過程裝備與控制工程專業實驗教學體系研究

摘 要：針對過程裝備與控制工程專業具體情況及學科特點，從實驗室建設、專業課程實驗教學體系建設、綜合性設計性實驗課程體系建設、開放創新型實驗體系建設等方面論述過程裝備專業實驗建設改革的具體措施；提出要解決的關鍵問題及必須加大實驗教學改革力度，培養出適合社會發展的創新人才的迫切需要。

關鍵詞：過程裝備與控制工程；實驗教學體系；課程體系；創新

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.066

0 引言

1998年，教育部進行專業調整時將“化工設備與機械”更名為“過程裝備與控制工程”專業，更名后的專業具有更廣闊的外延和更深入的內涵，培養目標及教學體系與內容都發生了根本的變化[1]。

許多師生認為實驗教學就是繼理論教學之后，以驗證理論和加強對理論理解的實踐性教學環節，處于理論課教學的從屬地位。教師在對學生成績考核時，往往忽略實驗成績的環節。這種重理論輕實驗、對實驗教學片面的錯誤認識，對大學生創新能力的培養產生了消極的影響。因此，加大實驗教學體系的改革力度，提高實驗教學重要性的認識是培養出適合社會發展的創新型人才的迫切需要[2] 。

1 具體改革措施

1.1 實驗室建設

現代過程裝備工業需要培養一批集設備、控制、工藝知識為一體的復合型人才。教學實踐表明，單憑課程理論教學難以培養復合型創新人才[3]。利用實驗室建設專項經費、科研經費和共建單位提供的運行費、項目經費，通過與其它企業的合作等渠道，采取購置、自制和共建等多種方式，建立能夠支撐高水平科學研究和人才培養的過程裝備與控制工程實驗室研究平臺，營造一種培養學生自主創新能力的氛圍，提高學生整體素質教育水平勢在必行。針對過程裝備制造業應用型人才培養要求，籌建一個集教學、科研、對外檢測和技術服務于一體的綜合實驗室，滿足本科生、研究生教學實驗和畢業論文以及教師科研的實驗室。實驗室主要功能如下：

（1）以溫度、流量、液位等為被控參數的控制系統設計、組建、軟件編寫和調試。

（2）薄壁圓筒爆破及測試實驗、外壓容器穩定性實驗、換熱器性能測試實驗等。

（3）壓縮機排氣量及功率測定、離心泵性能測試等。

（4）基于工業以太網分布式控制系統設計、組建和系統聯調，構建簡單的裝配生產線。

（5）基于電磁傳輸理論與駐波特性分析的電磁入射效率檢測。

（6）流體機械典型零部件的認知、拆裝。

（7）流體分布場PIV實驗

（8）單片機仿真控制系統

（9）PLC控制實驗

1.2 專業課程實驗教學體系建設

為使專業實驗教學體系科學合理，切合我院實際及培養計劃要求，在實驗教學內容上按四門過程裝備專業的主干專業課程的教學內容實施。相關理論課結束之后，以實驗形式加強對理論的理解。在驗證理論、掌握原理的基礎上，盡可能創造讓學生動手的機會，鍛煉學生學會在實驗中豐富經驗、鞏固知識、掌握技能及方法。實驗教學內容分為：過程設備設計實驗、過程裝備與控制技術實驗、過程流體機械實驗、過程裝備制造與檢測技術實驗四大部分，實驗項目如表1，改進后的專業課程實驗教學各模塊的體系分為認知實驗和能力培養實驗兩部分，其中認知實驗主要是了解過程流體機械組成及工作原理，能力培養實驗則注重掌握測量原理，培養學生動手能力、數據分析處理能力、工程實踐能力以及初步科研能力的培養[1]。

要根據實際情況及實驗效果，不斷的更新專業課程實驗的內容、手段，并且要彌補其他實踐教學環節的不足，在專業課程實驗項目和內容中要進行及時必要的補充和改進，切實加強學生的工程實踐能力、創新能力。

1.3 綜合性、設計性實驗課程體系建設

綜合性、設計性實驗是提升學生創新能力和專業知識應用能力的主要方法之一[6]。綜合實驗是過程裝備專業實踐教學環節的重要課程之一，是學生完成專業基礎課程實驗后向畢業論文過渡的一個重要教學環節，其基本的出發點是與過程裝備實踐與創新設計大賽、課程設計、畢業設計等環節聯系起來，鼓勵學生自主創意、自主選題，利用實驗室提供的條件，完成科技作品制作、課題研究，達到初步具備獨立從事產品設計與開發、科學研究的能力，旨在培養大學生的工程實踐能力，創新精神及團隊合作精神，為學生從事科學研究打下堅實的基礎。

綜合實驗訓練課程在兩學期內完成，實驗時間安排在第六學期、第七學期各一周；第六學期主要進行過程設備、控制及熱力學課程等相關專業知識的綜合訓練；第七學期主要進行成套技術、過程設備、PLC及單片機控制技術等專業知識的綜合訓練。具體實施過程如下：

（1）教師根據現有實驗條件及專業特點指導學生選題，學生確定實驗內容、方案與計劃，提交實驗選題報告書。

（2）實驗室在收到實驗選題報告書后，認真審閱實驗內容與方案，提出修改意見反饋給學生，并給學生安排實驗時間、準備實驗器材。

（3）學生按實驗室排定的時間，獨立完成實驗。

（4）學生完成實驗項目后，向指導教師申請驗收，指導教師對照實驗選題報告書，逐項驗收實驗結果；若符合要求出具驗收合格單，若不符合要求，則要求學生繼續完成。

（5）成績評定。由于不同組的學生差異較大，老師評分要側重實驗過程，考察學生對知識的掌握和運用能力，對主要儀器、設備的掌握和應用能力，與同組同學的協作配合能力，在實驗中的應變能力以及最終實驗結果等綜合打分，以公平公正原則給出學生的最終成績。[2]

1.4 開放、創新型實驗體系建設

開放、創新型實驗項目主要結合部分教師比較前沿的科研課題以及部分實驗教學裝置中能開設而大綱未要求的。由各個教師申報，學校對教師申報的開放創新型實驗項目從題目的創造性、實驗過程的動手能力、實驗結果的分析水平等幾個方面對項目進行立項及結題進行考核。開放專業實驗室，把實驗室作為學生學習的一個場所，引導更多的學生從事創新性和設計性試驗， 指導學生進行創新型基金實驗項目，使他們自己動手設計、改造、組裝相關實驗系統，可為過控專業學生參加校專利發明與創新大賽及省級、國家級創新設計大賽提供良好的研究平臺。

2 要解決的關鍵問題

（1）如何構建設計、創新型實驗體系，形成以專業核心課程為主，專業課、專業選修為輔的裝備專業人才實驗培養體系，并優化理論和實踐課程體系，形成具有裝備專業特色的工程研究應用型人才培養模式。

（2）針對過程裝備制造業應用型人才培養，籌建一個集教學、科研、對外檢測和技術服務于一體的綜合實驗室，滿足本科生、研究生教學實驗和畢業論文以及教師的科研實驗，此項有待安徽省支持本科高校發展能力提升計劃進一步落實完成。

（3）學生是實驗教學的主體，學生的學習態度、興趣、求真探索意識都將影響到實驗教學的質量。因此，充分調動學生參與實驗教學環節的積極性、主動性至關重要。

（4）綜合性實驗是我們實驗教學改革的方向。在實踐過程中，有兩個方面的問題需引起重視，一是要有足夠的實驗教學學時數；二是實驗設備投資力度不夠，需要學校各方面的協調。

3 結束語

進一步改革后的過程裝備與控制工程專業實驗教學體系特點鮮明：各專業實驗與專業實習融匯精通、互相結合、形成互補。將教師科研成果轉化為不同層次的設計性、綜合性、創新性的實驗開發與測試平臺。建立了逐層遞進式“綜合型、研究型”實驗模塊，進一步推動用競賽與科技活動培養創新型人才，形成 “一體化、多層次、開放式”的創新過程裝備與控制工程專業實驗教學體系。

總之，進行專業實驗教學體系改革，光靠傳達幾個文件，發幾篇文章，開幾次會議而不落到實處是解決不了的。這是一個系統的工程，需要各高校專業教師、相關領導冷靜思考、抓住細節、共同努力才能有實效。專業實驗教學體系改革要從根本上提高學生對整個實驗系統的思考能力、動手能力、創新能力，培養具有 “過-裝-控”復合型高素質專業人才，滿足該專業培養技術應用型人才的要求[1]。

參考文獻：

[1]邢萬坤.過程裝備與控制工程專業實驗的改革與探索[J].吉林化工學院學報，2007，24（6）：33-35.

[2]郝光香.過程裝備與控制工程專業實驗教學改革[J].高師理科學刊，2007，27（5）：101-103.

[3] 田忠，趙淵.過程裝備與控制工程專業實驗系統構建的新思路[J].高校實驗室工作研究，2008，（4）：71-72.

[4]周勇軍.過程裝備與控制工程專業的實驗教學改革建設[J].中國電力教育，2009，（11）：117-118.

[5]陳愛萍，童水光，林興華，鄭水英.過程裝備與控制工程專業教學與實踐[J].化工高等教育，2007，（2）：26-28.

[6] 劉錄，孟波.過程裝備與控制工程專業實踐教學改革的探索[J].化工高等教育，2009，（4）：53-54.

[7]何慧娟.關于高校學風建設的思考和建議[J].中國電力教育，2012， 31：142-143.

基金項目：本文系安徽工程大學校級本科教學質量提升計劃（2014jyxm25）、安徽省大學生創新訓練項目（AH201310363263）的階段性成果。

作者簡介：何慧娟，碩士，講師，主要從事過程裝備與控制工程專業課程的教學及科研工作。