新工科背景下過程裝備控制技術課程教學改革與實踐

摘 要：隨著過程工業向高端化、數字化、綠色化和安全化的轉型升級，行業、產業變化快及職業要求高與學生起點低的矛盾日益顯著。為此，課程團隊圍繞新工科建設理念，根據課程高階性、創新性、挑戰度的建設要求，以“理論實、實踐強、技術新、工程用”等能力產出為培養目標，通過重構教學內容，打造具有工程實踐背景的先導性、拓展性學習資源，搭建六階遞進式教學模式；借助項目驅動提升學生在教學中的參與度與學習興趣，以智慧教學工具全方位動態監控并指導學生學習過程，助力提升學生的課程目標達成體驗，提高課程教學質量和育人成效。

關鍵詞：過程裝備控制技術；教學改革；課程評價；教學理念；教學資源

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）26-0140-04

Abstract： With the transformation and upgrading of process industry to premiumisation， digitization， greenization and securitization， the contradiction between high vocational requirements and low starting point of students is increasingly signifycant for the rapidly industry changing. For that， the course team focusing on the concept of new engineering construction and the requirements of advanced， innovative and challenging degree takes "practical theory， strong practice， new technology and engineering application" as the training goal. By reconstructing the teaching content， the course team creates the guiding and expansive learning resources with engineering practice background， and builds up the six-level progressive teaching mode. With the help of project-driven to enhance students' participation and learning interest in teaching， intelligent teaching tools and assessment method are used to comprehensively monitor and guide students' learning process which helping to improve students' experience of achieving curriculum goals， so as to improve the teaching quality and education effectiveness.

Keywords： technology of process equipment control; teaching reform; course evaluation；teaching philosophy; teaching resources

隨著《中國制造2025》戰略實施，教育部將新工科建設確定為我國高等工程教育在新科技革命、新產業革命和新經濟背景下工程教育改革的重大戰略與部署，并先后發布了新工科建設復旦共識和新工科建設天大行動，要求高校深化工程教育改革，推進新工科的建設與發展，注重培養學科技術雄厚、工程能力強、綜合素質高的工程技術人才，以服務于新技術、新業態、新產業和新模式為特點的新經濟發展[1-2]。隨著新工科教育教學改革的深入推進，新工科建設已經從理論探討階段進入了人才培養具體方案的實施階段，無論是新工科背景下傳統專業的轉型升級，還是適應新產業需求的新專業建設，最終都落實到具體的課程教學。因此如何轉變課程教學模式，提升新工科人才培養質量是目前亟需解決的問題[3-4]。

過程裝備控制技術課程面向寧廈大學過程裝備與控制工程專業大四年級開設，是過程裝備與控制工程專業的專業核心課程之一，在先修專業核心課程的基礎上，圍繞過程工業對安全性、經濟性、穩定性的基本要求，主要探討如何根據控制工程基本原理設計控制系統，結合過程裝備運行特點，合理配置過程裝備控制裝置以保障生產安全穩定運行。課程將過程工程原理、過程設備與機械、裝備自動化等知識有機結合，突出理論與實踐知識的融合，有力支撐過程裝備與控制工程專業高素質工程技術人才的培養。課程自專業創設以來，伴隨我國過程工業的發展及西北能源化工基地的建設，教學團隊持續推進課程教學改革。本文對照新工科人才培養理念和新工科人才核心素養需求，對課程教學內容、教學資源、教學模式和考評方式等進行了探索實踐。

一 教學問題分析

在多年的教學實踐中，教學團隊不斷完善教學內容及教學手段，但是近幾年學情調查分析表明，學生不能主動適應新技術、新產業、新經濟發展，致使行業、產業變化快，職業要求高與學生起點低的矛盾日益顯著。教學團隊結合近幾年的教學狀態，對教學問題進行分析梳理，發現存在以下問題。

通過征集學生學習意見（如圖1所示），發現學生對了解行業發展新技術、新動態愿望強烈，加強實踐教學需求迫切。但是學生的實踐能力培養缺乏行業/產業深度融合，傳統實踐育人平臺、資源和實踐教學模式難以滿足新工科人才培養要求。因此如何使教學內容與行業發展同頻共振，助力學生主動適應過程裝備控制領域新技術、新產業、新經濟發展是教學團隊需要思考的問題之一。

查閱教務平臺信息，反映出班級整體的課程績點較低，近50%的同學平均成績績點在2以下。在2017級之前，學院未進行機械大類招生，學生入校即選定專業，班級生源穩定，在優秀學生的帶領下班級的凝聚力和學習氛圍較好。近幾年專業實施機械大類招生后，選擇過程裝備與控制工程專業學生的成績績點普遍較低，班里缺乏“領頭雁”“排頭兵”，班級學風下降，致使學生在四年級時，成績績點較低。上述分析表明，學生自主學習能力和自我管理意識薄弱，學習基礎差、學習能力薄弱的學生急需加強學習引導。因此要使項目式教學、智慧教學工具成為促進自主學習能力差、基礎偏弱的學生有效學習的手段，助力提升學生的課程目標達成體驗。

在與企業用人單位走訪調研中，用人單位反映企業在過程裝備安全運維方面有較大用人潛力，但新入職學生工程意識和工程師職業素養尚未養成，勝任崗位需求有差距，建議在本專業教學中強化相關知識和能力的訓練，并強化工程意識和職業道德教育，注重培養學生的家國情懷和工匠精神，踐行社會主義核心價值觀教育。因此應提升學生的工程實踐能力和職業素養，使學生入職后快速完成角色轉換，勝任崗位能力需求。

二 教學改革舉措

（一） 落實以學生為中心的教學理念

圍繞新工科人才核心素養，落實以學生為中心的理念。通過課前查閱教務平臺信息、調研班級同學們的整體學習情況，并精準掌握每位同學的學業情況和學習狀態。在教學中建立到課席簽制，并根據不同的學情實際，進行個性化的學習成長記錄和全程學業跟蹤指導，實現對課程教學的精細管理，在時刻關注學生成長的同時，做到基于學情實際、以人為本、全面發展，落實以學生為中心的新工科理念。

（二） 重構教學內容

根據過程工業發展和裝備控制領域對人才的需求，圍繞“理論實、實踐強、技術新、工程用”等能力產出培養目標，重構“理論與實踐”5大模塊內容（如圖2所示），打造理論與實踐、課程思政與專業知識相融合的內容體系。在理論知識講授環節，強調重點知識講解、實踐應用問題的討論、工程擴展問題的分析與討論，根據理論教學同步安排實踐教學，以理論指導實踐，用實踐檢驗理論、探究理論，通過教師現場指導與小組自主實踐相結合的方式，做到理論與實踐相融合，落實理論實、實踐強的培養目標。

同時，在教學內容中融合課程思政素材與團隊項目訓練（如圖3所示），通過開放性項目選題、課下自由組隊、課堂匯報展示，完成課程教學難點突破，并注重培養學生的創新意識、家國情懷、工匠精神和工程倫理意識，踐行社會主義核心價值觀教育。同時遵循新工科人才核心素養要求，梳理每節課的課程思政素材與思政元素，注重培養設計思維、工程思維和工程實踐能力，強化工科學生的工程倫理意識、大國工匠精神、法治意識和生態意識，提升自主終身學習和溝通協商能力，有效落實課程思政育人目標。

（三） 優化教學資源

依托學院建成的新工科校企協同育人教學云平臺、智能制造協同創新中心，將企業生產現場、生產技術、高端技術人才及智能制造等產業和技術的最新發展、行業對人才培養的最新要求引入教學過程，建成滿足行業發展需要的課程內容和教材資源，打通“最后一公里”；并將團隊研究成果及時轉化為教學內容，向學生介紹學科研究新進展、實踐發展新經驗，提高課程興趣度、學業挑戰度，落實新工科根據技術發展改進內容的建設目標。在教學資源建設上，在以傳統教學資源為基礎建成的教學課件基礎上，通過實驗室建設、自制教具、課程網站、大學慕課、學科競賽案例庫、創新設計案例庫和企業生產實踐等數字化資源庫的建設，將傳統教學資源與數字化教學資源相融合，在扎實基礎的同時，拓展知識領域與技術前沿，落實技術新、工程用的培養目標。

（四） 改進教學組織

為提升課堂學習成效，按照階梯分層、遞進上升的教學組織，教學團隊設計了知識回顧、情景引入、反問解惑、逐步解析、知識拓展和總結歸納六個教學環節，同時細化課前、課中、課后的教師活動和學生活動。在具體的教學過程中，教師重在設計規劃，指導學習過程，以課前嚴謹的教學設計、課中教學方法的實施、課后總結反饋實現教學能力提升。具體到每節課的教學，通過課前發布預習資源、線上學習任務和要求，課中利用案例法、討論法、板書等進行重難點問題分析，結合課堂答題檢測知識點掌握，課后對教學過程及教學效果進行反思，分析存在的不足及后續教學中的改進方向。在教學全過程中，有效落實習近平總書記對高校教師的要求“有言為士則、行為世范的自覺……做學生為學、為事、為人的大先生”。

學生在學習過程中明確任務，落實學習成效，通過課前的線上學習和預習，課中的問題反饋，思考答題等做到知識內化和能力培養；借助課后的項目實踐、協作探究實現拓展提升。利用項目匯報、生講生評、質疑討論和實驗探究等多樣化的課堂形式，注重培養學生的團隊合作能力、思辨能力、自主學習能力和發現問題解決問題能力，在學習過程中注重家國情懷、創新創業、批判性思維等素質培養，實踐面向2030年的工程師核心質量標準。

（五） 轉變教學方式，實施項目驅動教學

利用小組項目任務、小組討論、小組實訓，轉變教學方法，增強師生互動，形成以學習者為中心的工程教育模式。針對工科課程知識點單一，思政教育與工程教育缺乏有機結合，學生應用知識的能力不足，實施新工科項目式教學。以控制系統設計為主線，將對象分析、傳感器、變送器、調節器和執行器等知識點融合，通過項目任務驅動，先實踐，后理論，在實踐中以點帶面，帶動理論學習，注重培養學生高級思維和團隊協作精神，以及實踐應用能力。

（六） 完善課程達成評價方法

以“考核能力+促進學習”為目的，打造“多元化”考核形式。課程考核將項目設計、學習過程、實驗實踐和期末考核等計入課程考核評價，并細化各項考核的具體考核點和考核占比。例如項目設計明確選題論證、方案分析、設計成果和匯報展示四個考核點；學習過程明確線上資源學習、雨課堂答題、課堂討論參與及章節測驗四個考核點。同時，在教學中注重反饋與反思，應用信息化教學手段、智慧教學工具，開展學情調研分析，建立全程學習跟蹤與反饋。為了實現教學過程的持續改進，在每次課程教學結束后，認真總結教學中存在的問題，針對不足提出后續教學中的改進舉措；在學期中召開師生教學座談會，聽取同學們的意見，實時調整教學方式方法；在學期末，請同學們提交課程教學問題總結，并在課程結束后發布調查問卷，對課程教學目標達成情況、教師教學方法、能力獲得等方面進行調查反饋。根據學生們寫的教學問題總結，發現教學問題，找準改進空間。通過上述措施，不斷完善課程教學達成情況分析，實現持續反饋改進。

三 結束語

通過教學創新提升了教學效果，助力 “理論實、實踐強、技術新、工程用”培養目標達成。2018—2022年的成績統計表明，學習基礎弱的同學學習成效提升顯著，不及格人數顯著降低，成績兩極分化現象減少，成績穩中提升；以項目訓練為基礎，團隊成員指導學生積極參加大學生創新創業項目及各類學科競賽獲多次獎勵；對企業的調研表明，學生就業質量及用人單位滿意度較好。

建立到課席簽制與開展全程學業跟蹤指導，實現課堂精細管理；創新方法與項目訓練融合教學，激發學生學習興趣；多元化考核方式促進學生自主學習能力；課程思政貫穿全教學環節注重育人功能。

課程教學改革得到了學生、督導、同行等的高度肯定。學生反饋，通過項目驅動培養了他們將理論知識應用到實踐的能力，結合項目匯報和討論提升了溝通能力、自我展現能力和團隊協作能力；課程中的思政教育元素對培養社會主義核心價值觀發揮了積極作用；QQ群答疑討論便于及時解答他們的疑惑，縮短師生距離并增進了感情，課程育人成效顯著提升。

參考文獻：

[1] 韓建海，仲志丹，王曉強，等.地方高校機械類專業新工科建設特色發展與實現路徑研究[J].高教學刊，2023（10）：52-55.

[2] 陸國棟，李拓寧.新工科建設與發展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20-26.

[3] 文春明，李尚平，黃天星.新工科背景下提升自動化專業人才培養質量的策略[J].高教論壇，2021（3）：65-67.

[4] 熊偉麗，陶洪峰，劉艷君，等.新工科背景下自動化專業工程實踐教學體系的建設與思考[J].高教學刊，2019（12）：62-64.

基金項目：寧夏回族自治區教育廳2022年自治區級本科教育教學改革與實踐項目“以‘四會導向’為核心，面向產出的過程裝備控制專業人才培養模式研究與實踐”（寧夏大學本科生院2022-55號）

第一作者簡介：李宏燕（1976-），女，漢族，寧夏中衛人，博士，教授。研究方向為過程裝備安全運維與控制。