大学化学, 2021, 36(11): 2109099-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202109099

 

绿色船舶引领‘Chem+’复合型创新人才培养的探索与实践

袁爱华,, 郭兴梅, 郑绍军, 徐文睿, 陈立庄, 温华兵, 喻永光

Green Ship Leads the Exploration and Practices of 'Chem+' Inter-disciplinary Innovative Talent Training

Yuan Aihua,, Guo Xingmei, Zheng Shaojun, Xu Wenrui, Chen Lizhuang, Wen Huabing, Yu Yongguang

通讯作者: 袁爱华, Email: aihua.yuan@just.edu.cn

收稿日期: 2021-09-28   接受日期: 2021-09-30  

基金资助: 江苏省研究生教育教学改革课题重点项目.  JGZZ19_081
江苏省高等教育学会“高校专业课程群和高校学生工作研究”专项课题.  2020NDKT011
江苏科技大学2021年度本科教育教学改革研究重点课题.  XJG2021004

Received: 2021-09-28   Accepted: 2021-09-30  

Abstract

Facing the national maritime power strategy and the needs of green ship development, Jiangsu University of Science and Technology has established the 'Chem+' discipline group with chemistry as the core. It aims to cultivate complex innovative talents urgently needed in the field of green ships, through the guidance of ship spirit and interdisciplinary integration of chemistry, environment, energy and materials. Multiple collaborative reconstruction of 'Chem+' talent training system and "Toward Deep Blue" series of golden courses are conducted to cultivate students' green concept, innovation ability and industry literacy and realize deep integration of knowledge teaching, ability training and value shaping, forming a distinctive feature of ship and ocean engineering. 'Chem+' has achieved remarkable results in discipline construction and inter-disciplinary innovative talent training, forming a series of experiences. Relevant results have played a demonstration and leading role in the characteristic construction of applied chemistry and new engineering discipline reform.

Keywords: Green ship ; 'Chem+' ; Applied chemistry ; Specialty construction ; Inter-disciplinary talent innovative talents

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袁爱华, 郭兴梅, 郑绍军, 徐文睿, 陈立庄, 温华兵, 喻永光. 绿色船舶引领‘Chem+’复合型创新人才培养的探索与实践. 大学化学[J], 2021, 36(11): 2109099-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202109099

Yuan Aihua. Green Ship Leads the Exploration and Practices of 'Chem+' Inter-disciplinary Innovative Talent Training. University Chemistry[J], 2021, 36(11): 2109099-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202109099

习近平总书记在党的十八届五中全会上系统论述了“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,其中绿色发展是关系我国发展全局的一个重要理念。绿色船舶是指在船舶设计、制造和运维全生命周期内最大程度地降低能源和资源消耗,消除或大幅降低有毒有害物质排放的船舶[1, 2]。作为海洋强国的关键领域,绿色船舶对提升我国船舶与海洋工程装备产业的国际竞争力具有重要引领和推动作用,培养绿色船舶领域迫切需要的化学及其相关学科专业复合型创新人才,是船舶和海洋类高校的使命担当[3]。江苏科技大学(以下简称江科大)是一所以船舶与海洋工程(以下简称船海)为办学特色的高校,是江苏高水平大学建设高峰计划建设高校。学校以服务海洋强国战略为己任,以建设国内一流造船大学为长远发展战略目标,为我国船舶工业和国防事业培养了大批高素质人才,在我国从造船大国向造船强国的转型升级中做出了积极贡献,海洋石油“981”深水钻井平台、“蛟龙号”载人深潜器、“新海虎”耙吸挖泥船等大国重器背后都融入了江科大人的才智与汗水,也彰显了江科大人走向深蓝、筑梦海洋的豪迈情怀。

江科大化学学科先后隶属于理学院(原基础学科系)、材料科学与工程学院、生物与化学工程学院、环境与化学工程学院,化学与材料、环境、能源、船海等相关学科长期融合发展,构建了船舶特色鲜明的‘Chem+’学科专业群(图 1)。2004年开设应用化学本科专业,2005年获批应用化学二级学科硕士点,2011、2017年分别获批化学工程与技术、化学两个一级学科硕士点,2020年化学学科进入ESI学科全球排名前1%,2021年化学工程位列软科世界排名前150–200位。随着教育部新工科建设、“双万计划”等工作的推进[4, 5],江科大针对船舶特色型高校人才培养普遍存在的教学问题,进一步深化教育教学改革,‘Chem+’复合型创新人才培养取得了显著成效。

图1

图1   ‘ Chem+ ’学科专业群示意图


1 教学问题分析

“绿色环保、节能减排、安全适居”的绿色船舶是船舶与海洋工程装备行业的发展方向,也是实现碳达峰、碳中和“30∙60”战略目标的迫切需求。环境协调性、技术先进性、经济性是绿色船舶的三大特征,迫切需要能够引领行业发展,解决船舶绿色设计、绿色制造和低碳运维全生命周期内化学、环境、能源和材料等问题的复合型创新人才(图 2)。

图2

图2   全生命周期绿色船舶示意图


船舶与海洋工程装备行业是艰苦行业,具有产业关联度大、学科交叉范围广、知识技术更新快和政治素养要求高等特点。船舶特色型高校人才培养主要存在以下教学问题:(1)绿色理念不强。课程体系囿于单一学院单一学科,不利于化学与环境、能源、材料等相关学科的交叉融合和协同育人,学生跨界融合能力不强。(2)创新能力不足。实践体系与绿色船舶迫切需求联系不够紧密,行业优势资源利用不充分,学生实践创新能力不足。(3)行业素养欠缺。素质教育的系统性、针对性、有效性不强,学生家国情怀、行业使命和协作精神有待加强,行业引领能力偏弱。

2 ‘ Chem+ ’复合型创新人才培养的举措

针对以上教学问题,基于工程教育专业认证理念(以学生为中心、产出导向、持续改进)[6],对‘Chem+’专业群进行新工科改造,以培养绿色船舶领域迫切需要的复合型创新人才为目标,将知识传授、能力培养、价值塑造三元结合,通过学科交叉、多元协同、船魂引领三种途径,着力培养学生的三种观念(绿色发展观、和谐工程观、核心价值观)和三种能力(跨界融合能力、实践创新能力、行业引领能力)。图 3为绿色船舶引领‘Chem+’专业群复合型创新人才培养示意图。

图3

图3   绿色船舶引领‘ Chem+ ’复合型创新人才培养示意图


2.1 学科交叉,培养绿色发展观和跨界融合能力

2.1.1 构建‘ Chem+ ’学科专业群

基于绿色船舶对化学及其相关学科复合型创新人才的迫切需求,以化学为中心构建了‘Chem+’学科专业群,其内涵包括两个方面:首先,化学与船海、化工、环境、材料、能源、动力等多学科融合发展,协同育人,绿色船舶背景下应用化学专业人才培养具有鲜明的船海特色和学科交叉优势;其次,化学作为物质科学的核心和基础,强力支撑船海、化工、环境、材料、能源、动力等相关学科专业的人才培养和科技创新。以2013本科人才培养方案重构为契机,开展教学思想大讨论,跨学院构建‘Chem+’协同育人新机制,加强学生绿色理念、创新能力、行业素养的培养,统筹“专业、课程、教材、团队和平台”建设,实现教学资源的开放共享。制定大类招生、专业分流、跨专业选修等制度,开设新生导学课,实施全员全程导师制,指导学生自主选择专业、课程和科研课题,根据职业愿景引导个性化发展。

2.1.2 重构‘ Chem+ ’人才培养体系

动态优化人才培养方案,四年大修,每年微调,打破学科壁垒,按“大类培养–专业培养–个性化培养”三阶段[7]、“通识教育–学科基础–专业教育–自主选修”四模块重构人才培养新体系(图 4)。学生入学后先进入“深蓝学院”进行大类培养,然后自主选择群内任一专业进行专业培养,再根据职业愿景,自主选择发展路径(考研、出国、就业、创业等),完成个性化培养。以绿色船舶为主题,按照“两性一度”标准建设“走向深蓝”系列金课,理工交融,本研贯通,应用化学理科专业增加船海特色课程模块(如工程导论、近现代船舶工业发展与中国崛起、应用电化学、腐蚀学、船舶涂料与涂装技术等),环境工程等工科专业加强基础化学类课程模块(如工程化学、无机与分析化学、有机化学、物理化学、化工原理等),开设环保安全类课程模块供全校选修(如环境保护与可持续发展、绿色化学、化工安全与环保等),本科生高年级选修课与研究生课程贯通。工程导论、船舶绿色涂装工艺虚拟仿真实验项目(化学类)获批国家级一流课程,物理化学、近现代船舶工业发展与中国崛起等获批江苏省首批一流课程。

图4

图4   ‘ Chem+’复合型创新人才培养体系


2.2 多元协同,培养和谐工程观和实践创新能力
2.2.1 多主体构建人才培养高地

江科大发起成立江苏船舶与海洋类高校协同发展联盟,依托中国船舶集团公司、上海外高桥造船有限公司、江南造船有限公司、江苏正丹化工有限公司、宜兴市高塍国际环保城等行业和地方优势资源,建成材料科学与工程和船舶与海洋工程2个国家级实验教学示范中心、国家级大学生实践教育基地、江苏高校高技术船舶协同创新中心、江苏省基础化学实验教学示范中心等实践创新平台。构建“实验教学、实习实训、自主科研、工程设计、研究开发、学科竞赛”金字塔型实践创新体系。以学科竞赛为抓手,助推复合型创新人才培养,设立高塍科大环保双创基金,按“创新、创业和社会实践”三类和“萌芽计划、成长计划、卓越计划”三层次资助学生开展创新创业活动。与加拿大卡尔加里大学、美国杨斯敦州立大学、俄罗斯莫尔多瓦国立大学分别开展“2 + 2”“3 + 1 + master”“1 + 1 + 0.5”中外合作办学项目,引进国外优质教学资源和先进教育理念,优化课程体系和教学内容。设立正丹化工奖学金、鲁宝奖学金等资助学生出国留学和学术交流。

2.2.2 项目式培养实践创新能力

实施青年教师“三个一工程”(一年工程实训、一年助教、一年海外研修经历),选派优秀青年骨干教师进驻江南造船有限公司、上海外高桥造船有限公司等大型船企顶岗实训,聘请实践经验丰富的船舶行业专家担任企业导师,联合指导学生工程实践和科研实训。依托国家重点研发计划、工信部高技术船舶科研课题等高水平项目,参与“981”钻井平台、“蛟龙号”深潜器、豪华邮轮、液化天然气(LNG)船、海上浮式生产储卸石油装置(FPSO)等高技术船舶与海洋工程装备建设,在绿色涂装、绿色舾装、绿色能源、双燃料动力、海水淡化、压载水处理、挥发性有机物(VOCs)治理、CO2捕获、减振降噪等领域开展“卡脖子”技术联合攻关,并将科研成果转化为学生科研训练项目和教学案例,开展项目式、案例式教学,构建师生成长创新共同体,实现知识传授、技能培训、思维启迪、价值塑造有机统一。知行合一,专创融合,促进绿色船舶创新链、专业链深度融合。通过科研反哺教学,形成一批优质教学资源,出版《新编大学化学实验》《无机与分析化学》《有机化学》等一批国家规划教材和江苏省重点教材。

2.3 船魂引领,培养核心价值观和行业引领能力
2.3.1 育教相融厚植家国情怀

弘扬社会主义核心价值观,开展爱国、诚信、敬业、友善等专题教育。实施课程思政聚合行动,推进思政课程与课程思政同向同行,育教相融,显隐结合,构建“大思政”育人格局。专业学院与马克思主义学院联动,选树物理化学、有机化学、仪器分析、近现代船舶工业发展与中国崛起等课程思政示范课程,充分挖掘专业课的思政元素,上出“思政味”,共挑“思政担”。例如物理化学结合学科发展史、科学家事迹、化学原理在海洋强国和国家“卡脖子”科技领域的应用介绍,激发学生学习兴趣,培养辩证唯物主义的科学观、家国情怀和行业使命担当。有机化学将思政元素与知识体系有机融合,结合案例教学,构建“育人”+“育才”培养体系,以有机化学专业知识为载体传递思政价值,以思政元素为推力促进专业知识学习,实现“润物无声”,如学习醚这一章,介绍中国首位诺贝尔医学奖获得者屠呦呦教授利用乙醚提取获得青蒿素等案例,深化文化认同感,增强民族自信心和民族自豪感。作为思政教育重要阵地的实验室教学,强化安全教育、环保意识、学术道德和创新意识的培养。精心打造党建品牌“长山夜漫谈”——构建“和谐式”思政育人生态场,并获江苏省党建创新三等奖。

2.3.2 船魂引领培育行业精英

聚焦海洋强国和绿色船舶,开设“深蓝”讲坛和“国防素质教育与实践”特色课程,传承“江海襟怀、同舟共济、扬帆致远”的“船魂”精神。实施大学生核心素质报告书制度,系统化、精准化、特质化培养“吃得了苦、扎得下根、聚得齐心、干得成事”的高素质人才。创办系列特色鲜明的素质教育教学活动,培养学生的绿色理念、协作精神和社会责任感。开展“江豚保护”社会实践活动200多场,先后获得“挑战杯”大学生科技作品竞赛江苏省一等奖、“互联网+”创新创业大赛江苏省一等奖、生态环境部宣教中心“清洁美丽青春行”一等奖等国家和省级表彰32项,获世界自然基金会、长江生态保护基金会等9项资助。创办“全国大学生船舶能源与动力创新大赛”品牌赛事,吸引全国32所高校30000多名学生参赛,成为大学生实践创新能力培养品牌活动并得到《人民日报》等中央级媒体的报道。

3 ‘ Chem+ ’复合型创新人才培养的成效

3.1 ‘ Chem+ ’学科专业建设成效显著

围绕绿色船舶需要,建成一批国内知名、国际有影响的学科专业,化学、材料科学和工程学3个学科进入ESI学科全球排名前1%,应用化学、环境工程、船舶与海洋工程、焊接技术与工程、轮机工程等5个本科专业入选国家级一流专业建设点,环境工程、轮机工程等2个专业通过工程教育专业认证,能源动力专业获批教育部中外合作办学项目,并入选国家留学基金委“促进与俄乌白国际合作培养项目”。建成一支高水平导师团队,拥有江苏省“青蓝工程”科技创新团队1个,江苏省特聘教授、江苏省有突出贡献的中青年专家等各类省级人才30余人。获批国家级一流课程2门、江苏省一流课程和精品课程等各类省级课程11门;出版教材专著24部,其中国家规划教材4部、江苏省重点教材7部。“科教结合,学科交叉,构建工科院校应用化学专业创新性人才培养体系”2013年获江苏省教学成果二等奖,“‘Chem+’复合型创新人才培养模式的探索与实践”2017年获江苏省教学成果一等奖。

3.2 复合型创新人才培养质量高

近五年,参与‘Chem+’教学改革学生3500多人,100%参与创新创业活动,平均就业率超过98%,学生参与省级及以上学科竞赛获奖率、升学率、投身船舶行业和国防事业占比大幅提升。航母、潜艇、豪华邮轮、LNG船、FPSO等大国重器都有我校毕业生的贡献,涌现出LNG船总建造师、全国“五一”劳模等一批行业精英。获“互联网+”“挑战杯”等全国性学科竞赛特等奖、一等奖14项和银奖2项,以第一作者发表SCI收录论文106篇,参与获授权发明专利129件,获江苏省优秀本科毕业论文一等奖2篇和团队5个。

4 结语

基于绿色船舶行业需求和江科大船海办学特色,通过化学与环境、能源、材料、船海等学科的交叉融合,建成具有鲜明船舶特色的‘Chem+’学科专业群。基于工程教育专业认证理念,三阶段四模块重构‘Chem+’人才培养新体系,跨学院、多学科、多主体构建‘Chem+’专业群协同育人新机制。系统化、精准化、特质化培养大批“吃得了苦、扎得下根、聚得齐心、干得成事”的高素质人才,为行业特色型高校的教育教学改革提供了有力借鉴,具有较强的推广应用价值。

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