过控专业实验工程化教学实践与探索

摘要：以过程装备与控制工程专业实验为背景，以培养工程技术人才为主题，用工程化教学理念进行实验教学和实验管理，增设工程性实验项目，开放实验室，在时间和空间上保证学生在工程方面得到充分的学习和训练。达到培养学生实践能力与创新能力的目的。

关键词：过程装备与控制工程；专业实验；工程化教学

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）09-0194-02

一、前言

“工程化”是指通过工程构思、设计和制造，将知识形态的科学理论、概念、模型和规律转变为物化状态的商品过程[1]，这不仅需要理论基础知识、工程技术手段，还需要工程实践能力和工程创新能力。为加强这方面的培养，充分发挥实践教学的优势，各高校基本做法是把实验课从依附在理论课中分离出来，按学科类别，独立设课，整合为一门专业实验课，这样就在实验教学管理上和教学目标上赋予了新的内涵。教学管理上，可采用更加灵活多变的教学模式和丰富的教学内容，开放实验室，保证学生能够在业余时间进行科学实践活动；教学目标上，并不仅限于传统教学中巩固消化书本理论知识，还要更好地培养学生的工程实践能力、创新能力和进行科学研究的工作能力。

二、专业实验项目设置工程化

根据学科发展需求，结合学校本专业学科的特点和优势，以社会需求为导向，以素质教育为支撑，以改革创新为动力，以强化能力培养为目标，面向基层，面向行业，服务社会，培养应用型技术人才，构建应用型、创新型专业实验平台。灵活设置实验内容，减少验证型实验，增加综合设计型实验，实现实验装置向工程实际靠拢。尊重教学规律，保证实验体系的完整性、系统性、连续性、独立性。目前，我校过程装备与控制工程（以下简称过控）专业实验项目共设置16项，实验内容涵盖了过控专业的主干知识。从类型上按模块分为基础验证模块、综合设计模块、探索研发模块。从实验要求上分为必做、选做，详见表1。必做实验6项，选做实验至少2项。学生可根据兴趣自主选择，主张学生选择综合设计或探索性实验。基础验证模块以验证型实验项目为主，主要训练基本实验技能和实验数据处理的能力，巩固理解理论基础知识及应用，实验内容、目的和要求较为单一，实验装置功能少而单调，如内压容器应力测试实验。综合设计模块的实验项目，具有实验装置趋近工程化，实验方案多样性、实验选择自主性和实验开放性，如精馏塔是过程工业中应用最为广泛的液相产品分离设备，同时，也是过程控制中最有代表性的多变量复杂工业系统。精馏塔性能测试与控制装置是工业精馏塔的缩影，工程性强。对于该实验装置，学生可以选择应用多种控制方案，如单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等常规控制方案与多回路、多变量解耦控制等复杂控制方案，具有实验方案多样性。该实验装置采用控制对象与控制装置分离设计，用户可根据需要自主选择各种当代过程工业实际中应用广泛的控制装置，可编程序控制系统PLC、集散控制系统DCS、基于工业以太网的控制系统EPA等，具有控制装置选择的自主性。学生既可以选择预定的控制方案进行控制实验，也可以自主搭建或开发新型的控制方案进行完全开放的实验，结合该实验装置，也可做课程设计、毕业设计，完成具有实际意义的学位论文工作，具有实验方案的开放性，它是解决指导教师或自己提出的问题。探索研发模块主要是研究开发性实验，具有综合设计模块的特点，实验项目是充分发挥利用教师科研资源，把部分科研实验开放为专业实验项目，学生可以参与教师科研科工作，并有机会接触学科前沿知识，了解本领域的最新动态，激发了学生对专业实验的兴趣。如超临界CO2萃取植物有效成分、制备超细微粒等。

三、实验教学模式工程化

1.通过模拟生产带动实验教学。在实验表述、操作、数据处理上，紧密联系生产实际，把实验当成生产实际过程来处理，像熟悉生产装置一样，熟悉实验装置的工艺、设备、控制、原理、操作及注意事项，明确实验操作步骤的目的。如换热器性能综合测试实验，在介绍装置时，结合过程装备成套技术的内容，读懂装置的管道仪表流程图，熟悉工艺、测试仪表、管道附件，熟悉实验装置的核心部分——换热器，结合学过的理论知识、实习和生产实际，引导学生思考换热器的结构类型及应用、管程壳程适合走哪些流体等。实验数据表明，当平均传热温差在10℃左右的时候的换热效率很低，提出工程上窄点温差为何高于10℃，以此展开讨论，引导学生制定下一步综合性实验方案。

2.把“失败是成功之母”的理念贯穿实验教学的始终。马克思说过：“人要学会走路，也要学会摔跤。而且只有经过摔跤，才能学会走路”，“科学没有平坦的大路可走”。学生只有经历了工程方面的实际训练和挫折的磨炼，才可能成为具有创新能力的人才。专业实验为学生搭建这样的平台，在教学组织上采取以学生为主体、教师为引导，协助学生制定实验方案，对于明显的错误或涉及到安全的问题，采用启发、探讨式教学说明利害关系，引导制定合理实验方案，对于不确定的且不涉及到安全的问题尽量让学生大胆去试，实验过程要全部记录并写入实验报告，同时总结失败的教训和成功的经验。教师要把“失败是成功之母”的思想贯穿实验教学中，引导学生沿着科学家发明的足迹进行专业实验，重视实验过程、强化技能和培养能力，而不只是验证结论。针对基础验证型实验，避免纯粹验证实验，适时列举工程应用的实例，引导学生知识为生产服务的工程教育理念，学生做完实验后要思考其他可能的实验方法，并利用实验室开放时间得以验证，成功与否不重要，只是验证自己的想法是否正确，为后续实验奠定基础。综合设计性，是学生利用所学知识，按要求（可自拟）、自行设计实验方案、选择实验设备来完成数据观测及其处理等实验过程，最后得出结论。一般实验前后都要开放。探索研发型实验是要学生经过实验探索发现正确的试验方法或结论。学生直接参与科研工作，培养学生独立工作的能力。几年来，教师承担了一批国家级、省部级及横向科研课题，在科学理论、应用技术、知识自主创新、对外经济服务等方面取得重要研究成果。围绕这些课题进行了大量的学生科技创新、创业计划、科技作品、专业竞赛、课程设计及毕业设计，科技创新与毕业设计相结合，保证学生学习知识的完整性、系统性、连续性以及学习积极性。使本专业50%以上的学生受益，取得良好的教学成果，近两年本专业学生参加“挑战杯”竞赛，获得省级以上奖励4项，参加全国化工设计大赛，获得全国总决赛奖励2项，东北赛区奖励4项，学生选择此类毕业论文有6项获得优秀成绩。

四、建立实验室开放制度和实验考核制度

1.实验室开放。实验前后，实验考核前都设有固定的实验室开放时间，学生也可申请临时开放，以保证学生实验前预习、实验后复习、拓展实验和课外科技活动，给学生以想象的空间和时间。采用导师制，为学生走进实验室进行课外科技活动进行指导等。

2.实验考核。建立健全考核体系与考核制度，注重实验过程，强化能力培养，减少应试实验考核分值，增大实验过程分值。每项实验预习成绩占20%，操作占40%，数据处理及实验报告占20%；最后考核占20%。

五、师资队伍建设

高素质的师资队伍，是提高实践教学的基本保证。鼓励教师积极投身教学、教研、科研工作，有效开展教研活动，有序组织教师参加各种实践技能培训，坚持教学与科研、理论与实践、学校与企业“三结合”，走产学研发展道路，使教师队伍在教学科研、培训学习、实践中锻炼成长。

在购置教学实验设备时，兼顾科研方面的需求，同时将部分科研实验开放为专业实验项目。这样教学实验和科研实验紧密结合，相互促进，提高了高水平教师对实验教学的热情投入度，加强了实验教学队伍建设。

通过几年的教学实践，教学效果明显改善，学生和教师对实验课的学习与教学积极性明显提高。

参考文献：

[1]祝海林，邹旻，李方俊.“工程化”实践教学体系的探索[J].太原理工大学学报，2003，3（21）：86-89.

作者简介：赵启成（1963-），男，内蒙古扎赉特旗人，副教授，博士，毕业于东北石油大学过程装备与控制工程专业，现任大连大学过控教研室主任，教研究方向：石油机械工程，绝热技术。endprint

摘要：以过程装备与控制工程专业实验为背景，以培养工程技术人才为主题，用工程化教学理念进行实验教学和实验管理，增设工程性实验项目，开放实验室，在时间和空间上保证学生在工程方面得到充分的学习和训练。达到培养学生实践能力与创新能力的目的。

关键词：过程装备与控制工程；专业实验；工程化教学

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）09-0194-02

一、前言

“工程化”是指通过工程构思、设计和制造，将知识形态的科学理论、概念、模型和规律转变为物化状态的商品过程[1]，这不仅需要理论基础知识、工程技术手段，还需要工程实践能力和工程创新能力。为加强这方面的培养，充分发挥实践教学的优势，各高校基本做法是把实验课从依附在理论课中分离出来，按学科类别，独立设课，整合为一门专业实验课，这样就在实验教学管理上和教学目标上赋予了新的内涵。教学管理上，可采用更加灵活多变的教学模式和丰富的教学内容，开放实验室，保证学生能够在业余时间进行科学实践活动；教学目标上，并不仅限于传统教学中巩固消化书本理论知识，还要更好地培养学生的工程实践能力、创新能力和进行科学研究的工作能力。

二、专业实验项目设置工程化

根据学科发展需求，结合学校本专业学科的特点和优势，以社会需求为导向，以素质教育为支撑，以改革创新为动力，以强化能力培养为目标，面向基层，面向行业，服务社会，培养应用型技术人才，构建应用型、创新型专业实验平台。灵活设置实验内容，减少验证型实验，增加综合设计型实验，实现实验装置向工程实际靠拢。尊重教学规律，保证实验体系的完整性、系统性、连续性、独立性。目前，我校过程装备与控制工程（以下简称过控）专业实验项目共设置16项，实验内容涵盖了过控专业的主干知识。从类型上按模块分为基础验证模块、综合设计模块、探索研发模块。从实验要求上分为必做、选做，详见表1。必做实验6项，选做实验至少2项。学生可根据兴趣自主选择，主张学生选择综合设计或探索性实验。基础验证模块以验证型实验项目为主，主要训练基本实验技能和实验数据处理的能力，巩固理解理论基础知识及应用，实验内容、目的和要求较为单一，实验装置功能少而单调，如内压容器应力测试实验。综合设计模块的实验项目，具有实验装置趋近工程化，实验方案多样性、实验选择自主性和实验开放性，如精馏塔是过程工业中应用最为广泛的液相产品分离设备，同时，也是过程控制中最有代表性的多变量复杂工业系统。精馏塔性能测试与控制装置是工业精馏塔的缩影，工程性强。对于该实验装置，学生可以选择应用多种控制方案，如单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等常规控制方案与多回路、多变量解耦控制等复杂控制方案，具有实验方案多样性。该实验装置采用控制对象与控制装置分离设计，用户可根据需要自主选择各种当代过程工业实际中应用广泛的控制装置，可编程序控制系统PLC、集散控制系统DCS、基于工业以太网的控制系统EPA等，具有控制装置选择的自主性。学生既可以选择预定的控制方案进行控制实验，也可以自主搭建或开发新型的控制方案进行完全开放的实验，结合该实验装置，也可做课程设计、毕业设计，完成具有实际意义的学位论文工作，具有实验方案的开放性，它是解决指导教师或自己提出的问题。探索研发模块主要是研究开发性实验，具有综合设计模块的特点，实验项目是充分发挥利用教师科研资源，把部分科研实验开放为专业实验项目，学生可以参与教师科研科工作，并有机会接触学科前沿知识，了解本领域的最新动态，激发了学生对专业实验的兴趣。如超临界CO2萃取植物有效成分、制备超细微粒等。

三、实验教学模式工程化

1.通过模拟生产带动实验教学。在实验表述、操作、数据处理上，紧密联系生产实际，把实验当成生产实际过程来处理，像熟悉生产装置一样，熟悉实验装置的工艺、设备、控制、原理、操作及注意事项，明确实验操作步骤的目的。如换热器性能综合测试实验，在介绍装置时，结合过程装备成套技术的内容，读懂装置的管道仪表流程图，熟悉工艺、测试仪表、管道附件，熟悉实验装置的核心部分——换热器，结合学过的理论知识、实习和生产实际，引导学生思考换热器的结构类型及应用、管程壳程适合走哪些流体等。实验数据表明，当平均传热温差在10℃左右的时候的换热效率很低，提出工程上窄点温差为何高于10℃，以此展开讨论，引导学生制定下一步综合性实验方案。

2.把“失败是成功之母”的理念贯穿实验教学的始终。马克思说过：“人要学会走路，也要学会摔跤。而且只有经过摔跤，才能学会走路”，“科学没有平坦的大路可走”。学生只有经历了工程方面的实际训练和挫折的磨炼，才可能成为具有创新能力的人才。专业实验为学生搭建这样的平台，在教学组织上采取以学生为主体、教师为引导，协助学生制定实验方案，对于明显的错误或涉及到安全的问题，采用启发、探讨式教学说明利害关系，引导制定合理实验方案，对于不确定的且不涉及到安全的问题尽量让学生大胆去试，实验过程要全部记录并写入实验报告，同时总结失败的教训和成功的经验。教师要把“失败是成功之母”的思想贯穿实验教学中，引导学生沿着科学家发明的足迹进行专业实验，重视实验过程、强化技能和培养能力，而不只是验证结论。针对基础验证型实验，避免纯粹验证实验，适时列举工程应用的实例，引导学生知识为生产服务的工程教育理念，学生做完实验后要思考其他可能的实验方法，并利用实验室开放时间得以验证，成功与否不重要，只是验证自己的想法是否正确，为后续实验奠定基础。综合设计性，是学生利用所学知识，按要求（可自拟）、自行设计实验方案、选择实验设备来完成数据观测及其处理等实验过程，最后得出结论。一般实验前后都要开放。探索研发型实验是要学生经过实验探索发现正确的试验方法或结论。学生直接参与科研工作，培养学生独立工作的能力。几年来，教师承担了一批国家级、省部级及横向科研课题，在科学理论、应用技术、知识自主创新、对外经济服务等方面取得重要研究成果。围绕这些课题进行了大量的学生科技创新、创业计划、科技作品、专业竞赛、课程设计及毕业设计，科技创新与毕业设计相结合，保证学生学习知识的完整性、系统性、连续性以及学习积极性。使本专业50%以上的学生受益，取得良好的教学成果，近两年本专业学生参加“挑战杯”竞赛，获得省级以上奖励4项，参加全国化工设计大赛，获得全国总决赛奖励2项，东北赛区奖励4项，学生选择此类毕业论文有6项获得优秀成绩。

四、建立实验室开放制度和实验考核制度

1.实验室开放。实验前后，实验考核前都设有固定的实验室开放时间，学生也可申请临时开放，以保证学生实验前预习、实验后复习、拓展实验和课外科技活动，给学生以想象的空间和时间。采用导师制，为学生走进实验室进行课外科技活动进行指导等。

2.实验考核。建立健全考核体系与考核制度，注重实验过程，强化能力培养，减少应试实验考核分值，增大实验过程分值。每项实验预习成绩占20%，操作占40%，数据处理及实验报告占20%；最后考核占20%。

五、师资队伍建设

高素质的师资队伍，是提高实践教学的基本保证。鼓励教师积极投身教学、教研、科研工作，有效开展教研活动，有序组织教师参加各种实践技能培训，坚持教学与科研、理论与实践、学校与企业“三结合”，走产学研发展道路，使教师队伍在教学科研、培训学习、实践中锻炼成长。

在购置教学实验设备时，兼顾科研方面的需求，同时将部分科研实验开放为专业实验项目。这样教学实验和科研实验紧密结合，相互促进，提高了高水平教师对实验教学的热情投入度，加强了实验教学队伍建设。

通过几年的教学实践，教学效果明显改善，学生和教师对实验课的学习与教学积极性明显提高。

参考文献：

[1]祝海林，邹旻，李方俊.“工程化”实践教学体系的探索[J].太原理工大学学报，2003，3（21）：86-89.

作者简介：赵启成（1963-），男，内蒙古扎赉特旗人，副教授，博士，毕业于东北石油大学过程装备与控制工程专业，现任大连大学过控教研室主任，教研究方向：石油机械工程，绝热技术。endprint

摘要：以过程装备与控制工程专业实验为背景，以培养工程技术人才为主题，用工程化教学理念进行实验教学和实验管理，增设工程性实验项目，开放实验室，在时间和空间上保证学生在工程方面得到充分的学习和训练。达到培养学生实践能力与创新能力的目的。

关键词：过程装备与控制工程；专业实验；工程化教学

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）09-0194-02

一、前言

“工程化”是指通过工程构思、设计和制造，将知识形态的科学理论、概念、模型和规律转变为物化状态的商品过程[1]，这不仅需要理论基础知识、工程技术手段，还需要工程实践能力和工程创新能力。为加强这方面的培养，充分发挥实践教学的优势，各高校基本做法是把实验课从依附在理论课中分离出来，按学科类别，独立设课，整合为一门专业实验课，这样就在实验教学管理上和教学目标上赋予了新的内涵。教学管理上，可采用更加灵活多变的教学模式和丰富的教学内容，开放实验室，保证学生能够在业余时间进行科学实践活动；教学目标上，并不仅限于传统教学中巩固消化书本理论知识，还要更好地培养学生的工程实践能力、创新能力和进行科学研究的工作能力。

二、专业实验项目设置工程化

根据学科发展需求，结合学校本专业学科的特点和优势，以社会需求为导向，以素质教育为支撑，以改革创新为动力，以强化能力培养为目标，面向基层，面向行业，服务社会，培养应用型技术人才，构建应用型、创新型专业实验平台。灵活设置实验内容，减少验证型实验，增加综合设计型实验，实现实验装置向工程实际靠拢。尊重教学规律，保证实验体系的完整性、系统性、连续性、独立性。目前，我校过程装备与控制工程（以下简称过控）专业实验项目共设置16项，实验内容涵盖了过控专业的主干知识。从类型上按模块分为基础验证模块、综合设计模块、探索研发模块。从实验要求上分为必做、选做，详见表1。必做实验6项，选做实验至少2项。学生可根据兴趣自主选择，主张学生选择综合设计或探索性实验。基础验证模块以验证型实验项目为主，主要训练基本实验技能和实验数据处理的能力，巩固理解理论基础知识及应用，实验内容、目的和要求较为单一，实验装置功能少而单调，如内压容器应力测试实验。综合设计模块的实验项目，具有实验装置趋近工程化，实验方案多样性、实验选择自主性和实验开放性，如精馏塔是过程工业中应用最为广泛的液相产品分离设备，同时，也是过程控制中最有代表性的多变量复杂工业系统。精馏塔性能测试与控制装置是工业精馏塔的缩影，工程性强。对于该实验装置，学生可以选择应用多种控制方案，如单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等常规控制方案与多回路、多变量解耦控制等复杂控制方案，具有实验方案多样性。该实验装置采用控制对象与控制装置分离设计，用户可根据需要自主选择各种当代过程工业实际中应用广泛的控制装置，可编程序控制系统PLC、集散控制系统DCS、基于工业以太网的控制系统EPA等，具有控制装置选择的自主性。学生既可以选择预定的控制方案进行控制实验，也可以自主搭建或开发新型的控制方案进行完全开放的实验，结合该实验装置，也可做课程设计、毕业设计，完成具有实际意义的学位论文工作，具有实验方案的开放性，它是解决指导教师或自己提出的问题。探索研发模块主要是研究开发性实验，具有综合设计模块的特点，实验项目是充分发挥利用教师科研资源，把部分科研实验开放为专业实验项目，学生可以参与教师科研科工作，并有机会接触学科前沿知识，了解本领域的最新动态，激发了学生对专业实验的兴趣。如超临界CO2萃取植物有效成分、制备超细微粒等。

三、实验教学模式工程化

1.通过模拟生产带动实验教学。在实验表述、操作、数据处理上，紧密联系生产实际，把实验当成生产实际过程来处理，像熟悉生产装置一样，熟悉实验装置的工艺、设备、控制、原理、操作及注意事项，明确实验操作步骤的目的。如换热器性能综合测试实验，在介绍装置时，结合过程装备成套技术的内容，读懂装置的管道仪表流程图，熟悉工艺、测试仪表、管道附件，熟悉实验装置的核心部分——换热器，结合学过的理论知识、实习和生产实际，引导学生思考换热器的结构类型及应用、管程壳程适合走哪些流体等。实验数据表明，当平均传热温差在10℃左右的时候的换热效率很低，提出工程上窄点温差为何高于10℃，以此展开讨论，引导学生制定下一步综合性实验方案。

2.把“失败是成功之母”的理念贯穿实验教学的始终。马克思说过：“人要学会走路，也要学会摔跤。而且只有经过摔跤，才能学会走路”，“科学没有平坦的大路可走”。学生只有经历了工程方面的实际训练和挫折的磨炼，才可能成为具有创新能力的人才。专业实验为学生搭建这样的平台，在教学组织上采取以学生为主体、教师为引导，协助学生制定实验方案，对于明显的错误或涉及到安全的问题，采用启发、探讨式教学说明利害关系，引导制定合理实验方案，对于不确定的且不涉及到安全的问题尽量让学生大胆去试，实验过程要全部记录并写入实验报告，同时总结失败的教训和成功的经验。教师要把“失败是成功之母”的思想贯穿实验教学中，引导学生沿着科学家发明的足迹进行专业实验，重视实验过程、强化技能和培养能力，而不只是验证结论。针对基础验证型实验，避免纯粹验证实验，适时列举工程应用的实例，引导学生知识为生产服务的工程教育理念，学生做完实验后要思考其他可能的实验方法，并利用实验室开放时间得以验证，成功与否不重要，只是验证自己的想法是否正确，为后续实验奠定基础。综合设计性，是学生利用所学知识，按要求（可自拟）、自行设计实验方案、选择实验设备来完成数据观测及其处理等实验过程，最后得出结论。一般实验前后都要开放。探索研发型实验是要学生经过实验探索发现正确的试验方法或结论。学生直接参与科研工作，培养学生独立工作的能力。几年来，教师承担了一批国家级、省部级及横向科研课题，在科学理论、应用技术、知识自主创新、对外经济服务等方面取得重要研究成果。围绕这些课题进行了大量的学生科技创新、创业计划、科技作品、专业竞赛、课程设计及毕业设计，科技创新与毕业设计相结合，保证学生学习知识的完整性、系统性、连续性以及学习积极性。使本专业50%以上的学生受益，取得良好的教学成果，近两年本专业学生参加“挑战杯”竞赛，获得省级以上奖励4项，参加全国化工设计大赛，获得全国总决赛奖励2项，东北赛区奖励4项，学生选择此类毕业论文有6项获得优秀成绩。

四、建立实验室开放制度和实验考核制度

1.实验室开放。实验前后，实验考核前都设有固定的实验室开放时间，学生也可申请临时开放，以保证学生实验前预习、实验后复习、拓展实验和课外科技活动，给学生以想象的空间和时间。采用导师制，为学生走进实验室进行课外科技活动进行指导等。

2.实验考核。建立健全考核体系与考核制度，注重实验过程，强化能力培养，减少应试实验考核分值，增大实验过程分值。每项实验预习成绩占20%，操作占40%，数据处理及实验报告占20%；最后考核占20%。

五、师资队伍建设

高素质的师资队伍，是提高实践教学的基本保证。鼓励教师积极投身教学、教研、科研工作，有效开展教研活动，有序组织教师参加各种实践技能培训，坚持教学与科研、理论与实践、学校与企业“三结合”，走产学研发展道路，使教师队伍在教学科研、培训学习、实践中锻炼成长。

在购置教学实验设备时，兼顾科研方面的需求，同时将部分科研实验开放为专业实验项目。这样教学实验和科研实验紧密结合，相互促进，提高了高水平教师对实验教学的热情投入度，加强了实验教学队伍建设。

通过几年的教学实践，教学效果明显改善，学生和教师对实验课的学习与教学积极性明显提高。

参考文献：

[1]祝海林，邹旻，李方俊.“工程化”实践教学体系的探索[J].太原理工大学学报，2003，3（21）：86-89.

作者简介：赵启成（1963-），男，内蒙古扎赉特旗人，副教授，博士，毕业于东北石油大学过程装备与控制工程专业，现任大连大学过控教研室主任，教研究方向：石油机械工程，绝热技术。endprint