过程装备与控制工程专业课程体系改革初探

魏秀业　姚竹亭　黄晋英　唐莞洋

（中北大学机械与动力工程学院　山西太原　030051）

0　引言

高等工程教育的首要目标是培养能从事工程活动的工程师。高等工程教育主体和核心是本科工程教育。“过程装备与控制工程”专业（以下简称“过控专业”）涉及的学科有化学工程、过程工程、机械工、控制工程、动力工程及工程热物理，属于一个典型的多学科背景的本科专业。如何合理构建多学科背景本科专业课程体系一直是高等工程教育工作者探讨的重要课题。

“过控专业”主要以机械设计与制造为平台，应用自动控制技术，研究和开发过程工业中先进的自动化、智能化成套装备。“过控专业”是我校的特色专业之一，目前在高校就业形式严峻的形势下，根据我校自身实际，确定专业的发展目标、改革不切实际的人才培养模式，突出办学特色，才能提升我校高等教育的整体水平和竞争力。

1　我校过控专业现状

我校“过控专业”起步较晚，是2004年由原机械工程系和自动控制系部分教师组建而成。由于专业筹建时间短，经验不足，使得该专业在课程体系与教学内容、教学方法与教学手段以及实验教学等方面存在不足，主要体现在以下几个方面。

（1）课程之间衔接不好，有些课程内容之间重复的现象较严重。例如“过程设备设计”中的无力矩理论及平板弯曲分析理论与“过程装备力学基础”重复，“过程装备监测与诊断”与“工程测试技术”以及“变送与检测仪表”三门课在传感器原理及有关内容上重复。

（2）由于本专业配套的实验设备不完善和人员配置问题，某些专业基础和专业课程的实践环节都没有很好的体现。

（3）在教学方法上，特别是传统的课堂教学，通常是教师的“一言堂”“满堂灌”或者“满屏灌”，课堂气氛缺乏活力，学生不能自由大胆地、随时表达自己的不同想法与见解。学生的自立性、能动性和创造性未能得到有效发挥。

（4）目前所开展的课程建设只停留于教学计划中一门门课程的自身建设，课程广泛性或总量太少，“可拼装性”低，难以在学科专业之间建立广泛的联系，也难以应对经常变化的社会需要。课程规划缺乏有机统一，使培养计划难以达到整体优化与协调，给优化课程结构带来了一定的阻力，同时造成不必要的重复建设和教学资源的浪费。因此，优化“过控专业”的课程体系和结构的研究成为本专业课程改革的方向。

在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中明确提出“培养创新型人才，建设创新型国家”。依据教育部高等学校机械学科过程装备与控制工程专业教学指导分委员会制订的专业总体框架，我校过程装备与控制工程专业建设的基本思路是以过、装、控一体为总体构架，以高水平的师资队伍为保证，以厚基础、宽口径为目标优化课程体系与内容，应用现代教学方法与手段，加强教学实践与创新，突出特色，强调基本素质和能力的培养，增强专业适应性。

2　具体改革内容

2.1　深化专业内涵，明确专业培养的目标

“过程装备与控制过程”是一个涉及多学科的跨学科专业，是一门综合性的应用工程科学。其研究对象主要包括物料转换规律、物料转换装备的工作原理、设计方法、制造工艺、集成控制及运行管理等。据统计，大约50％的工业产品是由过程装备生产的，所涉及的工业分支如图1所示。过程装备与控制工程专业所涉及的主要知识领域为：机械工程、化学工程、生物工程、能源与动力工程、控制工程等。因此过程装备与控制工程专业包括了更宽泛的专业内涵。

明确的专业培养目标是办学成功的关键因素之一。本专业以装备为主体，以过程与控制为两翼，以装备设计与过程控制为主要方向，培养具备过程装备与控制的基础知识及应用能力，能在化工、石油、能源、环保、机械及设备检验、劳动安全等部门从事过程装备相关的设计制造、技术开发、科学研究及经营销售等方面工作的基础扎实、工程实践能力和创新能力强的高级工程技术人才。

2.2　构建“跨学科构建专业基础平台，灵活设置专业方向但保持专业特色”的多学科背景本科专业课程体系

2.2.1　课程体系的设置

专业基础平台横跨过程工程理论基础、机械工程理论基础和控制工程理论基础。涉及过程工程（化学工程）理论基础的课程：普通化学、工程热力学、工程流体力学、化工原理、化工原理课程设计；涉及机械工程理论基础的课程：工程力学、机械设计基础、机械设计基础课程设计、机械制造基础；涉及控制工程理论基础的课程：自动控制原理、自动检测技术、微控制器应用技术、电气控制技术。专业基础平台有三组课程，以形成学生“过程”、“装备”和“控制”的知识体系。该专业的全体学生均需要学习和掌握。

专业课阶段通过构建专业模块课程体系，灵活设置专业方向，并保持专业特色。侧重过程装备的专业方向模块课程体系为：过程设备设计、过程流体机械、过程控制工程、过程装备成套技术、过程装备CAD、过程装备制造与检测、装备密封技术、过程设备图等，可强化学生在“过程”和“装备”方面的知识和能力。侧重过程控制的专业方向模块课程体系为：过程设备设计、过程流体机械、过程控制工程、测量与控制仪表、电机与拖动、现代控制理论、计算机控制系统等，可强化学生“过程”和“控制”方面的知识和能力。

但是，无论过程装备方向还是过程控制方向均开设过程装备与控制工程专业特色课程过程设备设计、过程流体机械、过程控制工程，实现了灵活的专业方向与保持专业特色的统一。

2.2.2　课程培养方案

课程体系设置如表1所示，按照三个培养方向即过程装备、过程工业、过程控制分别设置共修的主干课程和分专业特色的典型课程。本专业总学分最低210学分，课内总学时为2456学时，集中实践环节周数为46周，包括公益劳动、军事训练、金工实习、生产/毕业实习、电子课程设计、过程设备设计课程设计、过程控制课程设计、大型实验周、毕业设计等。各类课程的学时分配如图2所示。其中过程原理及技术类占30％、机械工程类占30％、控制工程类占20％、原理类和动力类各占10％。

专业课程体系的主要特点是：体现了本专业的新的内涵，突出“化、机、电”一体化的复合型人才培养模式；重视力学基础，强调化工过程；专业方向设置体现流程工业发展主流及对人才的需求特点；开设专业综合课程设计，以一个流程工业生产装置为模拟设计对象，提高专业综合素质。

2.3　课程体系的运行

2.3.1　以本专业学术基层组织为依托，强化课程建设，提高课程质量

专业建设的关键之一是课程建设，为此我们以本专业学术基层组织为依托，对相关课程都确定课程建设负责人。目前过控专业成立了五个学术基层组织，分别是机电系统辨识与生产过程检测诊断、车辆动力学与检测控制技术、机电系统建模、仿真与控制技术、过程装备液压传动与控制研究、过程装备健壮性设计及智能检测技术，课程建设负责人可由学术基层组织带头人担任，负责相关课程的建设、检查、监督，及课程的协调与衔接，确保课程的质量。

2.3.2　依据三个专业基础平台进行课程整合，实现教学内容整合与优化

依据过程工业、机械工程、控制工程三个专业基础平台，对课程和教学内容进行整合，构建基础课群、专业课群、素质课群和新技术课群。

（1）基础课群：公共基础课和专业基本知识课程，强调工具性和应用性。

（2）专业课群：专业基础课、专业必修课和选修课、专业活动，注重实用性、时代性。

（3）素质课群：素质必修课程和选修课、文化活动、社会实践，注重综合性。

（4）新技术课群：将现代企业新工艺、新技术、新知识引入课堂，注重先进性和前瞻性。

2.3.3　教学方法与教学手段改革

（1）多媒体课件开发：力学类、控制类课程群的一个特点是图多、公式多，偏重理论分析多。结合实际教学情况对相关课程开发出多媒体课件，用于课堂辅助教学。

（2）双语教学：进行部分课程的双语教学，探索有效的教学方法和模式，提高大学生的专业英语水平和直接使用英语从事科研的能力。

（3）建立试题库：在收集大量习题、试题以及多年的教学积累基础上，组织建立各课群类课程的试题库，实现手动和自动出试卷，满足教学要求。

（4）开发教学网站：在建立教育目标模型的基础上，开发教学网站，不仅可以实现网络教学，为教师教学和学生学习带来极大方便。教师可以把教学计划、教案、多媒体课件等挂在网上，学生可通过网站答疑、下载课件、提交作业等，实现交互式教学。

2.3.4　教材体系建设

课程体系正常运行，教材质量保障体系，对课程所用教材质量与适用性进行评估，确保因材施教。同时着手编写适合本专业背景和领域的讲义和教材，在教材编写上力求能够提出改革思想，提出新观点，追踪前沿技术的发展，满足本专业师生的要求。

2.3.5　实践教学改革

为使实践教学体系科学合理，有利于提高学生的科学素质、工程素质和综合实践能力和初步的科研能力，在实践教学体系、模式和内容上进行了一些调整和改进。在实验教学运行模式上，承担各类课程的实验室逐步实现开放式管理，达到教学时间、教学内容和教学设备的开放。

3　总结

结合我学院“过控专业”的实际情况，以“定位准确，目标明确、加强建设，发挥优势，办出特色”的专业建设指导思想，重构专业的知识结构和课程体系，培养具有创新意识的高级专门人才，把过程装备与控制工程专业建设成为涵盖学科领域宽、柔性大、适应性强，适应21世纪经济和社会发展需要的专业，成为全省及至全国过程装备与控制工程高级人才的培养基地。

参考文献

［1］　赵秀婷，范敏.过程装备与控制工程专业教学改革探讨.河南农业，2012，24（12）：1-3.

［2］　宋春芳，崔政伟.过程装备与控制工程专业装备类核心课群教学改革与实践.黑龙江教育学院学报，2011，30（8）：77-48.

［3］　史振灵.我院过程装备与控制工程专业建设的探索与实践.城市建设理论研究.2012，（15）.

［4］　王尊策，张颖，李伟等.基于“卓越计划”的过程装备与控制工程专业教学改革与实践.教育教学论坛，2013（35）.