基于工程案例的过程装备制造与检测课程教学改革研究

丁 昌 应 妮 刘亚莉 董华东 陈宇慧 王会林 张 波

郑州轻工业学院 河南郑州 450002

过程装备与控制工程专业是以“装备”为主体、“过程”和“控制”为两翼，研究内容包括动、静两大类设备。专业的前身是化工设备与机械专业，1998年根据教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》更名为现专业名称[1]。本专业致力于培养具备自然科学基础知识、工程科学基本知识以及过程装备与控制工程专业知识，能够在过程工业领域从事装备设计制造、监督检测、过程控制、技术管理等工作，具有解决工程实际问题能力的应用型工程技术人才。在我国工程教育专业认证理念主要是以学生为本，面向全体学生；以学生为中心，以学生学习产出为导向(outcome—based)；合格评价与质量持续改进。我校过程装备与控制工程专业严格遵守工程教育专业认证理念，建立持续有效的质量改进机制。

过程装备制造与检测是过程装备与控制工程专业的核心专业课，主要内容包括过程装备的制造工艺，过程装备的常规和定期检测，过程机器制造的质量要求。本课程工程实践性强，课程教学包括课堂教学、相应的实验和必要的生产实习，在“加强基础、密切结合工程实践、注重能力培养”的思想指导下，教研成果提出了开展工程教育的“四结合”模式。其目的是培养学生工程实践能力，复杂问题的分析和解决能力、终身学习能力，这在过程装备与控制工程专业占据重要地位。我校过程装备与控制工程专业选用的教材为化学工业出版的普通高等教育“十五”国家级规划教材《过程装备制造与检测》，该教材主要包含三部分：过程装备的检测、过程设备制造工艺和过程机器制造质量要求[2]。过程装备制造与检测课程工程实践性强，而在校学生一般缺乏经验，没有见过实物更加不理解工作原理，因此许多学生在学习时觉得过程抽象、晦涩难懂，这种状况不能满足过程装备与控制工程专业现代化教育的要求[3]。为加强我校过程装备与控制工程专业学生对过程装备制造与检测课程的感性认识，任课教师以工程案例为主、教材为辅进行专业人才培养。同时创造条件让更多在校学生实现到厂学习，多方位进行感性认识。

1 过程装备制造与检测课程教学存在的问题

1.1 教学内容不能满足用人单位对毕业生的要求

大部分过程装备制造企业重视产品整套生产工艺的研发和质量管理体系的建立，同时兼顾过程经济性，目前的教学内容在这些方面存在不足或缺失，造成毕业生的能力和企业需求不一致。除去某些大国企培养应届毕业生的计划，多数企业在招聘时会建议应届毕业生选择其他与本专业不相关的职位，原因是现阶段应届毕业生的专业知识水平不符合企业要求。企业想要的是能够直接工作的就职者，而不是还需缓慢培养的毕业生。大国企的培养应届毕业生计划也是优胜劣汰模式，最终能够进入本行业发展的应届毕业生屈指可数。综上所述，学校的教育内容不能满足用人单位对毕业生的要求，为此学校需要对课程内容进行选择，旨在显著提高学生的就业竞争力和社会适应能力。

1.2 理论教学模式单一 教学方法平面化 不能调动学生的积极性

当前的理论教学主要还是采用口述、板书、PPT展示的方式，此类陈旧的教学方式不能全方位地调动起学生积极性，导致课堂积极性减弱。传统高校课堂互动与讨论本就较少，加之没有三维产品展示教学，缺乏工程实践经验的学生难以理解所授课程内容，缺乏投入感，加重学生的畏难情绪，久而久之形成恶性循环。综上所述，学校的理论教学模式单一，教学方法平面化，不能调动学生的积极性，为此学校需要对教学方法进行改进，旨在提高学生的积极主动性，培养其自主学习能力及快速掌握课程理论知识的重点和难点的能力。

1.3 实践教学与创新型人才培养不相适应

实践教学内容没有体现行业前沿技术，未能及时反应新产品和新工艺的特点。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》[4]提出高等院校应坚持培养德育为先、能力为重和全面发展的应用型创新人才[4]，为响应国家应用型人才培养的号召，过程装备与控制工程专业贯彻“工程实践型人才”培养理念，旨在培养和提高学生的创新意识和工程实践能力，提高学生的创新精神和创造能力，更快更全面地掌握行业的前沿技术和最新动态。

2 教学内容的选择

2.1 社会需求导向

结合社会发展需求是否进行教学内容的改革是目前高等教育改革面临的选择。在教学内容方面若教师不能做到主次分明，学生就难以完全掌握知识，学习过程变得艰难，学生学得慢，随之愿意花费在课程的时间减少，如此循环，势必会造成成绩下降、学风不佳。对此在教学内容的选择方面需要重新审视，应当与社会需求相结合，只有了解社会的人才需要，才能源源不断地供给所需人才。带学生进企业进行企业认知实习、企业生产实习，了解企业真正需要什么人才，才能更好地发展企业所需人才。学生对实践比较有兴趣，愿意认真看、听、学、问、做，真正意义上的学到了新知识，通过动手掌握的知识是记忆深刻的。对于过程装备与控制工程专业而言，教学内容是理论与实践的双结合，缺一不可。过程装备制造与检测课程更是如此，例如书本所讲述的焊接方法及所涉及的机器只能通过书本、视频或教师的实践经历了解，但仍然存在部分学生对焊接概念模糊的现象。对此，通过进企业看工人操作、自己动手操作，再结合理论知识，多数学生对焊接有了不一样的理解。理论很全面，但也很单一，书本的理论知识了解再透彻，实际操作时还会遇到很多突发状况，只有体验过才能知道解决方案，也使得理论与实践结合更上台阶。

2.2 基于“工程教育专业认证”要求相应增加教学内容

工程教育专业认证对毕业生的素质要求十二条分别为：工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习。其中，针对过程装备制造与检测课程所涉及的工程知识和工程与社会这两项，分析为能够将工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题，并基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会的影响。结合工程教育专业认证要求，需要对过程装备制造与检测课程进行教学内容的重新选择。工程认证是以学生为中心，注重学生的个人能力，全面培养学生的沟通能力、个人与团队协作能力、终身学习能力。为了提高学生的工程实践能力和创新创造能力，仅有书本内容是不够的，还需要有工程实践、工程法规、工程问题、典型产品的制造等方面的内容。本专业还新增工程软件教学内容，主要有CAD，fluent，ANSYS，PDMS，Aspen等工程软件，符合工程教育专业认证要求的使用现代工具。为了开拓学生的思维，提高学生的分析问题、解决问题能力和创新能力，本专业还开设了过程装备仿真实验室，具备过程装备与控制工程专业所涉及的所有专业课实验器材，完善实践教学环节。

3 教学方法的改进

3.1 采用提问式教学法

提问式教学法，顾名思义就是让学生带着问题来思考所学的知识。有思才能有所得，通过主动思考的问题往往更加让人记忆深刻。本专业在过程装备制造与检测课程中实行了提问式教学法，引导学生转变角色，主动思考。开课前将本堂课讲述的主要内容以提问的方式在课件上展示，学生能带着问题有目的地进行学习，还可以针对核心内容展开积极讨论，让学生更好地掌握教学内容重点。提问式教学法不仅能使学生对教学内容产生强烈的求知欲，还能调动学生的学习积极性，培养学生自主思考、分析和解决问题的能力，提高过程装备与控制工程专业学生的创造性思维能力和创新能力。

3.2 多种教学手段结合

课堂教学需要通过多媒体引入课外学习资源，以现代教育理念为指导，将多媒体引入专业课教学课堂，创新教学模式，改革教学方法，提高学生积极性，引导学生体验学习过程。由于多媒体具有图、文、声、像并茂的特点，所以它能提供理想的教学环境，使抽象的问题具体化，枯燥的问题趣味化，静止的问题动态化，复杂的问题简单化。在讲课的过程中将多媒体与板书有机结合可激发学生的思维，给学生留下思考的空间和时间，让学生动静结合地思考学习，可以达到理想的教学效果。过程装备制造与检测课程特点理论性强，需要良好的基础知识，知识点与工程实践紧密联系。为了更好地进行知识点讲解，本专业提出了翻转课堂机制，通过以学生为中心进行课程讲解，学生需要提前准备好课件，在课堂上以PPT播放结合自主讲解形式进行汇报，其目的在于加强学生对知识点的理解，提升学生讲解能力，增加课堂活跃度。

3.3 校外实践基地建设

为实现“走自主创新之路，建设创新型国家”的国家发展战略，满足企业对在校人才培养的要求，本专业全面实行“3+1”校企联合人才培养模式。通过校企合作，以“面向工程、项目驱动，能力培养、全面发展”的教育理念为指导，搭建“实验室+实践基地”递进的“学做合一”的产学研合作教学平台，形成“教与学紧密结合、理论与实践紧密结合、学校与企业紧密结合+全面素质教育”的创新教育模式。为实行“3+1”校企联合人才培养方案，要求学生在四年中累计有一年时间在企业见习和实习经验，本专业与河南鹤煤集团、河南开封空分、晋开集团均建立了校企合作实践基地。校企合作实践基地的建设很大程度上弥补了学校实训资源的不足，利用企业的先进的工程技术人员培养机制，大大提高了学生的工程实践能力，为学生后期的就业打下了坚实的基础。在校期间也聘请过中石化天津分公司高级工程师和河南锅检所质检工程师进行对需求人才的培养。校企联合是一条在大众化教育形势下培养面向市场化的基础知识扎实、创新与实践能力强、综合素质高的应用型本科生的改革新路。

3.4 课程审核评定

由于课程学时的缩减，目前过程装备制造与检测课程评价基本上是通过平时成绩与期末考试来评定的，忽略了本课程的工程实践性原则。这种考核方式不能实事求是地反映学生对知识点的掌握和理解，更谈不上运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。因此，教师也很难及时对教学存在的问题给予修正和弥补。为此，本专业为过程装备制造与检测构建“双师型教师队伍”并形成有效的运行机制。双师型教师，顾名思义就是教师既要具备理论教学的素质，也应具备实践教学的素质，通过大力引进高层次人才、提升教师素质、鼓励教师出国进修访问等举措，不断优化师资队伍结构，努力加强师资队伍内涵建设，深化“双师型”教师队伍建设。另外还实行期末审核评定教师制度，具体实行为学生于学期末给课程相应的教师进行审核评定，对审核不合格的教师予以教学上的建议，学校也会对审核不合格的教师予以停课处分。师生之间的负反馈评定有助于提高教师教学的认真严谨度，也有助于学生勇敢表达个人感受。

4 结语

过程装备制造与检测是工程实践性非常强的一门课程，工程实践教学应该贯穿融合在教学的每一个环节中。通过建立科学的教学体系、加强实践教学内容整合、加强双师型教师队伍建设、完善考核评价体系最终完善教学改革内容与方法。合理的教学改革可以激发学生的学习积极性，再结合工程教育认证标准，可全面提高学生的就业竞争力和社会适应能力，从而全面提高过程装备与控制工程专业的教学质量。