新形势下过程装备与控制工程专业课程体系的探讨*

李 翔，管 锋，李美求，黄天成，张 思

(长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023)

2019年末新型冠状病毒肺炎在湖北武汉地区暴发，之后迅速蔓延至全国各地，疫情之下各行各业收到冲击，尤其对于自动化程度较低的行业和领域，由于需要较多人员在一线工作，很多都处于停工停产的状态。反观智能化和网络化较高的行业，大部分工作可以在线完成，疫情之下仍可以继续分散办公。

智能化生产是当前制造业发展的趋势所在，李克强总理在“2017年政府工作报告”中明确指出要加快培育人工智能技术在内的新兴产业，要把智能制造作为主攻方向[1]。随着社会经济的发展，人民的生活水平日益提高。我国作为传统制造业大国，劳动力成本也越来越高，劳动密集型低技术产业逐渐向国外转移，智能化和自动化生产今后会逐渐占据主导地位。

从根本上说，要实现科技创新，首先要在人才培养方面创新。科技是第一生产力，产业升级的关键是大量的高技术人才。目前高校按传统模式培养的学生已经不能满足结业市场的需要，具有利用智能化和自动化生产方式解决工程问题的能力，是制造行业对高校毕业生提出的新要求。然而，目前高校过程装备与控制工程专业很多还未意识到这一问题，或者还未及时调整，课程教学还集中于传统的制造方法和工艺设计，设备生产依然是“傻大黑粗”，工艺调整依然是“查漏补缺”，这跟当前市场的需求脱节，同时也跟学生的预期也有较大差距，这也间接造成了过程装备专业招生困难，对学生吸引力逐年下降。

1 课程体系存在的问题

要实现科技创新，首先要在人才培养方面创新[2]。然而，目前高校过程装备与控制工程专业的课程设置还普遍沿袭传统模式，主要存在以下三个方面的问题：

(1)人才培养目标落后，落后于行业发展现状。当前长江大学过程装备专业执行的是2018年制定的培养方案，其人才培养目标为：培养适应我国社会主义现代化建设需要，德、智、体、美等全面发展，具备机械工程、控制工程、化学工程与技术等方面的知识，能在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门从事过程装备的研究开发、设计制造、运行与维护、检测控制及工程科学研究等方面具有创新创业能力的应用型人才。这一目标主要为传统制造业人才需求定制，与当前日新月异的产业发展现状不相匹配，没有跟上当前制造业升级智能化、自动化和网络化的趋势。特别是当前高校大力推广新工科理念，专业认证与国际工程认证标准接轨，更是要求专业培养目标适时调整，涵盖专业特点的同时紧跟行业发展的前沿。

(2)课程体系设置陈旧，知识体系无法适应学生就业需求。目前长江大学过程装备专业依据学校实际情况及专业在全国所处位置，将课程体系定位为培养应用型人才为主，课程体系主要包括机械大类通识课程和过程生产专业课程。课程门类偏基础、偏机械、偏应用，而目前新产业环境和新工科理念要求，课程体系要以用人单位的需求为导向，更鲜明的体现工程特色，并且这一新形势下的工程特色要紧跟行业前沿，结合智能化、自动化和网络化的背景，通过新课程体系的设置，深化学生对于智能化和新工科的理解，强化学生采用程序语言解决工程问题的技能，提高学生使用和制造智能化设备的动手能力。

(3)先进教学实践不足。学生在常规的教学实践中，往往难接触到前沿的装备和工艺，这就造成理论与实践教学脱节，先进理论知识无法通过实践加深和巩固。在产业升级到智能化制造的大背景下，“互联网+”，“物联网”“云制造”等新技术层出不穷，理论教学引入相关内容后，导致教学内容更加丰富，教学周期边长，如果没有相应的理论实践支持，就无法保证教学效果，长期更会导致教师教学热情降低，不愿将前沿知识和新兴技术及时带入课堂，最后导致教学工作在原有层次上停滞不前。

2 课程体系的调整

当前中国制造业正全面向中高端发展，并确立了“中国制造2025”行动纲领[3]。过程装备与控制工程专业作为典型交叉学科，衔接化工、石油、能源、轻工、环保等领域的制造、生产和控制过程，优化其人才培养对于装备制造业升级离具有重要的意义[4]。目前传统教学体系已经不能满足制造行业日益发展的需求，需要向智能化、自动化和网络化等内容扩展。

(1)智能化。智能制造是“中国制造2025”实现的关键，智能制造就是在生产过程中，将智能装备通过通信技术有机连接起来，实现生产过程的自动化，并通过各类感知技术收集生产过程中的各种数据，自动对生产过程进行反馈和调整，最后达到最优的生产过程[5]。智能化是未来过程生产的趋势，过程装备与控制工程专业课程体系的设置也要适应这一变化。目前培养方案中关于智能制造的课程几乎没有，而过程装备的典型课程，如《过程设备设计》、《压力容器安全评定》、《液压与气压传动控制》、《金属材料及热处理》、《过程装备监测与诊断》及《石油安全与工程》等，都可以借助智能化技术大幅提高工作效率和准确性。在新的课程体系中，可以添加《工业机器人编程与操作》、《高端制造装备及其智能化》、《可视化生产》以及《工业4.0与数字化全生产过程》等。

(2)自动化。自动化是智能化生产的具体实施程，通过过程控制、运动控制和信息反馈等实现无人生产过程[6]。在过程装备与控制工程专业课程体系的发展过程中，随着自动化技术的快速发展，控制类课程逐渐增多，基础课程有《电工与电子技术》和《机械控制工程基础》，专业类课程有《互换性与技术测量》、《过程装备控制技术与应用》、《数字电子技术》和《电路与模拟电子技术》可选，但是，目前的课程体系依然以传统装备制造为主，这显然无法满足目前产业快速升级的要求。另一方面，很多过程装备与控制工程专业教材还沿袭以往知识体系，对于行业发展前沿更新较慢，最新的过程装备、生产流程控制以及理论等方面的知识不能及时编入教面，所以常常出现课程内与现实，甚至于学生当前认知脱轨的情况。针对这一情况，一方面要优化课程体系，在原有课程中加入最新的自动化控制知识，如《过程设备腐蚀与防护》、《过程装备制造工艺》和《过程装备成套技术》等；另一方面，紧跟行业前沿，结合过程装备与控制工程专业自身特点，新增《Python语言编程》、《PLC编程》和《自动化生产过程》等课程。

(3)网络化。网络化办公技术在计算机等行业中发挥着越来越重要的作用，通过大数据分析以及在线诊断等技术，可以更高效准确的解决各种复杂问题。在过程生产和工程实际中，网络化技术同样大有可以。依靠“云平台”和大数据分析技术，过程生产可以在线监控和反馈，让上游供应商、生产企业以及下游用户可以实时交流，整个生产链进行实时调整，使其达到最优状态[7]。许多工程问题也可以实现在线分析，这可以为生产厂家节省售后投入，也可以为用户提供更搞笑的问题解决方法。目前网络化、云平台、物联网等技术还处在发展初期，相关知识还未形成完整成熟的体系，这对于理论教学提出了一定的挑战，实践教学更加困难。针对这一问题，可以从学校实际出发，利用已有网络资源和虚拟现实平台，开展教学工作，师生共同探索最新行业前沿。

3 结 语

工业智能化是时代发展的方向，为了实现我国从制造大国向制造强国的转变，实现“中国制造2025”的发展目标，必须要更新和完善高校人才培养体系，适应产业升级的要求，适应市场对于新型人才的需求。作为高校要及时调整培养计划，优化课程体系，加强对新的教学方法和体系的探索。同时借助网络平台和虚拟现实平台，升级并深化理论及实践教学，使学生确立先进生产理念，全维度的掌握智能化、自动化和网络化生产技术。本文以长江大学过程装备与控制工程专业为例，分析了新形势下市场对人才的需求变化，和高校课程体系设置之间的矛盾，探索了紧跟行业发展，强调智能化、自动化和网络化生产过程的新课程体系调整。在智能制造2025大背景下，教师和学生应该共同进步，不断提高和完善自己，努力培养高水平过程装备与控制工程专业技术人才。