过控专业实验教学内容的构建与探索

张健平，廖 磊

(西南科技大学 制造科学与工程学院，四川 绵阳 621010)

过控专业实验教学内容的构建与探索

张健平，廖 磊

(西南科技大学 制造科学与工程学院，四川 绵阳 621010)

针对西南科技大学制造科学与工程学院过程装备与控制工程专业实验课程教学内容的实践和探索，制订了较完善的过程装备与控制工程专业实验教学内容，学生对此实验课的内容反映良好。通过实验和大型实训，培养了学生初步的科研和创新能力，强化了过程教学以及过程自动控制基础和过程主要参数检测方法的掌握，突出了本专业的特色，即粉体机械为主线，加强粉体和流体机械设计和过程工业控制的创新培养。

过程装备与控制工程；专业实验课程内容；专业特色；实践

过程装备与控制工程(以下简称为过控)专业原名是化工过程机械与设备专业，1998年由教育部确定新的专业名称，其代码为080304[1]。西南科技大学在拓宽原来的化工过程机械与设备专业的基础上，进行改革后形成一个多学科交叉型的过控专业。本专业成立时确立了“以过程装备为主体，以过程和控制为两翼”的专业建设方针，这并不是专业名称的简单改变，而是赋予专业以新的内涵，明确指出了该专业与原化工过程机械与设备专业的重要区别，拓宽了专业知识面，以适应市场经济的人才需求。2000年，根据教育部确定的新专业名称以及新的专业内涵在我院成立了过程装备与控制工程专业。在这十几年内，我们不断地实践与探索过控专业实验课程教学内容和教学方法，以求突出本校的特色和最大限度地提高学生的实践能力，取得了较好的成绩，成立了三个重点实验室：流程工业及其装备制造实验教学中心、建材品牌实践基地以及过程检测技术实验室，得到本专业学生的好评。

1 过控专业实验的基本定位

原来的化机专业的知识结构突出了机械与工艺，跨了两个学科。现在的过控专业跨了机械、工艺和控制三个学科，把控制突出在专业名称里，且过程装备比原化机的范围更广，包括了化工、石油、化学、食品、冶金、建材等诸多行业生产过程中的设备。过控专业的培养目标是立足于机械，培养具有较为宽厚的机械基础理论知识的过程机械设备的高级技术人才，明确和强调了培养机械工程师，而非工艺或控制师[2]。所以，过控专业中的控制工程和工艺因专业特点的制约，不可能深入学习，只要求学生通过学习，对控制系统的基本元件会选用，对简单的控制系统能进行设计，以及对工艺流程过程的理解及简单工艺流程的设计就满足了教学目的。为此在整个专业实验教学过程中，着重要求学生掌握过程设备相关的基础知识，过程设备的工作原理、工作特性及实践操作调节，以及设计制造简单的过程设备，了解控制系统的组成及基本理论包括检测技术、传感器件、计算机控制等方面的知识。然而过程生产与化工过程中的物理过程、化学过程并无本质的区别[3]，所以可以将过程装备理解为化工过程装备。由于各院校在原化机专业实验上已积累了不少成功的教学经验，所以可在原化机专业实验进行适当的增减和补充，减少演示性实验，加强探索性实验，把控制和检测相关的实验揉和探索性实验中，同时强调学生工艺流程知识的培养[4]。

2 过控专业实验教学内容

根据过控专业实验基本定位指导思想，以及本校的实际情况，立足于实验教学的“整体性、基础性、综合性、实践性、创新性”，我们对过控专业实验教学进行了一体化设计，形成了“一体化、多层次、开放式”的创新过程装备与控制工程专业实验教学体系，如图1所示[5]。经过几年的实践和探索，本文在此教学体系的基础上，不断地对过控专业的实验课程内容进行调整改善，最后形成一个较完善的实验课程内容体系，其效果良好，为培养过控专业高级应用型人才建立了较为完备的特色突出的实验和实训教学科研平台，以适应当代过控大学生的要求[6]。

图1 “一体化、多层次、开放式”的创新过程装备与控制工程专业实验教学体系

2.1 工程技术基础实验

工程技术基础实验包括了工程材料与成型技术基础B和液压与气压两门随课实验。过程装备的设计离不开工程材料的选用及强度分析，因此，掌握工程材料的成分、组织和性能的关系，了解工程材料相关的热处理对工程材料的组织和性能的影响，为过程设备设计和改善打下坚实的理论基础。对过控专业来说，很多兄弟院校没有开设《液压与气压》这门实验课，但都设置了《流体机械》实验课，由于《液压与气压》是我院的大品牌课程，实验和课程教学都比较成熟，为此没有单独开设流体机械实验课。在这一实验课中，主要对过程中常用的流体机械(泵和阀)进行实验，了解它们的工作原理和结构特点，理解他们的工作特性。开设的具体工程技术基础实验内容如表1所示。

表1 工程技术基础实验

2.2 专业基础实验

专业基础实验包括制造技术基础B、机械设计基础B、精度设计与检测和过程检测设计四门随课实验，以及数字化设计与制造和机械创新设计两门大型的创新性实训。对于过控专业，制造技术基础B、机械设计基础B和精度设计与检测是必须开设，它们是原化机专业的专业基础课，为过程设备设计打下坚实的机械理论基础和加工制造基本知识。过程检测设计是更名后开设的一门专业基础课，在我院过程检测技术省重点实验室开设，主要是掌握检测传感器等元件的工作原理和测量方法。数字化设计与制造和机械创新设计两门创新性实验课，在我院流程工业及其装备制造实验教学中心进行，是我校为了加强机械加工和机械创新能力培养开设的，在《机械原理》《机械设计》《计算机辅助设计》等课程后的综合实践教学环节，培养学生专业技能，创新技能，综合知识技能等工程实践的动手能力及独立工作能力，以及学生创新意识及综合设计的能力。开设的具体专业基础实验内容如表2所示。

表2 专业基础实验

2.3 专业实验

专业实验包括了过程设备设计、过程控制系统及工程和化工原理三门随课实验，以及生产过程检测与控制一门创新性大型实训。过程设备设计和化工原理是原化机专业所开设的专业课，是本专业的主干课程，其实验也是比较成熟，主要是为了学生理解过程设备的工作原理、结构组成、工艺流程以及受力情况，对过程设备设计和操作有了更直观的认识。过程控制系统及工程是更名后的一门主干课程，通过实验以了解控制系统的组成及基本理论，以提高控制技能的培养。生产过程检测与控制是根据我院重点实验室建材品牌实践基地为依托，综合了多专业多门实验课的实验内容，涉及生产过程检测和控制领域的许多测试技术与方法。它包括：压力、温度和流量、重量等基本过程参数的测定技术及方法，电阻应变片法测量应力的基本原理，以及过程装备与控制技术及应用的基本概念、基本理论和基本原理等。目的是使学生掌握技术参数的测试原理，测试装置与试验方法，增强他们在实践中获取知识，解决问题的能力，这也是体现了我校以粉体机械为主线的特色，同时在此过程中也加强了过程教学的认识。开设的具体专业实验内容如表3所示。

表3 专业实验

3 结束语

本文过控专业实验课程教学内容是在2005年制订的，并在同年进行了教学实践，经过4年的教学实践与探索后，在2010年对实验教学内容进行了调整和改善，近两年来学生对专业实验课内容的反映良好。通过实验和大型训练，学生能系统，深入地了解和掌握过程生产装备的结构及性能，并可以进行简单地工程设计和操作，掌握了生产过程主要参数检测的基本原理、测试装置与测试方法、控制技术在过程装备中应用的基础知识，以及计算仿真的实践和应用。培养了学生初步的科研和创新能力，强化了过程教学，突出了本专业实验的特色，即粉体机械为主线，加强粉体和流体机械设计和过程工业控制的创新培养。

[1]中华人民共和国教育部高等教育司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍(1998年颁布)[M].北京：高等教育出版社，1998.

[2]王昌，李强，汪建新.过程装备与控制工程专业建设与特色的探索[J].实验室科学，2008(5)：52_54.

[3]宋鹏云，胡明辅，姚建国.过程装备与控制工程和过程工程[J].化工高等教育，2004，80(2)：79_81.

[4]刘俊明，段滋华.过程装备与控制工程专业加强过程教学的认识与实践[J].化工高等教育，2008，100 (2)：48_51.

[5]张健平.过程装备与控制工程专业实验课程改革[J].实验科学与技术，2007，5(2)：76_78.

[6]刘伟.过程装备与控制工程专业应用型创新人才培养模式的探索[J].化工高等教育，2011，118(2)：57_ 60.

EXploration and Construction of Laboratory of Process Equipment and Control Engineering

ZHANG Jianping，LIAO Lei
(School of Manufacturing Science and Technology，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China)

The experimental equipmentand exploratory experimentswere increased.The experimental teaching management and experimental techniques were comprehensive updated.The construction of open laboratory was further strengthened.Consequently，the integration lab of process equipment and control engineering can satify the training goal of process equipment and control engineering.The major characteristicswere emphasized，viz.the powder technology was leading，at the same time cultivate of the powder and fluidmechanical design and the process industry control was strengthened based on mechanical platform courses.

process equipment and control engineering;content of specialty experiments;specialty feature;practice

G642.423；TQ0521

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.028

2013_03_11；修改日期：2013_03_28

张健平（1978_），女，硕士，讲师，主要研究方向为：化工过程机械和流体机械。