基于專創教科融合的過程裝備與控制工程專業建設研究

曹憲周 王明旭 張海紅 張超

摘? 要：針對傳統過程裝備與控制工程專業培養方案不適應工程認證要求，通過課程體系及實踐教學體系建設、學生專業學習與創新教育相融合、教師教學與科研相融合的教學改革，提高了人才培養質量。

關鍵詞：過程裝備與控制工程;專創教科融合;工程教育認證;專業建設;教學改革

中圖分類號：G640? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

轉變經濟發展方式、創新發展模式的國家戰略及“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本”的教育方針，要求我國高等學校培養大量具有較寬國際視野、具有較強創新能力和競爭能力、能夠對多學科工程問題開展研究和生產、能夠適應時代發展的過程裝備與控制工程專業的技術人才。本研究以我校國內唯一培養糧食機械的過程裝備與控制工程專業為對象，以工程認證對專業建設要求為標準，進行了培養模式及教學方式的實驗教學改革，著重培養學生的工程能力、創新能力，并取得了豐碩成果。

一、傳統過程裝備與控制工程專業建設存在問題分析

受各種因素影響，近幾年我國設置過程裝備與控制工程專業的高校，每年高考第一志愿報考本專業的學生人數在逐年減少。據不完全統計，近3年開設過程裝備與控制工程專業的學校大多數第一志愿都錄不滿，包括一些211、985院校第一志愿也達不到錄取任務[1]。同時，基于目前部分高校培養方案不能完全適應素質教育的原因，普遍存在畢業生工程實踐能力不強、創新能力弱、理論和實踐脫節等問題。人才培養結構和質量難以適應經濟結構調整和產業升級的要求，尤其是目前許多高校正在進行的以OBE為理念的現代教學改革，更加突出學生工程實踐創新能力的培養成效。因而，高等院校過程裝備與控制工程專業的培養模式及教學方式改革勢在必行。

二、工程教育認證背景下過程裝備與控制工程專業改革思路

2016年我國正式成為國際本科工程學位《華盛頓協議》的成員國，標志著我國工程教育專業的國際化。通過工程教育專業認證的專業，意味著該專業學生可以在相關國家或地區取得工程師執業資格。但我國過程裝備與控制工程專業的培養仍存在著上述問題，究其原因，很大程度上在于高等院校工程類專業的人才培養體系有所局限，如培養方案制定不科學、特色不鮮明、專業教育與創新實踐不融合、教學和科研相脫節、實踐和實訓平臺缺乏等[2]。

河南工業大學過程裝備與控制工程專業，源于1959年成立的鄭州糧食學院糧油機械專業，為迎應國家和社會對過程裝備與控制工程專業新的要求，我們專業始終秉承服務國家糧食戰略需求和中原經濟區建設為己任，不斷進行培養模式的優化和改革，在突出現代糧油加工與物流過程裝備特色的同時，以專業和創新相融合、教學和科研相融、合校企協同為思路，聚焦“學生為中心”的教學策略設計與實施，提高學生的學習能力、創新意識、工程能力及競爭能力，達到培養“厚基礎、強能力、重創新、明特色”的人才培養目標。

三、專創教科融合專業建設實踐

（一）貫徹OBE理念，優化人才培養方案，突出糧油機械專業特色

1. 加強機制建設，保證專業建設質量

為保證學生培養質量，我們按照工程認證標準，定期依據畢業生就業情況、同行專家意見、校友和用人單位反饋等信息，對培養方案合理性進行分析、評價、修訂，主要突出畢業生知識、能力、素養的培養目標。并通過“培養目標達成情況調查表”、“畢業要求達成調查表”等一系列調查表，將各項內容用數據定量計算，以此判定培養方案是否符合學校定位、是否滿足社會需求、專業具備的資源條件是否能完全支持培養方案的實現，同時用于指導培養方案的持續改進。

2. 面向區域經濟和應用培養定位，優化課程體系結構

課程體系以培養工程創新人才為出發點，在“基礎夠用”的前提下“強化應用”，根據工程應用型人才的培養要求，強化專業教學及以應用為目的的學科基礎課課時與要求。教學體系以公共基礎課平臺、學科基礎課平臺、專業課平臺為主體，以實踐教學體系、創新教育體系為兩翼，以專業選修課模塊和人文素質選修課模塊為個性發展的人才培養體系。

四個平臺包括通識平臺課程、學科平臺課程、專業平臺課程和專業實踐平臺課程，通過實踐能力培養，進一步鞏固強化學生的專業知識，提高學生對專業知識的綜合應用能力和獨立思考能力，為學生科學思維和創新能力發展奠定基礎。通過專業主干課程和核心課程以及專業實踐課程支撐的能力培養，由低到高促使學生認知能力、表達能力、問題分析能力、設計能力、系統開發能力、創新能力和終身學習能力的提高。

3. 面向地方經濟建設需求，形成特色專業課程群

專業課程群的設置按區域經濟的建設需要和專業方向的培養需求設置專業主干課，以服務區域經濟發展需求和新技術的發展需求靈活設置選修課，隨時更新授課內容。河南省是我國糧食主要生產基地，糧食及食品制造業是優勢產業，糧油食品及裝備制造業已納入河南省新興產業發展指導目錄，并且糧油食品及糧油食品機械在全國特色鮮明。因此，專業主干課設置有“糧食過程工藝與裝備”、“糧食過程裝備原理與設計”、“過程流體機械”、“過程裝備控制技術”等課程，考慮飼料加工業、糧食干燥是目前國內外飼料行業及糧食行業發展的主流，設置了“飼料加工工藝與設備”和“干燥技術與設備”等選修課，并聘請相關生產企業有經驗的高級工程師講授專業課程、實驗及指導畢業設計。

（二）專創融合，校企協同，構建多元開放的創新實踐教學基地

1. 校企協同，加強特色實驗室建設

目前許多高校的人才培養方案中，在教學內容的設置和學時的配比上，基礎科目占有較大的比重，專業課相對較少，從而導致理論課時數偏多，實習和實踐課時數偏少。并且學生現在的各類實踐環節主要來自學校教師的指導，大多實踐內容仍停留于傳統的驗證性實驗，創新性、復合性實踐，尤其是來自行業的實踐較少，由此導致無法滿足企業的實際需求。為此，我們加強實踐教學建設，充分利用質量工程、專業認證及學校教研專項資金等經費投入，圍繞“糧食篩理分級、粉碎研磨、礱谷碾白工程實驗，谷物烘干工程實驗”等模塊，構建了糧食行業加工裝備及技術特色實驗室。通過改變實驗開設計劃，更新實驗內容、改革考核方式及采用多層次實驗教學等途徑，實現了學生工程創新能力的提高。并通過 “學校主建、校企共建、實驗室互相開放”的實驗機制建設，與有條件的企業，如國家糧食加工裝備工程技術中心、湖南郴州糧機有限公司、鄭州鼎力新能源技術有限公司等建立實驗室互相開放機制，并由校友捐資共建烘干實驗室，以此彌補學校實驗硬件建設資金不足的問題，實現了節約增效、資源共享、合作共贏的目的。

2. 建立以人為本的實驗室開放機制及本科創新實驗室

為進一步促進大學生科技創新，我們建立了以人為本的實驗室開放機制，為學生提供實踐學習條件，保證學生畢業設計、科技活動、小發明、大學生第二課堂、復習實驗課程等實驗項目的進行。實驗室開放形式分為全面開放（即全天候開放）、定時開放、預約開放等。實驗室的開放管理機制促進了實踐教學課程改革，推動了高素質創新型人才的培養。同時，為強化專創結合促使學生工程能力的提高，課題組老師進行了關于創新大賽的調查，由此了解學生對創新大賽興趣度。同時本專業設置了本科創新實驗室，進入實驗室的參研學生均在教師指導下依托某個科研項目開展研究工作。創新實驗室的設置以學生為本，突出學生的個性發展，對培養學生的創新意識、開拓能力、團隊合作精神、科學素養具有重要的作用。

（三）教科融合，構建多層次融合立體化實踐教學體系

為加強學生創新實踐能力培養，我們構建了“一個目標，二個結合，四個層次，五個保障，十個環節”的多層次融合的實踐教學體系。一個目標就是培養學生的創新能力，多融合不僅指理論與實踐相融合、專業與創新相融合，同時也包括教師科研與學生創新相融合、企業需求與學校培養相融合、企業生產與學校教育相融合。實驗教學體系以OBE教學理念為指導，以典型產品設計、生產加工過程為載體，以工程技術為基礎，以工程能力培養為主線，將實踐分為課內課外、校內校外多種形式，由淺入深、由分立到綜合、由技術到工程，通過實驗、實訓、實習、課程設計、畢業設計、開放實驗、創新項目、學科競賽、培訓認證和社會實踐十個實踐環節，暨以實現基本技能訓練、專業技能訓練、綜合技能訓練和科研創新能力訓練四個層面的綜合素質培養過程。

如《糧食過程裝備原理與設計課程設計》，傳統課程設計的目的只是為了驗證、鞏固和加深理論教學的內容，學生創造機會少，不能體現機械設計創新的本質要求。在進行課程設計時，我們將專業學習與創新實踐相融合、將驗證性實驗與創新性實驗相結合，讓學生在實驗室及企業參觀實物設備，并通過虛擬仿真實驗創新平臺，讓學生把機械產品及各種機構的復雜實物形態信息轉化為具有客體特征的信息（如圖1、圖2），使學生具備豐富的信息儲備。進行課程設計時，讓學生把重點放在方案設計、結構設計等創造性思維上和熟悉與運用設計資料等基本技能的訓練上。使學生在進行機械產品創新設計過程中做到才思噴涌，舉一反三。其次，充分將分析、設計與創新思維緊密結合并融合到實踐中，激發學生的積極性與主動性，培養學生創新思維能力、實踐動手能力及分析和解決問題能力。在此基礎上，對一些動腦、動手及創新方面有特長的學生進行重點培養，組成課外興趣小組，鼓勵、指導他們參加國家有關機構針對高校學生舉辦的各種各樣創新大賽，或參加有關老師的科研工作，拓展學生創新實踐途徑。成績評定不是簡單的根據圖紙及說明書來判定，而是結合采用分組答辯的方式，讓學生之間通過相互討論的過程，使學生對不太清楚的問題獲得一次學習提高的機會。同時，通過這樣的答辯方式也使學生的綜合能力得到了提高。

四、結束語

學生工程能力的培養，在整個人才培養體系中占有重要地位，傳統培養方案及教學方法不適合目前許多高校正在進行的以OBE為理念的現代教學改革。通過在我校過程裝備與控制工程專業進行“專業學習和創新實踐相融合、教學過程和科研活動相融合”的教學活動實踐，不僅在全國大學生機械創新大賽、全國大學生過程裝備創新大賽等活動中多次獲獎，并且在2018年教育部組織的對我校過程裝備與控制工程專業專業認證進校考察過程中，獲得了進校專家的一致好評，并于2019年順利通過了專業認證。

參考文獻：

[1]張辛喜，李學平.“新工科”背景下過程裝備與控制工程專業人才培養方案探索與實踐[J].新西部，2019（04）：130-131.

[2]劉峰，石永軍.OBE理念下機械創新設計實踐課程教學研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2018（10）：196-200.