基于应用型创新人才培养的模块式实践教学体系构建

朱荣涛　李海生

[摘 要]构建实践教学体系不仅是高校人才培养的基础工作，也是高等工程教育发展与改革的关键。从实践教学的内涵和过程装备与控制工程专业人才培养目标出发，构建以应用型人才培养及促进工程实践与创新能力形成的模块式实践教学体系链。该实践教学体系链包括基础实践能力培养平台、专业技能与工程实践能力培养平台和创新能力的培养与实践，即“两台一创”体系。为构建有利于应用型人才培养的实践教学体系，积极探索培养“有创意、能创新、善创业”的未来优秀工程师提供有效参考和路径。

[关键词]应用型人才；实践教学；模块；创新实践能力

[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）09-0140-04

一、引言

我国传统高等教育中存在“重理论、轻实践”的观念，这导致高等教育质量跟不上时代发展的要求。2012年，《教育部等部门关于进一步加强实践育人工作的若干意见》（以下简称“意见”）指出，实践教学方法的改革是推动实践教学及人才培养模式改革的关键。[1]意见要求各高校要重视实践教学，积极探索实践教学的模式和方法。同时，实践教学也是各高校实现培养应用型人才这一目标的必经之路。实践教学是高等学校整个教学过程的重要组成部分，具有理论教学不可替代的作用，是培养学生实践能力和创新意识的主要途径之一，直接关系到高校人才培养目标能否实现。[2]这一目标决定了本科院校必须强化实践教学，着力培养学生的创新精神和实践能力。因此，旨在培养高校学生创新意识、创新能力的实践教学无疑成为中国高等教育教学改革发展的重要课题。

鉴于实践教学的重要作用，各高校均开展了对实践教学的研究[3] [4] [5] [6] [7]，尤其是各工科专业。过程装备与控制工程专业是一个典型的多学科交叉的工科专业。它以过程工业为专业背景，是一个融过程、机械和控制为一体，将化工、机械和信息学科紧密结合而形成的化、机、电一体化的多科型、交叉型专业。这种专业的性质决定了专业实践教学的多样性、融合性及复杂性。因此，本专业的实践教学需紧密围绕专业培养目标和内容，以培养应用型复合人才为目的，系统构建适合专业发展和社会需求的实践教学体系。

本文以中国矿业大学过程装备与控制工程专业为例，以培养应用型复合人才为目的，构建本专业的模块化实践教学体系。各模块相辅相成、相互联系，共同为专业培养目标和要求服务。希望本文实践教学的改革能够为兄弟院校及同行们提供参考。

二、实践教学体系总体结构

我们针对过程装备与控制工程专业制定了如图1所示的培养工程实践与创新能力的模块式实践教学体系链。它包括基础实践能力培养平台、专业技能与工程实践能力培养平台和创新能力培养与实践（简称“两台一创”），我们将这“两台一创”体系模块化，每一模块相互独立又相互联系，共同构成了这一实践教学体系。

三、基础实践能力培养平台

（一）基本实验技能培养模块

基本实验是指针对专业基础课程设置的课程实验，它与专业基础课程的理论教学相统一，是对基础理论的验证和补充。同时，基本实验教学也是应用型人才实践能力培养的基础阶段，是实践教学不可或缺的一部分。为了响应专业培养计划，过程装备与控制工程专业开设了大学物理、电工电子技术、理论力学、材料力学、流体力学及机械原理等专业基础课程，这些课程的实验教学环节构成了本专业基本实验技能培养模块。此模块教学与理论教学相互补充协调，初步培养了学生的动手能力和基本实验素养，也为学生专业基础技能的培养奠定了基础。

（二）基础设计能力培养模块

工程设计是过程装备管理的重要一环，而基础设计是工程设计的基础课程，基础设计能力的培养是工程设计的保障。根据大实践理论，基础设计能力的培养也被归入了实践教学体系。此基础设计能力培养模块旨在为工程设计做准备、打基础，初步培养学生的工程设计能力，是实践教学的一种表现形式。针对过程装备与控制工程专业，工程制图和计算机程序设计是学生日后进行工程设计（包括设备设计和控制系统设计）的基础课程，是过程装备与控制工程专业学生设计能力培养的基础。

（三）专业基础技能培养模块

专业基础技能培养是在基本实验技能的基础上发展而来的。过程装备与控制工程专业的专业基础技能主要包括金工实习、化工原理实验和控制原理实验三个环节。专业基础技能实践教学是培养学生动手能力、结合实践学习理论的重要环节。通过这一模块的实践教学，可以让学生初步接触机器制造的生产过程、各种单元操作过程和控制系统典型环节；掌握各工种的基本操作能力、各单元操作的原理、参数变化对控制系统动态性能的影响；了解金属热加工、金属冷加工工艺、常用机床和工具的常识，加深对流体流动、传热、精馏、吸收、干燥等单元操作的认识，熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性。通过这一模块培养学生初步的工程意识和实践能力。专业基础技能实践以学生独立操作为主，现场理论教学和示范讲解为辅，在学生学习和掌握基本操作知识的同时，增强其感性认识，通过开展自主设计，促进学生学习的针对性、主动性、积极性，同时开发学生的创新思维，充分发挥专业技能培养的基础实践作用。

（四）初步设计能力培养模块

初步设计能力培养主要基于专业主干课程的课程设计来进行，以课程理论知识指导课程设计。过程装备与控制工程专业的专业主干课程以原理和过程设备设计为主，分别从课程设计的目标、内容和要求三个方面要求学生完成一定量的设计任务。

（五）初步工程观念培养模块

过程装备与控制工程专业以过程工程为研究对象，注重培养学生的工程观念。本专业实践教学体系中初步工程观念的培养，主要通过认识实习的方式来进行。认识实习的培养目标是：使学生了解化工机械制造生产中的主要工装设备；掌握化工设备及过程机械的典型零件的制造工艺、结构和装置过程；了解生产过程中的质量保证体系和全面质量管理；了解典型化工生产工艺流程、生产用料和产品，熟悉生产中的主要设备和参数的控制手段、控制过程及仪器装置；了解化工安全生产保障体系；引导学生将所学的专业理论知识运用于生产实践，巩固和拓宽专业理论知识，熟悉本专业技术领域。认识实习能使学生初步建立起过程工程的观念，为后续工程设计和工程控制的学习与实践奠定基础。

（六）社会实践能力培养模块

针对高等教育来说，社会实践能力是大学生实践教学体系的重要组成部分。大学生社会实践能力是指大学生在参加社会实践活动中，解决各种实际问题时所体现出的程序性知识和基本能力。相对于专业的知识和实践能力，社会实践能力通常由社会认知能力、表达能力、人际交往能力、组织管理能力、自主学习能力等构成。中国矿业大学学生社会实践能力的培养，主要通过让学生了解国情、暑期实践、深入工厂等形式来呈现。了解国情和培养情操的实践活动主要通过各种相关讲座和社团活动进行，如形式与政策、军事理论、文学与艺术修养、演讲与口才、辩论比赛、环保宣传、创新创业比赛等；暑期实践主要包括支教活动、志愿者活动、走进敬老院等；深入工厂是指与学校周边企业进行企业文化交流或管理模式调查等。通过社会实践能力的培养，使学生成为责任感强、自信心足、善交流、能沟通的复合型应用人才。

四、专业技能与工程实践能力培养平台

（一）专业技能训练模块

专业技能训练是高等院校培养应用型人才的必要环节，对于工科院校的学生来说，专业技能是其日后从事工程实践的基础。专业技能训练因专业而异，过程装备与控制工程专业的专业技能可以归纳为两部分：专业实验和部分提高实验。专业实验是学生专业技能训练的基本与必修实验，与专业课程相对应；而提高实验主要为综合实验，是为学有余力的学生准备的选修实验。

（二）工程实践能力培养模块

工程实践能力是培养应用型人才的必备环节，也是高等教育实践教学体系的核心。其总体要求为让学生全面深入了解企业运行过程，培养学生对工艺过程及所用的设备及其结构进行控制与管理的能力，让学生全面深入了解典型过程装备的制造工艺，培养学生综合运用过程装备专业基础理论和知识，分析生产实际问题和解决实际问题的能力，培养学生专业工程素质和工程能力，增强学生适应社会的能力。为了培养大学生工程实践能力，中国矿业大学已经与河南煤化集团、晋煤集团等厂矿企业建立了长期的产学研合作关系，并依托这些企业建成了大学生实践创新基地。针对过程装备与控制工程专业，学校已在河南煤化集团开封空分厂、恒久机械等企业建立了大学生实践教学示范中心，学生工程实践能力的培养采取与学校-企业联合的方式进行。因此，在实际教学过程中，此模块被分为两部分，即仿真实习和生产实习。仿真实习在校内进行，利用学校建立的虚拟仿真实验教学系统让学生了解生产工艺流程、设备及原理；生产实习在企业进行，学生深入工厂车间，跟随企业导师或车间师傅进行实习操作，并在各车间轮岗，真正达到培养学生工程实践能力的目的。

（三）工程设计能力培养模块

工程设计能力是初步设计能力的延伸与拓展，是在先修专业课程的基础上进行的专业综合设计训练。过程装备与控制工程专业可将这种专业综合设计训练分成两个方向，即成套装备设计和控制系统设计。成套装置设计是指以过程工业中实际生产的关键装置为对象，了解其工作原理、结构特点，理解其设计技术和工艺要求；在此基础上画出成套装置的流程图、设备布置图，并选择成套装置中的关键设备进行工业设计。控制系统设计是指以典型过程工业为对象，确定控制参数，设计控制系统，使对象按工艺条件要求进行工作。控制系统的设计要求学生掌握控制系统设计的基本原则及步骤，熟悉PLC与输入输出设备的连接，完成设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表及PLC程序设计。

五、创新能力培养与实践

（一）化机学科技术前沿模块

高等院校大学生创新能力的培养，应以科技创新能力的培养为核心。培养学生的科技创新能力，首先需要了解本学科技术前沿和发展趋势，这是培养学生创新能力的基础和先决条件。针对中国矿业大学过程装备与控制工程专业，此模块的培养主要采取两种方式：一是请从事本专业教学科研研究的、经验丰富的教授或高级工程师开展前沿讲座，使学生了解学科研究方向和研究趋势，让学生认识工业生产过程中的技术难题和待解决的课题，增强学生对学科前沿的认识和理解；二是鼓励学生参与专业教师科研课题，使学生在解决实际问题中理解、发现学科前沿问题，并提出可行的解决方案，让学生通过科研课题驱动的方式提升自己的创新能力。

（二）创新能力个性培养模块

创新能力个性培养是在尊重学生个性的基础上分类、分层次培养，积极开发学生的创新能力，激发学生的创新热情。学生创新能力个性的培养可以通过高校中各种大学生创新训练、开放实验室基金及各种创业创新大赛来进行。在实施过程中，应根据学生的创新个性特点，分类制定目标，并根据目标创设不同的情境。本专业创新能力个性培养制定了三层目标：模仿实践型目标；试验型潜创新能力培养目标；探索型真创新能力培养目标。根据不同目标创设不同情境、设定不同要求、采用不同考核方式。如结合全国大学生节能减排大赛，大学生化工设计大赛，过程装备实践与创新大赛、数学建模大赛等实践创新活动进行试验型潜创新能力培养，要求学生完成创新产品研究报告、产品试制等；结合“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和创业计划大赛、实验室开放基金等，鼓励学生进行跨学科探索型创新能力培养，要求学生完成创新产品的设计及制作、创业计划报告、实验研究报告等。根据产品、报告的创新性、科学性、可行性等，组织专家进行评审、评价，形成一整套大学生创新能力个性培养模式。

（三）创新能力综合培养模块

创新能力综合培养是对学生专业知识和技能的综合考查，也是培养学生创新能力的主要途径，是培养应用型人才实践教学体系的关键环节。本模块以毕业设计（论文）和毕业实习为主要形式，毕业设计为毕业实习服务，使学生能综合运用所学理论知识和基本技能，分析和解决工程实际问题，并初步掌握科学研究的方法，同时培养学生的创新能力。设计内容以特定的典型工艺过程为主，如炼油工艺的常减压装置、焦化装置、加氢装置等，完成包括过程工艺设计计算，工艺流程设计，典型设备工艺计算和设备设计、设备布置设计、管道布置设计、单个工艺参数的自动控制设计、经济评价等。最后完成设计计算说明书一份、带控制点工艺流程图、设备总图和主要部件图、设备平面布置图、管道布置图、管道空视图和工艺参数自动控制原理图。设计要求按照“中国矿业大学毕业设计（论文）撰写规范”进行。本专业毕业设计（论文）还必须有以下方面的内容：1.中外文文献检索，完成选题和开题报告；查阅资料不少于30篇，英文资料不少于10篇；2.外文翻译，译出3000汉字以上；3.完成设计说明书或论文，不少于1.5万字；4.下厂实习的学生完成实习报告等。

六、结论

本文以中国矿业大学过程装备与控制工程专业为例，从实践教学的内涵和过程装备与控制工程专业人才培养目标出发，构建了以应用型人才培养及促进工程实践与创新能力形成的模块式实践教学体系链。该实践教学体系链包括基础实践能力培养平台、专业技能与工程实践能力培养平台和创新能力的培养与实践，即“两台一创”体系，为构建有利于应用型人才培养的实践教学体系，积极探索培养“有创意、能创新、善创业”的未来优秀工程师提供有效参考和路径。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 黄炜.基于赛事的高校实践教学机制的整体耦合设计[J].高等教育研究，2012（4）：45-46.

[2] 周爱国.关于培养大学生社会实践能力的研究——以江苏省淮安市高校为例[D].华东师范大学，2007：48-49.

[3] 李培根，许晓东，陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究，2012（3）：1-6.

[4] 叶志攀，金佩华.中国工程教育实践教学研究综述[J].高等工程教育研究，2007（4）：74-77.

[5] 胡春霞，李改莲，时阳，龚毅.能源与动力工程特色专业建设中的实践教学改革[J].轻工科技，2014（12）：147-148.

[6] 肖伟才.理论教学与实践教学一体化教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011（4）：81-84.

[7] 时伟.论大学实践教学体系[J].高等教育研究，2013（7）：61-64.

[责任编辑：陈 明]