新加坡高等化工工程教育简介与启示

杨　鑫*　王　洪　李　军　全学军

（重庆理工大学化学化工学院　重庆　400054）

0　前言

工程师是我国科技和工业发展所需要的重要人才。为促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国，培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高素质工程技术人才，教育部启动了卓越工程师教育培养计划^［1］，为国家走新型工业化发展道路服务。

以化学工业为代表的过程工业属于知识和资金密集型的行业，是我国国民经济的基础产业和支柱产业。目前我国石油和化学工业总产值仅次于美国，居世界第二。我国化学工业在高速发展的同时，也存在一些问题，如工程转化和创新性不足，能耗高、对环境污染大等问题^［2］。因此，培养高素质的化学工程师以适应我国化学工业高速发展的需求是我国目前高等教育的主要目标和任务。

在我们积极探索高等学校工程教育的同时，有必要关注一下国外大学这方面的教育情况。新加坡国立大学近些年发展很快，作为世界大学三大高校排行榜之一，QS（Quacquarelli Symonds）教育组织与英国《泰晤士报高等教育副刊》共同推出的年度全球化工专业最佳大学排行榜中，新加坡国立大学化工系近十年排名亚洲第一，全球前十^［3］，其化学工程教育的经验值得学习和借鉴。本文将对新加坡国立大学化工系的本科教育情况做一下简单介绍，为国内的高等学校化工及过程装备与控制工程相关专业的工程教育改革提供借鉴和参考。

1　新加坡国立大学化工系的课程设置

新加坡国立大学化工系属于工学院，本科学制设置四年，其培养目标主要包括以下四点^［4］。

（1）培养学生满足在化工、石油、石化、制药、食品和其他相关行业，以及新兴产业如生物技术、微电子、能源和纳米材料等领域的职业要求。

（2）培养学生做好将来准备在化工和相关工程、学术、商业、法律、医药和研发领域进一步深造的基础，或具有相关的职业能力。

（3）培养学生具有全球视野和领导才能。

（4）培养学生具有高度的专业、道德和社会责任感，独立学习和终身学习的能力。

为达到上述目的，安排的课程主要包括以下三个方面^［4］。

首先，要求学生学习一些通用的教育课程：如选修一些人文、社会科学以及工学院以外的课程。其次，工学院层面要求的课程：主要包括审慎批判思考和学术写作、工程专业和组织中的人力资源等。通过上述两个方面的学习，学生可以拓展自己知识面、学会阅读和写作学术论文并提出审慎的思考。学生也可根据其个人职业规划或者只是为了简单满足个人的兴趣和好奇心去选修跨学科的课程。最后是系里安排的专业课程，包括化工专业学科的基础课程、专业必修课和选修课。基础课程包括数学、化学（有机化学、物理化学、生物化学）、材料科学和Matlab编程等。专业必修课主要包括化工原理、化学动力学和反应器设计、化工热力学、流体力学、热传递和质量传递、颗粒技术、过程动态和控制、分离工程、过程安全健康和环保、过程建模和数值模拟以及与各门课相关的实验课。专业选修课则有二十几门，内容包括炼油、高分子材料、电子材料和处理、过程系统工程、过程建模、优化和控制、食品工程、酶化工、制药和生物等领域。通过这些课程设置，达到了科学、工程原理和当代技术之间的平衡，为学生提供了专业原理方面的强大背景，并给予学生足够的弹性来选修他们自己感兴趣的专业课程。

数学和计算机是解决工程问题的两个强有力的工具。新加坡国立大学化工系课程设置非常重视数学和计算机作用，除了数学基础课之外，还有一门基础课是专门教学生用Matlab来编程，因为Matlab是一个功能强大，应用广泛的计算工具，可用来处理化工动态模拟和控制问题。还有一门重要的专业必修课是过程建模和数值模拟计算。另外，专业选修课里面设置“计算机辅助化工”“过程优化”以及“过程设计操作”等课程。通过这些课程，学生可运用Excel、Matlab、G2、流程模拟软件Aspen、hysys和CFD软件Ansys、Fluent等软件进行化工计算、优化、流程模拟和流场模拟。

另外，新加坡国立大学化工系课程设置里面包含的某个方向都是有几门课程来支持的。比如过程系统工程方向，专业必修课设置“过程动态和控制”，选修课包括“过程系统工程”“过程设计操作”“化工过程优化”和“先进过程控制”。而在国内，很多学校的化工系并没有此方向课程的设置，只设置了一门“化工仪表及自动化”的课程。这样就导致国内化工系出来的学生对控制懂得不多，所以化工厂里面的控制工程师多半来自自动化系。但是化工过程控制成功要求对化工工艺过程有深刻的理解，而自动化系的学生对化工了解又不多，这也是国内化工控制专业目前存在的问题。

学生在修完学校、学院和系里的必修课后，可根据自己的需要和兴趣来选择选修课，并可在最后的毕业课题阶段选择不同方向的毕业课题来进一步了解相关具体方向。比如对材料感兴趣的可以选择纳米材料的课题、对过程系统工程感兴趣的可以选择化工模拟优化或者化工控制的课题等等。为学生提供了最后一个机会专门对自己感兴趣的领域进一步了解和学习。

2　课程教学

国大化工系的授课对象是全体选课的学生，作为一个大的班级，不分大小班。除了平时的教学课程，还有辅导答疑课，一般由授课老师和助教来给学生辅导。授课考核重视平时的成绩，衡量学生最后的学科成绩包括平时的作业、测验、期中考试和期末考试，考试一般是开卷，个别的课程是闭卷。平时作业和测验一般比较多，作业基本每周都有，测验一个学期2～4次。如果最后要拿到优秀的成绩，从学期开始到结束都不能松懈，必须认真对待每次作业和测验。由于每次作业和测验的批改量很大，一般由研究生担任的助教负责完成。

有的课程需要2～4个学生分成一组，完成一些小型的课题项目。比如“计算机辅助化工”课程，一般要布置几个小课题，比如用Excel软件解决一个化工优化问题，用G2软件解决一共化工控制问题，或者用matlab解决一个精馏塔的问题。做完课题项目后，小组要写一个书面报告上交，或者给老师和其他同学用幻灯片来做一个报告。通过做完这几个小课题，学生可掌握这几个软件的具体用法并用来解决化工实际问题。通过写报告和做报告，锻炼了自己的学术写作能力和口头表达能力。并且在做课题的过程中，通过跟组里其他几个学生的合作，锻炼了学生的团队合作精神。

3　实践教学

新加坡国立大学的专业实验课由化工系的中心实验室单独安排，并给出实验指导手册。指导学生实验的是化工系中心实验室的实验老师和由研究生担任的实验指导员。任课教师不负责本门课程的实验教学，但需要在学生做实验时去现场提问学生问题，并给他们的回答评分。学生实验报告的批改则需由研究生担任的实验指导员批改。

国大化工系注重对学生的工业实践教育。学校会组织学生去某些公司和工厂参观，并邀请一些高级工程师来做讲座。本科生在大三的时候，有半年的实习期，可通过学校安排去公司，也可自己去大公司网页上申请实习机会，好的实习机会多半是自己申请来的。另外，由于新加坡国立大学的暑期比较长，差不多有13周，很多学生也会在暑期去找公司实习，锻炼自己的工业实践能力。

学校给学生提供了很多对外交流合作的机会。学校安排有不同的交换项目，学生可以自己去申请，一般50％的学生可得到出国交换的机会。其中约有20％曾在海外度过一个学期甚至更长时间。比如，本科生可去麻省理工学习一段时间，然后再去硅谷实习。有的同学想本科毕业后申请国外某校博士研究生，可趁此机会先去该校交换几个月或者半年体验一下。

另外，国大还设置了7所海外学院，在美国、中国、瑞典、印度和以色列等创业中心提供几个月到1年的实验性创业教育。同时，国大与国际顶尖大学合作提供60多个双学位和联合学位课程，让学生可以有机会受教于世界顶级学术大师并进一步体验多种文化和教育的不同。通过多种方式，给学生提供全球化的视野和人际网络。

4　其他方面的培养

国大化工系注重对学生交流沟通和写作能力的培养，培养学生如何条理清楚地表达自己的观点，这一点也是国内高校目前不太重视的。国大化工系会指导学生如何写出条理清楚的学术报告，做一个精美的幻灯片和一场精彩生动易懂的报告。

众所周知，安全是化工永恒的主题。因此，国立大学化工系很重视安全、健康和环保，因此特意设置了一门关于过程安全、健康和环保的专业必修课。每个学期都会有一次实验室安全培训和一次火灾逃生演习，以此来培养学生的安全意识。

5　教育成果

通过四年本科学习，新加坡国立大学化工系的本科教育要达到以下成果^［4］。

（1）通用教育：通过学习工程原理之外的信息、知识和咨询，扩展了学生的知识面。

（2）科学数学基础：打好坚实的科学数学基础，用于解决化工和相关的工程问题。

（3）化工专业：能运用化工基本原理、现代技术和系统方法来创造性和有效地分析和解决化工问题，进行实验并分析结果，并处理开放性和不确定性的问题。

（4）工程实践：运用工程实践中必须的技术、技能和现代工程/计算工具解决工程问题，同时考虑到环保、健康和安全的因素。

（5）设计：能通过审慎独立和创造性的思考，来设计化工流程和其相关的工业过程，以及所需要的产品，同时兼具经济、环保、安全和可持续发展等特点。

（6）深度和广度：能理解和应用化工中的一个或者多个领域的知识以及多学科交叉的问题。

（7）可持续发展：能从社会发展的角度对工程问题解决方案的影响进行评估，并运用工程原理来研究可持续发展。

（8）审慎和创造性思维：能通过独立的思考和明智的判断，对技术和非技术问题进行审慎批判的思考，提出创造性和创新性的解决方案。

（9）交流沟通：在专业领域和社会领域，能通过学术报告、讲座和讨论的形式来进行有效的沟通。

（10）专业关系和团队精神：能与多学科和多文化背景的团队合作，分别从组员和领导者的角度，理解项目管理。

（11）职业道德：具有职业道德和专业素质。

（12）终身学习：具备独立学习的愿望和能力，为迎接人生中面临的越来越多的职业挑战和责任做好准备。

6　结论

综上所述，新加坡国立大学化工系的工程教育比较注重培养学生的应用数学和计算机解决化工问题的能力、自学能力、创造性思维、工业实践、安全教育、交流沟通能力、学术写作能力、和团队合作能力等方面。通过对新加坡国立大学化工系本科教育情况的介绍，希望可对我国的化工及过控相关专业工程教育改革起到部分借鉴和参考作用。

参考文献

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

［3］　中国石油和化学工业联合会.石油和化学工业“十二五”科技发展规划纲要，2010.

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

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