新工科背景下過程裝備與控制工程專業模塊化改革路徑探索

摘要：隨著國家科技發展，過程工業對過程裝備專業人才提出了更高的要求，傳統的過程裝備專業教育已經出現與新產業發展契合度不高、匹配度不強等問題。為了滿足國家和社會對過程裝備人才的需求，燕山大學過程裝備與控制工程專業結合過程設備和過程機械發展的大趨勢，制定新工科理念下的人才培養目標，構建“通識課—專業基礎課—新工科模塊—綜合實踐模塊”的課程體系，改革“理論—競賽”的教學方法，開展“多角度、多維度”課程考核評價的教學改革與實踐，為地方高校新工科人才培養提供了可借鑒的新模式。

關鍵詞：新工科；模塊化教學；評價；人才培養

中圖分類號：G646

ExploringtheModularReformPathofProcessEquipment

andControlEngineeringundertheBackgroundofNewEngineering

ZhangQian*XuKai

SchoolofEnvironmentalandChemicalEngineering，YanshanUniversityHebeiQinhuangdao066004

Abstract：Withthedevelopmentofnationalscienceandtechnology，theprocessindustryhasputforwardhigherrequirementsforprocessequipmentprofessionals.Traditionalprocessequipmentprofessionaleducationhasencounteredproblemssuchaslowcompatibilityandweakmatchingwiththedevelopmentofnewindustries.Inordertomeettheneedsofthecountryforprocessequipmenttalents，theProcessEquipmentandControlEngineeringofYanshanUniversitycombiningtheoveralltrendofthedevelopmentofprocessequipmentandprocessmachinery，formulatestalentcultivationgoals，constructsacurriculumsystemof"generaleducationcourses，professionalbasiccourses，newengineeringmodules，andcomprehensivepracticemodules"，andreformstheteachingmethodsof"theorycompetition"Theteachingreformandpracticeof"multiangleandmultidimensional"courseassessmentandevaluationhaveprovidedanewmodelforthecultivationofnewengineeringtalentsinlocaluniversitiesthatcanbeusedforreference.

Keywords：NewEngineering；ModularizedTeaching；Evaluation；PersonnelTraining

1概述

當前，新一輪科技革命和產業變革正在全球范圍內加速進行，為此，國家先后實施了“創新驅動發展”“中國制造2025”等一系列國家戰略。相對于傳統的工科人才，未來需要的是工程實踐能力強、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才。2017年2月以來，教育部積極推進“新工科”建設，在全國范圍內全面探索新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，旨在建立多樣化和個性化的工程教育培養模式［13］。

過程裝備與控制工程專業是以過程裝備與控制為主體，以過程設備和過程機械為兩翼的大類學科交叉型專業。它的前身為化工設備與機械專業，主要針對包括以各種塔、換熱器、反應器等壓力容器為代表的靜設備和以泵、壓縮機等為代表的動設備兩大類過程裝備的設計、制造、控制和管理［45］。隨著國家科技發展和產業轉型升級，過程工業對過程裝備專業人才提出了更高的要求［6］，傳統的過程裝備專業教育已經出現與新產業發展契合度不高、匹配度不強等問題。另外，過程裝備與控制工程是一個集機械、化工、控制等多個領域為一體的多學科交叉專業［7］，涉及的專業課程內容較多，這也導致多樣碎片化的專業選修課程分散了學生的注意力，缺乏整合解決問題的能力，從而造成學生的理論知識學習和應用上的脫節。為了適應新工科建設的新要求，優化學生的知識體系，提高學生的創新能力，滿足國家和社會對過程裝備人才的需求，開展面向新工科建設的地方高校過程裝備與控制工程專業課模塊化改革與實踐。

2新工科背景下過程裝備與控制工程專業面臨的挑戰

2.1傳統人才培養理念難以適應新工科人才培養訴求

傳統工程人才培養是以教師傳授知識為主體，偏重理論教學，隨著國家科技發展和產業轉型升級，過程工業對過程裝備專業人才提出了更高的要求，傳統的過程裝備專業教育已經出現與新產業發展契合度不高、匹配度不強等問題。本文基于以上問題研究分析社會發展對新工科專業人才培養的需求，拓展過程裝備與控制工程專業內涵和建設的重點，結合工程教育專業認證的標準，以及學校定位和專業特色，制定合理的人才培養目標和畢業要求，培養符合社會發展需要的高級人才。

2.2課程體系和教學內容需更新

目前，部分高校過程裝備與控制工程專業在課程設置的過程中仍然堅持以傳統學科為導向，構建了包括通識課程、專業基礎課和專業選修課程在內的課程體系。過程裝備與控制工程是多學科交叉專業，其課程體系仍傾向于針對傳統的機械、化工、石油等行業，而非目前新興業態進行課程設置，導致專業培養的人才難以滿足在大數據、云計算和物聯網等新產業的需求。

2.3對學生實踐創新能力訓練不夠

專業的實踐教學內容相對滯后，不能適應新工科背景下社會對學生的新要求。雖然專業開設了創新創業課程，開展了多項關于創新的講座和培訓等活動，取得了一些效果。但是多數教師掌握的創新理論不扎實，對創業教育的實踐經驗不足，在專業課中對學生的創新意識培養不足，從而導致創新理念與專業知識之間的融合度低。因此，學生對專業技能的掌握大多停留在熟練應用，而不能進行創新設計和應用開發。

2.4缺乏合理有效的考核評價機制

目前專業課程考核評價機制尚不完善。傳統的教學評價以考試是否合格作為課程評價的唯一標準，雖然目前已逐漸將課堂測試、大作業、課程項目等各類過程性考核融入課程考核中，占到了一定的分值比例，但是目前在此類過程性考核中學生獲得的分值普遍較高，而最終有效反映學生學習效果的結課閉卷考試往往分值較低，導致很多學生不像以往那樣重視結課考試，無法實現有效的考核和評價。因此，對于考核評價需要在傳統教學評價體系的基礎上，融合能反映教學效果的評價指標，全面評價新工科背景下的教學質量。

3模塊化教學模式探索

燕山大學過程裝備與控制工程專業，源于東北重型機械學院化工機械專業，1999年經教育部批準更名為過程裝備與控制工程，2005年獲化工過程機械碩士授權點，2007年被評為河北省高等教育創新高地重點專業和品牌特色專業，2019年通過了教育部中國工程教育專業認證，2020年獲批國家級一流本科專業。依據“工程教育專業認證”標準，并結合國家“雙一流”建設改革政策，專業進行了綜合改革，力求為相關高校新工科人才培養提供可借鑒的新模式。

3.1制定新工科理念下的人才培養目標

新工科建設是我國工程教育的改革方向，其目標是培養具有較強工程實踐和創新能力的高素質復合人才。燕山大學過程裝備與控制工程專業立足河北，面向全國，以“新工科”為背景，結合工程教育專業認證理念，堅持以學生為中心，以成果為導向，培養掌握機械、化工、材料與控制等多學科領域的綜合知識，既能在生產一線從事過程裝備相關設計、制造、研究與開發工作，又能從事相關領域的教學、管理和經營等工作，具有良好的團隊合作精神和國際化視野、較寬的人文社會科學素養，能夠不斷學習并適應行業的快速發展，為過程工業、裝備制造業和服務型制造業等行業培養高質量技術和管理人才。

3.2構建“通識課—專業基礎課—新工科模塊—綜合實踐模塊”的課程體系

根據專業培養目標，專業在課程體系建設過程中按照靜設備和動設備凝練出兩個學生培養方向，圍繞這兩個方向來設置相應的課程，從而形成了“通識課—專業基礎課—新工科模塊—綜合實踐模塊”這一新的課程體系。具體來講，它是以通識課和專業基礎課為基礎，將專業選修課和實踐課程的教學內容劃分為新工科和綜合實踐模塊，將理論知識融入各個教學模塊的完成過程中，進而實現理論與實踐相結合的一種教學模式。其中，新工科模塊是以突出“以學生為中心”的教育教學理念，結合過程裝備的發展趨勢，在原有基礎必選課和專業必修課基礎上，去除傳統的老舊專業課程，進一步將專業選修課按照領域設置與靜設備有關的過程設備和與動設備有關的過程機械兩個方向，并為每個方向設置特色課程，并且這些課程均融合了智能制造、互聯網等方面的最新發展。學生可以根據自己的興趣和愛好，在圍繞過程設備和過程機械之間選擇自己感興趣的發展方向，以適應現階段過程工業發展的要求。綜合實踐模塊包含以實習、實驗、課程設計等為代表的實踐教學環節，以及針對兩個專業方向設置的各類學科競賽。模塊化的課程體系體現了本專業“厚基礎、寬口徑”的大類培養方針與個性化培養的結合，適應新工科發展的需要。各課程模塊均由擅長相關領域的不同教師負責相對應項目的理論教學，并在此過程中針對性地融入虛擬仿真、翻轉課堂等教學手段，讓學生在相應的專業模塊領域中掌握系統的專業知識，提高解決工程實際問題的能力。另外，注重在各個專業方向課程中增加相關的工程實踐案例內容，以過程設備方向為例，邀請壓力容器設計制造領域的企業專家和工程師開展關于腐蝕、密封和焊接等技術實踐案例講座。一方面幫助學生真正掌握此類技術在工程實際中的應用情況；另一方面還可引入智能制造、大數據和互聯網等知識內容，提高學生適應現代化工業發展的能力。

3.3圍繞“理論—競賽”模式的教學方法創新

專業課程是人才培養的基本要素，提高課程質量是高校開展人才培養的核心，將各類學科競賽與專業課程教學進行有機融合有利于提高人才培養質量。燕山大學過程裝備與控制工程專業在完成通識課程、專業基礎課和過程設備或者過程機械方向的學習的同時輔以綜合實踐模塊，也就是將學科競賽和各類課內實踐有針對性地嵌入相應的教學模塊中，有效改變學生傳統學習過程中“先學后用”的模式，在不同教學模塊內實現理論學習和實踐操作的同步進行，實現“理論—競賽”模式的教學方法創新。學生通過系統學習某一專業模塊的內容，參與相應的課內實踐和學科競賽，將所學的理論知識及時應用于實踐，能夠有效提升學生學習興趣和成就感。此外，積極組建教學團隊，以競賽為抓手，由不同學術專長的教師負責指導，邀請壓力容器設計領域的專家一起進行交流探討，促進學生實踐能力的提高。在新工科的背景下，競賽內容還需緊跟行業熱點，并指導教學內容的更新，以滿足過程工業對本專業人才培養的需求。為此，專業教師一方面講授理論知識，另一方面根據競賽和行業熱點更新實踐教學環節，增強課程教學與競賽的互動。比如，在生產實習過程中，學生通過現場參觀，能夠了解企業生產工藝和管理模式，但是由于學生在理解企業生產工藝過程、認識圖紙等方面往往效果不夠理想，而通過參與學科競賽，可以提高學生理解生產工藝、設備整體結構和認圖識圖的能力，相當于對生產實習的內容進行有針對性的提前演練，提高了生產實習的教學質量。

3.4開展“多角度、多維度”的課程考核評價

傳統的課程考核方式較單一，評價結果難以反饋真實的教學情況，對學生難以產生激勵效果。為此，在“通識課—專業基礎課—新工科模塊—綜合實踐模塊”課程體系、“理論—競賽”方法的基礎上，建立“多角度、多維度”的多元課程考核評價方法。其中，多角度是根據不同的專業方向的特點，通過翻轉課堂授課、實驗成績、競賽成績、實習答辯、結業論文等多個角度對學生課程知識掌握情況進行綜合評價；多維度是側重理論課程、實習實踐以及學科競賽三個體系的多個維度的綜合考核。在考核和評價過程中注重不同專業方向學生在學習過程中培養的合作能力、表達能力、動手能力等多種軟性考核指標，并且通過在競賽評價中加入教師評價和學生評價相融合等機制，實現課程評價體系的真實性和全面性，對教學目標的達成具有更加積極有效的反饋，從而對學生的能力做出全方位評價，提高人才培養質量。

結語

新工科是我國高等教育改革的重要舉措，過程裝備與控制工程專業的發展目標與新工科理念高度契合。在新工科建設的背景下，燕山大學過程裝備與控制工程專業以創新人才培養需求為導向，開展了專業課模塊化改革路徑的探索，提出構建“通識課—專業基礎課—新工科模塊—綜合實踐模塊”的課程體系、圍繞“理論—競賽”的教學方法、開展“多角度、多維度”課程考核評價的教學改革與實踐。通過設置過程設備和過程機械兩個專業方向，滿足過程工業對專業人才的需求，規劃了過程裝備與控制工程專業人才發展方向，形成具有鮮明特色的課程體系和培養方法，為相關高校新工科人才培養提供可借鑒的新模式。

參考文獻：

［1］“新工科”建設復旦共識［J］.復旦教育論壇，2017，15（2）：2728.

［2］鐘登華.新工科建設的內涵與行動［J］.高等工程教育研究，2017（3）：16.

［3］王赟.地方高校基于實踐能力的工程教育改革探討［J］.攀枝花學院學報，2011，28（3）：118120.

［4］黃世釗，梁乃章，黃福川，等.過程裝備與控制工程專業的知識結構和課程體系［J］.廣西大學學報（自然科學版），2002，7：4345.

［5］張慢來，張琴，周志宏.過程裝備與控制工程專業課程體系改革初探［J］.長江大學學報（自科版），2013，10（28）：122123.

［6］丁宇奇，林玉娟，李偉.過程裝備與控制工程專業新工科人才培養模式改革——以東北石油大學為例［J］.教育教學論壇，2022（6）：125128.

［7］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（11）：130131.

基金：2023年度河北省教育廳高等教育教學改革研究與實踐項目：“新工科背景下過程裝備與控制工程專業模塊化課程群構建與探索”（2022GJJG070）；2023年度燕山大學教學研究與改革項目：“新工科背景下過程裝備與控制工程專業模塊化課程群構建與探索”（2022XJJG026）

*通訊作者：張前（1981—），男，河北安平人，工學博士，副教授，碩士生導師，主要從事壓力容器節能與先進制造技術研究。