基于專創(chuàng)教科融合的過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè)研究

曹憲周 王明旭 張海紅 張超

摘? 要：針對(duì)傳統(tǒng)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)培養(yǎng)方案不適應(yīng)工程認(rèn)證要求，通過(guò)課程體系及實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)、學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新教育相融合、教師教學(xué)與科研相融合的教學(xué)改革，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：過(guò)程裝備與控制工程;專創(chuàng)教科融合;工程教育認(rèn)證;專業(yè)建設(shè);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G640? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）06-0024-03

Abstract： The traditional training program for process equipment and control engineering does not meet the requirements of engineering certification. Through the reform of curriculum system and practical teaching system， the integration of students' professional learning and innovation education， and the integration of teachers' teaching and scientific research， it can improve the quality of personnel training.

Keywords： process equipment and control engineering; integration of professional learning and innovative education; engineering education certification; major construction; teaching reform

引言

轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、創(chuàng)新發(fā)展模式的國(guó)家戰(zhàn)略及“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的教育方針，要求我國(guó)高等學(xué)校培養(yǎng)大量具有較寬國(guó)際視野、具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)能力、能夠?qū)Χ鄬W(xué)科工程問(wèn)題開(kāi)展研究和生產(chǎn)、能夠適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)的技術(shù)人才。本研究以我校國(guó)內(nèi)唯一培養(yǎng)糧食機(jī)械的過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)為對(duì)象，以工程認(rèn)證對(duì)專業(yè)建設(shè)要求為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了培養(yǎng)模式及教學(xué)方式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新能力，并取得了豐碩成果。

一、傳統(tǒng)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè)存在問(wèn)題分析

受各種因素影響，近幾年我國(guó)設(shè)置過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)的高校，每年高考第一志愿報(bào)考本專業(yè)的學(xué)生人數(shù)在逐年減少。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近3年開(kāi)設(shè)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)的學(xué)校大多數(shù)第一志愿都錄不滿，包括一些211、985院校第一志愿也達(dá)不到錄取任務(wù)[1]。同時(shí)，基于目前部分高校培養(yǎng)方案不能完全適應(yīng)素質(zhì)教育的原因，普遍存在畢業(yè)生工程實(shí)踐能力不強(qiáng)、創(chuàng)新能力弱、理論和實(shí)踐脫節(jié)等問(wèn)題。人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量難以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的要求，尤其是目前許多高校正在進(jìn)行的以O(shè)BE為理念的現(xiàn)代教學(xué)改革，更加突出學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成效。因而，高等院校過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)的培養(yǎng)模式及教學(xué)方式改革勢(shì)在必行。

二、工程教育認(rèn)證背景下過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)改革思路

2016年我國(guó)正式成為國(guó)際本科工程學(xué)位《華盛頓協(xié)議》的成員國(guó)，標(biāo)志著我國(guó)工程教育專業(yè)的國(guó)際化。通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證的專業(yè)，意味著該專業(yè)學(xué)生可以在相關(guān)國(guó)家或地區(qū)取得工程師執(zhí)業(yè)資格。但我國(guó)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)的培養(yǎng)仍存在著上述問(wèn)題，究其原因，很大程度上在于高等院校工程類專業(yè)的人才培養(yǎng)體系有所局限，如培養(yǎng)方案制定不科學(xué)、特色不鮮明、專業(yè)教育與創(chuàng)新實(shí)踐不融合、教學(xué)和科研相脫節(jié)、實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)平臺(tái)缺乏等[2]。

河南工業(yè)大學(xué)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)，源于1959年成立的鄭州糧食學(xué)院糧油機(jī)械專業(yè)，為迎應(yīng)國(guó)家和社會(huì)對(duì)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)新的要求，我們專業(yè)始終秉承服務(wù)國(guó)家糧食戰(zhàn)略需求和中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)為己任，不斷進(jìn)行培養(yǎng)模式的優(yōu)化和改革，在突出現(xiàn)代糧油加工與物流過(guò)程裝備特色的同時(shí)，以專業(yè)和創(chuàng)新相融合、教學(xué)和科研相融、合校企協(xié)同為思路，聚焦“學(xué)生為中心”的教學(xué)策略設(shè)計(jì)與實(shí)施，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新意識(shí)、工程能力及競(jìng)爭(zhēng)能力，達(dá)到培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重創(chuàng)新、明特色”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

三、專創(chuàng)教科融合專業(yè)建設(shè)實(shí)踐

（一）貫徹OBE理念，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，突出糧油機(jī)械專業(yè)特色

1. 加強(qiáng)機(jī)制建設(shè)，保證專業(yè)建設(shè)質(zhì)量

為保證學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，我們按照工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，定期依據(jù)畢業(yè)生就業(yè)情況、同行專家意見(jiàn)、校友和用人單位反饋等信息，對(duì)培養(yǎng)方案合理性進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、修訂，主要突出畢業(yè)生知識(shí)、能力、素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。并通過(guò)“培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成情況調(diào)查表”、“畢業(yè)要求達(dá)成調(diào)查表”等一系列調(diào)查表，將各項(xiàng)內(nèi)容用數(shù)據(jù)定量計(jì)算，以此判定培養(yǎng)方案是否符合學(xué)校定位、是否滿足社會(huì)需求、專業(yè)具備的資源條件是否能完全支持培養(yǎng)方案的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)用于指導(dǎo)培養(yǎng)方案的持續(xù)改進(jìn)。

2. 面向區(qū)域經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用培養(yǎng)定位，優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)

課程體系以培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才為出發(fā)點(diǎn)，在“基礎(chǔ)夠用”的前提下“強(qiáng)化應(yīng)用”，根據(jù)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，強(qiáng)化專業(yè)教學(xué)及以應(yīng)用為目的的學(xué)科基礎(chǔ)課課時(shí)與要求。教學(xué)體系以公共基礎(chǔ)課平臺(tái)、學(xué)科基礎(chǔ)課平臺(tái)、專業(yè)課平臺(tái)為主體，以實(shí)踐教學(xué)體系、創(chuàng)新教育體系為兩翼，以專業(yè)選修課模塊和人文素質(zhì)選修課模塊為個(gè)性發(fā)展的人才培養(yǎng)體系。

四個(gè)平臺(tái)包括通識(shí)平臺(tái)課程、學(xué)科平臺(tái)課程、專業(yè)平臺(tái)課程和專業(yè)實(shí)踐平臺(tái)課程，通過(guò)實(shí)踐能力培養(yǎng)，進(jìn)一步鞏固強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和獨(dú)立思考能力，為學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新能力發(fā)展奠定基礎(chǔ)。通過(guò)專業(yè)主干課程和核心課程以及專業(yè)實(shí)踐課程支撐的能力培養(yǎng)，由低到高促使學(xué)生認(rèn)知能力、表達(dá)能力、問(wèn)題分析能力、設(shè)計(jì)能力、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力、創(chuàng)新能力和終身學(xué)習(xí)能力的提高。

3. 面向地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求，形成特色專業(yè)課程群

專業(yè)課程群的設(shè)置按區(qū)域經(jīng)濟(jì)的建設(shè)需要和專業(yè)方向的培養(yǎng)需求設(shè)置專業(yè)主干課，以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和新技術(shù)的發(fā)展需求靈活設(shè)置選修課，隨時(shí)更新授課內(nèi)容。河南省是我國(guó)糧食主要生產(chǎn)基地，糧食及食品制造業(yè)是優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，糧油食品及裝備制造業(yè)已納入河南省新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄，并且糧油食品及糧油食品機(jī)械在全國(guó)特色鮮明。因此，專業(yè)主干課設(shè)置有“糧食過(guò)程工藝與裝備”、“糧食過(guò)程裝備原理與設(shè)計(jì)”、“過(guò)程流體機(jī)械”、“過(guò)程裝備控制技術(shù)”等課程，考慮飼料加工業(yè)、糧食干燥是目前國(guó)內(nèi)外飼料行業(yè)及糧食行業(yè)發(fā)展的主流，設(shè)置了“飼料加工工藝與設(shè)備”和“干燥技術(shù)與設(shè)備”等選修課，并聘請(qǐng)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)工程師講授專業(yè)課程、實(shí)驗(yàn)及指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)。

（二）專創(chuàng)融合，校企協(xié)同，構(gòu)建多元開(kāi)放的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)基地

1. 校企協(xié)同，加強(qiáng)特色實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

目前許多高校的人才培養(yǎng)方案中，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和學(xué)時(shí)的配比上，基礎(chǔ)科目占有較大的比重，專業(yè)課相對(duì)較少，從而導(dǎo)致理論課時(shí)數(shù)偏多，實(shí)習(xí)和實(shí)踐課時(shí)數(shù)偏少。并且學(xué)生現(xiàn)在的各類實(shí)踐環(huán)節(jié)主要來(lái)自學(xué)校教師的指導(dǎo)，大多實(shí)踐內(nèi)容仍停留于傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新性、復(fù)合性實(shí)踐，尤其是來(lái)自行業(yè)的實(shí)踐較少，由此導(dǎo)致無(wú)法滿足企業(yè)的實(shí)際需求。為此，我們加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)建設(shè)，充分利用質(zhì)量工程、專業(yè)認(rèn)證及學(xué)校教研專項(xiàng)資金等經(jīng)費(fèi)投入，圍繞“糧食篩理分級(jí)、粉碎研磨、礱谷碾白工程實(shí)驗(yàn)，谷物烘干工程實(shí)驗(yàn)”等模塊，構(gòu)建了糧食行業(yè)加工裝備及技術(shù)特色實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)計(jì)劃，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改革考核方式及采用多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)等途徑，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生工程創(chuàng)新能力的提高。并通過(guò) “學(xué)校主建、校企共建、實(shí)驗(yàn)室互相開(kāi)放”的實(shí)驗(yàn)機(jī)制建設(shè)，與有條件的企業(yè)，如國(guó)家糧食加工裝備工程技術(shù)中心、湖南郴州糧機(jī)有限公司、鄭州鼎力新能源技術(shù)有限公司等建立實(shí)驗(yàn)室互相開(kāi)放機(jī)制，并由校友捐資共建烘干實(shí)驗(yàn)室，以此彌補(bǔ)學(xué)校實(shí)驗(yàn)硬件建設(shè)資金不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約增效、資源共享、合作共贏的目的。

2. 建立以人為本的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放機(jī)制及本科創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

為進(jìn)一步促進(jìn)大學(xué)生科技創(chuàng)新，我們建立了以人為本的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放機(jī)制，為學(xué)生提供實(shí)踐學(xué)習(xí)條件，保證學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技活動(dòng)、小發(fā)明、大學(xué)生第二課堂、復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放形式分為全面開(kāi)放（即全天候開(kāi)放）、定時(shí)開(kāi)放、預(yù)約開(kāi)放等。實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放管理機(jī)制促進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)課程改革，推動(dòng)了高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。同時(shí)，為強(qiáng)化專創(chuàng)結(jié)合促使學(xué)生工程能力的提高，課題組老師進(jìn)行了關(guān)于創(chuàng)新大賽的調(diào)查，由此了解學(xué)生對(duì)創(chuàng)新大賽興趣度。同時(shí)本專業(yè)設(shè)置了本科創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的參研學(xué)生均在教師指導(dǎo)下依托某個(gè)科研項(xiàng)目開(kāi)展研究工作。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置以學(xué)生為本，突出學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、開(kāi)拓能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、科學(xué)素養(yǎng)具有重要的作用。

（三）教科融合，構(gòu)建多層次融合立體化實(shí)踐教學(xué)體系

為加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)，我們構(gòu)建了“一個(gè)目標(biāo)，二個(gè)結(jié)合，四個(gè)層次，五個(gè)保障，十個(gè)環(huán)節(jié)”的多層次融合的實(shí)踐教學(xué)體系。一個(gè)目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，多融合不僅指理論與實(shí)踐相融合、專業(yè)與創(chuàng)新相融合，同時(shí)也包括教師科研與學(xué)生創(chuàng)新相融合、企業(yè)需求與學(xué)校培養(yǎng)相融合、企業(yè)生產(chǎn)與學(xué)校教育相融合。實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系以O(shè)BE教學(xué)理念為指導(dǎo)，以典型產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工過(guò)程為載體，以工程技術(shù)為基礎(chǔ)，以工程能力培養(yǎng)為主線，將實(shí)踐分為課內(nèi)課外、校內(nèi)校外多種形式，由淺入深、由分立到綜合、由技術(shù)到工程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新項(xiàng)目、學(xué)科競(jìng)賽、培訓(xùn)認(rèn)證和社會(huì)實(shí)踐十個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，暨以實(shí)現(xiàn)基本技能訓(xùn)練、專業(yè)技能訓(xùn)練、綜合技能訓(xùn)練和科研創(chuàng)新能力訓(xùn)練四個(gè)層面的綜合素質(zhì)培養(yǎng)過(guò)程。

如《糧食過(guò)程裝備原理與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的目的只是為了驗(yàn)證、鞏固和加深理論教學(xué)的內(nèi)容，學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)少，不能體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新的本質(zhì)要求。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，我們將專業(yè)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新實(shí)踐相融合、將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室及企業(yè)參觀實(shí)物設(shè)備，并通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)，讓學(xué)生把機(jī)械產(chǎn)品及各種機(jī)構(gòu)的復(fù)雜實(shí)物形態(tài)信息轉(zhuǎn)化為具有客體特征的信息（如圖1、圖2），使學(xué)生具備豐富的信息儲(chǔ)備。進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，讓學(xué)生把重點(diǎn)放在方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等創(chuàng)造性思維上和熟悉與運(yùn)用設(shè)計(jì)資料等基本技能的訓(xùn)練上。使學(xué)生在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中做到才思噴涌，舉一反三。其次，充分將分析、設(shè)計(jì)與創(chuàng)新思維緊密結(jié)合并融合到實(shí)踐中，激發(fā)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、實(shí)踐動(dòng)手能力及分析和解決問(wèn)題能力。在此基礎(chǔ)上，對(duì)一些動(dòng)腦、動(dòng)手及創(chuàng)新方面有特長(zhǎng)的學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)，組成課外興趣小組，鼓勵(lì)、指導(dǎo)他們參加國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)針對(duì)高校學(xué)生舉辦的各種各樣創(chuàng)新大賽，或參加有關(guān)老師的科研工作，拓展學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐途徑。成績(jī)?cè)u(píng)定不是簡(jiǎn)單的根據(jù)圖紙及說(shuō)明書來(lái)判定，而是結(jié)合采用分組答辯的方式，讓學(xué)生之間通過(guò)相互討論的過(guò)程，使學(xué)生對(duì)不太清楚的問(wèn)題獲得一次學(xué)習(xí)提高的機(jī)會(huì)。同時(shí)，通過(guò)這樣的答辯方式也使學(xué)生的綜合能力得到了提高。

四、結(jié)束語(yǔ)

學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，在整個(gè)人才培養(yǎng)體系中占有重要地位，傳統(tǒng)培養(yǎng)方案及教學(xué)方法不適合目前許多高校正在進(jìn)行的以O(shè)BE為理念的現(xiàn)代教學(xué)改革。通過(guò)在我校過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)進(jìn)行“專業(yè)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐相融合、教學(xué)過(guò)程和科研活動(dòng)相融合”的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐，不僅在全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽、全國(guó)大學(xué)生過(guò)程裝備創(chuàng)新大賽等活動(dòng)中多次獲獎(jiǎng)，并且在2018年教育部組織的對(duì)我校過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)專業(yè)認(rèn)證進(jìn)校考察過(guò)程中，獲得了進(jìn)校專家的一致好評(píng)，并于2019年順利通過(guò)了專業(yè)認(rèn)證。

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