng)域全日制工程碩士培養(yǎng)方案。
2．構(gòu)建基于多學(xué)科交叉的“模塊化雙螺旋”課程體系
針對化學(xué)工程領(lǐng)域全日制工程碩士新的培養(yǎng)方案，學(xué)校在充分發(fā)揮自身辦學(xué)特色和整合學(xué)校教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，由化學(xué)工程領(lǐng)域牽頭，校內(nèi)多個工程領(lǐng)域協(xié)調(diào)配合，改革了傳統(tǒng)的層次化課程體系，見圖1，構(gòu)建了基于多工程領(lǐng)域?qū)W科交叉的“模塊化雙螺旋”課程體系，見圖2。實現(xiàn)理論課程和實踐課程的多鏈交匯，有效解決了傳統(tǒng)課程體系中理論課程與實踐課程相互脫節(jié)的問題。對相關(guān)課程進(jìn)行模塊化處理，使得課程內(nèi)容更具靈活性和針對性，加上多工程領(lǐng)域?qū)W科交叉的理論課程平臺和多元化實踐課程平臺所整合的多種教學(xué)資源，能夠最大限度滿足“大工程領(lǐng)域”人才培養(yǎng)的需要。其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下三個方面：
（1）“模塊化”的課程內(nèi)容更具靈活性和針對性
通過設(shè)置模塊能夠?qū)崿F(xiàn)理論課程和實踐課程的多鏈交匯，有效解決了傳統(tǒng)課程體系中理論課程與實踐課程相互脫節(jié)的問題。對相關(guān)課程進(jìn)行模塊化處理，使得課程內(nèi)容更具靈活性和針對性，加上多個工程領(lǐng)域?qū)W科交叉的理論課程平臺和多元化實踐課程平臺所整合的多種教學(xué)資源，能夠最大限度滿足“大工程領(lǐng)域”人才培養(yǎng)的需要。
（2）“雙螺旋遞進(jìn)式”的課程排布更加貼合人的發(fā)展規(guī)律
“雙螺旋遞進(jìn)式”的課程排布，既保持了理論課程體系和實踐課程體系相對獨立性，又確保了理論課程體系和實踐課程體系的內(nèi)在聯(lián)系性，使得各模塊之間呈現(xiàn)了從掌握多學(xué)科基礎(chǔ)知識———構(gòu)建基本工程技能———建立初步工程概念———獲得多領(lǐng)域工程科研訓(xùn)練———親歷工程實踐———實現(xiàn)“大工程領(lǐng)域”的知識、能力、素質(zhì)綜合提升這樣一個循序漸進(jìn)的培養(yǎng)過程，完全符合人的發(fā)展規(guī)律。
（3）多元化的實踐課程平臺能夠更好地滿足學(xué)生個性化培養(yǎng)的需要
學(xué)校多元化的實踐課程平臺由校內(nèi)和校外兩部分組成。校內(nèi)教學(xué)實踐資源包括揚州大學(xué)國家級測試中心、江蘇省環(huán)境材料與環(huán)境工程重點實驗室、揚州大學(xué)藥物研究所、揚州市材料性能強化技術(shù)中心、揚州大學(xué)聯(lián)環(huán)生物化妝品研究所、揚州大學(xué)超分子化學(xué)研究所、揚州大學(xué)高分子化學(xué)與材料研究所、揚大－中化精細(xì)化工研究所、化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗室、藥物合成專業(yè)實驗室等；校外教學(xué)實踐資源包括揚州市化工園區(qū)、高郵市電纜材料科技園區(qū)、大學(xué)科技成果孵化園、泰州醫(yī)藥城、江蘇油田、揚農(nóng)集團(tuán)、長青農(nóng)化、上海藥明康德新藥開發(fā)有限公司、聯(lián)環(huán)藥業(yè)等多家單位，以及50多家江蘇省企業(yè)研究生工作站，近70家校企聯(lián)合培養(yǎng)基地，能夠針對學(xué)生的專業(yè)特點、興趣愛好和個人能力提供多樣化的教學(xué)資源，為學(xué)生多工程領(lǐng)域應(yīng)用能力的培養(yǎng)提供了有效支撐，滿足了學(xué)生個性化培養(yǎng)的需要。
3．打通相關(guān)工程領(lǐng)域的課程設(shè)置“大工程領(lǐng)域”的課程設(shè)置
應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)的學(xué)科主義色彩，充分體現(xiàn)實用主義的根本訴求。學(xué)校通過打通相關(guān)工程領(lǐng)域的課程設(shè)置，將多工程領(lǐng)域?qū)W科交叉的構(gòu)思細(xì)化落實到相關(guān)課程之中，重點開展了以下四個方面工作：
（1）少而精地設(shè)置學(xué)位課程
學(xué)位課程主要包括政治類課程、外語類課程、工程數(shù)學(xué)類課程以及相關(guān)工程領(lǐng)域所共用的最基礎(chǔ)的課程。最基礎(chǔ)的課程并不強調(diào)學(xué)科系統(tǒng)性，而是以“必需、夠用”為度對相關(guān)課程和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組和優(yōu)化，旨在為學(xué)生提供必備的基礎(chǔ)理論知識。
（2）有針對性地選取教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)內(nèi)容首先要重視其學(xué)科交叉性、寬廣性、應(yīng)用性和實踐性，重視學(xué)生應(yīng)用能力和實踐能力的培養(yǎng)；其次要能反映本工程領(lǐng)域和相關(guān)工程領(lǐng)域的前沿知識，使學(xué)生熟悉多個工程領(lǐng)域科研的最新動向，增強科研興趣；此外還要有針對性地將企業(yè)生產(chǎn)實際中遇到的問題或工程案例引入教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生對企業(yè)工程應(yīng)用有一個初步的了解，增強學(xué)生對工程問題的分析能力；最后課程內(nèi)容的選取還要考慮系統(tǒng)性，做到與后續(xù)課程和課題研究的有效銜接，減少學(xué)生課程學(xué)習(xí)的盲目性。
（3）充分發(fā)揮選修課的靈活性
選修課的設(shè)置除了相關(guān)工程領(lǐng)域的專業(yè)課程外，還要設(shè)置大量的交叉學(xué)科課程，同時鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣和研究能力在全校開設(shè)的研究生課程中選擇適合自己的課程，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識視野，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，解決知識結(jié)構(gòu)單一化的問題，適應(yīng)不同類型研究方向的需要，促進(jìn)學(xué)生的自由發(fā)展。
（4）加大實踐課程的學(xué)分比重
“大工程領(lǐng)域”課程體系設(shè)置中，實踐課程學(xué)分占到1／3左右，實踐課程的內(nèi)容將不僅僅局限于本工程領(lǐng)域的教學(xué)內(nèi)容，更多是要提供多個工程領(lǐng)域的實踐教學(xué)內(nèi)容。而且，實踐課程體系的設(shè)置還將貫穿于全日制工程碩士的知識學(xué)習(xí)、科研選題、工程實踐，以及延伸至對論文寫作階段工程應(yīng)用性的指導(dǎo)。同時，還要重視理論課程與實踐課程的內(nèi)在聯(lián)系，提高知識學(xué)習(xí)與工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)化效率，強化學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
4．科學(xué)合理地配備師資“大工程領(lǐng)域”的課程在師資配備上
除公共課及部分專業(yè)基礎(chǔ)課外，主要采用“三三制”，即多個工程領(lǐng)域的專家、學(xué)者講授課程占總課程的1／3，企業(yè)及研究單位的高級工程技術(shù)人員講授課程占總課程的1／3，院內(nèi)有企業(yè)工作背景及長期與企業(yè)有業(yè)務(wù)合作的教師講授課程占總課程的1／3。尤其對于實踐課程的師資配備則要充分體現(xiàn)“工程背景”，可以是具有企業(yè)工作經(jīng)歷的校內(nèi)教師，也可以是擁有一定數(shù)量面向企業(yè)橫向科研項目的校內(nèi)教師，或是來自企業(yè)具備一定教學(xué)經(jīng)驗的工程技術(shù)人員。同時，積極嘗試采用多教師串講的授課形式，例如：在化工—材料類課程中醋酸纖維的生產(chǎn)和應(yīng)用這部分內(nèi)容，將安排三位老師進(jìn)行串講和指導(dǎo)，兩位校內(nèi)教師一位主講化工工藝與設(shè)備，一位主講材料的制備及功能化，而邀請的企業(yè)高級工程師則講解醋酸纖維的應(yīng)用及市場行情分析。從而實現(xiàn)了多學(xué)科知識配置—市場認(rèn)知—企業(yè)應(yīng)用三位一體的綜合性教學(xué)目標(biāo)。
三、結(jié)語
湖北省石油化工產(chǎn)業(yè)的人才需求的特點
為深入了解湖北省石油和化學(xué)工業(yè)產(chǎn)業(yè)對化工類畢業(yè)生的素質(zhì)要求，從而深化教育教學(xué)改革，修訂和完善人才培養(yǎng)方案，武漢工程大學(xué)牽頭，組織湖北省化學(xué)工程與工藝專業(yè)校企合作聯(lián)盟所屬企業(yè)和高校，對湖北省石油和化學(xué)工業(yè)100余家相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了走訪、調(diào)研和問卷調(diào)查，整理并分析收集到的資料和數(shù)據(jù)。調(diào)研、調(diào)查結(jié)果顯示，湖北省石油化工產(chǎn)業(yè)對化工類人才培養(yǎng)的建議主要有：1．高校要通過工學(xué)結(jié)合、校企合作、實訓(xùn)實習(xí)、在線仿真模擬訓(xùn)練等形式，加大實踐教學(xué)的比重，以提高學(xué)生的工程實踐能力，使其具有對化工新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行研究、開發(fā)和設(shè)計的初步能力；2．學(xué)生要培養(yǎng)良好的溝通和社交能力、團(tuán)隊協(xié)作精神，以及吃苦奉獻(xiàn)、任勞任怨的良好職業(yè)道德，成長為高素質(zhì)全面人才，為畢業(yè)后快速融入工作、適應(yīng)工作、勝任工作奠定基礎(chǔ)。
武漢工程大學(xué)化工類人才培養(yǎng)模式改革
（一）以現(xiàn)代企業(yè)需求為導(dǎo)向，注重專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)
按照企業(yè)和市場的雙重需求，通過對教學(xué)內(nèi)容和人才培養(yǎng)模式進(jìn)行相應(yīng)的改革，進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)、理順知識體系，促進(jìn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新，使該專業(yè)在競爭中具有自己的制高點和旺盛的生命力。［5］例如，針對武漢石化“80萬噸乙烯工程”及武漢化工新區(qū)對石油化工相關(guān)專業(yè)人才的需求，我校于2005年新設(shè)石油煉制與有機化工專業(yè)方向，并制定了相應(yīng)的人才培養(yǎng)方案。由于學(xué)校培養(yǎng)人才注重目的性和針對性，該專業(yè)方向畢業(yè)生現(xiàn)擁有較為寬闊的就業(yè)空間，處于較為有利的就業(yè)競爭態(tài)勢。學(xué)校于2006年實施“E＋化工”人才培養(yǎng)模式，目的是通過實施“英語＋化工”（簡稱為“E＋”）雙專業(yè)一體化的人才培養(yǎng)模式，造就一批英語扎實、專業(yè)過硬、英語和化工專業(yè)都是強項的高素質(zhì)復(fù)合型人才。從2010年到現(xiàn)在，該專業(yè)方向本科畢業(yè)生供不應(yīng)求。為了滿足當(dāng)前社會對化工工程師人才的需求，學(xué)校自2010年以來積極啟動“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”申報工作，獲批了化學(xué)工程與工藝專業(yè)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”試點專業(yè)，制定了該專業(yè)的學(xué)校培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)培養(yǎng)方案，并與湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司、武漢人福醫(yī)藥集團(tuán)股份有限公司、武漢鋼鐵集團(tuán)大冶鐵礦等企業(yè)簽訂了共建國家級工程實踐教育中心的協(xié)議，為培養(yǎng)“基礎(chǔ)扎實、知識面寬，實踐創(chuàng)新能力強，德、智、體、美全面發(fā)展的高級工程技術(shù)人才”奠定了堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)前，教育全球化與國際交流的趨勢日益明顯。為了適應(yīng)化工國際化的趨勢，學(xué)校在保持原有化工專業(yè)方向和特色的前提下，于2011年新開設(shè)了化工國際特色班，與國外著名大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生，實施與國際化本科教育接軌的培養(yǎng)方案，適應(yīng)國際市場經(jīng)濟下的人才需求。學(xué)生在武漢工程大學(xué)學(xué)習(xí)2年，成績合格符合要求者，可申請到美國路易斯安那大學(xué)、密蘇里大學(xué)等學(xué)習(xí)2年，完成學(xué)業(yè)可獲得武漢工程大學(xué)畢業(yè)證書和學(xué)士學(xué)位及路易斯安那大學(xué)學(xué)士學(xué)位。
（二）改善教學(xué)方法，突出學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)
創(chuàng)新能力是化學(xué)工程師必須具備的最基本的能力，工程教育應(yīng)該注重學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教學(xué)環(huán)節(jié)積極開展教學(xué)理念、模式、內(nèi)容和方法的改革，讓學(xué)生有更多自由探索的時間和空間。例如，新的人才培養(yǎng)方案中增加了創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程。學(xué)校為學(xué)生開設(shè)教授（博士）論壇、創(chuàng)新性實驗計劃，開展學(xué)科競賽、課外學(xué)術(shù)科技活動，設(shè)立校長基金項目、校友基金項目等，學(xué)生可獲得創(chuàng)新學(xué)分。
摘要：實踐教學(xué)在高校人才培養(yǎng)中占有重要地位，實踐教學(xué)體系在保障人才培養(yǎng)質(zhì)量方面發(fā)揮著不可忽視的重要作用。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，實踐教學(xué)更提到了前所未有的高度。本文結(jié)合山東科技大學(xué)卓越工程師培養(yǎng)計劃――煤礦機電專業(yè)的具體情況，提出了實踐教學(xué)體系的創(chuàng)新思路，構(gòu)建了多層面的實踐教學(xué)體系，探索了多元化的實踐教學(xué)模式。
關(guān)鍵詞：專業(yè)認(rèn)證；卓越工程師計劃；煤礦機電專業(yè)；實踐教學(xué)體系
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）49-0146-02
一、引言
“工程教育專業(yè)認(rèn)證”是指專業(yè)認(rèn)證機構(gòu)針對高等學(xué)校開設(shè)的工程類專業(yè)實施專門認(rèn)證。我國早在2006年就啟動了工程教育認(rèn)證工作，根據(jù)2015年編制的《工程教育認(rèn)證工作指南》，我國已經(jīng)在機械工程、安全工程、化學(xué)工程等15類專業(yè)領(lǐng)域開展了認(rèn)證工作[1，2]。工程教育認(rèn)證以質(zhì)量保證和質(zhì)量改進(jìn)為基本指導(dǎo)思想，加強工程實踐教育，因此工程教育專業(yè)認(rèn)證的環(huán)境對機械類應(yīng)用型人才培養(yǎng)來說，是一種契機，更是一種導(dǎo)向。
實踐教學(xué)是高等教育的重要組成部分，尤其是對煤礦機電這個工程應(yīng)用極強的專業(yè)來說，實踐教學(xué)更是舉足輕重。2010年，教育部啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，此計劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才[3]，截至目前，共有三批209所高校成為試點高校。我校2012年煤礦機電專業(yè)獲批實施“卓越工程師計劃”。該計劃的實施對高校實踐教學(xué)體系提出了新的挑戰(zhàn)，促使各高校進(jìn)行實踐教學(xué)體系和教學(xué)模式的探索。
近年來，我院針對煤礦機電專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)開展了細(xì)致的教學(xué)改革工作。在滿足專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，突出工程實踐的特點，重修修訂了培養(yǎng)方案，在培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)要求、課程體系方面都突出了實踐環(huán)節(jié)的重要性。
二、機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)體系的創(chuàng)新思路
“卓越工程師培養(yǎng)計劃”旨在整合企業(yè)和學(xué)校資源，根據(jù)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展需求和企業(yè)用人需求，培養(yǎng)具備較強的工程實踐能力和創(chuàng)新精神的工程技術(shù)人才[4]。我校煤礦機電專業(yè)是第二批獲批實施“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的專業(yè)，在借鑒首批試點單位實施經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，確立了面向煤炭工業(yè)需求的培養(yǎng)目標(biāo)，重點培養(yǎng)具有從事工程技術(shù)工作所需的扎實的基礎(chǔ)理論知識以及一定的人文和社會科學(xué)素養(yǎng)，掌握本專業(yè)系統(tǒng)的技術(shù)知識，具有將強的實踐動手能力和應(yīng)用所學(xué)知識解決工程實踐問題能力的高級應(yīng)用型創(chuàng)新人才。培養(yǎng)目標(biāo)中突出了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性，因此形成了構(gòu)建實踐教學(xué)體系的總體思路是：按照“卓越培養(yǎng)計劃”的指導(dǎo)，遵循工程教育的思想，推行“敦實基礎(chǔ)、強化實踐、著重創(chuàng)新”的辦學(xué)理念，不斷改革課程體系，拓寬產(chǎn)學(xué)研基地，積極探索校企合作聯(lián)合培養(yǎng)模式，增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)比重，探索新的實踐教學(xué)模式，構(gòu)建新的實踐教學(xué)體系。
三、多層面煤礦機電專業(yè)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建
我校煤礦機電專業(yè)自2009年開始招生，2012年獲批“卓越計劃”實施。在近7年的培養(yǎng)過程中，煤礦機電專業(yè)本著工程教育的理念，在借鑒其他高校先進(jìn)培養(yǎng)理念的基礎(chǔ)上，實施方案不斷改進(jìn)、調(diào)整、完善，形成了相對成熟的多層面實踐教學(xué)體系，如圖所示。
煤礦機電專業(yè)實踐教學(xué)體系根據(jù)工程應(yīng)用型人才素質(zhì)和能力培養(yǎng)要求，按照“卓越工程師計劃”的工程教育理念，抓住通識能力和專業(yè)技能兩要素的培養(yǎng)，針對基礎(chǔ)實踐能力、綜合實踐能力和工程實踐與創(chuàng)新能力三個不同培養(yǎng)層面，安排不同的課程理論學(xué)習(xí)及相應(yīng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。
培養(yǎng)體系由三個模塊組成：基礎(chǔ)實踐能力模塊、綜合實踐能力模塊、工程實踐與創(chuàng)新能力三個模塊。
1.基礎(chǔ)實踐能力模塊：由通識教育基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗和基本技能實習(xí)等環(huán)節(jié)組成。包括大學(xué)物理實驗、電工電子技術(shù)、機電傳動控制、液壓傳動與控制、采掘機械、流體機械、礦井運輸與提升、礦山供電等專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)技術(shù)課的課程實驗，以及金工實習(xí)、專業(yè)認(rèn)識實習(xí)等。該模塊主要是通過演示性、驗證性的專業(yè)實驗加深對課程專業(yè)課的理解，對學(xué)生的動手能力和工程實踐能力加以訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和細(xì)致的工作作風(fēng)。
2.綜合實踐能力模塊：包括專業(yè)實訓(xùn)、綜合課程設(shè)計、企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)等環(huán)節(jié)。例如機械設(shè)計課程設(shè)計、礦山機械課程設(shè)計、數(shù)控加工實訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計及相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)等。綜合性課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生工程意識、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的有效途徑。從基本的工程制圖到畢業(yè)設(shè)計論文，綜合性設(shè)計旨在引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)專業(yè)知識，結(jié)合生產(chǎn)實際，做出符合實際需求的設(shè)計，強化學(xué)生的設(shè)計理念。生產(chǎn)實習(xí)目的在于讓學(xué)生通過運用學(xué)習(xí)成果，在實際企業(yè)生產(chǎn)中掌握基本操作技能和技術(shù)運用能力。
3.工程實踐與創(chuàng)新能力模塊：包括工程項目實訓(xùn)、專業(yè)實習(xí)、創(chuàng)新設(shè)計大賽等環(huán)節(jié)。煤礦機電專業(yè)實踐環(huán)節(jié)中設(shè)置了工程實踐環(huán)節(jié)共12周，學(xué)生隨機分配到各家煤礦單位進(jìn)行定崗專業(yè)實習(xí)，鞏固和深化專業(yè)知識，提升專業(yè)實踐技能，促進(jìn)其職業(yè)養(yǎng)成，得到工程師的初步訓(xùn)練。此外，學(xué)校動員學(xué)生積極參與教師的工程項目，在項目實訓(xùn)中到企業(yè)單位見習(xí)與實習(xí)，將所學(xué)知識充分利用到工程項目建設(shè)中，逐步增加工程師基本素養(yǎng)的培育。
四、總結(jié)
工程教育專業(yè)認(rèn)證對實踐教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)，隨著“卓越工程師計劃”的不斷推進(jìn)，基于煤礦機電專業(yè)的實踐教學(xué)體系也在不斷進(jìn)行完善和改進(jìn)。本文在結(jié)合山東科技大學(xué)煤礦機電專業(yè)實踐教學(xué)情況的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了多層面的實踐教學(xué)體系和多元化的實踐教學(xué)模式，以滿足專業(yè)認(rèn)證要求，改善實踐教學(xué)效果。值得一提的是，本研究還停留在培養(yǎng)體系的探索上，對于質(zhì)量評價體系、監(jiān)控體系和保障體系并未涉及到，需要在實踐中進(jìn)一步研究和探索。
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研究團(tuán)隊、制藥產(chǎn)業(yè)及醫(yī)療服務(wù)業(yè)已經(jīng)認(rèn)可生命科學(xué)仿真系統(tǒng)的作用。在化學(xué)工程師和計算機輔助過程工程專家的幫助下，生物工程師可以運用這些手段解決諸多生理學(xué)和醫(yī)學(xué)問題。
2仿真技術(shù)的研究進(jìn)展
系統(tǒng)生物學(xué)要使用定量分析來研究生命系統(tǒng)。起因于處理大量數(shù)據(jù)的需要。學(xué)者通過計算機仿真技術(shù)，利用定量分析來處理臨床問題，產(chǎn)生了名叫系統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)的新學(xué)科?；瘜W(xué)工程師長期參與生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的定量分析。Peppas和Langer認(rèn)為在20世紀(jì)60年代早期化學(xué)工程師就參與生物醫(yī)藥工程。Bailey和同事研究出一種控制新陳代謝的手段，這種手段不僅可用于生物制造技術(shù)，也可用于其他生物問題。2005年，Solis和Stephanopoulos指出了納米級的系統(tǒng)工程需要解決的問題。2006年，Doyle和Stelling回顧了用計算機仿真技術(shù)去分析代謝網(wǎng)絡(luò)的一些重要的成果。2009年，Eissing、Chaves和Allgower利用仿真模型來分析細(xì)胞死亡。近年來，有許多論文概述了計算機工程師和化學(xué)工程師在醫(yī)療系統(tǒng)中的作用。對化學(xué)工程師，尤其是工藝系統(tǒng)工程師來說，免疫系統(tǒng)是一個采用仿真技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)，化學(xué)工程師能夠研究免疫系統(tǒng)和病毒之間的相互作用。2004-2005年，Deem開發(fā)了一種運用計算機仿真技術(shù)研究了病毒和疫苗造成的免疫反應(yīng)的定量模型。Chakraborty在2003年用仿真技術(shù)研究了免疫系統(tǒng)的細(xì)胞間的通信，以及免疫反應(yīng)。2006年，Joly和Pinto認(rèn)為HIV-1發(fā)病機理的數(shù)學(xué)模型優(yōu)化了藥物治療的方法。這種方法會導(dǎo)致藥物設(shè)計和配方設(shè)計的改進(jìn)。Yin在2007年提議把病毒當(dāng)作一種產(chǎn)品，研究病毒生長和傳播時需要考慮時空的影響?？梢灶A(yù)見，將來人們會用生理學(xué)模型和計算機技術(shù)設(shè)計出最佳藥物配方。為了有效地進(jìn)行仿真，需要根據(jù)生物具體的特性建立多種生理學(xué)計算模型。幾年前，學(xué)者啟動生理組計劃（PhysiomeProject），旨在尋找人和其他真核生物的計算模型。迄今為止，該計劃主要關(guān)注使用CellML標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞電生理學(xué)的數(shù)學(xué)模型。CellML標(biāo)準(zhǔn)是一種使用細(xì)胞進(jìn)程模型的生物物理學(xué)模型標(biāo)準(zhǔn)。另外SBML標(biāo)準(zhǔn)是一種能夠辨識生物進(jìn)程的計算機可讀標(biāo)準(zhǔn)。最近，一個名為虛擬生理人的項目進(jìn)一步促進(jìn)了歐洲學(xué)者研究生物醫(yī)學(xué)的建模和仿真。學(xué)者開發(fā)了一些數(shù)據(jù)庫去存儲生物模型。細(xì)胞模型系統(tǒng)和生物模型數(shù)據(jù)庫是其中兩個重要的數(shù)據(jù)庫，兩個數(shù)據(jù)庫都建議使用CellML標(biāo)準(zhǔn)和SBML標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)者可使用這兩個數(shù)據(jù)庫來探索復(fù)雜的生命系統(tǒng)。生物模型在藥物的使用方面有重要作用，這不僅是一個通用手段，而且對癌癥治療和眼病治療也有特殊的貢獻(xiàn)。2002年，Cstete和Doyle提出一種生物反饋系統(tǒng)的逆向工程分析原理。2003年，Tyson、Chen和Novak回顧一些生物控制模塊的設(shè)計原則。
3簡單系統(tǒng)的建模
2001年，Hangos和Cameron強調(diào)明確建立模型的目的，模型是在對現(xiàn)象總結(jié)的基礎(chǔ)上，用計算機能夠接受的方式反映規(guī)律，建模是下一步仿真計算的基礎(chǔ)。對復(fù)雜系統(tǒng)來說建模十分必要。復(fù)雜系統(tǒng)不可能設(shè)計出含所有現(xiàn)象的實驗，因為部分量不可測量，并且?guī)讉€現(xiàn)象間很難找到相互關(guān)系。盡管學(xué)者已經(jīng)在測量基因與代謝領(lǐng)域取得巨大進(jìn)展，但仍有許多生物量無法測量，即便能夠測量出一些，測量的準(zhǔn)確性也不夠高。下面的例子是倫敦大學(xué)研究得到的一種模型，該模型模擬了血流改變時動脈壁內(nèi)皮細(xì)胞的反應(yīng)。血流改變刺激細(xì)胞產(chǎn)生化學(xué)信號，而這些化學(xué)信號拉長了內(nèi)皮細(xì)胞，在某些條件下，巨噬細(xì)胞在動脈壁上增加了，最后導(dǎo)致動脈粥樣硬化。動脈粥樣硬化斑塊的位置與血流改變的區(qū)域息息相關(guān)。并造成影響。學(xué)者研究出兩個模型來探索這種影響。模型一是細(xì)胞表面的血液模型，首先把細(xì)胞表面分解成許多不同的小三角形區(qū)域（0.4um），這個模型可以看成一個斯托克斯公式的邊界積分表達(dá)式，通過該模型可以研究在血流作用下細(xì)胞的受力情況。模型二研究了力對細(xì)胞骨架的影響，細(xì)胞骨架保持細(xì)胞形狀，可以使用開爾文體模型研究這個問題，它是由1個緩沖器和2個平行的彈簧構(gòu)成的黏性彈性系統(tǒng)，開爾文體代表一種將機械力轉(zhuǎn)化成生化信號的細(xì)胞成分，這種生化信號會導(dǎo)致Src激酶的活化，Src激酶會調(diào)節(jié)Rho激酶和GTP酶（Rac和Rho），而Rho激酶和GTP酶可以控制細(xì)胞結(jié)構(gòu)和形態(tài)。簡單的展示了該過程。此模型可以解釋很多現(xiàn)象，但仍然有一些問題解釋不了，例如當(dāng)涉及體內(nèi)細(xì)胞間的通信時，該模型不適用。研究人員建立復(fù)雜的仿真模型，這些模型涉及化學(xué)和機械領(lǐng)域，可以使用這些模型來進(jìn)一步研究各種生理學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)現(xiàn)象。
4復(fù)雜系統(tǒng)的建模
生命系統(tǒng)具有很強的魯棒性，生命系統(tǒng)和多反饋的魯棒性系統(tǒng)相似。建模時要識別模型中的薄弱區(qū)域，在該薄弱區(qū)域模型可能不夠準(zhǔn)確，需要用模型進(jìn)行預(yù)測，這要求修改模型。在復(fù)雜模型中，特別要注意內(nèi)部參數(shù)不能測量的區(qū)域，當(dāng)處理涉及復(fù)雜生理問題時，這些區(qū)域變得很重要。原料中包括必要成分A，A和其它成分一起加到反應(yīng)器。在該反應(yīng)器上，一些原料反應(yīng)生成副產(chǎn)物B。在這個過程中，在一定范圍內(nèi)控制成分A的數(shù)量很重要。在反應(yīng)器上，A在催化劑C的催化下生成B，B在催化劑D的催化下生成A。A的數(shù)量決定CSTR產(chǎn)生C或者D的數(shù)量。如果A加入很多，將會產(chǎn)生C催化正反應(yīng)。如果A加入的很少，將產(chǎn)生D催化逆反應(yīng)。與此同時，膜反應(yīng)器過濾掉廢物。這個簡單的工藝流程初步反映了血液中葡萄糖調(diào)節(jié)機制。葡萄糖由腸道進(jìn)入血液，并供給其它所有的器官。葡萄糖維持在一定濃度很重要，因為維持在一定濃度可以確保人類各種機能的良好反應(yīng)，這種調(diào)節(jié)過程稱為葡萄糖穩(wěn)態(tài)。如果葡萄糖糖濃度高，胰腺產(chǎn)生胰島素，指示肝臟把葡萄糖轉(zhuǎn)化成糖原，如果血液中的葡萄糖濃度低，胰腺產(chǎn)生胰高血糖素，將糖原轉(zhuǎn)化回葡萄糖。肝細(xì)胞還將血液中廢品送入膽汁，并通過膽管過濾并排泄。這是一個涉及多個器官的復(fù)雜系統(tǒng)，探索該系統(tǒng)需要考慮許多器官間的聯(lián)系，葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)可以用7個模型表示。
1）.胰高血糖素受體模型
通過胰高血糖素模擬肝細(xì)胞表面受體的活化，受體活化產(chǎn)生三磷酸肌醇。該模型由5個微分方程構(gòu)成，分別描述受體的各種狀態(tài)、G蛋白的活化和三磷酸肌醇的產(chǎn)生。
2）.鈣模型
模擬由三磷酸肌醇活化產(chǎn)生的鈣信號通路。該模型由2個微分方程構(gòu)成，分別涉及細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣濃度。鈣模型的前提是Hill方程。
3）.環(huán)磷酸腺苷模型
模擬受體的活化和環(huán)磷酸腺苷的產(chǎn)生。該模型由5個微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于環(huán)磷酸腺苷的濃度、S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的濃度、受體的比例、不活動的比例以及核定位蛋白激酶A的比例。模型遵守Hill方程。
4）.胰島素模型
模擬肝臟對于胰島素的反應(yīng)，該模型由1個描述糖原合成酶激酶（GSK）活化的微分方程構(gòu)成。
5）.血液模型
模擬葡萄糖在血液、肝臟和胰腺之間的運輸，該模型由1個描述血液中葡萄糖濃度的微分方程構(gòu)成。
6）.糖原分解模型
模擬控制糖原分解與合成的4個因素，葡萄糖及6磷酸葡萄糖的控制、鈣離子的控制、環(huán)磷酸腺苷的控制、胰島素的控制。該模型是一個模糊邏輯模型，該模型描述糖原合成酶（Sta，控制糖原合成速率）及糖原磷酸化酶（Pho，控制糖原分解速率）的活性水平。該模型由4個微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于糖原磷酸化酶（Pho）、糖原合成酶（Sta）、糖原和細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖。
7）.胰腺模型
模擬胰高血糖素或胰島素的釋放。該模型由2個微分方程構(gòu)成，分別關(guān)于胰島素和胰高血糖素的血液濃度。每一個微分方程都要遵循Hill方程。上述7個模型共同構(gòu)成葡萄糖的調(diào)控模型，需要軟件管理系統(tǒng)來協(xié)調(diào)它們。Saffrey等人在2007年描述一種模型管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)用來存儲模型和數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，上述的7個模型互相聯(lián)系，共同模擬出葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。Hetherington等人詳細(xì)描述這個葡萄糖穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的模型。
5完善和應(yīng)用模型
建立模型以后，需要進(jìn)一步完善?？梢赃x擇各種不同的實驗者，將實驗者分成多個小組，分別觀察和記錄他們的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)完善和調(diào)整模型，甚至改變模型，最終確定適合不同人的具體的模型。通過這些具體的模型可以預(yù)測未來的變化情況，為了達(dá)到某些目的也可以設(shè)計一些干預(yù)措施。在其他領(lǐng)域中，學(xué)者已經(jīng)充分研究了基于模型工程的設(shè)計方法，利用這些設(shè)計方法可以達(dá)到一些想要的結(jié)果，雖然這些設(shè)計方法還不成熟，需要進(jìn)一步完善，但值得借鑒。在生命科學(xué)中，要特別注意干預(yù)措施也可能會導(dǎo)致一些危害。這些干預(yù)措施包括環(huán)境干預(yù)、藥理學(xué)干預(yù)或基因干預(yù)。環(huán)境干預(yù)通過物理或化學(xué)因素，藥理學(xué)干預(yù)主要通過臨床干預(yù)。在上一部分描述的復(fù)合模型中，廣泛的使用了計算機輔助過程工程技術(shù)，和優(yōu)化技術(shù)尋找最佳解決方案，如糖尿病患者的最佳胰島素劑量；使用隨機技術(shù)尋找高敏感度模型的解決方案；使用區(qū)間方法確定能夠接受的最壞情況。上述方法和模型已經(jīng)被用來預(yù)防一些疾病。如糖尿病患者很可能患非酒精性脂肪肝（NAFLD），利用上述方法可以提出一些措施，有效地避免Ⅱ型糖尿病患者患非酒精性脂肪肝（NAFLD）?；谀Ｐ偷姆椒ǎɡ鐑?yōu)化、隨機分析、間隔方法）將促進(jìn)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，并且隨著生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，這些方法將更完善。要在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中很好地使用這些方法和模型，必須要掌握生命科學(xué)的知識和計算機的知識，單個的研究者常常不具有這兩個領(lǐng)域的知識，因此合作很重要。那些希望從事相關(guān)研究工作的學(xué)者必須合作，例如通過短期或長期項目，建立一個促進(jìn)合作的機制。
6結(jié)論
