李 晶，王 妍，王春艷，付 強(qiáng)

(1.長(zhǎng)春理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130022；2.長(zhǎng)春師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130032)

我國(guó)建國(guó)初期借鑒前蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)需要在不同地區(qū)的幾所高校設(shè)立了化工設(shè)備與機(jī)械這個(gè)融合了化工生產(chǎn)工藝與機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)學(xué)科的專業(yè),經(jīng)過(guò)近50多年的學(xué)科交叉、融合和信息化的改造，發(fā)展成為現(xiàn)在的過(guò)程裝備及控制工程專業(yè)。在這個(gè)過(guò)程中，“過(guò)程控制系統(tǒng)”和“過(guò)程檢測(cè)技術(shù)”兩門課成為本專業(yè)開設(shè)的必修主干專業(yè)課，將過(guò)程機(jī)械、自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)控制等方面的知識(shí)有機(jī)地結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生成為掌握多學(xué)科知識(shí)與技能的復(fù)合型人才。

課題組對(duì)國(guó)內(nèi)多所高校過(guò)程控制類課程的開設(shè)情況進(jìn)行了調(diào)研,發(fā)現(xiàn)各高校對(duì)該類課程開設(shè)意義的理解不同，相關(guān)類別課程的設(shè)置學(xué)期、學(xué)時(shí)和性質(zhì)也不相同。部分985、211和一些相關(guān)兄弟院校的設(shè)置情況如圖1所示，其對(duì)應(yīng)理論課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)時(shí)和內(nèi)容上存在較大差異。課題組通過(guò)多年一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和對(duì)課程的理解，完成了“過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用”課程新內(nèi)容體系的編寫。同時(shí),結(jié)合對(duì)兄弟院校的調(diào)研和對(duì)多門相關(guān)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，對(duì)新內(nèi)容體系對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化改革研究。

圖1 國(guó)內(nèi)各高校過(guò)程控制類課程開設(shè)情況

1 改革前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

將兩門課程統(tǒng)籌結(jié)合成一門課程的過(guò)程中，相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革需求是迫切的。研究發(fā)現(xiàn)，改革前實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)在多個(gè)方面存在不足。

1.1 課程目標(biāo)和任務(wù)不清晰

教學(xué)改革前，授課教師對(duì)兩門不同課程的性質(zhì)及任務(wù)沒有深刻的認(rèn)識(shí)，所以開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程并沒有明確的教學(xué)目標(biāo),對(duì)基于原實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目培養(yǎng)出的學(xué)生是否滿足畢業(yè)需求沒有相應(yīng)的思考。實(shí)踐教學(xué)中所使用的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容沒有根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行更新,實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、落后，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目沒更新，阻礙了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新性、自主性的培養(yǎng)。

1.2 課程教學(xué)體系不系統(tǒng)，欠缺完整性

課程體系由特定的課程觀、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)和課程活動(dòng)方式組成。課題組任課教師對(duì)本專業(yè)各高校實(shí)踐課程調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多高校對(duì)實(shí)踐教學(xué)課程的開設(shè)并沒有形成一個(gè)系統(tǒng)、完整的教學(xué)體系，課程之間的教學(xué)目標(biāo)和聯(lián)系不明確，無(wú)法體現(xiàn)本科教學(xué)的系統(tǒng)性和連續(xù)性。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一、不靈活，教學(xué)內(nèi)容陳舊

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多以演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，依然保留著教師為主、學(xué)生為輔的教學(xué)模式，無(wú)法提升學(xué)生對(duì)實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)的興趣，學(xué)生主動(dòng)參與的積極性不高；陳舊的教學(xué)內(nèi)容無(wú)法滿足科技進(jìn)步對(duì)本專業(yè)人才的需求。

2 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

“過(guò)程控制系統(tǒng)”和“過(guò)程檢測(cè)技術(shù)”都是理論性強(qiáng)、實(shí)踐要求高的課程，將兩門課結(jié)合后的新課程內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)有以下幾個(gè)改革方向。

2.1 與時(shí)俱進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

所選內(nèi)容要緊跟社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，主要介紹過(guò)程控制領(lǐng)域所應(yīng)用的理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生在基礎(chǔ)的理論指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

2.2 多元新穎的實(shí)驗(yàn)方式

總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)方式的缺點(diǎn)，改變以教師為課堂主導(dǎo)的教學(xué)方式，將以驗(yàn)證性、演示性為主的實(shí)驗(yàn)方式轉(zhuǎn)化為以自主式、啟發(fā)式、綜合型、創(chuàng)新型、多元化為主的實(shí)驗(yàn)方式。對(duì)于有能力的學(xué)生,還要引導(dǎo)他們多參與各項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和科研項(xiàng)目，鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí)，提高對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

2.3 現(xiàn)代智能的技術(shù)設(shè)備

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，采用雙面多模塊檢測(cè)與控制創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，并在教學(xué)環(huán)節(jié)中加入先進(jìn)的模擬軟件，將抽象的控制過(guò)程轉(zhuǎn)變成直觀可見的形式，使學(xué)生更易理解，提高學(xué)習(xí)興趣。

2.4 科學(xué)合理的學(xué)時(shí)設(shè)置

將原來(lái)兩門課各8學(xué)時(shí)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，縮減到兩門課一共8學(xué)時(shí)，但是其中包含的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容卻更豐富，提高了授課效率和教學(xué)質(zhì)量，符合教學(xué)改革中縮減學(xué)時(shí)數(shù)量的要求。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革內(nèi)容

將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目按學(xué)生是否可選的角度分為必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)兩類。必做實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是使學(xué)生消化在理論課上學(xué)習(xí)到的基本知識(shí)點(diǎn)，訓(xùn)練基本的實(shí)驗(yàn)操作能力，了解過(guò)程裝備中常用的控制類儀器儀表。選做實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮自主性和創(chuàng)新性增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。在必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)分類的基礎(chǔ)上，依據(jù)實(shí)驗(yàn)的開放程度和創(chuàng)新要求，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目再次分為三個(gè)層次。

3.1 演示性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

這類實(shí)驗(yàn)為必做類實(shí)驗(yàn)，上課時(shí)間確定,上課人員為全體過(guò)程裝備及控制工程專業(yè)學(xué)生。這類實(shí)驗(yàn)設(shè)置的目的是使學(xué)生首先對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，然后根據(jù)教師在實(shí)驗(yàn)課上的引導(dǎo)，將課內(nèi)所介紹的關(guān)于檢測(cè)類機(jī)器儀表及自動(dòng)控制各組成部分的元件與實(shí)物對(duì)接，并鞏固理論課學(xué)習(xí)的基本理論與常規(guī)自動(dòng)化類的實(shí)驗(yàn)方法。

3.2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

這類實(shí)驗(yàn)為必做實(shí)驗(yàn)，上課時(shí)間確定，上課人員固定，實(shí)驗(yàn)題目由實(shí)驗(yàn)教師給出，其中規(guī)定了實(shí)驗(yàn)任務(wù)，其他實(shí)驗(yàn)流程由學(xué)生自行設(shè)計(jì)完成。命題教師可以選擇實(shí)際中的應(yīng)用案例作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目題目，學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分掌握工程中關(guān)于控制方案的設(shè)計(jì)流程。

3.3 綜合性實(shí)驗(yàn)

這類實(shí)驗(yàn)屬于選擇性實(shí)驗(yàn)，授課教師只針對(duì)此類實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)選擇合適的實(shí)驗(yàn)方向，并不給學(xué)生設(shè)定任何實(shí)驗(yàn)設(shè)施、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生可以依照自己的想法應(yīng)用學(xué)校現(xiàn)有的開放設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的全程把握，能夠系統(tǒng)、全面地學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)。然后調(diào)研論證并確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。最后進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試,并形成技術(shù)文件。此類項(xiàng)目為選做內(nèi)容，采用開放式教學(xué)模式，整個(gè)過(guò)程在教師監(jiān)督指導(dǎo)下獨(dú)立完成。

將實(shí)驗(yàn)分層次，使學(xué)生接觸到的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由抽象到具體、由特殊到一般、由接受到創(chuàng)新的。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，不同知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著多個(gè)可做的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自行選擇有興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)課程。

4 拓展實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)平臺(tái)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不應(yīng)該僅局限在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂上，應(yīng)為學(xué)生提供更廣闊的可施展創(chuàng)新能力的平臺(tái)，為學(xué)生創(chuàng)造更多參加創(chuàng)新項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。目前，大學(xué)生能夠參與的創(chuàng)新項(xiàng)目模式主要是在帶隊(duì)教師的指導(dǎo)下，根據(jù)所參加的比賽主題由學(xué)生自由選擇參賽內(nèi)容、擬定參賽題目、獨(dú)立完成比賽作品的制作、完成比賽需要的文字性材料等，整個(gè)過(guò)程中教師只起到點(diǎn)撥性的指導(dǎo)作用，全部作品幾乎都由學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主完成?？梢?，創(chuàng)新項(xiàng)目既有利于發(fā)揮學(xué)生的自主性、參與性和創(chuàng)造性，又可激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)；既可以鞏固學(xué)生所學(xué)的現(xiàn)有知識(shí)，又能夠訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力；既可培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、獨(dú)立創(chuàng)造性分析和解決問(wèn)題的能力，又可有效地訓(xùn)練學(xué)生在未知領(lǐng)域的探索精神。

“過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用”課程大多被安排在教學(xué)計(jì)劃的第六或第七學(xué)期，學(xué)生的基本知識(shí)、基本技能、創(chuàng)新意識(shí)等已逐步形成。如果只從這個(gè)時(shí)間才開始讓學(xué)生開始接觸不同類型的創(chuàng)新項(xiàng)目，無(wú)法滿足對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。鑒于此，本專業(yè)教師從學(xué)生入學(xué)開始就要做好讓學(xué)生參加各類創(chuàng)新活動(dòng)的動(dòng)員工作，并且從大二開始組織有潛力和有興趣的學(xué)生接受相關(guān)培訓(xùn)。在2017年全國(guó)大學(xué)生過(guò)程裝備與控制工程設(shè)計(jì)大賽中，我校過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)參賽項(xiàng)目“管道探傷機(jī)器人”獲得了國(guó)家一等獎(jiǎng)。傳統(tǒng)的在確定的時(shí)間和地點(diǎn)、用固定的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行固定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可作為培訓(xùn)學(xué)生基本功的一個(gè)必要環(huán)節(jié)。同時(shí),還可結(jié)合學(xué)校和專業(yè)情況采用實(shí)驗(yàn)室開放的模式，增加學(xué)生自主選擇和自由創(chuàng)新能力。

5 結(jié)語(yǔ)

在高校課程改革要求的大前提下，針對(duì)“過(guò)程控制系統(tǒng)”和“過(guò)程檢測(cè)技術(shù)”課程的教學(xué)改革是必要的。本課題組結(jié)合十幾年的教學(xué)實(shí)踐，有機(jī)地將兩門課合并成一門，形成新的課程內(nèi)容體系，改革相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。改革的主體思想是既要注重理論知識(shí),又要結(jié)合工程實(shí)踐。合理配置的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，會(huì)使理論課程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)合理地組合成全部的教學(xué)內(nèi)容。改革后的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是在以學(xué)生為主導(dǎo)的基礎(chǔ)上，配以豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、多元的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，發(fā)揮每一個(gè)學(xué)生的潛能，激發(fā)學(xué)生的自主性、創(chuàng)造性和積極性。