《Education for Chemical Engineers》：Impact of New Technologies on Chemical Engineering Programs: A Comparative Study of Brazil and the United States
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巴西化学工程专业面临入学人数锐减与工业技术革新的结构性矛盾，本研究通过对比分析巴西及美国顶尖80所化学工程专业课程设置，发现巴西在数字技术、人工智能、机器学习等新兴领域课程覆盖不足，而美国更注重跨学科整合与前沿技术融合。这凸显了巴西化学工程教育需系统性改革以应对产业数字化转型需求。
José Langone | Marta Antunes Pereira Langone | Marco Ant?nio Gaya de Figueiredo
里约热内卢州立大学（UERJ），20550-013 里约热内卢- RJ 巴西
摘要
巴西化学工程专业的招生人数急剧下降，这凸显了我们需要审视现有课程体系是否能够反映该领域正在经历的科学和技术变革。本研究对比分析了巴西和美国排名前80的化学工程项目，重点关注生物技术、纳米技术、数据科学、人工智能、机器学习和信息技术等新兴领域在课程中的体现。通过对课程大纲的系统性审查发现，虽然巴西的课程在生物技术和过程建模方面具有扎实的基础，但在数字技术和纳米技术方面的整合程度有限。相比之下，美国的课程在这些领域具有更广泛的内容覆盖和更强的跨学科整合能力。这些发现指出了课程现代化的战略机遇，这对于使教育与技术进步保持同步、提升该领域对新一代学生的吸引力以及满足行业不断变化的需求至关重要。
引言
过去几十年里，巴西的化学工程项目在招生人数和申请人数方面都出现了显著下降，表明人们对这一具有战略重要性的领域越来越不感兴趣。根据阿尼西奥·特谢拉国家教育研究与研究所（INEP）的数据，2013年化学工程专业的招生人数达到峰值91,909人，到2022年降至仅31,793人，降幅超过65%。新入学人数也从2014年的12,855人减少到2022年的6,552人，不到十年间减少了近50%。此外，巴西本科化学工程项目普遍存在较高的辍学率，约为45%。为了更全面地了解这一趋势，全国数据显示，在同一时期，巴西所有工程专业的总招生人数减少了25.9%，新入学人数减少了36.3%。这些数据表明，虽然工程教育整体需求有所下降，但化学工程专业的降幅明显高于全国平均水平。与这种学术兴趣的衰退形成鲜明对比的是，全球化学产业仍在持续增长。根据欧洲化学工业理事会（Cefic）的数据，该行业的全球营业额从2011年的2.7万亿欧元增加到2021年的4.0万亿欧元，全球雇用了约2000万人。巴西位列全球化学产业十大生产国之一。这种产业扩张与教育萎缩之间的脱节引发了人们对巴西未来竞争力及其应对新兴技术、工业和环境挑战能力的结构性担忧。
鉴于此背景，本研究探讨了巴西化学工程课程体系与全球化学产业变革的契合程度。研究基于这样一个前提：学术培训在衔接学生期望与日益由可持续性、数字化和技术创新塑造的产业所需技能之间发挥着关键作用。为了建立比较基准，研究分析了美国的化学工程课程体系——美国在科学和技术创新方面被广泛认为是全球重要的参考范例，特别是在精细化学品和生物技术等领域（欧洲专利局，2023年数据）。研究旨在评估这些全球趋势如何融入美国工程教育，并将结果与巴西的情况进行对比。这种对比旨在探讨巴西课程体系的滞后是否可能是导致学生兴趣下降的原因，并为国家教育政策的调整提供启示。
方法论
为了支持研究假设并确立研究的相关性，我们对化学工程教育领域的课程改革现状和趋势进行了探索性和系统化的文献回顾。这一初步阶段包括分析涉及教育指南、技术变革以及工程教育中新兴能力的学术出版物和机构报告。
根据新兴的工业和社会需求重新思考化学工程课程
全球工程师教育面临着越来越大的压力，需要适应深刻的社会和工业变革。工程课程正在被重新设计，以培养专业人士应对复杂、不确定且相互关联的环境。经合组织（OECD）的《2030年教育与技能未来》报告指出，教育应从基于知识的模式转向基于能力的模式，强调批判性思维、韧性、伦理和可持续性作为未来课程的核心支柱（经合组织，2030年）。化学工业的趋势：对工程教育的影响
化学工业正在经历双重转型：数字化和可持续化。当前全球形势使得该行业既成为实现2050年净零排放目标的关键推动者，也成为主要障碍。国际能源署（International Energy Agency）的《清洁能源进展跟踪报告》（2023年）强调了推进碳捕获、利用和储存（CCUS）及低排放氢能等技术的紧迫性，同时警告说当前
科学和技术影响：化学工程中的新兴领域
新兴技术在化学工程中的影响不仅体现在工业实践中，也体现在科学和技术进步的两个关键指标上：学术研究成果和专利活动。为了量化这一演变，我们进行了两项调查：(i)在ScienceDirect（Elsevier）上索引的科学出版物，反映了技术知识的演变；
(ii)在欧洲专利局（Espacenet）上登记的专利，表明了这些技术的应用
将新兴技术整合到巴西化学工程课程中
本阶段的研究系统地梳理了Folha大学排名（RUF 2024）中排名前80的本科化学工程项目。主要目的是评估这些课程中是否包含与生物技术、纳米技术、数据科学、人工智能（AI）、机器学习（ML）和应用计算相关的课程。数据收集时间为2025年4月18日至5月13日，通过对官方机构的详细审查完成。
将新兴技术整合到美国化学工程课程中
2025年4月1日至17日期间，我们对QS世界大学学科排名（QS World University Rankings by Subject 2025）中列出的前80个化学工程项目进行了调查。目的是确定这些课程中是否包含与生物技术、纳米技术、应用计算、人工智能（AI）和机器学习（ML）相关的课程。与美国的情况类似，由于美国课程结构的复杂性，研究未区分必修课和选修课。
巴西和美国化学工程项目在新兴话题上的课程比较
巴西的化学工程课程正在逐步响应全球挑战，如可持续性、能源转型、社会责任和数字化创新。例如，UNICAMP和USP等机构采取了重要举措。UNICAMP实施了基于能力的课程体系，强调以学生为中心的学习、软技能、批判性思维和综合项目工作（Takahashi等人，2022年）。USP的课程改革也纳入了
结论
巴西的化学工程项目目前面临学生需求的显著下降，这反映了更深层次的结构性、经济和认知方面的挑战。我们认为，要扭转这一趋势，仅靠机构推广或重新定位举措是不够的，必须从根本上重新思考课程内容。使工程教育与专业的科学和技术前沿保持一致是恢复其相关性的必要第一步。
未引用的参考文献
（ABET，2023年；Arthur，2023年；Clancey等人，2003年；ENAEE——欧洲工程教育认证网络，2021年；Espacenet专利数据库，2025年；欧洲化学工业理事会，2023年；欧盟委员会，2023年；Favre等人，2008年；IEEE，2024年；阿尼西奥·特谢拉国家教育研究与研究所，2024年；Kauffman，2002年；经济合作与发展组织（OECD），2009年；经济合作与发展组织，2019年；英国皇家科学院，2023年等）
CRediT作者贡献声明
José Langone：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建。Marco Ant?nio Gaya de Figueiredo：撰写——审稿与编辑、验证工作、监督指导、方法论设计、数据分析、概念构建。Marta Antunes Langone：撰写——审稿与编辑、方法论设计。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢巴西高等人员培训协调委员会（CAPES）和巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）（项目编号303621/2025-7）的支持。
