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        過控專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建與探索

        2014-06-07 10:06:26張健平
        實驗科學(xué)與技術(shù) 2014年1期
        關(guān)鍵詞:控制工程實驗課裝備

        張健平,廖 磊

        (西南科技大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院,四川 綿陽 621010)

        過控專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建與探索

        張健平,廖 磊

        (西南科技大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院,四川 綿陽 621010)

        針對西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院過程裝備與控制工程專業(yè)實驗課程教學(xué)內(nèi)容的實踐和探索,制訂了較完善的過程裝備與控制工程專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生對此實驗課的內(nèi)容反映良好。通過實驗和大型實訓(xùn),培養(yǎng)了學(xué)生初步的科研和創(chuàng)新能力,強化了過程教學(xué)以及過程自動控制基礎(chǔ)和過程主要參數(shù)檢測方法的掌握,突出了本專業(yè)的特色,即粉體機械為主線,加強粉體和流體機械設(shè)計和過程工業(yè)控制的創(chuàng)新培養(yǎng)。

        過程裝備與控制工程;專業(yè)實驗課程內(nèi)容;專業(yè)特色;實踐

        過程裝備與控制工程(以下簡稱為過控)專業(yè)原名是化工過程機械與設(shè)備專業(yè),1998年由教育部確定新的專業(yè)名稱,其代碼為080304[1]。西南科技大學(xué)在拓寬原來的化工過程機械與設(shè)備專業(yè)的基礎(chǔ)上,進行改革后形成一個多學(xué)科交叉型的過控專業(yè)。本專業(yè)成立時確立了“以過程裝備為主體,以過程和控制為兩翼”的專業(yè)建設(shè)方針,這并不是專業(yè)名稱的簡單改變,而是賦予專業(yè)以新的內(nèi)涵,明確指出了該專業(yè)與原化工過程機械與設(shè)備專業(yè)的重要區(qū)別,拓寬了專業(yè)知識面,以適應(yīng)市場經(jīng)濟的人才需求。2000年,根據(jù)教育部確定的新專業(yè)名稱以及新的專業(yè)內(nèi)涵在我院成立了過程裝備與控制工程專業(yè)。在這十幾年內(nèi),我們不斷地實踐與探索過控專業(yè)實驗課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,以求突出本校的特色和最大限度地提高學(xué)生的實踐能力,取得了較好的成績,成立了三個重點實驗室:流程工業(yè)及其裝備制造實驗教學(xué)中心、建材品牌實踐基地以及過程檢測技術(shù)實驗室,得到本專業(yè)學(xué)生的好評。

        1 過控專業(yè)實驗的基本定位

        原來的化機專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)突出了機械與工藝,跨了兩個學(xué)科?,F(xiàn)在的過控專業(yè)跨了機械、工藝和控制三個學(xué)科,把控制突出在專業(yè)名稱里,且過程裝備比原化機的范圍更廣,包括了化工、石油、化學(xué)、食品、冶金、建材等諸多行業(yè)生產(chǎn)過程中的設(shè)備。過控專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是立足于機械,培養(yǎng)具有較為寬厚的機械基礎(chǔ)理論知識的過程機械設(shè)備的高級技術(shù)人才,明確和強調(diào)了培養(yǎng)機械工程師,而非工藝或控制師[2]。所以,過控專業(yè)中的控制工程和工藝因?qū)I(yè)特點的制約,不可能深入學(xué)習(xí),只要求學(xué)生通過學(xué)習(xí),對控制系統(tǒng)的基本元件會選用,對簡單的控制系統(tǒng)能進行設(shè)計,以及對工藝流程過程的理解及簡單工藝流程的設(shè)計就滿足了教學(xué)目的。為此在整個專業(yè)實驗教學(xué)過程中,著重要求學(xué)生掌握過程設(shè)備相關(guān)的基礎(chǔ)知識,過程設(shè)備的工作原理、工作特性及實踐操作調(diào)節(jié),以及設(shè)計制造簡單的過程設(shè)備,了解控制系統(tǒng)的組成及基本理論包括檢測技術(shù)、傳感器件、計算機控制等方面的知識。然而過程生產(chǎn)與化工過程中的物理過程、化學(xué)過程并無本質(zhì)的區(qū)別[3],所以可以將過程裝備理解為化工過程裝備。由于各院校在原化機專業(yè)實驗上已積累了不少成功的教學(xué)經(jīng)驗,所以可在原化機專業(yè)實驗進行適當(dāng)?shù)脑鰷p和補充,減少演示性實驗,加強探索性實驗,把控制和檢測相關(guān)的實驗揉和探索性實驗中,同時強調(diào)學(xué)生工藝流程知識的培養(yǎng)[4]。

        2 過控專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容

        根據(jù)過控專業(yè)實驗基本定位指導(dǎo)思想,以及本校的實際情況,立足于實驗教學(xué)的“整體性、基礎(chǔ)性、綜合性、實踐性、創(chuàng)新性”,我們對過控專業(yè)實驗教學(xué)進行了一體化設(shè)計,形成了“一體化、多層次、開放式”的創(chuàng)新過程裝備與控制工程專業(yè)實驗教學(xué)體系,如圖1所示[5]。經(jīng)過幾年的實踐和探索,本文在此教學(xué)體系的基礎(chǔ)上,不斷地對過控專業(yè)的實驗課程內(nèi)容進行調(diào)整改善,最后形成一個較完善的實驗課程內(nèi)容體系,其效果良好,為培養(yǎng)過控專業(yè)高級應(yīng)用型人才建立了較為完備的特色突出的實驗和實訓(xùn)教學(xué)科研平臺,以適應(yīng)當(dāng)代過控大學(xué)生的要求[6]。

        圖1 “一體化、多層次、開放式”的創(chuàng)新過程裝備與控制工程專業(yè)實驗教學(xué)體系

        2.1 工程技術(shù)基礎(chǔ)實驗

        工程技術(shù)基礎(chǔ)實驗包括了工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)B和液壓與氣壓兩門隨課實驗。過程裝備的設(shè)計離不開工程材料的選用及強度分析,因此,掌握工程材料的成分、組織和性能的關(guān)系,了解工程材料相關(guān)的熱處理對工程材料的組織和性能的影響,為過程設(shè)備設(shè)計和改善打下堅實的理論基礎(chǔ)。對過控專業(yè)來說,很多兄弟院校沒有開設(shè)《液壓與氣壓》這門實驗課,但都設(shè)置了《流體機械》實驗課,由于《液壓與氣壓》是我院的大品牌課程,實驗和課程教學(xué)都比較成熟,為此沒有單獨開設(shè)流體機械實驗課。在這一實驗課中,主要對過程中常用的流體機械(泵和閥)進行實驗,了解它們的工作原理和結(jié)構(gòu)特點,理解他們的工作特性。開設(shè)的具體工程技術(shù)基礎(chǔ)實驗內(nèi)容如表1所示。

        表1 工程技術(shù)基礎(chǔ)實驗

        2.2 專業(yè)基礎(chǔ)實驗

        專業(yè)基礎(chǔ)實驗包括制造技術(shù)基礎(chǔ)B、機械設(shè)計基礎(chǔ)B、精度設(shè)計與檢測和過程檢測設(shè)計四門隨課實驗,以及數(shù)字化設(shè)計與制造和機械創(chuàng)新設(shè)計兩門大型的創(chuàng)新性實訓(xùn)。對于過控專業(yè),制造技術(shù)基礎(chǔ)B、機械設(shè)計基礎(chǔ)B和精度設(shè)計與檢測是必須開設(shè),它們是原化機專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,為過程設(shè)備設(shè)計打下堅實的機械理論基礎(chǔ)和加工制造基本知識。過程檢測設(shè)計是更名后開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,在我院過程檢測技術(shù)省重點實驗室開設(shè),主要是掌握檢測傳感器等元件的工作原理和測量方法。數(shù)字化設(shè)計與制造和機械創(chuàng)新設(shè)計兩門創(chuàng)新性實驗課,在我院流程工業(yè)及其裝備制造實驗教學(xué)中心進行,是我校為了加強機械加工和機械創(chuàng)新能力培養(yǎng)開設(shè)的,在《機械原理》《機械設(shè)計》《計算機輔助設(shè)計》等課程后的綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能,創(chuàng)新技能,綜合知識技能等工程實踐的動手能力及獨立工作能力,以及學(xué)生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。開設(shè)的具體專業(yè)基礎(chǔ)實驗內(nèi)容如表2所示。

        表2 專業(yè)基礎(chǔ)實驗

        2.3 專業(yè)實驗

        專業(yè)實驗包括了過程設(shè)備設(shè)計、過程控制系統(tǒng)及工程和化工原理三門隨課實驗,以及生產(chǎn)過程檢測與控制一門創(chuàng)新性大型實訓(xùn)。過程設(shè)備設(shè)計和化工原理是原化機專業(yè)所開設(shè)的專業(yè)課,是本專業(yè)的主干課程,其實驗也是比較成熟,主要是為了學(xué)生理解過程設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、工藝流程以及受力情況,對過程設(shè)備設(shè)計和操作有了更直觀的認(rèn)識。過程控制系統(tǒng)及工程是更名后的一門主干課程,通過實驗以了解控制系統(tǒng)的組成及基本理論,以提高控制技能的培養(yǎng)。生產(chǎn)過程檢測與控制是根據(jù)我院重點實驗室建材品牌實踐基地為依托,綜合了多專業(yè)多門實驗課的實驗內(nèi)容,涉及生產(chǎn)過程檢測和控制領(lǐng)域的許多測試技術(shù)與方法。它包括:壓力、溫度和流量、重量等基本過程參數(shù)的測定技術(shù)及方法,電阻應(yīng)變片法測量應(yīng)力的基本原理,以及過程裝備與控制技術(shù)及應(yīng)用的基本概念、基本理論和基本原理等。目的是使學(xué)生掌握技術(shù)參數(shù)的測試原理,測試裝置與試驗方法,增強他們在實踐中獲取知識,解決問題的能力,這也是體現(xiàn)了我校以粉體機械為主線的特色,同時在此過程中也加強了過程教學(xué)的認(rèn)識。開設(shè)的具體專業(yè)實驗內(nèi)容如表3所示。

        表3 專業(yè)實驗

        3 結(jié)束語

        本文過控專業(yè)實驗課程教學(xué)內(nèi)容是在2005年制訂的,并在同年進行了教學(xué)實踐,經(jīng)過4年的教學(xué)實踐與探索后,在2010年對實驗教學(xué)內(nèi)容進行了調(diào)整和改善,近兩年來學(xué)生對專業(yè)實驗課內(nèi)容的反映良好。通過實驗和大型訓(xùn)練,學(xué)生能系統(tǒng),深入地了解和掌握過程生產(chǎn)裝備的結(jié)構(gòu)及性能,并可以進行簡單地工程設(shè)計和操作,掌握了生產(chǎn)過程主要參數(shù)檢測的基本原理、測試裝置與測試方法、控制技術(shù)在過程裝備中應(yīng)用的基礎(chǔ)知識,以及計算仿真的實踐和應(yīng)用。培養(yǎng)了學(xué)生初步的科研和創(chuàng)新能力,強化了過程教學(xué),突出了本專業(yè)實驗的特色,即粉體機械為主線,加強粉體和流體機械設(shè)計和過程工業(yè)控制的創(chuàng)新培養(yǎng)。

        [1]中華人民共和國教育部高等教育司.普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹(1998年頒布)[M].北京:高等教育出版社,1998.

        [2]王昌,李強,汪建新.過程裝備與控制工程專業(yè)建設(shè)與特色的探索[J].實驗室科學(xué),2008(5):52_54.

        [3]宋鵬云,胡明輔,姚建國.過程裝備與控制工程和過程工程[J].化工高等教育,2004,80(2):79_81.

        [4]劉俊明,段滋華.過程裝備與控制工程專業(yè)加強過程教學(xué)的認(rèn)識與實踐[J].化工高等教育,2008,100 (2):48_51.

        [5]張健平.過程裝備與控制工程專業(yè)實驗課程改革[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2007,5(2):76_78.

        [6]劉偉.過程裝備與控制工程專業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索[J].化工高等教育,2011,118(2):57_ 60.

        EXploration and Construction of Laboratory of Process Equipment and Control Engineering

        ZHANG Jianping,LIAO Lei
        (School of Manufacturing Science and Technology,Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010,China)

        The experimental equipmentand exploratory experimentswere increased.The experimental teaching management and experimental techniques were comprehensive updated.The construction of open laboratory was further strengthened.Consequently,the integration lab of process equipment and control engineering can satify the training goal of process equipment and control engineering.The major characteristicswere emphasized,viz.the powder technology was leading,at the same time cultivate of the powder and fluidmechanical design and the process industry control was strengthened based on mechanical platform courses.

        process equipment and control engineering;content of specialty experiments;specialty feature;practice

        G642.423;TQ0521

        A

        10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.028

        2013_03_11;修改日期:2013_03_28

        張健平(1978_),女,碩士,講師,主要研究方向為:化工過程機械和流體機械。

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