過程裝備與控制工程課程改革

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一、過程裝備與控制工程專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)在國內(nèi)設(shè)立過程裝備與控制工程本科專業(yè)的高校110所，建有“化工過程機(jī)械”碩士點(diǎn)的高校30余所，設(shè)立博士點(diǎn)的高校14所。其中，浙江大學(xué)、北京化工大學(xué)、西安交通大學(xué)等院校本專業(yè)發(fā)展迅速，浙江大學(xué)和北京化工大學(xué)的“過程裝備與控制工程”是首個國家重點(diǎn)學(xué)科，首批國家特色專業(yè)之一，北京化工大學(xué)還是全國“過程裝備與控制工程”專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會的主任單位，這幾所學(xué)校都將培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的過程裝備與控制高層次復(fù)合型人才納入培養(yǎng)方案，通過系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)和控制技能以及科學(xué)研究的基本訓(xùn)練，使學(xué)生在掌握過程裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論和控制方法的同時，有寬廣扎實(shí)的科學(xué)知識、人文知識和良好的精神境界。與上述高校相比，長江大學(xué)過程裝備與控制過程專業(yè)從2001年開始設(shè)置，沒有原“化工設(shè)備與機(jī)械”專業(yè)建設(shè)的積累，起步較晚，教學(xué)、科研平臺較少，學(xué)位建設(shè)薄弱。因此，需要結(jié)合自身專業(yè)特點(diǎn)，加快專業(yè)建設(shè)。

二、課程體系存在的主要問題

“一體兩翼”是長江大學(xué)過程裝備與控制過程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的特色，以機(jī)械為主，工藝與控制為輔，在課程設(shè)置方面突出機(jī)械的重要地位，安排了機(jī)械專業(yè)的大部分課程，另外，增設(shè)了《機(jī)械加工工藝》、《化工原理》、《過程控制工程》等必修課程和《石油煉制工藝》、《化工計(jì)算》等選修課程。與機(jī)械大類相關(guān)專業(yè)相比，專業(yè)課程較多，而且，學(xué)校采取大學(xué)一、二年級大類培養(yǎng)，三、四年級分流的培養(yǎng)模式，專業(yè)課程全部集中在后面2年，學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重的特點(diǎn)尤其明顯，相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)往往只能安排在課程結(jié)束或期末，造成專業(yè)課程教學(xué)和學(xué)習(xí)效果受到一定程度的影響。另外，由于缺少相關(guān)的實(shí)驗(yàn)平臺，工藝與控制理論教學(xué)缺乏配套的實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生對相關(guān)知識的掌握只停留在表面，在后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作中基本沒有再觸及這2個方面內(nèi)容，導(dǎo)致“兩翼”的專業(yè)特色被大大淡化。隨著社會對畢業(yè)生技能多樣化、能獨(dú)擋一面的要求，該專業(yè)學(xué)生在工作崗位上往往要從事機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時需要對加工工藝、整套裝備的工作流程、裝置的自動化控制比較了解。因此，在制定教學(xué)計(jì)劃，確定課程體系時，迫切需要對課程體系進(jìn)行改革。

三、改革措施

緊密圍繞一級學(xué)科“動力工程及工程熱物理”設(shè)置專業(yè)課程，在以“機(jī)械”為主時，注重突出石油特色，同時完善熱工知識體系。目前開設(shè)的《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》、《過程裝備成套技術(shù)》和《化工原理》等課程都涉及到機(jī)器零部件和設(shè)備，在課程安排和內(nèi)容教授過程中需要注重各門課之間內(nèi)容的銜接和互補(bǔ)，精簡課程，避免知識點(diǎn)的重復(fù)。對于熱工知識體系，工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)是最基本的2門專業(yè)課程。傳熱學(xué)側(cè)重于3種傳熱方式的換熱計(jì)算，是進(jìn)行相關(guān)換熱元件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而熱力學(xué)是一切能量變化的基礎(chǔ)理論，偏重于壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、熱泵、空調(diào)、內(nèi)燃機(jī)等熱力設(shè)備的熱力過程分析，學(xué)習(xí)該門課程對于學(xué)生真正掌握動力設(shè)備的工作原理和熱力性能非常重要。因此，在開設(shè)傳熱學(xué)的同時，非常有必要開設(shè)《工程熱力學(xué)》課程。突出“工藝”和“控制”的兩翼特點(diǎn)?！肮に嚒焙汀翱刂啤弊鳛檫^程裝備與控制工程專業(yè)的兩翼，并不是通過一到兩門相關(guān)課程的理論教學(xué)就可以實(shí)現(xiàn)的，必須結(jié)合其他配套的實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)環(huán)節(jié)才能取得較好的效果。通過煉油工藝、輕烴回收等工藝的理論教學(xué)，再進(jìn)行化工流程模擬練習(xí)，可以讓學(xué)生在了解現(xiàn)有流程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步思考“為什么是這樣的問題”。最后通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)的現(xiàn)場觀察，在獲得感性認(rèn)識的同時，加深對相關(guān)知識點(diǎn)的理解。自動化控制作為目前企業(yè)大部分設(shè)備都具有的功能，重視學(xué)生在校期間對控制理論知識的學(xué)習(xí)非常必要。例如，原油加熱爐的設(shè)計(jì)不但需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技能，而且還需要溫度、壓力等控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，只有具備了機(jī)械設(shè)計(jì)和控制相關(guān)知識的人才能在設(shè)計(jì)時更好的從裝置的整體結(jié)構(gòu)和性能去考慮。因此，在理論教學(xué)的同時，提供機(jī)會讓學(xué)生動手設(shè)計(jì)基本控制系統(tǒng)并加以實(shí)現(xiàn)，對于學(xué)生理論知識的掌握和操作技能的鍛煉尤為重要，有利于學(xué)生更快地勝任工作崗位。重視生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，增加拆卸、組裝設(shè)備實(shí)踐內(nèi)容。生產(chǎn)實(shí)習(xí)作為學(xué)生理論知識和實(shí)踐相結(jié)合的有效途徑，是工科專業(yè)必不可缺少的一個實(shí)踐性環(huán)節(jié)，各高校十分重視生產(chǎn)實(shí)習(xí)在提高學(xué)生實(shí)際操作技能方面的重要作用。過程裝備與控制工程專業(yè)作為長江大學(xué)一個與石油化工設(shè)備設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)緊密相連的特色專業(yè)，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才為目標(biāo)，更加注重學(xué)生實(shí)踐動手能力的鍛煉，很多的學(xué)生畢業(yè)后從事動力設(shè)備、管道的檢修工作，因此，更應(yīng)注重發(fā)揮生產(chǎn)實(shí)習(xí)的實(shí)踐功能，保證學(xué)生在走出校園后可以盡快適應(yīng)相關(guān)工作。但是，從這些年的生產(chǎn)實(shí)習(xí)組織方式、實(shí)踐內(nèi)容來看，以往單純依靠學(xué)生在工廠、企業(yè)走馬觀花式的參觀，雖然可以獲得對于生產(chǎn)現(xiàn)場的感性認(rèn)識，對設(shè)備加工工藝及化工煉油工藝也有較好了解，但欠缺對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)習(xí)流于形式，學(xué)習(xí)積極性不高。另外，從已畢業(yè)學(xué)生的反饋情況來看，存在迫切希望能在專業(yè)學(xué)習(xí)過程中增加自己動手拆卸零部件以填補(bǔ)對典型設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)認(rèn)識的空白，增強(qiáng)工作信心。通過調(diào)研了解到，武漢工程大學(xué)過程裝備專業(yè)擁有自己的設(shè)備實(shí)驗(yàn)基地，拆卸、組裝設(shè)備是生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一個重要內(nèi)容。通過增設(shè)學(xué)生拆卸、測量、組裝設(shè)備環(huán)節(jié)，對目前的生產(chǎn)實(shí)習(xí)進(jìn)行改革，可以極大的豐富生產(chǎn)實(shí)習(xí)內(nèi)容、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。長江大學(xué)生產(chǎn)實(shí)習(xí)時間為4周，原計(jì)劃安排在荊門煉油廠和宏圖有限公司實(shí)習(xí)2周，主要是了解煉油工藝及相關(guān)設(shè)備，與該專業(yè)學(xué)生將要從事的職業(yè)有很大相關(guān)性，其他2周主要是在第四石油機(jī)械廠、江漢油田鋼管廠參觀零部件的加工過程，對于幫助學(xué)生了解加工工藝、機(jī)床有很大意義，但是在具體實(shí)施時，因?yàn)閷?shí)習(xí)單位的生產(chǎn)實(shí)習(xí)安排、安全檢查、設(shè)備大檢修等原因，往往造成各實(shí)習(xí)內(nèi)容不能按期進(jìn)行，給實(shí)習(xí)安排帶來較大不便。通過增設(shè)典型設(shè)備拆卸、測量實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，可以提高生產(chǎn)實(shí)習(xí)的靈活性，豐富實(shí)習(xí)內(nèi)容。另外，建設(shè)校內(nèi)設(shè)備實(shí)習(xí)基地，增設(shè)動力設(shè)備（泵、壓縮機(jī)）和反應(yīng)換熱設(shè)備的拆卸、測量、組裝實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，可以極大地提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力，為設(shè)備設(shè)計(jì)、檢修奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。重視科研對教學(xué)的促進(jìn)作用，加快教學(xué)、科研平臺建設(shè)。從事科研工作有利于教師把握先進(jìn)技術(shù)和工藝的發(fā)展方向，將科研帶進(jìn)課堂，有利于豐富教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在了解科研成果的同時，更多的感受到科學(xué)工作的嚴(yán)謹(jǐn)性和嚴(yán)肅性，有利于學(xué)生盡早樹立起對未來工作負(fù)責(zé)任的態(tài)度。科研工作離不開相關(guān)的平臺，包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、高精密測量儀器等，這些平臺在滿足科研的同時，也可以用于教學(xué)活動。長江大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)由于沒有“化工設(shè)備與機(jī)械”專業(yè)的積累，與該專業(yè)相關(guān)的科研項(xiàng)目非常少，需要進(jìn)一步加強(qiáng)校企合作，注重與周邊化工廠、設(shè)備設(shè)計(jì)企業(yè)的聯(lián)系，充分發(fā)揮各位教師所長，共同致力于某設(shè)備的開發(fā)或者改進(jìn)，以此為起點(diǎn)，建設(shè)完成科研平臺，促進(jìn)學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展。

四、結(jié)語

新的教學(xué)體系在裝備專業(yè)2007級學(xué)生中得以實(shí)踐，從改革前后學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及學(xué)生畢業(yè)后對所學(xué)知識的運(yùn)用情況來看，此次改革初步取得了良好效果。

作者：張慢來 張琴 周志宏 單位：長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院