新加坡高等化工工程教育簡介與啟示

楊　鑫*　王　洪　李　軍　全學軍

（重慶理工大學化學化工學院　重慶　400054）

0　前言

工程師是我國科技和工業發展所需要的重要人才。為促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國，培養造就創新能力強、適應經濟社會發展需要的高素質工程技術人才，教育部啟動了卓越工程師教育培養計劃^［1］，為國家走新型工業化發展道路服務。

以化學工業為代表的過程工業屬于知識和資金密集型的行業，是我國國民經濟的基礎產業和支柱產業。目前我國石油和化學工業總產值僅次于美國，居世界第二。我國化學工業在高速發展的同時，也存在一些問題，如工程轉化和創新性不足，能耗高、對環境污染大等問題^［2］。因此，培養高素質的化學工程師以適應我國化學工業高速發展的需求是我國目前高等教育的主要目標和任務。

在我們積極探索高等學校工程教育的同時，有必要關注一下國外大學這方面的教育情況。新加坡國立大學近些年發展很快，作為世界大學三大高校排行榜之一，QS（Quacquarelli Symonds）教育組織與英國《泰晤士報高等教育副刊》共同推出的年度全球化工專業最佳大學排行榜中，新加坡國立大學化工系近十年排名亞洲第一，全球前十^［3］，其化學工程教育的經驗值得學習和借鑒。本文將對新加坡國立大學化工系的本科教育情況做一下簡單介紹，為國內的高等學校化工及過程裝備與控制工程相關專業的工程教育改革提供借鑒和參考。

1　新加坡國立大學化工系的課程設置

新加坡國立大學化工系屬于工學院，本科學制設置四年，其培養目標主要包括以下四點^［4］。

（1）培養學生滿足在化工、石油、石化、制藥、食品和其他相關行業，以及新興產業如生物技術、微電子、能源和納米材料等領域的職業要求。

（2）培養學生做好將來準備在化工和相關工程、學術、商業、法律、醫藥和研發領域進一步深造的基礎，或具有相關的職業能力。

（3）培養學生具有全球視野和領導才能。

（4）培養學生具有高度的專業、道德和社會責任感，獨立學習和終身學習的能力。

為達到上述目的，安排的課程主要包括以下三個方面^［4］。

首先，要求學生學習一些通用的教育課程：如選修一些人文、社會科學以及工學院以外的課程。其次，工學院層面要求的課程：主要包括審慎批判思考和學術寫作、工程專業和組織中的人力資源等。通過上述兩個方面的學習，學生可以拓展自己知識面、學會閱讀和寫作學術論文并提出審慎的思考。學生也可根據其個人職業規劃或者只是為了簡單滿足個人的興趣和好奇心去選修跨學科的課程。最后是系里安排的專業課程，包括化工專業學科的基礎課程、專業必修課和選修課。基礎課程包括數學、化學（有機化學、物理化學、生物化學）、材料科學和Matlab編程等。專業必修課主要包括化工原理、化學動力學和反應器設計、化工熱力學、流體力學、熱傳遞和質量傳遞、顆粒技術、過程動態和控制、分離工程、過程安全健康和環保、過程建模和數值模擬以及與各門課相關的實驗課。專業選修課則有二十幾門，內容包括煉油、高分子材料、電子材料和處理、過程系統工程、過程建模、優化和控制、食品工程、酶化工、制藥和生物等領域。通過這些課程設置，達到了科學、工程原理和當代技術之間的平衡，為學生提供了專業原理方面的強大背景，并給予學生足夠的彈性來選修他們自己感興趣的專業課程。

數學和計算機是解決工程問題的兩個強有力的工具。新加坡國立大學化工系課程設置非常重視數學和計算機作用，除了數學基礎課之外，還有一門基礎課是專門教學生用Matlab來編程，因為Matlab是一個功能強大，應用廣泛的計算工具，可用來處理化工動態模擬和控制問題。還有一門重要的專業必修課是過程建模和數值模擬計算。另外，專業選修課里面設置“計算機輔助化工”“過程優化”以及“過程設計操作”等課程。通過這些課程，學生可運用Excel、Matlab、G2、流程模擬軟件Aspen、hysys和CFD軟件Ansys、Fluent等軟件進行化工計算、優化、流程模擬和流場模擬。

另外，新加坡國立大學化工系課程設置里面包含的某個方向都是有幾門課程來支持的。比如過程系統工程方向，專業必修課設置“過程動態和控制”，選修課包括“過程系統工程”“過程設計操作”“化工過程優化”和“先進過程控制”。而在國內，很多學校的化工系并沒有此方向課程的設置，只設置了一門“化工儀表及自動化”的課程。這樣就導致國內化工系出來的學生對控制懂得不多，所以化工廠里面的控制工程師多半來自自動化系。但是化工過程控制成功要求對化工工藝過程有深刻的理解，而自動化系的學生對化工了解又不多，這也是國內化工控制專業目前存在的問題。

學生在修完學校、學院和系里的必修課后，可根據自己的需要和興趣來選擇選修課，并可在最后的畢業課題階段選擇不同方向的畢業課題來進一步了解相關具體方向。比如對材料感興趣的可以選擇納米材料的課題、對過程系統工程感興趣的可以選擇化工模擬優化或者化工控制的課題等等。為學生提供了最后一個機會專門對自己感興趣的領域進一步了解和學習。

2　課程教學

國大化工系的授課對象是全體選課的學生，作為一個大的班級，不分大小班。除了平時的教學課程，還有輔導答疑課，一般由授課老師和助教來給學生輔導。授課考核重視平時的成績，衡量學生最后的學科成績包括平時的作業、測驗、期中考試和期末考試，考試一般是開卷，個別的課程是閉卷。平時作業和測驗一般比較多，作業基本每周都有，測驗一個學期2～4次。如果最后要拿到優秀的成績，從學期開始到結束都不能松懈，必須認真對待每次作業和測驗。由于每次作業和測驗的批改量很大，一般由研究生擔任的助教負責完成。

有的課程需要2～4個學生分成一組，完成一些小型的課題項目。比如“計算機輔助化工”課程，一般要布置幾個小課題，比如用Excel軟件解決一個化工優化問題，用G2軟件解決一共化工控制問題，或者用matlab解決一個精餾塔的問題。做完課題項目后，小組要寫一個書面報告上交，或者給老師和其他同學用幻燈片來做一個報告。通過做完這幾個小課題，學生可掌握這幾個軟件的具體用法并用來解決化工實際問題。通過寫報告和做報告，鍛煉了自己的學術寫作能力和口頭表達能力。并且在做課題的過程中，通過跟組里其他幾個學生的合作，鍛煉了學生的團隊合作精神。

3　實踐教學

新加坡國立大學的專業實驗課由化工系的中心實驗室單獨安排，并給出實驗指導手冊。指導學生實驗的是化工系中心實驗室的實驗老師和由研究生擔任的實驗指導員。任課教師不負責本門課程的實驗教學，但需要在學生做實驗時去現場提問學生問題，并給他們的回答評分。學生實驗報告的批改則需由研究生擔任的實驗指導員批改。

國大化工系注重對學生的工業實踐教育。學校會組織學生去某些公司和工廠參觀，并邀請一些高級工程師來做講座。本科生在大三的時候，有半年的實習期，可通過學校安排去公司，也可自己去大公司網頁上申請實習機會，好的實習機會多半是自己申請來的。另外，由于新加坡國立大學的暑期比較長，差不多有13周，很多學生也會在暑期去找公司實習，鍛煉自己的工業實踐能力。

學校給學生提供了很多對外交流合作的機會。學校安排有不同的交換項目，學生可以自己去申請，一般50％的學生可得到出國交換的機會。其中約有20％曾在海外度過一個學期甚至更長時間。比如，本科生可去麻省理工學習一段時間，然后再去硅谷實習。有的同學想本科畢業后申請國外某校博士研究生，可趁此機會先去該校交換幾個月或者半年體驗一下。

另外，國大還設置了7所海外學院，在美國、中國、瑞典、印度和以色列等創業中心提供幾個月到1年的實驗性創業教育。同時，國大與國際頂尖大學合作提供60多個雙學位和聯合學位課程，讓學生可以有機會受教于世界頂級學術大師并進一步體驗多種文化和教育的不同。通過多種方式，給學生提供全球化的視野和人際網絡。

4　其他方面的培養

國大化工系注重對學生交流溝通和寫作能力的培養，培養學生如何條理清楚地表達自己的觀點，這一點也是國內高校目前不太重視的。國大化工系會指導學生如何寫出條理清楚的學術報告，做一個精美的幻燈片和一場精彩生動易懂的報告。

眾所周知，安全是化工永恒的主題。因此，國立大學化工系很重視安全、健康和環保，因此特意設置了一門關于過程安全、健康和環保的專業必修課。每個學期都會有一次實驗室安全培訓和一次火災逃生演習，以此來培養學生的安全意識。

5　教育成果

通過四年本科學習，新加坡國立大學化工系的本科教育要達到以下成果^［4］。

（1）通用教育：通過學習工程原理之外的信息、知識和咨詢，擴展了學生的知識面。

（2）科學數學基礎：打好堅實的科學數學基礎，用于解決化工和相關的工程問題。

（3）化工專業：能運用化工基本原理、現代技術和系統方法來創造性和有效地分析和解決化工問題，進行實驗并分析結果，并處理開放性和不確定性的問題。

（4）工程實踐：運用工程實踐中必須的技術、技能和現代工程/計算工具解決工程問題，同時考慮到環保、健康和安全的因素。

（5）設計：能通過審慎獨立和創造性的思考，來設計化工流程和其相關的工業過程，以及所需要的產品，同時兼具經濟、環保、安全和可持續發展等特點。

（6）深度和廣度：能理解和應用化工中的一個或者多個領域的知識以及多學科交叉的問題。

（7）可持續發展：能從社會發展的角度對工程問題解決方案的影響進行評估，并運用工程原理來研究可持續發展。

（8）審慎和創造性思維：能通過獨立的思考和明智的判斷，對技術和非技術問題進行審慎批判的思考，提出創造性和創新性的解決方案。

（9）交流溝通：在專業領域和社會領域，能通過學術報告、講座和討論的形式來進行有效的溝通。

（10）專業關系和團隊精神：能與多學科和多文化背景的團隊合作，分別從組員和領導者的角度，理解項目管理。

（11）職業道德：具有職業道德和專業素質。

（12）終身學習：具備獨立學習的愿望和能力，為迎接人生中面臨的越來越多的職業挑戰和責任做好準備。

6　結論

綜上所述，新加坡國立大學化工系的工程教育比較注重培養學生的應用數學和計算機解決化工問題的能力、自學能力、創造性思維、工業實踐、安全教育、交流溝通能力、學術寫作能力、和團隊合作能力等方面。通過對新加坡國立大學化工系本科教育情況的介紹，希望可對我國的化工及過控相關專業工程教育改革起到部分借鑒和參考作用。

參考文獻

［1］　http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/115066.html.

［3］　中國石油和化學工業聯合會.石油和化學工業“十二五”科技發展規劃綱要，2010.

［3］　http://www.chbe.nus.edu.sg/our-ranking.

［4］　http://www.nus.edu.sg/registrar/nusbulletin/FoE/UGft/degprogs.html.