新工科背景下化工儀表及自動(dòng)化課程改革與實(shí)踐

鄧進(jìn)軍 劉達(dá) 宋宏明 何丹鳳 姜洪濤

[摘 要] 新工科背景下，結(jié)合本校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需求，我院針對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)化工儀表及自動(dòng)化課程，從教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核方式等方面進(jìn)行了創(chuàng)新和改革。通過(guò)創(chuàng)新和改革實(shí)踐，增強(qiáng)了學(xué)生上課的積極性和自主學(xué)習(xí)能力，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的分析解決問(wèn)題的能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高了教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)了教師教學(xué)水平的提高，實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)現(xiàn)代化工行業(yè)發(fā)展要求的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞] 應(yīng)用型人才；化工儀表及自動(dòng)化；課程教學(xué)；改革；新工科

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2018） 05-0069-03

“新工科”已成為教育界家喻戶曉的新名詞，它的出現(xiàn)無(wú)疑將成為我國(guó)教育史上一次重大改革?！靶鹿た啤弊鳛楦母锏姆较驑?biāo)在眾多雙一流院校的帶動(dòng)下快速發(fā)展。2017年2月18日，在復(fù)旦大學(xué)召開(kāi)的綜合性高校會(huì)議，發(fā)布了關(guān)于“新工科”的“復(fù)旦共識(shí)”；2017年4月8日，在天津大學(xué)召開(kāi)工科優(yōu)勢(shì)組高校會(huì)議，發(fā)布了關(guān)于“新工科”的“天大行動(dòng)”；2017年6月9日，在北京召開(kāi)專家組會(huì)議，發(fā)布了關(guān)于“新工科”的“北京指南”；2017年8月21日，工科優(yōu)勢(shì)高校工作組成立。隨著“新工科”項(xiàng)目改革的不斷推進(jìn)，全國(guó)高校都表現(xiàn)出了積極的態(tài)度，各省市也給予一定的經(jīng)費(fèi)支持。

工程改變世界，行動(dòng)創(chuàng)造未來(lái)，改革呼喚創(chuàng)新，新工科建設(shè)勢(shì)在必行。我們要發(fā)展新工科，重塑具有未來(lái)持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的新型工業(yè)體系，借此增強(qiáng)綜合國(guó)力，爭(zhēng)奪未來(lái)世界主導(dǎo)權(quán)。新工科的發(fā)展將培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供智力和人才支撐，因此探索實(shí)施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”顯得尤為重要。

我校已逐步轉(zhuǎn)型為“應(yīng)用型”本科院校，在人才培養(yǎng)方面也不斷改革，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，很多課程進(jìn)行了以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的教學(xué)改革。新工科的出現(xiàn)，加快了化工儀表及自動(dòng)化課程改革的步履，該門課程作為一門改革課程的典型代表，首先打破了常規(guī)的理論教學(xué)，由單人授課轉(zhuǎn)型為校企聯(lián)合授課、由單一的理論教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撌谡n與實(shí)踐操作相結(jié)合、由以教師為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心、由單一開(kāi)卷考核改革為多元化靈活考核模式。其次，組建了校企聯(lián)合、學(xué)科交叉融合的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，在團(tuán)隊(duì)的努力下，我們更新與優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)中增加了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐、集散控制（DCS）和可編程邏輯控制（PLC）仿真模擬操作訓(xùn)練，增添了一項(xiàng)能力訓(xùn)練考核與成果考核相結(jié)合的靈活考核模式，著力培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的應(yīng)用技術(shù)型人才，切實(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐能力、就業(yè)能力和創(chuàng)新能力。

一 化工儀表及自動(dòng)化課程的地位與存在的問(wèn)題

化工儀表及自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要支撐，更是推進(jìn)我國(guó)信息化發(fā)展的有力保障，契合了新時(shí)期我國(guó)社會(huì)發(fā)展的需求，在高校工科類專業(yè)人才培養(yǎng)方案中占有非常重要的地位。該門課程綜合了化工原理、檢測(cè)儀表以及自動(dòng)化控制等理論知識(shí)，具有涵蓋領(lǐng)域廣、技術(shù)更新速度快、專業(yè)性強(qiáng)、應(yīng)用性與實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，然而，諸多問(wèn)題都未得到解決，長(zhǎng)期存在于各高校的教學(xué)中。

（一）教材知識(shí)陳舊，內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)

在化工儀表自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程中化工工藝過(guò)程的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，儀表的種類及測(cè)量方式等更新速度越來(lái)越快，自動(dòng)控制系統(tǒng)中DCS與PLC穩(wěn)穩(wěn)地占據(jù)著化工自動(dòng)化的市場(chǎng)，二者的控制能力、兼容能力及軟硬件的集成程度都在飛速提升。但是，化工儀表及自動(dòng)化教材內(nèi)容的更新速度太慢，新裝置、新系統(tǒng)、新理論等前沿知識(shí)不能及時(shí)寫入教材，使授課知識(shí)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用脫節(jié)。

（二）缺少學(xué)科交叉的教師團(tuán)隊(duì)

化工儀表及自動(dòng)化課程是一門多學(xué)科交叉、融合的，具有較強(qiáng)實(shí)踐性的專業(yè)課，知識(shí)涵蓋面廣、跨度大。同時(shí)，授課教師隊(duì)伍多數(shù)以本單位教師為主，專業(yè)單一，很難實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉，在授課過(guò)程中采用大量文字來(lái)描述儀表的結(jié)構(gòu)和各種儀表的種類，部分內(nèi)容表現(xiàn)出專業(yè)性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程的抵觸情緒，難以調(diào)動(dòng)他們的積極性和學(xué)習(xí)熱情，無(wú)法掌握該課程知識(shí)的應(yīng)用與操作技能。

（三）無(wú)實(shí)訓(xùn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)

化工儀表及自動(dòng)化具有很強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)性和實(shí)踐性。當(dāng)前，我校化工儀表方面的小型裝置和常用儀表等設(shè)備數(shù)量較少，基本以展示為主，不足以讓所有學(xué)生獨(dú)自操作和實(shí)踐練習(xí)，出現(xiàn)了儀器少、無(wú)實(shí)訓(xùn)和實(shí)踐課時(shí)等情況。因此，學(xué)生模擬實(shí)訓(xùn)聯(lián)系和實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)較少，實(shí)踐動(dòng)手能力也就得不到提高，從而影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用。

（四）考核方式單一

本課程的教學(xué)主要是理論課程的講授，因此課堂上學(xué)生的參與程度較低。另一方面，由于缺少必要的實(shí)驗(yàn)、仿真、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)的配合，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于該課程知識(shí)的掌握僅僅停留在理論層面，不能達(dá)到用人單位對(duì)畢業(yè)生的要求。由于這些原因，在課程考核中，對(duì)概念性知識(shí)的考核一般結(jié)果較好，但一旦涉及綜合應(yīng)用及分析的內(nèi)容，大部分學(xué)生就會(huì)無(wú)從下手了。

二 化工儀表及自動(dòng)化課程改革措施

（一）自編校企合作教材，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

由于企業(yè)新技術(shù)、新工藝沒(méi)有出現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容中，而學(xué)生所必需新知識(shí)、新產(chǎn)品和新應(yīng)用等資源嚴(yán)重不足，不能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的形勢(shì)，不能滿足新興工業(yè)和技術(shù)發(fā)展的需要，部分專業(yè)知識(shí)體系的發(fā)展甚至滯后于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展?；x表及自動(dòng)化是個(gè)飛速發(fā)展的行業(yè)，單一的示范教材已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)的需求，并且，現(xiàn)有教材中幾乎大同小異，缺少一個(gè)“新”，還缺少一個(gè)“用”。因此，校企合作教材的建設(shè)勢(shì)在必行。

校企合編教材主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，一是對(duì)原有基礎(chǔ)理論知識(shí)修訂與完善，精簡(jiǎn)教學(xué)理論知識(shí)，對(duì)于部分過(guò)于高深的理論知識(shí)進(jìn)行刪減，壓縮理論授課學(xué)時(shí)，為上機(jī)模擬訓(xùn)練和實(shí)踐操作預(yù)留足夠的學(xué)時(shí)。二是在儀表知識(shí)部分增添儀表案例分析，包括儀表的選型、故障處理、簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等，刪減部分已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中被淘汰掉的儀表類型，使書本知識(shí)與企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用儀表相結(jié)合，強(qiáng)化儀表的應(yīng)用性。三是自動(dòng)控制系統(tǒng)中加強(qiáng)PLC輔助教學(xué)內(nèi)容，引入一部分計(jì)算機(jī)模擬訓(xùn)練環(huán)節(jié)，提高學(xué)生對(duì)自動(dòng)化知識(shí)和儀表相關(guān)知識(shí)的理解和掌握。

（二）改變教學(xué)手段，改進(jìn)教學(xué)模式

教學(xué)過(guò)程中，如何把知識(shí)傳達(dá)給學(xué)生，并讓學(xué)生“接收”到是十分必要的，那就需要教師在授課時(shí)靈活運(yùn)用教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；x表及自動(dòng)化課程教學(xué)從教學(xué)手段和教學(xué)模式上做了很大的改變，由最初的一位老師授課改革多位老師分章節(jié)授課，由原來(lái)本校老師授課改變校、企業(yè)教師聯(lián)合授課，由原來(lái)單一的理論教學(xué)變?yōu)槔碚?、上機(jī)、動(dòng)手操作于一體的新的教學(xué)模式。實(shí)現(xiàn)了以授課內(nèi)容為導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心、以學(xué)會(huì)和掌握知識(shí)為目標(biāo)的培養(yǎng)模式。

（三）突出工程應(yīng)用，注重現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐

現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐是提高學(xué)生的動(dòng)手能力的重要手段，但是由于經(jīng)費(fèi)投入問(wèn)題，多數(shù)地方院校減少了這一教學(xué)環(huán)節(jié)。我校的化工儀表及自動(dòng)化課程實(shí)現(xiàn)了校企聯(lián)合授課，利用企業(yè)培訓(xùn)基地實(shí)現(xiàn)了該門課程的現(xiàn)場(chǎng)操作鍛煉，將工程中的檢測(cè)儀表、閥門、控制點(diǎn)等集中于實(shí)訓(xùn)裝置，通過(guò)學(xué)生組隊(duì)動(dòng)手操作強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)。

首先從認(rèn)知實(shí)踐開(kāi)始，回顧以前課堂教學(xué)內(nèi)容，以聯(lián)系本專業(yè)其他實(shí)驗(yàn)課程上所用到的與儀表及自動(dòng)化相關(guān)的儀器設(shè)備，讓同學(xué)們回憶或在做實(shí)驗(yàn)時(shí)特別留意所接觸到的有關(guān)檢測(cè)儀表與自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)物及其工作原理。

然后進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐操作階段，利用校企合作單位化工集團(tuán)培訓(xùn)中心的培訓(xùn)基地，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，統(tǒng)一培訓(xùn)。分組操作閘閥、截止閥、流量控制儀表、離心泵等設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)由專業(yè)崗位工程師講解與指導(dǎo)，學(xué)生交替操作，爭(zhēng)取做到人人都能動(dòng)手去調(diào)控現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)訓(xùn)裝置，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而掌握所學(xué)知識(shí)。

（四）加強(qiáng)學(xué)科交叉，校企聯(lián)合教學(xué)

一般來(lái)說(shuō)，高校相對(duì)重理論、輕實(shí)踐能力的教學(xué)方式使得培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生不足以完全適應(yīng)社會(huì)，實(shí)踐和動(dòng)手能力不強(qiáng)，理論知識(shí)在社會(huì)中脫節(jié)嚴(yán)重，導(dǎo)致很多畢業(yè)生的工作與書本知識(shí)幾乎無(wú)聯(lián)系，需要重新學(xué)習(xí)和培訓(xùn)上崗。同時(shí)，企業(yè)也很難招到非常吻合的人才，很大程度上造成了高等教育資源的浪費(fèi)。學(xué)科交叉、校企聯(lián)合教學(xué)是改變這一現(xiàn)狀最有效辦法。

學(xué)科交叉可進(jìn)一步提高學(xué)生的專業(yè)水平和素養(yǎng)，校企聯(lián)合教學(xué)融入了企業(yè)的規(guī)范、要求，可利用企業(yè)的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)和工程操作案例來(lái)為學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，有利于將理論與實(shí)踐相結(jié)合。我校與大慶油田化工有限公司簽訂了校企合作協(xié)議，教師要在校企聯(lián)合教學(xué)中不斷修正方向，加強(qiáng)與企業(yè)的交流，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造意識(shí)、激發(fā)他們解決實(shí)際問(wèn)題的潛能。

（五）多元化考核，綜合評(píng)定

為了適應(yīng)應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下的課程要求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須對(duì)考核方式進(jìn)行改革。采取多種形式的 “2 + 3 + 3+ 2”模式即“隨堂測(cè)驗(yàn) + 上機(jī)模擬 + 實(shí)踐操作 + 平時(shí)表現(xiàn)”考核方式，通過(guò)考核方式的改變，旨在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，改變以往平時(shí)不學(xué)習(xí)、期末突擊復(fù)習(xí)的現(xiàn)象，加深學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握。

為了驗(yàn)證課堂上基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，仍需對(duì)課程必要的知識(shí)進(jìn)行考核，采用隨堂測(cè)驗(yàn)的形式，題量及占用比重減少，同時(shí)增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核和占用比重。這種考核方式能促使學(xué)生主動(dòng)理論聯(lián)系實(shí)際，將課程與工藝過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)良好工程意識(shí)。

三 教學(xué)改革效果

通過(guò)對(duì)我院化學(xué)工程與工藝專業(yè)化工儀表及自動(dòng)化課程的改革實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、實(shí)踐動(dòng)手能力以及教師的教學(xué)效果等方面都有較大提升。第一，提高了學(xué)生的積極主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握更加牢固，能夠?qū)どa(chǎn)使用儀表的選型、安裝以及自動(dòng)化控制方案進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)。第二，大大提升了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分析實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并且獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。第三，鍛煉了學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，模擬、練習(xí)了化工生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)，能夠獨(dú)立、正確的完成簡(jiǎn)單操作，以及解決化工生產(chǎn)中的部分問(wèn)題。第四，化工儀表及自動(dòng)化課程團(tuán)隊(duì)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得以豐富，在課堂教學(xué)中能夠?qū)⒗碚撝R(shí)和化工生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，活躍了課堂氛圍和提升了教學(xué)效果。

化工儀表及自動(dòng)化課程通過(guò)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、校企合作教材建設(shè)、教學(xué)方法和教學(xué)模式等多層面、多角度的改革，取得了非常好的教學(xué)效果，對(duì)普通高校向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型起到了積極的推動(dòng)作用。在新工科背景下，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)和用人單位需要的應(yīng)用型人才是高校的重要任務(wù)，更是地方院校進(jìn)行轉(zhuǎn)型的方向。改革的道路艱辛而長(zhǎng)遠(yuǎn)，只有通過(guò)連續(xù)不斷的改革，才能促使學(xué)生真正掌握化工儀表及自動(dòng)化的理論知識(shí)，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和實(shí)際動(dòng)手能力，成為現(xiàn)代、連續(xù)化、大型化、復(fù)雜化化工生產(chǎn)需要的人才，為國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

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