過程裝備與控制工程專業新工科人才培養模式改革

丁宇奇 林玉娟 李偉

[摘 要] 過程裝備與控制工程專業改革以新工科為背景，因此需要緊跟社會需求，緊合市場發展，緊繞新理念的工程教育方向，多種專業方向齊頭并進，以新的專業知識體系開創產學融合新模式，使學生的工程實踐能力和創新能力更上一層樓。以東北石油大學過程裝備與控制工程專業為例，在專業“卓越工程師培養計劃”體系、“專業認證”系列改革基礎上，提出具有鮮明石油石化行業特色和優勢的多樣化和個性化人才培養模式，使學生的實踐能力、創新創業能力和跨界整合能力得到提高。

[關鍵詞] 新工科；過程裝備與控制工程；石油石化；培養模式

[基金項目] 2020年度黑龍江省高等學校教改工程項目“國家一流‘過程裝備’專業新工科人才培養模式改革與實踐”（SJGY20200103）；2020年度黑龍江省高等學校教改工程項目“過程裝備與控制工程專業基于創新創業教育的實踐課程體系改革研究”（SJGY20200123）

[作者簡介] 丁宇奇（1982—），男，黑龍江肇東人，博士，東北石油大學機械科學與工程學院教授，主要從事石油石化機械裝備力學分析、油氣儲運裝備強度評定與優化分析研究。

[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）06-0125-04 [收稿日期] 2021-06-01

一、新工科人才培養模式改革的意義和應用前景

各種新科技如大數據、人工智能、新材料、新能源以及新的商業模式，使現代工業、經濟社會發展及勞動力市場大大不同于以往。同時新的機遇與新動力也不斷涌現，無論是國家實施的創新驅動發展、“中國制造2025”“一帶一路”倡議，還是“互聯網+”等重大戰略，為不斷努力者提供了不同的機會。科技發展日益加快，新產品和新知識不斷涌現，這對現代工程技術人才的知識、能力和技能、職業素質和視野都提出了新要求。因此，必須對高等工程教育進行全面、深刻的改革和創新[1]，培育新型人才，以支撐快速發展的新經濟。在這樣的背景下，新工科人才培養順理成章地被提出，它是新形勢下大學生教育的有效培養模式，是培養信息技術專業高層次人才、復合型人才的重要途徑，緊緊圍繞新工科人才培養模式的新理念、新結構、新模式、新質量和新體系，分析新工科人才培養模式，是新形勢下新的育人模式[2]。

新工科教育以開放、包容、重構知識體系為主要方向，以擺脫“工科”的羈絆為開放的目的，與其他學科相結合，以“科學+人文+工程+其他”為新標準，并沿此方向不斷發展，依托大類通識教育，培養復合型、綜合型的人才[3]。同時不能因為“新”而完全摒棄傳統工科，要以“傳統工科+”的方式實現工科整體性新形態，體現出新工科教育的包容的目的。同時要將專業教育與通識教育進行有機結合，完成重構知識體系的目的。高校內做好工業體系頂層設計，規范新工科的內涵和外延，做到有深度亦有廣度，引領整個工科發展，使我國擁有一套完成的、門類齊全的工業體系，展現大國工科風范。

新工科背景下的過程裝備與控制工程專業的改革，必須以社會需求為導向，緊密結合市場發展需要，圍繞工程教育的新理念，增加新的專業方向，更新專業知識體系，采用新的產學融合的培養模式，提高學生的工程實踐和創新能力，從而實現高校工科專業與產業的匹配，高校教育與社會實踐教育的有機結合[4]。未來可以增設智能裝備技術、新能源裝備技術、儲能裝備等專業方向，服務于石化、能源、機械等產業的轉型升級，構建“產教融合、協同育人”工程能力創新型人才培養模式。

二、國內外研究現狀分析

聯合國教科文組織在2015年研究報告中指出：世界高等教育正在發生革命性變化，并呈現出了“大眾化、多樣化、國際化、終身化、信息化”的趨勢，高等工程教育作為其中重要的組成部分，也遵循上述趨勢進行了多次轉型，從注重技術應用的“技術范式”轉換為注重科學研究的“科學范式”，又轉換成為注重實踐的“工程范式”，以未來的新范式為風向標[5]。“新工科”的率先提出為高等工程教育的改革探索提供了一個全新視角。為提高國家未來競爭力、贏得全球市場競爭建設與發展，新工科建設必然是當務之急，國外相繼出臺《美國先進制造業國家戰略計劃》《德國工業4.0戰略實施建議》《日本制造業白皮書》《新工業法國》，旨在重塑具有未來持續競爭力的新型工業體系，借此增強綜合國力，爭奪未來世界主導權，制造業的競爭將成為未來大國競爭的關鍵[6]。其中，麻省理工學院（MIT）跨越傳統學科、學院界限，建立了形式多樣的研究機構。天津大學與美國佐治亞理工學院共建深圳特色學院，緊密結合深圳市電子、軟件、信息等多產業發展，將天津大學佐治亞理工深圳學院提升至更高的高度，建設成為世界一流的特色學院。

在國內2016年新工科概念提出后，教育部高教司經過反復的研討、調研和論證，于2017年正式推出“新工科”計劃，并先后形成了“復旦共識”“天大行動”“北京指南”等指導性文件。其中，“復旦共識”達成了主要共識：我國高等工程教育改革發展是當務之急，也是新的起點，我國高校要加快建設和發展新工科，工科優勢高校要對工程科技創新和產業創新發揮主體作用，綜合性高校要對催生新技術和孕育新產業發揮引領作用，地方高校要對區域經濟發展和產業轉型升級發揮支撐作用[7]；“天大行動”主要致力于探索建立工科發展新范式，以產業需求為導向建專業，構建新型工科專業結構，以學校為主體進行改革，達到新工科自主發展的目的[8]；“北京指南”更加注重理念引領、結構優化、模式創新、質量保障和分類發展。按照教育部的部署，工科優勢高校組、綜合性高校組和地方高校組都積極響應，啟動新工科建設戰略，新工科教育改革發展迅速[9]。

三、過程裝備與控制工程專業新工科建設需要解決的關鍵問題

（一）制定多學科交融、柔性化的裝備專業人才培養方案

以下六個方面為裝備專業重點發展方案：（1）以新工科學科專業建設要求為基礎，提出本專業學科特征人才培養目標；（2）以多學科交叉融合為專業培養標準，制定具體、清晰的人才培養目標；（3）設置的課程參照專業培養標準，明確課程目標，建立一個支持課程目標實現的課程內容體系；（4）教學需采用多學科交融的教學方式，并建立能有效衡量專業培養標準實現情況的評價體系；（5）采用同一方案，培養多方向多類型的后備卓越工程師隊伍；（6）為充分發揮學生的天賦和特長，實現真正意義上的個性化人才培養，學生可以依照興趣來規劃職業方向，并自主組合課程、制定相應培養計劃，構建新型專業。

（二）改革課程體系和教學內容

通過以下三個方面做好課程體系和教學內容方面的改革。（1）以通識教育為基礎，支撐專業教育發展，因此要重組和優化通識教育課程體系，便于開展多學科交叉融合的專業教育；（2）注重多學科交叉融合的專業課程建設，以達到培養學生跨界整合能力；（3）為培養學生未來能力，拓寬學生視野，要將新工科學科前沿知識和相關學科交叉知識、原理和方法融入專業教育課程體系。

（三）創新教學方法

“互聯網+”與信息技術的不斷發展，提供了源源不斷的優質在線教育資源和創新工程教育教學方法，可以充分利用在新工科人才的培養中。首先，得益于“互聯網+”的環境，充分運用各種優質在線教育資源，將混合式教學等教學方式與研究性學習結合起來，將其在線上線下、課內外以及教與學上的作用發揮到極致。其次，3D網絡環境的增強現實和虛擬仿真及其人工智能等信息技術可以更好地支持研究性學習，使學生在學習的過程中身臨其境，更加深刻地理解研究性學習內容，提高教學效率與效果。

四、過程裝備與控制工程專業新工科建設實施方法

（一）深化專業綜合改革

1.堅持OBE教育理念，推進基于OBE人才培養理念的新工科教育，制定明確的人才培養目標，按“3+1”模式，強化校企合作，作為黑龍江省石油石化裝備制造聯盟理事長單位，以“技能+需求”為指導，制定“石油化工機械卓越工程師”企業培養方案，發揮企業優勢，積極開展校企合作。同時，面向行業新形態，構建多維度新工科教育，充分發揮大慶油田地域優勢，構建產學研協同育人。

2.深化課程改革，完善教學資源建設。將思想政治教育與專業教育融會貫通，形成大慶精神教育的全方位滲透。在開設“大慶精神專題”課程基礎上，發揮先進人物傳承引領作用，聘請以“新時代鐵人”王啟民為代表的科技工作者為學生授課，引導學生養成良好道德品質和行為習慣。以精品課程、在線課程、慕課為龍頭，帶動課程群建設，努力打造“金課”。

3.推動教學革命，改進教學方法。積極探索符合專業培養目標與人才培養特色和水平的專業課程教學方法，堅持以本為本，推動傳統教學方式向研討課、工程案例課程轉變的教學方法改革。目前，專業課程實現了研討課全覆蓋。充分利用慕課、資源共享課、移動教學等網絡資源服務課程教學，積極探索慕課、在線課程在教學中的應用，實現翻轉課堂。通過聘請石油石化專業技術人員、管理人員作為兼職教師，承擔專業教學與實踐指導工作，提升學生工程實踐能力。

4.強化實踐教學，推行雙創教育。建立“內外互補”的實踐教學體系，校內建設有學科基礎、專業基礎實驗室，其中包含10個“工廠模式”實驗室，6個大學生實踐平臺，1個“協同育人平臺”；校外加強校企合作、協同育人模式，建有6個實踐基地群，1個“國家工程實踐教育中心”。實施校內實踐平臺與校外企業實踐基地相結合，實現“內外互補”，緊密銜接。開展“以賽促教、以賽促學”。

5.加強學生工作改革，提高培養質量。建立吸引優秀生源的制度和措施，積極開展專業宣傳，開展多渠道、多形式的宣傳工作，注重招生宣傳工作的實效性。建立班主任制度、導師制度、導生制度，對學生的學習指導、職業規劃、就業指導和心理進行輔導。

（二）加強師資隊伍和基層教學組織建設

1.師資隊伍建設。將教學與科研相結合，建立以老教師帶年輕教師的導師制度，發揮“傳幫帶”作用，不斷提升教師教學水平與課程教授質量。重視教師學術交流、提高學術水平，鼓勵教師繼續深造與開展學術兼職工作和參加各種學術會議，為教師提供出國深造學習機會。

2.基層教學組織建設。成立以專業建設指導委員會為核心的教學研究中心，定期組織教師開展教學研討活動，針對人才培養方案、課程教學質量開展教學研討與評價，并形成記錄文件指導下一步教學工作的開展。組織教師開展各項教學改革與研究，參加各類教學競賽與教學發展活動。激勵督促教師積極開展專業、課程、教材、實驗室、實踐教學條件等方面建設。建立課程組、課程團隊，專業每門課程均成立課程組，定期研討交流；并成立理論與實踐教學團隊，定期開展理論課程和實踐課程研討。

（三）加強專業教學質量保障體系建設

1.建立完善的教學質量要求和管理制度。基于OBE理念圍繞專業畢業要求、課程產出和教學目標制定專業教學過程質量監控機制，包括培養方案制定與修訂、課程教學大綱編制與審查、任課教師條件與考核、課程考核方式和內容審查、畢業設計等，都有明確的質量要求、評價和管理制度，保證教學的規范管理和質量控制。建立全過程的“畢業要求、指標點、課程體系、教學內容、教學評價、畢業要求”閉環教學質量監控體系，對教學的全過程，包括專業培養方案、課程大綱等教學文件的設置，以及教師教學內容、教學環節、教學方法和考核方式對課程目標實現的設計進行全程監控。

2.建立完整的教學質量評價、反饋和改進機制。專業建設指導委員會制定教學質量評價管理文件及評價周期，對本科教學工作，教學環節運行狀態、教風、學風及教學管理進行評價。通過學生信息員反饋、大學生助理團等，將教師課程教學情況進行及時反饋，及時掌握課堂教學質量；通過行業專家、企業對畢業生滿意度調查，對畢業達成度進行分析。最終，將評價結果通過教學工作例會等方式反饋給授課教師，有力地保證了畢業要求的達成和教學質量的持續改進。

結論

通過開展過程裝備與控制工程專業新工科人才培養模式的改革，將對社會、高校和企業產生積極作用，主要有以下幾個方面：首先，在社會角度來說，使國家終身教育體系框架積累了豐富的經驗，奠定了堅實的基礎，并且可以在此基礎上進行拓展，使社會教育資源得到更新和優化，以強大的助推力推動我國高等教育可持續發展，更快更好地培養新工科人才。其次，對于各高校而言，確定了培養目標，合理的課程開發方法、課程設置方法、專業設置方法，對各高校教育的改革、促使各個學校辦學水平的提高有著重大意義。再次，各高校學生也受益于本課題的研究成果。在新工科人才培養模式下，學生掌握數學、自然科學、工程科學以及人文社科等多方面知識；可以應用所學知識解決實際工程問題；具備創新創造創業能力、團隊溝通交流和領導能力、終身學習能力；具備專業所涉及的核心技能等。最后，企業也可以受益于本課題的研究成果，大批更高素質的人才流入，將促進企業和地方經濟的飛速發展。

參考文獻

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[9]新工科建設指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.

Reform of the Talent Training Model of Process Equipment and Control Engineering Major under the Background of “Emerging Engineering Education”： Taking Northeast Petroleum University as an Example

DING Yu-qi， LIN Yu-juan， LI Wei（School of Mechanical Science and Engineering， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318， China）

Abstract： The reform of process equipment and control engineering major is conducted under the background of “emerging engineering education”. Therefore， it is necessary to keep up with the social demand， the market development， and the new concept of engineering education. Various professional directions go hand in hand， and create a new mode of integration of industry and education with a new professional knowledge system， so as to constantly improve students’ engineering practical ability and innovation ability. This paper takes the process equipment and control engineering major of Northeast Petroleum University as an example. On the basis of professional “excellent engineer training plan” system and “professional certification” reforms， the paper proposes a diversified and personalized talent training model， which has the distinctive characteristics and advantages of petroleum and petrochemical industry. This model can effectively improve students’ practical ability， innovation and entrepreneurship ability， and cross-border integration ability.

Key words： “emerging engineering education”； process equipment and control engineering； petroleum and petrochemical； training model

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