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(jì)社會(huì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。具有顯著行業(yè)辦學(xué)特色和突出學(xué)科優(yōu)勢(shì)的高水平大學(xué)，怎樣加強(qiáng)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(jìn)消化再創(chuàng)新能力的過(guò)程中，促進(jìn)行業(yè)與大學(xué)加強(qiáng)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(diǎn)行業(yè)的人才培養(yǎng)、知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要基地，在促進(jìn)國(guó)家科技進(jìn)步和服務(wù)社會(huì)、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(shí)，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(jìn)入21世紀(jì)，隨著國(guó)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(jìn)入了新的歷史階段。近年來(lái)，行業(yè)特色大學(xué)相繼迎來(lái)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(shí)。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(shì)明顯的多科性、開(kāi)放式、研究型大學(xué)，成為享譽(yù)海內(nèi)外的著名學(xué)府。60年來(lái)，行業(yè)與大學(xué)風(fēng)雨同舟，共鑄輝煌。建校60年來(lái)，行業(yè)特色大學(xué)為國(guó)家培養(yǎng)了數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的科技精英、行業(yè)翹楚和治國(guó)棟梁，行業(yè)特色大學(xué)而向國(guó)家戰(zhàn)略需求，不斷提高科技創(chuàng)新能力，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步與行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的突破做出了重要貢獻(xiàn)。展望未來(lái)，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(yàn)與教訓(xùn)，更需要而向未來(lái)尋找發(fā)奮圖強(qiáng)的嶄新起點(diǎn)。過(guò)去大學(xué)依托行業(yè)、與行業(yè)緊密聯(lián)系的紐帶在一個(gè)階段變得松散了，今天在強(qiáng)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(lái)是時(shí)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(shí)代呼喚工業(yè)界與大學(xué)緊密合作
(一)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的需要
《國(guó)家中長(zhǎng)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(guó)要進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列，要跨入創(chuàng)新型國(guó)家行列的戰(zhàn)略目標(biāo)。建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家迫切需要從工業(yè)大國(guó)向工業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型。改革開(kāi)放30年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了驕人的成績(jī)，己經(jīng)成為世界制造業(yè)生產(chǎn)規(guī)模最大的國(guó)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(shí)力仍長(zhǎng)期屈居人后，要成為真正的工業(yè)強(qiáng)國(guó)，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(guó)向工業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。要根據(jù)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)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(zhǔn)重點(diǎn)領(lǐng)域和方向，集中力量盡快取得實(shí)質(zhì)性突破。實(shí)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的需要
近年來(lái)，國(guó)際金融危機(jī)等形勢(shì)的變化帶來(lái)了深層次矛盾的顯性化。隨著勞動(dòng)力成本的上升，中國(guó)制造業(yè)依靠低成本和廉價(jià)勞動(dòng)力的時(shí)代不可延續(xù);世界經(jīng)濟(jì)的不景氣要求中國(guó)為強(qiáng)大的制造業(yè)能力尋找新的市場(chǎng)。如何通過(guò)較小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)從外需向內(nèi)需的轉(zhuǎn)變，這是全新的課題。發(fā)達(dá)國(guó)家在總結(jié)國(guó)際金融危機(jī)原因和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，提出了再工業(yè)化和做大做強(qiáng)實(shí)體經(jīng)濟(jì)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(guó)都更加注重技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和理念創(chuàng)新。這些趨勢(shì)反映出世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家己經(jīng)開(kāi)始培育新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，其實(shí)質(zhì)就是要培養(yǎng)具有國(guó)際視野的創(chuàng)新人才，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和贏得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)做好準(zhǔn)備。目前，我國(guó)己進(jìn)入全而建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，能否跨越中等收入陷阱，關(guān)系到現(xiàn)代化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和中華民族的復(fù)興。加快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整十分緊迫，重點(diǎn)瞄準(zhǔn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，力爭(zhēng)取得關(guān)鍵性突破，取得競(jìng)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán)，這些都離不開(kāi)行業(yè)與大學(xué)的緊密合作。
(三)建設(shè)工業(yè)化強(qiáng)國(guó)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要
工業(yè)化不是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)過(guò)程，而是文明的進(jìn)步過(guò)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(gè)國(guó)家都會(huì)經(jīng)歷工業(yè)化的過(guò)程，但最終能夠成為工業(yè)強(qiáng)國(guó)的只是少數(shù)。實(shí)現(xiàn)從工業(yè)大國(guó)到工業(yè)強(qiáng)國(guó)的蛻變需要綜合三個(gè)因素:資源要素、技術(shù)創(chuàng)新和文化底蘊(yùn)。中國(guó)工業(yè)的發(fā)展必須盡快向高附加值、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)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(kāi)行業(yè)特色型大學(xué)。我國(guó)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(chǎng)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(biāo)、模式與規(guī)格趨同化造成的工程人才培養(yǎng)類(lèi)型化現(xiàn)象有待轉(zhuǎn)變。創(chuàng)新型國(guó)家和工業(yè)強(qiáng)國(guó)的建設(shè)都迫切需要深化工程教育改革，根據(jù)經(jīng)濟(jì)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(jì)工程師、管理工程師，更需要培養(yǎng)具有卓越工程能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、國(guó)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(guò)程工業(yè)是一個(gè)國(guó)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(duì)于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和增強(qiáng)國(guó)防力量起著關(guān)鍵作用。過(guò)程工業(yè)的發(fā)展與大學(xué)過(guò)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(diǎn)，今天過(guò)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(jìn)了相關(guān)工業(yè)的發(fā)展
化學(xué)工業(yè)是過(guò)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(guò)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(jìn)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(guó)人Davi撰寫(xiě)的化工手冊(cè)，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(guò)程歸納為有限的單元操作，如粉碎、過(guò)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(shū)被認(rèn)為是單元操作的正式起點(diǎn)。他們將化工過(guò)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(gè)階段，他們從動(dòng)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(guò)程，反應(yīng)工程形成獨(dú)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(dòng)量傳遞及反應(yīng)工程。三傳一反以化工過(guò)程的本質(zhì)特征分類(lèi)，標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)化工過(guò)程的認(rèn)識(shí)從現(xiàn)象到本質(zhì)，是對(duì)化工操作過(guò)程的歸類(lèi)。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(duì)過(guò)程的量化分析成為可能，大大提高了化工的設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)和控制水平。這個(gè)階段是20世紀(jì)化學(xué)工業(yè)與化學(xué)工程學(xué)科相互促進(jìn)并迅速發(fā)展的黃金時(shí)代，化學(xué)工業(yè)逐漸成為世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、德國(guó)等最重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)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?gòu)娜瞬排囵B(yǎng)的角度來(lái)看，MIT最早開(kāi)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(wèn)題研究委員會(huì)，1888年又開(kāi)設(shè)了世界上第一個(gè)命名為化學(xué)工程的`學(xué)士學(xué)位課程，設(shè)計(jì)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(shí)踐的體驗(yàn)，不能僅局限于實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)練習(xí)，還要分析土壤、肥料和各種有機(jī)物，同時(shí)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(jìn)工藝。
1905年的培養(yǎng)計(jì)劃，化學(xué)工程學(xué)科四年共開(kāi)設(shè)51門(mén)課程，其中專業(yè)課程29門(mén)，為提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，更好地參與社會(huì)實(shí)踐，當(dāng)時(shí)的課程還設(shè)置了貫穿四年的化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)驗(yàn)、工業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)課程。工業(yè)化學(xué)、蒸氣工程等課程均緊密結(jié)合當(dāng)時(shí)工業(yè)社會(huì)的現(xiàn)狀與發(fā)展。
一戰(zhàn)期間，美國(guó)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(shí)期，針對(duì)MIT化工學(xué)科如何發(fā)展產(chǎn)生了分歧。一派學(xué)者認(rèn)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(shí)問(wèn)題就很容易。另一派則認(rèn)為，學(xué)會(huì)把科學(xué)應(yīng)用于解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題更為重要。這場(chǎng)爭(zhēng)論中校方最終采用了后者的觀點(diǎn)，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(lèi)幾千年實(shí)踐活動(dòng)的結(jié)晶，人類(lèi)社會(huì)和世界經(jīng)濟(jì)一刻也離不開(kāi)化學(xué)工業(yè)的支撐。但是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)在給人類(lèi)帶來(lái)福社、創(chuàng)造物質(zhì)文明的同時(shí)，它造成的環(huán)境污染與破壞及對(duì)人類(lèi)健康造成的危害也是不容忽視的。20世紀(jì)80年代中后期以來(lái)，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)。用化學(xué)及其他技術(shù)和方法減少或消除那些對(duì)人類(lèi)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(jì)化工技術(shù)與化工研究的熱點(diǎn)和重要的科技前沿。化工作為重點(diǎn)監(jiān)管行業(yè)，在抓好污染減排、水污染防治、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高度融合方而，迫切需要與大學(xué)加強(qiáng)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(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)己成為世界化學(xué)品生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，2000年以來(lái)，我國(guó)化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值年平均增長(zhǎng)率達(dá)到3000，形成了門(mén)類(lèi)齊全、品種配套，在滿足國(guó)內(nèi)需要的同時(shí)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(gè)化工行業(yè)。20余個(gè)化學(xué)品產(chǎn)量和消費(fèi)量居世界前列。按照我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)，未來(lái)化學(xué)品生產(chǎn)和消費(fèi)仍將保持快速增長(zhǎng)，而作為發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)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(xiǎn)管理水平依然落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，面臨著十分嚴(yán)峻的化學(xué)品環(huán)境污染及生態(tài)與健康風(fēng)險(xiǎn)。在這樣的背景下，如何加強(qiáng)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(kāi)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(shí)現(xiàn)在化工生產(chǎn)和使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)廢物零排放，并生產(chǎn)出環(huán)境友好安全和無(wú)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(shì)。隨著人類(lèi)對(duì)科學(xué)世界的進(jìn)一步深入探究和工程問(wèn)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(mén)。為滿足工業(yè)界對(duì)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(shì)，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(jìn)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(zhǔn)備。Course XC則為培養(yǎng)與化工相關(guān)的經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)經(jīng)歷了萌芽、發(fā)展和成熟的不同階段。無(wú)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(guó)要建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，首先必須實(shí)現(xiàn)過(guò)程工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，因?yàn)樗私^大部分重工業(yè)、制造業(yè)，而要實(shí)現(xiàn)過(guò)程工業(yè)的轉(zhuǎn)型必須不失時(shí)機(jī)地抓住新一輪技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)遇，充分利用企業(yè)和高校各自有利條件，積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，抓緊培育以科技創(chuàng)新和人力資本為基礎(chǔ)的新競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，盡可能縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距。隨著我國(guó)化工、石化、食品加工等企業(yè)向綜合化、國(guó)際化發(fā)展，過(guò)程工業(yè)面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇和全球范圍內(nèi)激烈競(jìng)爭(zhēng)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，順應(yīng)新的發(fā)展形勢(shì)，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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