扎根化矿、服务产业:科产教“三融三创”构建
艰苦专业卓越工程师培养体系
一、项目建设背景与思路
当前,我国正加速推进制造业高端化、智能化、绿色化转型,加快发展新质生产力,急需具备深厚家国情怀、扎实工程基础和突出创新能力的卓越工程师。化工、矿业作为支撑国民经济发展的基础性战略产业,作业地点多远离城区,工作环境相对艰苦,岗位认知存在偏差,长期面临“人才引不进、留不住、用不好”困境,已成为制约产业高质量发展瓶颈。为主动服务国家重大战略需求,教育部于2010年6月正式启动“卓越工程师教育培养计划”,推动工程教育深层次变革,引导高校深化科产教融合、创新育人机制,为现代产业体系建设培养高素质工程技术人才。
同年,福州大学根据教育部“卓越工程师教育培养计划”,主动对接国家战略和区域磷化工、有色矿冶支柱产业发展需求,提出依托化学工程与技术和矿业工程等优势学科,率先成立“卓越工程师班”,整合教学资源,持续推进本科工程教育改革,并成功入选全国首批试点专业。然而,在十余年实践探索中也发现当前工程教育仍存在以下突出问题:(1)科产教融合平台多停留于协议层面,缺乏产权融合、治理协同的实体化运行机制,难以支撑系统性协同育人;(2)教师队伍工程实践能力偏弱,企业专家参与教学不足,存在“高校教师理论强、企业导师融入难”的“两张皮”现象;(3)课程体系与行业技术发展脱节,人工智能等前沿技术未能及时融入教学,学生工程实践与创新能力培养滞后于产业发展。
图1 项目建设背景
为破解上述难题,项目组立足本科教育主体,提出以“科产教深度融合”为主线,以“教育、科技、人才三位一体”协同发展为路径,系统构建“三融三创”型艰苦专业卓越工程师培养新体系。具体思路为:通过“资源融合、人才融合、技术融合”(三融),打造实体化协同平台、结构化教学团队和前沿化课程体系;依托“机制创新、模式创新、路径创新”(三创),系统推进平台共建、师资共育和课程重构,构建可复制、可推广的教科人三位一体的艰苦专业卓越工程师培养体系,为实现高水平科技自立自强和现代产业体系建设提供有力支撑。

图2 艰苦专业卓越工程师培养模式创新思路图
二、项目建设内容
2.1 三模式创建科产教深度融合育人平台

图3 科产教平台融合流于形式的解决思路
(1)校企共建现代产业学院,创新“双向任职、共管共治”的协同治理平台
深度融合福州大学学科优势与紫金矿业集团(全球矿业前三)、贵州磷化集团(全球磷化工前三)的全球产业资源,分别在泉州泉港和龙岩上杭创建了石油化工学院、紫金地质与矿业学院两个省级现代产业学院。创新实施校企“双向任职”的院长机制,分别由福州大学国家杰青江莉龙研究员、紫金矿业集团国家“万人计划”领军人才衷水平教授担任学院院长,实现了从发展战略、管理决策到资源配置的全面协同。学院深度对接企业技术体系与业务网络,将产业真实场景、前沿技术挑战直接融入课程设计、科研训练与毕业要求,使学生真正读懂行业、熟知产业实情。

图4 校政企合作共创产业实践平台
(2)产教融合共建产业技术公司,打造创新真题真做的研发实践平台
突破传统合作模式,以学校核心技术专利作价入股、龙头企业现金出资的方式,合资成立市场化运营的实体公司。福州大学以江莉龙等为发明人的专利被评估6773万元,紫金矿业出资2亿元,合资成立福大紫金氢能科技股份有限公司作为产业实践平台。江莉龙研究员兼任公司董事长,罗宇兼任公司技术负责人,学生作为技术团队的正式成员,深度参与氨氢能源等国家重大产业专项与技术攻关,在真实的市场与研发环境中实现创新真题真做。另一方面,依托国家级重大科研平台与行业龙头企业深度绑定,构建“实验室+实体企业”一体化科产教融合载体。由福州大学吴明红院士担任主任的磷矿及其共伴生资源绿色高效开发利用全国重点实验室,整合福州大学、武汉工程大学化工与矿业交叉学科优势,与贵州磷化、紫金矿业合资成立的瓮福紫金化工股份有限公司紧密协同,打造覆盖磷矿绿色开发全链条的化工与矿业跨界融合科产教融合育人平台。实验室向本科生全面开放国家级科研平台与企业生产研发现场,学生作为项目组正式成员,亲身参与磷矿共伴生资源综合利用、绿色化工工艺开发等国家重大产业专项与企业关键技术攻关,将科研成果及时转化为教学案例和实验内容,在真实的工业研发与生产环境中实现创新能力培养。


图5 校企合资创建公司化产业实践平台
(3)科教融汇共建多层次虚实结合的实践教学平台,拓展国际化培养通道
校企联合共建了科教融汇、覆盖基础到前沿、国内到国际的多层次实践教学体系,包括磷矿及其共伴生资源绿色高效开发利用全国重点实验室、上杭国家工程实践教育中心、数智化“地矿专业技能培训中心”(全国首家)、国家级实验教学示范中心、虚拟仿真实验教学中心。紫金矿业集团下属地质勘察院、矿冶设计研究院、测试公司及矿山企业平台全面向学院师生开放进行实习和科研训练。同时与紫金矿业集团国际部协同,与塞尔维亚贝尔格莱德大学共建“福州大学铜及伴生金属绿色提取与高值利用国际合作联合实验室”,制度化推动学生赴“一带一路”沿线国家开展海外实习与工程实践,拓展学生的全球视野与跨文化工程素养。










图6 多层次的实践教学平台
2.2 三途径打造高水平科产教深度融合师资队伍

图7 科产教融合师资“两张皮”的解决思路
(1)推动高校教师深入产业一线,强化“精专业”导向
依托福州大学学科和国家级人才集群优势,选拔一批骨干教师,包括国家级人才吴明红、江莉龙、杨臣、葛新等60余名教师,入职或长期入驻福大紫金氢能科技股份有限公司等校企合资共建高新技术创新平台,深度参与企业技术研发、生产管理与项目攻关,总结凝练产业一线的真实工程案例、技术前沿动态反哺本科课程教学,确保教学内容紧跟产业升级,培养学生扎实的专业基础和解决复杂工程问题的能力。
图8 福大紫金氢能科技股份有限公司聘任福州大学骨干教师合同
(2)引进行业专家深耕教学环节,突出“善实践”培养
依托紫金矿业集团和贵州磷化集团的产业和技术人才集群优势,选拔包括陈景河、邹来昌和衷水平等80余名具有丰富工程实践经验的企业专家担任“工程型”导师,承担专业课程教学、生产实习指导与毕业设计指导,将企业标准、工艺规范、工程伦理等融入教学全过程,强化学生工程实践能力与职业素养。


图9 紫金矿业集团陈景河董事长为新生上“思政第一课”
(3)校企联合引进与共享高层次人才,共育卓越工程师
联合福州大学和紫金矿业集团、贵州磷化集团,通过校企联合引才机制,联合引进包括蒋开喜、刘瑛等国家级高层次人才,实行“入职高校、扎根企业”的双栖模式,在高校开展前沿科研、培养青年教师,在企业领导技术攻关,并承担复合型卓越工程师培养任务,打通“科研-教学-产业”闭环,推动人才培养与产业需求无缝对接。


图10 首批国家卓越工程师蒋开喜教授
2.3 三维度构建人工智能辅助的科产教一流课程体系

图11 科产教融合课程与实践脱节的解决思路
(1)以学科特色元素构筑课程思政体系,强化立德树人使命
依托全国党建工作标杆院系、全国高校黄大年式教师团队等高水平育人平台,系统挖掘并深度融合行业先驱的精神内涵:以侯德榜先生打破外国技术封锁、创立“侯氏制碱法”的“化工报国”精神厚植家国情怀,以魏可镁院士扎根催化领域数十载、攻克国产合成氨催化剂难题的“勇于拼搏”精神培育科学家品格,以紫金矿业陈景河先生将低品位矿山打造为世界级矿企的“矿业报国”精神激发创新担当。将思政元素有机融入专业教学全过程,开设“可镁科学讲坛”系列课程,邀请院士专家、行业领军人物讲述科技攻关背后的奋斗故事;依托紫金矿业“一带一路”海外项目开展现场教学,组织学生赴刚果(金)、塞尔维亚等境外矿山基地实地研学,亲身感受中国企业践行“走出去”战略的责任与使命。通过“课堂讲授+名家讲坛+海外实践”三位一体的思政育人模式,实现价值塑造与知识传授、能力培养的深度融合,引导学生将个人发展融入国家战略需求,培养具有家国情怀、国际视野和行业担当的新时代卓越工程人才。




图12 以学科特色元素构筑课程思政体系
(2)以数智化赋能课程体系建设,提升教学创新效能
深度融合人工智能、大数据等新一代信息技术,系统构建覆盖“资源勘探-开采加工-绿色制造”全产业链的数智化教学资源体系。一是依托化工企业生产运维需求,开设《化工过程分析与智能合成》《智能仪表与化工过程自动化》《智能化工产品设计与绿色开发》等7门AI课程,引导本科生掌握人工智能辅助的专业技术学习;二是依托行业龙头企业真实生产数据,建设涵盖地质勘探、矿产资源分布及开采工艺参数的“数字矿山数据库”;三是开发博物馆标本3D互动智慧平台,运用三维建模与AR技术实现珍稀矿物标本的沉浸式观察与虚拟解剖;四是联合紫金矿业共建“数字工厂”与“数字矿山”虚拟仿真系统,真实还原选矿工艺流程与安全生产场景。
以国家级一流课程建设为引领,打造《聚对苯二甲酸乙二醇酯的绿色智能制备虚拟仿真实验》等7门国家级与省级一流课程,学生可自主调节工艺参数,实时观测反应动力学变化。依托国家级实验教学中心和省级“虚拟仿真实验教学中心”,融合真实工艺工况和人工智能算法与模型,打造《大型铜选厂智能化磨浮车间虚拟仿真实验》等课程。同步推进教材数字化转型,编写4部融入虚拟仿真案例与企业工程实例的特色教材,全部入选福建省“十四五”本科规划教材,形成“一流课程+精品教材+数字资源”的数智化课程生态。

图13 以数智化赋能课程体系建设
(3)以虚实结合重塑工程实践教学,实现科产教协同育人
聚焦艰苦专业传统工程实践教学中高危实验难以开展、大型设备成本高昂、真实工况难以复现等痛点问题,以虚实结合为核心理念系统重塑工程实践教学体系。建立化工过程虚拟仿真、矿山安全虚拟仿真2个省级“虚拟仿真实验教学中心”,建成国家级工程实践教育中心和数智化专业技能培训中心,形成“虚拟仿真+实体实训+企业实践”三级递进的工程实践平台矩阵。深度融合真实工艺工况数据和人工智能算法模型,构建涵盖化工单元操作、选矿工艺流程、安全应急处置等核心场景的数字孪生教学系统,学生可在高度仿真的虚拟环境中反复演练高温高压反应、有毒有害物质处理、矿山突发事故应急等高危高成本实验,实现“先虚后实、虚实互补”的沉浸式工程实践训练,有效培养学生面向实际工程场景发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。与企业共编十四五高等院校石油天然气类规划教材1本(《油气储运安全技术与管理》),开设双师实践课程20门(《化学选矿》《矿山安全规程与环保》《矿业工程项目管理》《数字矿山》《矿床技术经济评价》等),以真题真做为导向在本科毕设环节引导学生解决实际工程问题。通过校企深度协同,将企业真实项目、生产案例、技术难题引入课堂,实现高校人才培养规格与行业产业需求的无缝对接。

图14 以虚实结合重塑工程实践教学
三、项目的创新特色与建设成效
(一)项目建设的创新特色
(1)创新特色1:三模式创建科产教深度融合育人平台新范式。融合高效和企业资源,一是通过治理端的“校企共建、双向任职”模式,实现了现代产业学院的战略与管理的深度同频,破解了“合而不融”的治理难题;二是通过产权端的“知识产权作价入股、合资运营”模式,打造产权一体化产业技术公司,破解了“融而不久”的可持续性难题;三是通过资源端构建“资源共享、国际拓展”模式,构建多层次实践教学体系,破解了工程实践能力锻炼不足与国际视野受限的难题。项目形成了“校企协同-产教融合-科教融汇”的可持续科产教融合平台建设新范式。
(2)创新特色2:三途径打造“产业熟、专业精、经验富”的高水平工程型师资队伍。通过制度化、常态化推进校企人才“双向流动”与“职务聘任”,打破了以往科产教融合中单向输送、松散合作的普遍困境。实施高校教师企业实岗任职制度,选派专业精湛的教师到企业担任职务,将工程实战经验凝练总结并反哺教学;建立系统化企业专家遴选与融入课堂机制,推动熟悉产业、实践经验丰富的企业高级工程人才深度参与课程教学、实践指导与毕业设计等环节;校企联合引进国家级高层次人才,实行“入职高校、扎根企业”的双栖模式。项目构建了“双向赋能-循环流动-实岗反哺”的师资建设范式,有效破解了长期困扰科产教融合师资“两张皮”问题,建成了一支理论教学与工程实践有机融合的高水平教学团队。
(3)创新特色3:三维度构建艰苦专业卓越工程师的培养课程新体系。依托全国党建工作标杆院系和全国高校黄大年式教师团队,系统构建三大课程模块:一是融入科学家与企业家创业精神的课程思政模块、二是面向国家和行业重大需求的特色专业课程模块、三是融合人工智能技术的数智化产业课程模块。引导本科生掌握人工智能辅助的专业技术学习,校企合作编写教材1部,开设20门双师实践课程,强化本科毕业设计真题真做导向,推动学生在真实工况下开展工程实践,实现本科教育教学体系从课堂型、分散式向实践型、系统化的根本转变。项目构建了“思政铸魂-数智赋能-虚实深融”的课程建设范式,探索出了一条培养“懂产业、精专业、擅实践”的艰苦专业卓越工程师新途径。
(二)项目建设的成效
面向国家和行业对于卓越工程师的需求,依托“三融三创”多模式创建的科产教深度融合育人平台,打造了一支“产业熟、专业精、经验富”的高水平工程型师资队伍和贯穿育人全过程的课程新体系,形成了可复制、可推广的艰苦专业卓越工程师培养范式,示范辐射效应显著。

图15 在各自岗位上表现优异的本科毕业生代表
卓越工程师培养质量全面提升。专业吸引力显著增强,近十年本科生转专业率从30%下降至3%。毕业生综合素质与行业竞争力大幅度提升,90%以上进入央企、国有企业及世界500强企业就业。其中,已为紫金矿业集团等龙头企业培养出7位总经理(包括2007级校友张俊杨任秘鲁LA ARENA公司总经理、邓国梁任俄罗斯龙兴有限责任公司总经理、陈才贤任西藏巨龙铜业有限公司总经理、包森任龙岩市天山矿业有限公司总经理,2008级校友戴水平任乌拉特后旗紫金矿业有限公司总经理、林凌旺任大陆黄金有限公司哥伦比亚分公司总经理,2009级校友陈鹏辉任新疆金宝矿业有限责任公司总经理),以及50余位权属企业副总经理及部门负责人,为台湾、宁夏、西藏、新疆等培养了300多名卓越工程师,彰显了人才培养的高阶性输出成效。学生在创新实践与学术科研方面同样表现突出,毕业生荣获全国五一劳动奖章、全国总工会班组长大赛前八名,在《Science》上一作发表论文。近五年,在“互联网+”大学生创业大赛、“挑战杯”等国家级学科竞赛中累计获奖110余项,体现了卓越的工程创新能力与实践能力。

图16 标志性科产教深度融合建设成果
(2)教学体系建设成果丰硕。围绕卓越工程师核心能力塑造,形成一批标志性教学建设成果:化工学院入选“全国党建工作标杆院系”,2个学院均入选福建省首批福建省现代产业学院,项目组入选全国高校黄大年式教师团队,获全国创新争先奖和国家卓越工程师表彰,获福建省教学成果特等奖和一等奖、中国石油和化工教育教学优秀成果二等奖等8项,培育国家级人才17人,3支团队获评“全国石油和化工优秀教学团队”。课程建设与教学改革扎实推进,建成国家级和省级一流课程7门,入选福建省“十四五”本科规划教材4部,获批省级教改项目19项,教师教学竞赛奖获省级及以上奖项7项。相关理论与实践成果在《化工高等教育》等期刊发表论文16篇,系统提炼并阐述了科产教深度融合背景下课程重构、师资建设与科研反哺教学“三协同”推进的典型经验与实施路径。
(3)模式辐射推广成效显著。科产教深度融合的创新实践获多方认可与推广:《校企深度融合“紫金模式”产业学院协同育人教育改革与创新》《校政产研协同卓越创新人才培养新模式》双案例入选中国高等教育博览会“校企合作 双百计划”典型案例;福大-紫金科产教深度融合模式被《光明日报》《中国教育报》《福建日报》等主流媒体专题报道。山东省教育厅等多个省级教育主管部门及中南大学等数十所高校前来调研交流,该模式已成为工科院校科产教深度融合培养卓越工程师的示范范式,为塞尔维亚贝尔格莱德大学、新加坡国立大学、台湾逢甲大学、浙江大学、天津大学、四川大学、中南大学、南昌大学、银川能源学院、新疆理工学院、北方民族大学等高校提供了可借鉴、可推广的实践路径。



图17 科产教融合建设成效多次获主流媒体头版报道
由大连理工大学彭孝军院士、北京石油化工学院靳海波教授、中国矿业大学(北京)王家臣教授等组成的鉴定专家组认为,该成果教育理念先进、特色鲜明、创新显著、成效突出,为艰苦专业卓越工程人才培养发挥了引领示范作用,具有重要推广应用价值。
教育部矿业类教指委主任赵跃民院士指出,福州大学与紫金矿业集团在“打通专业壁垒、培养一专多能复合型卓越工程师”方面成效显著,具有重要的示范引领价值。2023年,福州大学作为全国唯一211高校,接受教育部本科教育教学评估(A类),以谭天伟院士为组长的专家组高度肯定学校与紫金矿业集团共建的科产教融合办学模式,包括企业产业导师案例教学、董事长新生思政第一课等创新实践,建议作为典型案例报教育部推广。


图18 相关单位来院调研考察