關(guān)于化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的視角分析
協(xié)同創(chuàng)新是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要驅(qū)動力。具有顯著行業(yè)辦學(xué)特色和突出學(xué)科優(yōu)勢的高水平大學(xué)，怎樣加強與有血緣關(guān)系的行業(yè)合作，在提升原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化再創(chuàng)新能力的過程中，促進行業(yè)與大學(xué)加強協(xié)同、創(chuàng)新發(fā)展，具有十分重要的意義。
一、行業(yè)特色高校與工業(yè)界共創(chuàng)歷史輝煌
行業(yè)特色高校是而向重點行業(yè)的人才培養(yǎng)、知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要基地，在促進國家科技進步和服務(wù)社會、行業(yè)、地方發(fā)展等方而都發(fā)揮了重要作用，在取得行業(yè)共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新性科研成果的同時，培養(yǎng)了一批又一批優(yōu)秀創(chuàng)新人才和行業(yè)技術(shù)骨干，成為行業(yè)領(lǐng)域高層次人才培養(yǎng)的主要基地。
進入21世紀，隨著國家需求和行業(yè)發(fā)展的變化，行業(yè)特色大學(xué)的發(fā)展進入了新的歷史階段。近年來，行業(yè)特色大學(xué)相繼迎來了辦學(xué)60周年校慶。60年弦歌不輟，薪火相傳;60載櫛風(fēng)沐雨，春華秋實。歷經(jīng)60年的不懈奮斗，行業(yè)特色大學(xué)多數(shù)己經(jīng)成為特色鮮明、學(xué)科優(yōu)勢明顯的多科性、開放式、研究型大學(xué)，成為享譽海內(nèi)外的著名學(xué)府。60年來，行業(yè)與大學(xué)風(fēng)雨同舟，共鑄輝煌。建校60年來，行業(yè)特色大學(xué)為國家培養(yǎng)了數(shù)以千萬計的科技精英、行業(yè)翹楚和治國棟梁，行業(yè)特色大學(xué)而向國家戰(zhàn)略需求，不斷提高科技創(chuàng)新能力，為國家經(jīng)濟社會發(fā)展、科技進步與行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的突破做出了重要貢獻。展望未來，承前啟后，再鑄輝煌。60華誕，既需要回顧總結(jié)60年發(fā)展歷程的成就、經(jīng)驗與教訓(xùn)，更需要而向未來尋找發(fā)奮圖強的嶄新起點。過去大學(xué)依托行業(yè)、與行業(yè)緊密聯(lián)系的紐帶在一個階段變得松散了，今天在強調(diào)協(xié)同創(chuàng)新的旗幟下，行業(yè)和大學(xué)的合作如何再次緊密起來是時代的呼喚，也是行業(yè)和大學(xué)自身可持續(xù)發(fā)展的需要。
二、時代呼喚工業(yè)界與大學(xué)緊密合作
(一)建設(shè)創(chuàng)新型國家的需要
《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》明確提出了到2020年我國要進入創(chuàng)新型國家行列，要跨入創(chuàng)新型國家行列的戰(zhàn)略目標。建設(shè)創(chuàng)新型國家迫切需要從工業(yè)大國向工業(yè)強國轉(zhuǎn)型。改革開放30年來，我國經(jīng)濟取得了驕人的成績，己經(jīng)成為世界制造業(yè)生產(chǎn)規(guī)模最大的國家。但是大多數(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平、制造水平特別是核心技術(shù)實力仍長期屈居人后，要成為真正的工業(yè)強國，絕非一日之功。要提高工業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益，努力從工業(yè)大國向工業(yè)強國轉(zhuǎn)變。要根據(jù)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級總體要求，圍繞改造提升制造業(yè)、培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、大力發(fā)展生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)，瞄準重點領(lǐng)域和方向，集中力量盡快取得實質(zhì)性突破。實現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)變和突破，函待工業(yè)界和大學(xué)的聯(lián)合。
(二)實現(xiàn)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的需要
近年來，國際金融危機等形勢的變化帶來了深層次矛盾的顯性化。隨著勞動力成本的上升，中國制造業(yè)依靠低成本和廉價勞動力的時代不可延續(xù);世界經(jīng)濟的不景氣要求中國為強大的制造業(yè)能力尋找新的市場。如何通過較小的代價實現(xiàn)從外需向內(nèi)需的轉(zhuǎn)變，這是全新的課題。發(fā)達國家在總結(jié)國際金融危機原因和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，提出了再工業(yè)化和做大做強實體經(jīng)濟的發(fā)展戰(zhàn)略。戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)己成為其調(diào)整產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的突破口，各國都更加注重技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和理念創(chuàng)新。這些趨勢反映出世界主要發(fā)達國家己經(jīng)開始培育新的競爭優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，其實質(zhì)就是要培養(yǎng)具有國際視野的創(chuàng)新人才，為經(jīng)濟社會發(fā)展和贏得國際競爭做好準備。目前，我國己進入全而建設(shè)小康社會的關(guān)鍵時期，能否跨越中等收入陷阱，關(guān)系到現(xiàn)代化目標的實現(xiàn)和中華民族的復(fù)興。加快實現(xiàn)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整十分緊迫，重點瞄準戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，力爭取得關(guān)鍵性突破，取得競爭主動權(quán)，這些都離不開行業(yè)與大學(xué)的緊密合作。
(三)建設(shè)工業(yè)化強國培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要
工業(yè)化不是一個簡單的技術(shù)過程，而是文明的進步過程，僅僅依靠技術(shù)的突破并不意味著工業(yè)化的成功。翻看世界工業(yè)化版圖，每一個國家都會經(jīng)歷工業(yè)化的過程，但最終能夠成為工業(yè)強國的只是少數(shù)。實現(xiàn)從工業(yè)大國到工業(yè)強國的蛻變需要綜合三個因素:資源要素、技術(shù)創(chuàng)新和文化底蘊。中國工業(yè)的發(fā)展必須盡快向高附加值、創(chuàng)新驅(qū)動模式轉(zhuǎn)移。因此，必須大量增加創(chuàng)新、人才與研發(fā)方而的投入，而這些都離不開行業(yè)特色型大學(xué)。我國擁有豐富的工科學(xué)生生源，具有世界上最大的工程教育規(guī)模和廣闊的工程人才市場需求。但高等工程教育質(zhì)量有待提高，工程人才培養(yǎng)目標、模式與規(guī)格趨同化造成的工程人才培養(yǎng)類型化現(xiàn)象有待轉(zhuǎn)變。創(chuàng)新型國家和工業(yè)強國的建設(shè)都迫切需要深化工程教育改革，根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展、行業(yè)發(fā)展的需要培養(yǎng)多樣化、多層次的工程科技人才。我們既需要培養(yǎng)工程科學(xué)家，也需要培養(yǎng)制造工程師、設(shè)計工程師、管理工程師，更需要培養(yǎng)具有卓越工程能力、團隊合作精神、國際交往能力的精英型、創(chuàng)新型工程科技領(lǐng)軍人才。
三、化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展與化工業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新
過程工業(yè)是一個國家的基礎(chǔ)工業(yè)，它包括化學(xué)工業(yè)、石油煉制工業(yè)、石化工業(yè)、能源工業(yè)、冶金工業(yè)、建材工業(yè)、核能工業(yè)、生物技術(shù)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等，對于發(fā)展國民經(jīng)濟和增強國防力量起著關(guān)鍵作用。過程工業(yè)的發(fā)展與大學(xué)過程工程學(xué)科的發(fā)展與人才培養(yǎng)緊密相關(guān)，MIT化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的歷史證明了這一點，今天過程工程學(xué)科的轉(zhuǎn)型也再次體現(xiàn)了兩者之間的相互支撐與共同發(fā)展。
(一)化學(xué)工程學(xué)科的誕生與發(fā)展促進了相關(guān)工業(yè)的發(fā)展
化學(xué)工業(yè)是過程工業(yè)的重要分支，化學(xué)工程也是最早建立理論體系的工程學(xué)科之一。過程工程是以化學(xué)工程為基礎(chǔ)的學(xué)科，它涵蓋了化學(xué)工程、冶金工程、熱能工程、材料工程、生物工程、環(huán)境工程等子學(xué)科。化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展促進了相關(guān)工業(yè)的發(fā)展。化學(xué)工程學(xué)科的最初出現(xiàn)可以追溯到1901年英國人Davi撰寫的化工手冊，其中提出了單元操作的概念。1915年Little提出單元操作的概念，將復(fù)雜的化工生產(chǎn)過程歸納為有限的單元操作，如粉碎、過濾、萃取、精餾等等，初步奠定了化學(xué)工程的科學(xué)基礎(chǔ)。1923年麻省理工學(xué)院(MIT) Walker等三位教授根據(jù)多年積累的教材編撰而成的《化工原理》教科書被認為是單元操作的正式起點。他們將化工過程的現(xiàn)象分為精餾、吸收、結(jié)晶、干燥，由此形成了化學(xué)工程發(fā)展史上的第一里程。1960年Bird等編著的《傳遞現(xiàn)象》將化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展引向第二個階段，他們從動量、質(zhì)量、熱量傳遞的角度(三傳)研究了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的物理變化過程，反應(yīng)工程形成獨立學(xué)科，組成了化學(xué)工程學(xué)科基本體系，其特征被歸納為三傳一反，即傳質(zhì)、傳熱、動量傳遞及反應(yīng)工程。三傳一反以化工過程的本質(zhì)特征分類，標志著人類對化工過程的認識從現(xiàn)象到本質(zhì)，是對化工操作過程的歸類。其中引入的化學(xué)、物理和數(shù)學(xué)內(nèi)涵與方法使人們對過程的量化分析成為可能，大大提高了化工的設(shè)計、預(yù)測和控制水平。這個階段是20世紀化學(xué)工業(yè)與化學(xué)工程學(xué)科相互促進并迅速發(fā)展的黃金時代，化學(xué)工業(yè)逐漸成為世界主要發(fā)達國家如美國、德國等最重要的國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)。
(二)化學(xué)工程人才的培養(yǎng)是與工業(yè)界相互適應(yīng)的結(jié)果
再從人才培養(yǎng)的角度來看，MIT最早開始化學(xué)工程教育，早在1887年就成立了應(yīng)用化學(xué)工程教育問題研究委員會，1888年又開設(shè)了世界上第一個命名為化學(xué)工程的`學(xué)士學(xué)位課程，設(shè)計了著名的課程組10，并于1891年授予了7名畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位。MIT的課程設(shè)置遵循了這樣的理念:MIT的應(yīng)用化學(xué)教育，不僅向?qū)W生傳授化學(xué)反應(yīng)的一般原理，更要讓學(xué)生獲得實踐的體驗，不能僅局限于實驗室的常規(guī)練習(xí)，還要分析土壤、肥料和各種有機物，同時也要研究染色、制革、冶金等各種與化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的先進工藝。
1905年的培養(yǎng)計劃，化學(xué)工程學(xué)科四年共開設(shè)51門課程，其中專業(yè)課程29門，為提高學(xué)生的實驗操作技能，更好地參與社會實踐，當(dāng)時的課程還設(shè)置了貫穿四年的化學(xué)實驗、物理實驗、工程實驗、工業(yè)化學(xué)實驗等實驗課程。工業(yè)化學(xué)、蒸氣工程等課程均緊密結(jié)合當(dāng)時工業(yè)社會的現(xiàn)狀與發(fā)展。
一戰(zhàn)期間，美國化工產(chǎn)業(yè)及從事化工行業(yè)的人數(shù)急劇攀升，大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)工程學(xué)科的學(xué)生人數(shù)也隨之不斷增加。這一時期，針對MIT化工學(xué)科如何發(fā)展產(chǎn)生了分歧。一派學(xué)者認為，化學(xué)工程系發(fā)展應(yīng)以基礎(chǔ)研究為主導(dǎo)，學(xué)生一旦掌握科學(xué)原理，解決現(xiàn)實問題就很容易。另一派則認為，學(xué)會把科學(xué)應(yīng)用于解決現(xiàn)實生活中的問題更為重要。這場爭論中校方最終采用了后者的觀點，選擇了與化學(xué)工業(yè)緊密結(jié)合的發(fā)展道路。
(三)化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要大學(xué)與行業(yè)的聯(lián)合
化學(xué)工程是人類幾千年實踐活動的結(jié)晶，人類社會和世界經(jīng)濟一刻也離不開化學(xué)工業(yè)的支撐。但是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)在給人類帶來福社、創(chuàng)造物質(zhì)文明的同時，它造成的環(huán)境污染與破壞及對人類健康造成的危害也是不容忽視的。20世紀80年代中后期以來，人們對環(huán)境保護的意識越來越強。用化學(xué)及其他技術(shù)和方法減少或消除那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑等的使用和產(chǎn)生，己成為21世紀化工技術(shù)與化工研究的熱點和重要的科技前沿�；ぷ鳛橹攸c監(jiān)管行業(yè)，在抓好污染減排、水污染防治、促進環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的高度融合方而，迫切需要與大學(xué)加強合作，這是大學(xué)相關(guān)學(xué)科發(fā)展的重要課題，也是化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國己成為世界化學(xué)品生產(chǎn)和消費大國，2000年以來，我國化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值年平均增長率達到3000，形成了門類齊全、品種配套，在滿足國內(nèi)需要的同時部分產(chǎn)品出口的化學(xué)工業(yè)體系。組成化學(xué)工業(yè)的行業(yè)包括石油、化學(xué)礦、基礎(chǔ)化學(xué)原料、農(nóng)藥、合成材料等10余個化工行業(yè)。20余個化學(xué)品產(chǎn)量和消費量居世界前列。按照我國經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢，未來化學(xué)品生產(chǎn)和消費仍將保持快速增長，而作為發(fā)展中國家，我國某些化工行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)工藝技術(shù)及化學(xué)品風(fēng)險管理水平依然落后于發(fā)達國家，面臨著十分嚴峻的化學(xué)品環(huán)境污染及生態(tài)與健康風(fēng)險。在這樣的背景下，如何加強行業(yè)、企業(yè)與大學(xué)的合作，在綠色化學(xué)等新學(xué)科基礎(chǔ)上開發(fā)出從源頭上阻比環(huán)境污染，以及全程治理、綜合利用的化工技術(shù)，以期實現(xiàn)在化工生產(chǎn)和使用過程中實現(xiàn)廢物零排放，并生產(chǎn)出環(huán)境友好安全和無毒的化工產(chǎn)品，是十分緊迫的任務(wù)。
順應(yīng)這樣的潮流，人才培養(yǎng)方而也出現(xiàn)了新的、課程設(shè)置更加綜合化的趨勢。隨著人類對科學(xué)世界的進一步深入探究和工程問題復(fù)雜度的增加，以及生物技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用，化學(xué)工程涉及的領(lǐng)域不僅覆蓋了傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)，而且滲透到其他學(xué)科和工業(yè)部門。為滿足工業(yè)界對不同化工人才的需要，適應(yīng)化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的新趨勢，MIT化學(xué)工程系又陸續(xù)設(shè)置了新的課程組Course XB和Course XC。Course XB主要培養(yǎng)生物工程理學(xué)學(xué)士，為希望進入醫(yī)學(xué)院和學(xué)習(xí)生物醫(yī)學(xué)工程的學(xué)生做好準備。Course XC則為培養(yǎng)與化工相關(guān)的經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)等尚未確定專修方向的理學(xué)學(xué)士而設(shè)立，學(xué)生只需修習(xí)一定比例的化學(xué)和化工基礎(chǔ)課程。縱觀MIT百年的化工學(xué)科課程變革，可以發(fā)現(xiàn)其課程設(shè)置伴隨著化學(xué)工程學(xué)科的成長經(jīng)歷了萌芽、發(fā)展和成熟的不同階段。無論哪一階段，學(xué)科發(fā)展、人才培養(yǎng)與化學(xué)工業(yè)的需求緊密結(jié)合的工程教育理念始終占據(jù)工程教育領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。
當(dāng)前，我國要建設(shè)創(chuàng)新型國家，首先必須實現(xiàn)過程工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，因為它包含了絕大部分重工業(yè)、制造業(yè)，而要實現(xiàn)過程工業(yè)的轉(zhuǎn)型必須不失時機地抓住新一輪技術(shù)創(chuàng)新的機遇，充分利用企業(yè)和高校各自有利條件，積極參與國際競爭，抓緊培育以科技創(chuàng)新和人力資本為基礎(chǔ)的新競爭優(yōu)勢，盡可能縮小與發(fā)達國家的技術(shù)差距。隨著我國化工、石化、食品加工等企業(yè)向綜合化、國際化發(fā)展，過程工業(yè)面臨著前所未有的發(fā)展機遇和全球范圍內(nèi)激烈競爭的嚴峻挑戰(zhàn)，順應(yīng)新的發(fā)展形勢，工業(yè)界和大學(xué)的相互支撐與協(xié)同創(chuàng)新就成為共同發(fā)展的必然選擇。
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