化学工程学科发展的视角分析

　　协同创新是经济社会发展的重要驱动力。具有显著行业办学特色和突出学科优势的高水平大学，怎样加强与有血缘关系的行业合作，在提升原始创新、集成创新和引进消化再创新能力的过程中，促进行业与大学加强协同、创新发展，具有十分重要的意义。
　　一、行业特色高校与工业界共创历史辉煌
　　行业特色高校是而向重点行业的人才培养、知识创新和技术创新的重要基地，在促进国家科技进步和服务社会、行业、地方发展等方而都发挥了重要作用，在取得行业共性技术和关键技术的创新性科研成果的同时，培养了一批又一批优秀创新人才和行业技术骨干，成为行业领域高层次人才培养的主要基地。
　　进入21世纪，随着国家需求和行业发展的变化，行业特色大学的发展进入了新的历史阶段。近年来，行业特色大学相继迎来了办学60周年校庆。60年弦歌不辍，薪火相传；60载栉风沐雨，春华秋实。历经60年的不懈奋斗，行业特色大学多数己经成为特色鲜明、学科优势明显的多科性、开放式、研究型大学，成为享誉海内外的著名学府。60年来，行业与大学风雨同舟，共铸辉煌。建校60年来，行业特色大学为国家培养了数以千万计的科技精英、行业翘楚和治国栋梁，行业特色大学而向国家战略需求，不断提高科技创新能力，为国家经济社会发展、科技进步与行业关键技术的突破做出了重要贡献。展望未来，承前启后，再铸辉煌。60华诞，既需要回顾总结60年发展历程的成就、经验与教训，更需要而向未来寻找发奋图强的崭新起点。过去大学依托行业、与行业紧密联系的纽带在一个阶段变得松散了，今天在强调协同创新的旗帜下，行业和大学的合作如何再次紧密起来是时代的呼唤，也是行业和大学自身可持续发展的需要。
　　二、时代呼唤工业界与大学紧密合作
　　（一）建设创新型国家的需要
　　《国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）》明确提出了到2020年我国要进入创新型国家行列，要跨入创新型国家行列的战略目标。建设创新型国家迫切需要从工业大国向工业强国转型。改革开放30年来，我国经济取得了骄人的成绩，己经成为世界制造业生产规模最大的国家。但是大多数产业的技术水平、制造水平特别是核心技术实力仍长期屈居人后，要成为真正的工业强国，绝非一日之功。要提高工业发展质量和效益，努力从工业大国向工业强国转变。要根据工业转型升级总体要求，围绕改造提升制造业、培育发展战略性新兴产业、大力发展生产性服务业，瞄准重点领域和方向，集中力量尽快取得实质性突破。实现这样的转变和突破，函待工业界和大学的联合。
　　（二）实现经济结构战略性调整的需要
　　近年来，国际金融危机等形势的变化带来了深层次矛盾的显性化。随着劳动力成本的上升，中国制造业依靠低成本和廉价劳动力的时代不可延续；世界经济的不景气要求中国为强大的制造业能力寻找新的市场。如何通过较小的代价实现从外需向内需的转变，这是全新的课题。发达国家在总结国际金融危机原因和教训的基础上，提出了再工业化和做大做强实体经济的发展战略。战略新兴产业己成为其调整产业发展战略的突破口，各国都更加注重技术、产业和理念创新。这些趋势反映出世界主要发达国家己经开始培育新的竞争优势和经济优势，其实质就是要培养具有国际视野的创新人才，为经济社会发展和赢得国际竞争做好准备。目前，我国己进入全而建设小康社会的关键时期，能否跨越中等收入陷阱，关系到现代化目标的实现和中华民族的复兴。加快实现经济结构的战略性调整十分紧迫，重点瞄准战略性新兴产业，力争取得关键性突破，取得竞争主动权，这些都离不开行业与大学的紧密合作。
　　（三）建设工业化强国培养创新型人才的需要
　　工业化不是一个简单的技术过程，而是文明的进步过程，仅仅依靠技术的突破并不意味着工业化的成功。翻看世界工业化版图，每一个国家都会经历工业化的过程，但最终能够成为工业强国的只是少数。实现从工业大国到工业强国的蜕变需要综合三个因素：资源要素、技术创新和文化底蕴。中国工业的发展必须尽快向高附加值、创新驱动模式转移。因此，必须大量增加创新、人才与研发方而的投入，而这些都离不开行业特色型大学。我国拥有丰富的工科学生生源，具有世界上最大的工程教育规模和广阔的工程人才市场需求。但高等工程教育质量有待提高，工程人才培养目标、模式与规格趋同化造成的工程人才培养类型化现象有待转变。创新型国家和工业强国的建设都迫切需要深化工程教育改革，根据经济发展、行业发展的需要培养多样化、多层次的工程科技人才。我们既需要培养工程科学家，也需要培养制造工程师、设计工程师、管理工程师，更需要培养具有卓越工程能力、团队合作精神、国际交往能力的精英型、创新型工程科技领军人才。
　　三、化学工程学科发展与化工业的协同创新
　　过程工业是一个国家的基础工业，它包括化学工业、石油炼制工业、石化工业、能源工业、冶金工业、建材工业、核能工业、生物技术工业、医药工业等，对于发展国民经济和增强国防力量起着关键作用。过程工业的发展与大学过程工程学科的发展与人才培养紧密相关，MIT化学工程学科发展的历史证明了这一点，今天过程工程学科的转型也再次体现了两者之间的相互支撑与共同发展。
　　（一）化学工程学科的诞生与发展促进了相关工业的发展
　　化学工业是过程工业的重要分支，化学工程也是最早建立理论体系的工程学科之一。过程工程是以化学工程为基础的学科，它涵盖了化学工程、冶金工程、热能工程、材料工程、生物工程、环境工程等子学科。化学工程学科的发展促进了相关工业的发展。化学工程学科的最初出现可以追溯到1901年英国人Davi撰写的化工手册，其中提出了单元操作的概念。1915年Little提出单元操作的概念，将复杂的化工生产过程归纳为有限的单元操作，如粉碎、过滤、萃取、精馏等等，初步奠定了化学工程的科学基础。1923年麻省理工学院（MIT）Walker等三位教授根据多年积累的教材编撰而成的《化工原理》教科书被认为是单元操作的正式起点。他们将化工过程的现象分为精馏、吸收、结晶、干燥，由此形成了化学工程发展史上的第一里程。1960年Bird等编著的《传递现象》将化学工程学科发展引向第二个阶段，他们从动量、质量、热量传递的角度（三传）研究了化学工业生产中的物理变化过程，反应工程形成独立学科，组成了化学工程学科基本体系，其特征被归纳为三传一反，即传质、传热、动量传递及反应工程。三传一反以化工过程的本质特征分类，标志着人类对化工过程的认识从现象到本质，是对化工操作过程的归类。其中引入的化学、物理和数学内涵与方法使人们对过程的量化分析成为可能，大大提高了化工的设计、预测和控制水平。这个阶段是20世纪化学工业与化学工程学科相互促进并迅速发展的黄金时代，化学工业逐渐成为世界主要发达国家如美国、德国等最重要的国民经济支柱产业。
　　（二）化学工程人才的培养是与工业界相互适应的结果
　　再从人才培养的角度来看，MIT最早开始化学工程教育，早在1887年就成立了应用化学工程教育问题研究委员会，1888年又开设了世界上第一个命名为化学工程的学士学位课程，设计了著名的课程组10，并于1891年授予了7名毕业生学士学位。MIT的课程设置遵循了这样的理念：MIT的应用化学教育，不仅向学生传授化学反应的一般原理，更要让学生获得实践的体验，不能仅局限于实验室的常规练习，还要分析土壤、肥料和各种有机物，同时也要研究染色、制革、冶金等各种与化学反应相关的先进工艺。
　　1905年的培养计划，化学工程学科四年共开设51门课程，其中专业课程29门，为提高学生的实验操作技能，更好地参与社会实践，当时的课程还设置了贯穿四年的化学实验、物理实验、工程实验、工业化学实验等实验课程。工业化学、蒸气工程等课程均紧密结合当时工业社会的现状与发展。
　　一战期间，美国化工产业及从事化工行业的人数急剧攀升，大学学习化学工程学科的学生人数也随之不断增加。这一时期，针对MIT化工学科如何发展产生了分歧。一派学者认为，化学工程系发展应以基础研究为主导，学生一旦掌握科学原理，解决现实问题就很容易。另一派则认为，学会把科学应用于解决现实生活中的问题更为重要。这场争论中校方最终采用了后者的观点，选择了与化学工业紧密结合的发展道路。
　　（三）化学工业的可持续发展需要大学与行业的联合
　　化学工程是人类几千年实践活动的结晶，人类社会和世界经济一刻也离不开化学工业的支撑。但是现代化学工业在给人类带来福社、创造物质文明的同时，它造成的环境污染与破坏及对人类健康造成的危害也是不容忽视的。20世纪80年代中后期以来，人们对环境保护的意识越来越强。用化学及其他技术和方法减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂等的使用和产生，己成为21世纪化工技术与化工研究的热点和重要的科技前沿。化工作为重点监管行业，在抓好污染减排、水污染防治、促进环境保护与经济发展的高度融合方而，迫切需要与大学加强合作，这是大学相关学科发展的重要课题，也是化工行业可持续发展的必由之路。
　　随着经济的飞速发展，我国己成为世界化学品生产和消费大国，2000年以来，我国化学工业总产值年平均增长率达到3000，形成了门类齐全、品种配套，在满足国内需要的同时部分产品出口的化学工业体系。组成化学工业的行业包括石油、化学矿、基础化学原料、农药、合成材料等10余个化工行业。20余个化学品产量和消费量居世界前列。按照我国经济发展态势，未来化学品生产和消费仍将保持快速增长，而作为发展中国家，我国某些化工行业和企业的生产工艺技术及化学品风险管理水平依然落后于发达国家，面临着十分严峻的化学品环境污染及生态与健康风险。在这样的背景下，如何加强行业、企业与大学的合作，在绿色化学等新学科基础上开发出从源头上阻比环境污染，以及全程治理、综合利用的化工技术，以期实现在化工生产和使用过程中实现废物零排放，并生产出环境友好安全和无毒的化工产品，是十分紧迫的任务。
　　顺应这样的潮流，人才培养方而也出现了新的、课程设置更加综合化的趋势。随着人类对科学世界的进一步深入探究和工程问题复杂度的增加，以及生物技术和信息技术的应用，化学工程涉及的领域不仅覆盖了传统化学工业，而且渗透到其他学科和工业部门。为满足工业界对不同化工人才的需要，适应化学工程学科发展的新趋势，MIT化学工程系又陆续设置了新的课程组CourseXB和CourseXC。CourseXB主要培养生物工程理学学士，为希望进入医学院和学习生物医学工程的学生做好准备。CourseXC则为培养与化工相关的经济学、管理学等尚未确定专修方向的理学学士而设立，学生只需修习一定比例的化学和化工基础课程。纵观MIT百年的化工学科课程变革，可以发现其课程设置伴随着化学工程学科的成长经历了萌芽、发展和成熟的不同阶段。无论哪一阶段，学科发展、人才培养与化学工业的需求紧密结合的工程教育理念始终占据工程教育领域的主导地位。
　　当前，我国要建设创新型国家，首先必须实现过程工业的转型升级，因为它包含了绝大部分重工业、制造业，而要实现过程工业的转型必须不失时机地抓住新一轮技术创新的机遇，充分利用企业和高校各自有利条件，积极参与国际竞争，抓紧培育以科技创新和人力资本为基础的新竞争优势，尽可能缩小与发达国家的技术差距。随着我国化工、石化、食品加工等企业向综合化、国际化发展，过程工业面临着前所未有的发展机遇和全球范围内激烈竞争的严峻挑战，顺应新的发展形势，工业界和大学的相互支撑与协同创新就成为共同发展的必然选择。