基于专创教科融合的过程装备与控制工程专业建设研究

曹宪周 王明旭 张海红 张超

摘  要：针对传统过程装备与控制工程专业培养方案不适应工程认证要求，通过课程体系及实践教学体系建设、学生专业学习与创新教育相融合、教师教学与科研相融合的教学改革，提高了人才培养质量。

关键词：过程装备与控制工程;专创教科融合;工程教育认证;专业建设;教学改革

中图分类号：G640         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）06-0024-03

Abstract： The traditional training program for process equipment and control engineering does not meet the requirements of engineering certification. Through the reform of curriculum system and practical teaching system， the integration of students' professional learning and innovation education， and the integration of teachers' teaching and scientific research， it can improve the quality of personnel training.

Keywords： process equipment and control engineering; integration of professional learning and innovative education; engineering education certification; major construction; teaching reform

引言

轉变经济发展方式、创新发展模式的国家战略及“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的教育方针，要求我国高等学校培养大量具有较宽国际视野、具有较强创新能力和竞争能力、能够对多学科工程问题开展研究和生产、能够适应时代发展的过程装备与控制工程专业的技术人才。本研究以我校国内唯一培养粮食机械的过程装备与控制工程专业为对象，以工程认证对专业建设要求为标准，进行了培养模式及教学方式的实验教学改革，着重培养学生的工程能力、创新能力，并取得了丰硕成果。

一、传统过程装备与控制工程专业建设存在问题分析

受各种因素影响，近几年我国设置过程装备与控制工程专业的高校，每年高考第一志愿报考本专业的学生人数在逐年减少。据不完全统计，近3年开设过程装备与控制工程专业的学校大多数第一志愿都录不满，包括一些211、985院校第一志愿也达不到录取任务[1]。同时，基于目前部分高校培养方案不能完全适应素质教育的原因，普遍存在毕业生工程实践能力不强、创新能力弱、理论和实践脱节等问题。人才培养结构和质量难以适应经济结构调整和产业升级的要求，尤其是目前许多高校正在进行的以OBE为理念的现代教学改革，更加突出学生工程实践创新能力的培养成效。因而，高等院校过程装备与控制工程专业的培养模式及教学方式改革势在必行。

二、工程教育认证背景下过程装备与控制工程专业改革思路

2016年我国正式成为国际本科工程学位《华盛顿协议》的成员国，标志着我国工程教育专业的国际化。通过工程教育专业认证的专业，意味着该专业学生可以在相关国家或地区取得工程师执业资格。但我国过程装备与控制工程专业的培养仍存在着上述问题，究其原因，很大程度上在于高等院校工程类专业的人才培养体系有所局限，如培养方案制定不科学、特色不鲜明、专业教育与创新实践不融合、教学和科研相脱节、实践和实训平台缺乏等[2]。

河南工业大学过程装备与控制工程专业，源于1959年成立的郑州粮食学院粮油机械专业，为迎应国家和社会对过程装备与控制工程专业新的要求，我们专业始终秉承服务国家粮食战略需求和中原经济区建设为己任，不断进行培养模式的优化和改革，在突出现代粮油加工与物流过程装备特色的同时，以专业和创新相融合、教学和科研相融、合校企协同为思路，聚焦“学生为中心”的教学策略设计与实施，提高学生的学习能力、创新意识、工程能力及竞争能力，达到培养“厚基础、强能力、重创新、明特色”的人才培养目标。

三、专创教科融合专业建设实践

（一）贯彻OBE理念，优化人才培养方案，突出粮油机械专业特色

1. 加强机制建设，保证专业建设质量

为保证学生培养质量，我们按照工程认证标准，定期依据毕业生就业情况、同行专家意见、校友和用人单位反馈等信息，对培养方案合理性进行分析、评价、修订，主要突出毕业生知识、能力、素养的培养目标。并通过“培养目标达成情况调查表”、“毕业要求达成调查表”等一系列调查表，将各项内容用数据定量计算，以此判定培养方案是否符合学校定位、是否满足社会需求、专业具备的资源条件是否能完全支持培养方案的实现，同时用于指导培养方案的持续改进。

2. 面向区域经济和应用培养定位，优化课程体系结构

课程体系以培养工程创新人才为出发点，在“基础够用”的前提下“强化应用”，根据工程应用型人才的培养要求，强化专业教学及以应用为目的的学科基础课课时与要求。教学体系以公共基础课平台、学科基础课平台、专业课平台为主体，以实践教学体系、创新教育体系为两翼，以专业选修课模块和人文素质选修课模块为个性发展的人才培养体系。

四个平台包括通识平台课程、学科平台课程、专业平台课程和专业实践平台课程，通过实践能力培养，进一步巩固强化学生的专业知识，提高学生对专业知识的综合应用能力和独立思考能力，为学生科学思维和创新能力发展奠定基础。通过专业主干课程和核心课程以及专业实践课程支撑的能力培养，由低到高促使学生认知能力、表达能力、问题分析能力、设计能力、系统开发能力、创新能力和终身学习能力的提高。

3. 面向地方经济建设需求，形成特色专业课程群

专业课程群的设置按区域经济的建设需要和专业方向的培养需求设置专业主干课，以服务区域经济发展需求和新技术的发展需求灵活设置选修课，随时更新授课内容。河南省是我国粮食主要生产基地，粮食及食品制造业是优势产业，粮油食品及装备制造业已纳入河南省新兴产业发展指导目录，并且粮油食品及粮油食品机械在全国特色鲜明。因此，专业主干课设置有“粮食过程工艺与装备”、“粮食过程装备原理与设计”、“过程流体机械”、“过程装备控制技术”等课程，考虑饲料加工业、粮食干燥是目前国内外饲料行业及粮食行业发展的主流，设置了“饲料加工工艺与设备”和“干燥技术与设备”等选修课，并聘请相关生产企业有经验的高级工程师讲授专业课程、实验及指导毕业设计。

（二）专创融合，校企协同，构建多元开放的创新实践教学基地

1. 校企协同，加强特色实验室建设

目前许多高校的人才培养方案中，在教学内容的设置和学时的配比上，基础科目占有较大的比重，专业课相对较少，从而导致理论课时数偏多，实习和实践课时数偏少。并且学生现在的各类实践环节主要来自学校教师的指导，大多实践内容仍停留于传统的验证性实验，创新性、复合性实践，尤其是来自行业的实践较少，由此导致无法满足企业的实际需求。为此，我们加强实践教学建设，充分利用质量工程、专业认证及学校教研专项资金等经费投入，围绕“粮食筛理分级、粉碎研磨、砻谷碾白工程实验，谷物烘干工程实验”等模块，构建了粮食行业加工装备及技术特色实验室。通过改变实验开设计划，更新实验内容、改革考核方式及采用多層次实验教学等途径，实现了学生工程创新能力的提高。并通过 “学校主建、校企共建、实验室互相开放”的实验机制建设，与有条件的企业，如国家粮食加工装备工程技术中心、湖南郴州粮机有限公司、郑州鼎力新能源技术有限公司等建立实验室互相开放机制，并由校友捐资共建烘干实验室，以此弥补学校实验硬件建设资金不足的问题，实现了节约增效、资源共享、合作共赢的目的。

2. 建立以人为本的实验室开放机制及本科创新实验室

为进一步促进大学生科技创新，我们建立了以人为本的实验室开放机制，为学生提供实践学习条件，保证学生毕业设计、科技活动、小发明、大学生第二课堂、复习实验课程等实验项目的进行。实验室开放形式分为全面开放（即全天候开放）、定时开放、预约开放等。实验室的开放管理机制促进了实践教学课程改革，推动了高素质创新型人才的培养。同时，为强化专创结合促使学生工程能力的提高，课题组老师进行了关于创新大赛的调查，由此了解学生对创新大赛兴趣度。同时本专业设置了本科创新实验室，进入实验室的参研学生均在教师指导下依托某个科研项目开展研究工作。创新实验室的设置以学生为本，突出学生的个性发展，对培养学生的创新意识、开拓能力、团队合作精神、科学素养具有重要的作用。

（三）教科融合，构建多层次融合立体化实践教学体系

为加强学生创新实践能力培养，我们构建了“一个目标，二个结合，四个层次，五个保障，十个环节”的多层次融合的实践教学体系。一个目标就是培养学生的创新能力，多融合不仅指理论与实践相融合、专业与创新相融合，同时也包括教师科研与学生创新相融合、企业需求与学校培养相融合、企业生产与学校教育相融合。实验教学体系以OBE教学理念为指导，以典型产品设计、生产加工过程为载体，以工程技术为基础，以工程能力培养为主线，将实践分为课内课外、校内校外多种形式，由浅入深、由分立到综合、由技术到工程，通过实验、实训、实习、课程设计、毕业设计、开放实验、创新项目、学科竞赛、培训认证和社会实践十个实践环节，暨以实现基本技能训练、专业技能训练、综合技能训练和科研创新能力训练四个层面的综合素质培养过程。

如《粮食过程装备原理与设计课程设计》，传统课程设计的目的只是为了验证、巩固和加深理论教学的内容，学生创造机会少，不能体现机械设计创新的本质要求。在进行课程设计时，我们将专业学习与创新实践相融合、将验证性实验与创新性实验相结合，让学生在实验室及企业参观实物设备，并通过虚拟仿真实验创新平台，让学生把机械产品及各种机构的复杂实物形态信息转化为具有客体特征的信息（如图1、图2），使学生具备丰富的信息储备。进行课程设计时，让学生把重点放在方案设计、结构设计等创造性思维上和熟悉与运用设计资料等基本技能的训练上。使学生在进行机械产品创新设计过程中做到才思喷涌，举一反三。其次，充分将分析、设计与创新思维紧密结合并融合到实践中，激发学生的积极性与主动性，培养学生创新思维能力、实践动手能力及分析和解决问题能力。在此基础上，对一些动脑、动手及创新方面有特长的学生进行重点培养，组成课外兴趣小组，鼓励、指导他们参加国家有关机构针对高校学生举办的各种各样创新大赛，或参加有关老师的科研工作，拓展学生创新实践途径。成绩评定不是简单的根据图纸及说明书来判定，而是结合采用分组答辩的方式，让学生之间通过相互讨论的过程，使学生对不太清楚的问题获得一次学习提高的机会。同时，通过这样的答辩方式也使学生的综合能力得到了提高。

四、结束语

学生工程能力的培养，在整个人才培养体系中占有重要地位，传统培养方案及教学方法不适合目前许多高校正在进行的以OBE为理念的现代教学改革。通过在我校过程装备与控制工程专业进行“专业学习和创新实践相融合、教学过程和科研活动相融合”的教学活动实践，不仅在全国大学生机械创新大赛、全国大学生过程装备创新大赛等活动中多次获奖，并且在2018年教育部组织的对我校过程装备与控制工程专业专业认证进校考察过程中，获得了进校专家的一致好评，并于2019年顺利通过了专业认证。

参考文献：

[1]张辛喜，李学平.“新工科”背景下过程装备与控制工程专业人才培养方案探索与实践[J].新西部，2019（04）：130-131.

[2]刘峰，石永军.OBE理念下机械创新设计实践课程教学研究与实践[J].实验室研究与探索，2018（10）：196-200.