唐宇，王宏祥，李金華，黃海龍

(遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，更好地滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)高級(jí)復(fù)合型人才的需求[1]?！斑^(guò)程裝備與控制工程”專(zhuān)業(yè)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“過(guò)控”專(zhuān)業(yè)）由原先的“化工設(shè)備與機(jī)械”專(zhuān)業(yè)拓建而成。該專(zhuān)業(yè)涵蓋的學(xué)科領(lǐng)域?qū)挕⑸婕暗闹R(shí)面廣，是一個(gè)典型的學(xué)科交叉型專(zhuān)業(yè)[2]。隨著科技前沿的迅速發(fā)展，“過(guò)控”行業(yè)對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐能力提出了更高的要求，尤其是在我國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》后，全國(guó)各個(gè)高校紛紛開(kāi)啟了工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的熱潮[3]。依據(jù)工程教育認(rèn)證的新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的要求，開(kāi)啟了“以學(xué)生為中心”，以“成果為導(dǎo)向”（OBE：Outcome Based Education）和“持續(xù)改進(jìn)”的工程教育模式[4-5]。而許多高?！斑^(guò)控”專(zhuān)業(yè)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和配套設(shè)備已不能滿(mǎn)足工程教育認(rèn)證的新要求，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在實(shí)驗(yàn)裝置老舊、所開(kāi)項(xiàng)目單一、設(shè)備利用率低、“三性”實(shí)驗(yàn)匱乏等問(wèn)題，這些都不利于本專(zhuān)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和學(xué)生的高質(zhì)量培養(yǎng)。

遼寧工業(yè)大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)我校）“過(guò)控”專(zhuān)業(yè)成立于1992 年，經(jīng)過(guò)30 多年的發(fā)展，形成了特色鮮明的優(yōu)勢(shì)學(xué)科，2013 年被確定為遼寧省綜合改革試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)定位為培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效開(kāi)展對(duì)高級(jí)人才工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)起到關(guān)鍵作用。按照工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，要求在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟的制定、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選取、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)等綜合實(shí)踐能力[5-6]。為了實(shí)現(xiàn)國(guó)家工程教育認(rèn)證，強(qiáng)化學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，我?！斑^(guò)控”專(zhuān)業(yè)針對(duì)實(shí)驗(yàn)室總體建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系、實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍等方面開(kāi)展了一系列的改革與建設(shè)。下面就我?！斑^(guò)控”專(zhuān)業(yè)基于OBE 模式開(kāi)展的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐做一介紹。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)是指圍繞本專(zhuān)業(yè)的核心課程量身打造的實(shí)驗(yàn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)[7-8]。但受傳統(tǒng)教學(xué)理念的影響，在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題。

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系陳舊落后有待調(diào)整

在原實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，延續(xù)著老“化機(jī)”專(zhuān)業(yè)的“陳舊”，所開(kāi)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量少，僅僅在過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)、過(guò)程裝備控制技術(shù)、過(guò)程流體機(jī)械這三門(mén)課程開(kāi)設(shè)了8 個(gè)實(shí)驗(yàn)，且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容陳舊，與專(zhuān)業(yè)前沿相脫節(jié)；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)較少，學(xué)生只能依附于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)，削弱了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性；實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的缺乏，如實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地小導(dǎo)致操作空間不夠，實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊且臺(tái)套數(shù)不足，存在著因人數(shù)多造成的擁擠和個(gè)別學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中濫竽充數(shù)的現(xiàn)象。為了避免上述現(xiàn)象，需安排學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，重復(fù)了教師的工作量，大大影響了工作效率。

（二）實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的建設(shè)有待加強(qiáng)

指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的教師多為理論課教師，他們多認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅是驗(yàn)證某個(gè)理論或加強(qiáng)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)理解的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，處于理論課教學(xué)的從屬地位[9]。這種重理論輕實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤意識(shí)，對(duì)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)產(chǎn)生了消極影響。而專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)教師在配備上又明顯不足，很多專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)教師都是剛剛畢業(yè)的年輕碩士，缺乏企業(yè)工作的閱歷和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的維修維護(hù)能力水平較低，應(yīng)對(duì)一些貼近實(shí)際工程的突發(fā)狀況則顯得束手無(wú)策，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳。

（三）實(shí)驗(yàn)課程的考核評(píng)價(jià)體系有待完善

實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)往往只融入到理論課程，并未形成完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，缺乏對(duì)學(xué)生出勤、預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等內(nèi)容的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。這導(dǎo)致出現(xiàn)抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造假、找人替做實(shí)驗(yàn)等現(xiàn)象，大大助長(zhǎng)了學(xué)生的惰性和厭學(xué)情緒，使得學(xué)生不愿意動(dòng)手操作、不愿意分析處理問(wèn)題；而指導(dǎo)教師也容易以偏概全，對(duì)學(xué)生缺乏足夠的耐心和溝通，常常根據(jù)第一印象給分，造成實(shí)驗(yàn)成績(jī)給定不公平、分布不合理等現(xiàn)象。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

針對(duì)上述問(wèn)題，我?！斑^(guò)控”專(zhuān)業(yè)組織骨干教師廣泛調(diào)研了省內(nèi)外的知名院校，與各院?！斑^(guò)控”專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)中心主任進(jìn)行了深入探討和交流，繼而修訂了新的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，著重從以下方面進(jìn)行改革與實(shí)踐。

（一）實(shí)驗(yàn)室總體建設(shè)

為達(dá)到工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)校加大對(duì)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地和設(shè)備配備投入，為“過(guò)控”實(shí)驗(yàn)室投入實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)費(fèi)約100 萬(wàn)元，購(gòu)入過(guò)程自動(dòng)化高級(jí)實(shí)訓(xùn)裝置、反應(yīng)釜綜合實(shí)驗(yàn)裝置、多功能柔性轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)字式超聲波探傷檢測(cè)裝置、各類(lèi)型號(hào)的閥門(mén)與化工泵等儀器設(shè)備，豐富了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)，同時(shí)淘汰了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一些年久失修的廢舊設(shè)備。這使得實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備完好率達(dá)到97%，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率達(dá)100%。根據(jù)專(zhuān)業(yè)課程的特征整合歸類(lèi)了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，由原來(lái)的2 個(gè)實(shí)驗(yàn)室用房增加為6 個(gè)，分別設(shè)立了過(guò)程裝備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室、過(guò)程流體機(jī)械實(shí)驗(yàn)室、過(guò)程裝備控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、過(guò)程裝備制造檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、過(guò)程裝備拆裝實(shí)驗(yàn)室及過(guò)程裝備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室占地總面積約380 m2。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室作為“過(guò)控”專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室下的分支，都具有很強(qiáng)的針對(duì)性。它們既相對(duì)獨(dú)立又縱然一體，從而更好地承擔(dān)“過(guò)控”專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，符合工程教育認(rèn)證中提出的實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地和設(shè)備配備在空間、數(shù)量和功能上滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)和實(shí)踐育人的需要[10]。

（二）構(gòu)建多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

為使“過(guò)控”專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系科學(xué)合理，切合實(shí)際及培養(yǎng)計(jì)劃的要求，學(xué)院構(gòu)建了具有“一個(gè)目標(biāo)，三個(gè)模塊，五個(gè)能力”特點(diǎn)的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，如圖1所示。

圖1 “過(guò)控”專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系框圖

以培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)人才為最終目標(biāo)，按照基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K和實(shí)踐實(shí)習(xí)模塊科學(xué)合理地開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，淘汰陳舊的實(shí)驗(yàn)，增加“三性”實(shí)驗(yàn)的比重。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K涵蓋的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要圍繞“過(guò)控”專(zhuān)業(yè)主干專(zhuān)業(yè)課程實(shí)施，構(gòu)建了主干課程完善的課程體系，明確各個(gè)課程之間的依賴(lài)關(guān)系，確保學(xué)生在開(kāi)展專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，所需的基礎(chǔ)課程知識(shí)均已掌握，讓學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主動(dòng)出擊，成為實(shí)驗(yàn)的主體，鍛煉學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)步驟制定、實(shí)驗(yàn)裝置操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理及實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)等環(huán)節(jié)。為了達(dá)到工程教育認(rèn)證中對(duì)課程目標(biāo)提出的要求，對(duì)主干課程的課程大綱與實(shí)驗(yàn)大綱也分別進(jìn)行了修訂，制訂了相輔相成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，更新了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，專(zhuān)業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由原有的16學(xué)時(shí)增加為32學(xué)時(shí)，其中將過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)、過(guò)程裝備控制技術(shù)、過(guò)程流體機(jī)械三門(mén)課程開(kāi)設(shè)的8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了改進(jìn)，多數(shù)被調(diào)整為綜合性實(shí)驗(yàn)；在專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中新增四個(gè)總計(jì)16學(xué)時(shí)的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如“壓力容器封頭測(cè)試與分析”“超聲波無(wú)損探傷檢測(cè)”“水箱液位與流量PID串級(jí)控制”“轉(zhuǎn)子系統(tǒng)典型故障模擬與分析”。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目綜合了專(zhuān)業(yè)骨干課程的核心要點(diǎn)，很好地提高了學(xué)生的過(guò)程設(shè)備能力、專(zhuān)業(yè)綜合能力和實(shí)踐操作能力；在PLC技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，新增一個(gè)4學(xué)時(shí)的“反應(yīng)釜進(jìn)料過(guò)程控制”設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，有效地提高了學(xué)生的過(guò)程控制能力。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，安排學(xué)生利用16學(xué)時(shí)的時(shí)間完成有關(guān)機(jī)械創(chuàng)新作品的數(shù)字化設(shè)計(jì)或?qū)嵨镏谱鳎蟠筇岣吡藢W(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

（三）實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教師的綜合實(shí)踐能力一定程度上反映了專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平。為此，我校“過(guò)控”專(zhuān)業(yè)積極引入高層次人才和具有企業(yè)背景的工程技術(shù)人員加入實(shí)驗(yàn)教師團(tuán)隊(duì)，打造了一支以教研室主任和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人聯(lián)合帶頭的隊(duì)伍，定期組織理論教師與實(shí)驗(yàn)教師切磋交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成理論與實(shí)驗(yàn)有效呼應(yīng)和互動(dòng)強(qiáng)化，并為專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)裝置和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目出謀劃策，使得專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。學(xué)校也積極出臺(tái)相關(guān)政策，建立了專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)教師能力提升培訓(xùn)機(jī)制，在每個(gè)學(xué)期的后三周組織統(tǒng)一的培訓(xùn)與考核。這大大提高了專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和綜合實(shí)踐能力。

（四）實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變

在工程教育認(rèn)證的背景下，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽(tīng)”的授教模式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中充分做到以學(xué)生為中心[11]，應(yīng)采用“學(xué)生為主教師為輔”的模式。教師作為引導(dǎo)者提前布置好任務(wù)和要求，讓學(xué)生課下搜集整理資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和操作步驟、自行選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備、論證方案的可行性[5]。教師需在實(shí)驗(yàn)論證方案上把好關(guān)即可，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程都由學(xué)生來(lái)完成。教師通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生的提問(wèn)互動(dòng)、學(xué)生操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等方面，更好地完成對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量監(jiān)控。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要充分利用微課、慕課、多媒體等信息化教育技術(shù)，尤其在一些實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用上，以視頻播放的形式讓學(xué)生快速地掌握原理及操作方法，協(xié)助學(xué)生更加有效地完成實(shí)驗(yàn)。

（五）考核評(píng)價(jià)體系的持續(xù)改進(jìn)

以工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)為包括實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程在內(nèi)的課程體系明確了實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和基本要求，以及與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系及指標(biāo)的權(quán)重，同時(shí)也明確了考核內(nèi)容及評(píng)價(jià)依據(jù)，完善了在各個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的全程指導(dǎo)和監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)成績(jī)以課前預(yù)習(xí)、現(xiàn)場(chǎng)操作、提問(wèn)互動(dòng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)五個(gè)環(huán)節(jié)為評(píng)價(jià)依據(jù)，并根據(jù)不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)合理分配上述權(quán)重。本著以學(xué)生為中心的理念，在上述每個(gè)環(huán)節(jié)中都進(jìn)行了大幅的改進(jìn)。如，課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)取消了原有抄寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容，取而代之的是網(wǎng)上預(yù)習(xí)系統(tǒng)，將制作好的微課上傳。學(xué)生通過(guò)電腦或手機(jī)觀(guān)看后還需完成系統(tǒng)內(nèi)的課前答題環(huán)節(jié)。這樣使得實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)更有實(shí)效；現(xiàn)場(chǎng)操作和提問(wèn)互動(dòng)環(huán)節(jié)都是教師根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)制定的方案，按照操作步驟進(jìn)行提問(wèn)和打分；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性取決于實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程和數(shù)據(jù)的處理分析，最后應(yīng)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中清晰體現(xiàn)，而實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)應(yīng)充分體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)的完整性，報(bào)告內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)方案和操作步驟的制定、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析及有針對(duì)性的思考題。通過(guò)上述環(huán)節(jié)的持續(xù)改進(jìn)，可全方位地對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行考核和監(jiān)控，使得實(shí)驗(yàn)效果整體上有了很大程度的提升。

三、結(jié)束語(yǔ)

在工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的背景下，我?！斑^(guò)控”專(zhuān)業(yè)圍繞實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍等核心要素開(kāi)展了行之有效的教學(xué)改革，并取得了巨大進(jìn)展。實(shí)踐證明，基于OBE 模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，學(xué)生真正地成為主體，展現(xiàn)出積極的參與熱情和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手興趣，有助于工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[12]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷完善和建設(shè)也為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革提供了參考和依據(jù)，對(duì)本專(zhuān)業(yè)的高質(zhì)量人才培養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。