基于應用型創新人才培養的模塊式實踐教學體系構建

朱榮濤　李海生

[摘 要]構建實踐教學體系不僅是高校人才培養的基礎工作，也是高等工程教育發展與改革的關鍵。從實踐教學的內涵和過程裝備與控制工程專業人才培養目標出發，構建以應用型人才培養及促進工程實踐與創新能力形成的模塊式實踐教學體系鏈。該實踐教學體系鏈包括基礎實踐能力培養平臺、專業技能與工程實踐能力培養平臺和創新能力的培養與實踐，即“兩臺一創”體系。為構建有利于應用型人才培養的實踐教學體系，積極探索培養“有創意、能創新、善創業”的未來優秀工程師提供有效參考和路徑。

[關鍵詞]應用型人才；實踐教學；模塊；創新實踐能力

[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）09-0140-04

一、引言

我國傳統高等教育中存在“重理論、輕實踐”的觀念，這導致高等教育質量跟不上時代發展的要求。2012年，《教育部等部門關于進一步加強實踐育人工作的若干意見》（以下簡稱“意見”）指出，實踐教學方法的改革是推動實踐教學及人才培養模式改革的關鍵。[1]意見要求各高校要重視實踐教學，積極探索實踐教學的模式和方法。同時，實踐教學也是各高校實現培養應用型人才這一目標的必經之路。實踐教學是高等學校整個教學過程的重要組成部分，具有理論教學不可替代的作用，是培養學生實踐能力和創新意識的主要途徑之一，直接關系到高校人才培養目標能否實現。[2]這一目標決定了本科院校必須強化實踐教學，著力培養學生的創新精神和實踐能力。因此，旨在培養高校學生創新意識、創新能力的實踐教學無疑成為中國高等教育教學改革發展的重要課題。

鑒于實踐教學的重要作用，各高校均開展了對實踐教學的研究[3] [4] [5] [6] [7]，尤其是各工科專業。過程裝備與控制工程專業是一個典型的多學科交叉的工科專業。它以過程工業為專業背景，是一個融過程、機械和控制為一體，將化工、機械和信息學科緊密結合而形成的化、機、電一體化的多科型、交叉型專業。這種專業的性質決定了專業實踐教學的多樣性、融合性及復雜性。因此，本專業的實踐教學需緊密圍繞專業培養目標和內容，以培養應用型復合人才為目的，系統構建適合專業發展和社會需求的實踐教學體系。

本文以中國礦業大學過程裝備與控制工程專業為例，以培養應用型復合人才為目的，構建本專業的模塊化實踐教學體系。各模塊相輔相成、相互聯系，共同為專業培養目標和要求服務。希望本文實踐教學的改革能夠為兄弟院校及同行們提供參考。

二、實踐教學體系總體結構

我們針對過程裝備與控制工程專業制定了如圖1所示的培養工程實踐與創新能力的模塊式實踐教學體系鏈。它包括基礎實踐能力培養平臺、專業技能與工程實踐能力培養平臺和創新能力培養與實踐（簡稱“兩臺一創”），我們將這“兩臺一創”體系模塊化，每一模塊相互獨立又相互聯系，共同構成了這一實踐教學體系。

三、基礎實踐能力培養平臺

（一）基本實驗技能培養模塊

基本實驗是指針對專業基礎課程設置的課程實驗，它與專業基礎課程的理論教學相統一，是對基礎理論的驗證和補充。同時，基本實驗教學也是應用型人才實踐能力培養的基礎階段，是實踐教學不可或缺的一部分。為了響應專業培養計劃，過程裝備與控制工程專業開設了大學物理、電工電子技術、理論力學、材料力學、流體力學及機械原理等專業基礎課程，這些課程的實驗教學環節構成了本專業基本實驗技能培養模塊。此模塊教學與理論教學相互補充協調，初步培養了學生的動手能力和基本實驗素養，也為學生專業基礎技能的培養奠定了基礎。

（二）基礎設計能力培養模塊

工程設計是過程裝備管理的重要一環，而基礎設計是工程設計的基礎課程，基礎設計能力的培養是工程設計的保障。根據大實踐理論，基礎設計能力的培養也被歸入了實踐教學體系。此基礎設計能力培養模塊旨在為工程設計做準備、打基礎，初步培養學生的工程設計能力，是實踐教學的一種表現形式。針對過程裝備與控制工程專業，工程制圖和計算機程序設計是學生日后進行工程設計（包括設備設計和控制系統設計）的基礎課程，是過程裝備與控制工程專業學生設計能力培養的基礎。

（三）專業基礎技能培養模塊

專業基礎技能培養是在基本實驗技能的基礎上發展而來的。過程裝備與控制工程專業的專業基礎技能主要包括金工實習、化工原理實驗和控制原理實驗三個環節。專業基礎技能實踐教學是培養學生動手能力、結合實踐學習理論的重要環節。通過這一模塊的實踐教學，可以讓學生初步接觸機器制造的生產過程、各種單元操作過程和控制系統典型環節；掌握各工種的基本操作能力、各單元操作的原理、參數變化對控制系統動態性能的影響；了解金屬熱加工、金屬冷加工工藝、常用機床和工具的常識，加深對流體流動、傳熱、精餾、吸收、干燥等單元操作的認識，熟悉各種典型環節的傳遞函數和動態特性。通過這一模塊培養學生初步的工程意識和實踐能力。專業基礎技能實踐以學生獨立操作為主，現場理論教學和示范講解為輔，在學生學習和掌握基本操作知識的同時，增強其感性認識，通過開展自主設計，促進學生學習的針對性、主動性、積極性，同時開發學生的創新思維，充分發揮專業技能培養的基礎實踐作用。

（四）初步設計能力培養模塊

初步設計能力培養主要基于專業主干課程的課程設計來進行，以課程理論知識指導課程設計。過程裝備與控制工程專業的專業主干課程以原理和過程設備設計為主，分別從課程設計的目標、內容和要求三個方面要求學生完成一定量的設計任務。

（五）初步工程觀念培養模塊

過程裝備與控制工程專業以過程工程為研究對象，注重培養學生的工程觀念。本專業實踐教學體系中初步工程觀念的培養，主要通過認識實習的方式來進行。認識實習的培養目標是：使學生了解化工機械制造生產中的主要工裝設備；掌握化工設備及過程機械的典型零件的制造工藝、結構和裝置過程；了解生產過程中的質量保證體系和全面質量管理；了解典型化工生產工藝流程、生產用料和產品，熟悉生產中的主要設備和參數的控制手段、控制過程及儀器裝置；了解化工安全生產保障體系；引導學生將所學的專業理論知識運用于生產實踐，鞏固和拓寬專業理論知識，熟悉本專業技術領域。認識實習能使學生初步建立起過程工程的觀念，為后續工程設計和工程控制的學習與實踐奠定基礎。

（六）社會實踐能力培養模塊

針對高等教育來說，社會實踐能力是大學生實踐教學體系的重要組成部分。大學生社會實踐能力是指大學生在參加社會實踐活動中，解決各種實際問題時所體現出的程序性知識和基本能力。相對于專業的知識和實踐能力，社會實踐能力通常由社會認知能力、表達能力、人際交往能力、組織管理能力、自主學習能力等構成。中國礦業大學學生社會實踐能力的培養，主要通過讓學生了解國情、暑期實踐、深入工廠等形式來呈現。了解國情和培養情操的實踐活動主要通過各種相關講座和社團活動進行，如形式與政策、軍事理論、文學與藝術修養、演講與口才、辯論比賽、環保宣傳、創新創業比賽等；暑期實踐主要包括支教活動、志愿者活動、走進敬老院等；深入工廠是指與學校周邊企業進行企業文化交流或管理模式調查等。通過社會實踐能力的培養，使學生成為責任感強、自信心足、善交流、能溝通的復合型應用人才。

四、專業技能與工程實踐能力培養平臺

（一）專業技能訓練模塊

專業技能訓練是高等院校培養應用型人才的必要環節，對于工科院校的學生來說，專業技能是其日后從事工程實踐的基礎。專業技能訓練因專業而異，過程裝備與控制工程專業的專業技能可以歸納為兩部分：專業實驗和部分提高實驗。專業實驗是學生專業技能訓練的基本與必修實驗，與專業課程相對應；而提高實驗主要為綜合實驗，是為學有余力的學生準備的選修實驗。

（二）工程實踐能力培養模塊

工程實踐能力是培養應用型人才的必備環節，也是高等教育實踐教學體系的核心。其總體要求為讓學生全面深入了解企業運行過程，培養學生對工藝過程及所用的設備及其結構進行控制與管理的能力，讓學生全面深入了解典型過程裝備的制造工藝，培養學生綜合運用過程裝備專業基礎理論和知識，分析生產實際問題和解決實際問題的能力，培養學生專業工程素質和工程能力，增強學生適應社會的能力。為了培養大學生工程實踐能力，中國礦業大學已經與河南煤化集團、晉煤集團等廠礦企業建立了長期的產學研合作關系，并依托這些企業建成了大學生實踐創新基地。針對過程裝備與控制工程專業，學校已在河南煤化集團開封空分廠、恒久機械等企業建立了大學生實踐教學示范中心，學生工程實踐能力的培養采取與學校-企業聯合的方式進行。因此，在實際教學過程中，此模塊被分為兩部分，即仿真實習和生產實習。仿真實習在校內進行，利用學校建立的虛擬仿真實驗教學系統讓學生了解生產工藝流程、設備及原理；生產實習在企業進行，學生深入工廠車間，跟隨企業導師或車間師傅進行實習操作，并在各車間輪崗，真正達到培養學生工程實踐能力的目的。

（三）工程設計能力培養模塊

工程設計能力是初步設計能力的延伸與拓展，是在先修專業課程的基礎上進行的專業綜合設計訓練。過程裝備與控制工程專業可將這種專業綜合設計訓練分成兩個方向，即成套裝備設計和控制系統設計。成套裝置設計是指以過程工業中實際生產的關鍵裝置為對象，了解其工作原理、結構特點，理解其設計技術和工藝要求；在此基礎上畫出成套裝置的流程圖、設備布置圖，并選擇成套裝置中的關鍵設備進行工業設計?？刂葡到y設計是指以典型過程工業為對象，確定控制參數，設計控制系統，使對象按工藝條件要求進行工作?？刂葡到y的設計要求學生掌握控制系統設計的基本原則及步驟，熟悉PLC與輸入輸出設備的連接，完成設計說明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細表及PLC程序設計。

五、創新能力培養與實踐

（一）化機學科技術前沿模塊

高等院校大學生創新能力的培養，應以科技創新能力的培養為核心。培養學生的科技創新能力，首先需要了解本學科技術前沿和發展趨勢，這是培養學生創新能力的基礎和先決條件。針對中國礦業大學過程裝備與控制工程專業，此模塊的培養主要采取兩種方式：一是請從事本專業教學科研研究的、經驗豐富的教授或高級工程師開展前沿講座，使學生了解學科研究方向和研究趨勢，讓學生認識工業生產過程中的技術難題和待解決的課題，增強學生對學科前沿的認識和理解；二是鼓勵學生參與專業教師科研課題，使學生在解決實際問題中理解、發現學科前沿問題，并提出可行的解決方案，讓學生通過科研課題驅動的方式提升自己的創新能力。

（二）創新能力個性培養模塊

創新能力個性培養是在尊重學生個性的基礎上分類、分層次培養，積極開發學生的創新能力，激發學生的創新熱情。學生創新能力個性的培養可以通過高校中各種大學生創新訓練、開放實驗室基金及各種創業創新大賽來進行。在實施過程中，應根據學生的創新個性特點，分類制定目標，并根據目標創設不同的情境。本專業創新能力個性培養制定了三層目標：模仿實踐型目標；試驗型潛創新能力培養目標；探索型真創新能力培養目標。根據不同目標創設不同情境、設定不同要求、采用不同考核方式。如結合全國大學生節能減排大賽，大學生化工設計大賽，過程裝備實踐與創新大賽、數學建模大賽等實踐創新活動進行試驗型潛創新能力培養，要求學生完成創新產品研究報告、產品試制等；結合“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽和創業計劃大賽、實驗室開放基金等，鼓勵學生進行跨學科探索型創新能力培養，要求學生完成創新產品的設計及制作、創業計劃報告、實驗研究報告等。根據產品、報告的創新性、科學性、可行性等，組織專家進行評審、評價，形成一整套大學生創新能力個性培養模式。

（三）創新能力綜合培養模塊

創新能力綜合培養是對學生專業知識和技能的綜合考查，也是培養學生創新能力的主要途徑，是培養應用型人才實踐教學體系的關鍵環節。本模塊以畢業設計（論文）和畢業實習為主要形式，畢業設計為畢業實習服務，使學生能綜合運用所學理論知識和基本技能，分析和解決工程實際問題，并初步掌握科學研究的方法，同時培養學生的創新能力。設計內容以特定的典型工藝過程為主，如煉油工藝的常減壓裝置、焦化裝置、加氫裝置等，完成包括過程工藝設計計算，工藝流程設計，典型設備工藝計算和設備設計、設備布置設計、管道布置設計、單個工藝參數的自動控制設計、經濟評價等。最后完成設計計算說明書一份、帶控制點工藝流程圖、設備總圖和主要部件圖、設備平面布置圖、管道布置圖、管道空視圖和工藝參數自動控制原理圖。設計要求按照“中國礦業大學畢業設計（論文）撰寫規范”進行。本專業畢業設計（論文）還必須有以下方面的內容：1.中外文文獻檢索，完成選題和開題報告；查閱資料不少于30篇，英文資料不少于10篇；2.外文翻譯，譯出3000漢字以上；3.完成設計說明書或論文，不少于1.5萬字；4.下廠實習的學生完成實習報告等。

六、結論

本文以中國礦業大學過程裝備與控制工程專業為例，從實踐教學的內涵和過程裝備與控制工程專業人才培養目標出發，構建了以應用型人才培養及促進工程實踐與創新能力形成的模塊式實踐教學體系鏈。該實踐教學體系鏈包括基礎實踐能力培養平臺、專業技能與工程實踐能力培養平臺和創新能力的培養與實踐，即“兩臺一創”體系，為構建有利于應用型人才培養的實踐教學體系，積極探索培養“有創意、能創新、善創業”的未來優秀工程師提供有效參考和路徑。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 黃煒.基于賽事的高校實踐教學機制的整體耦合設計[J].高等教育研究，2012（4）：45-46.

[2] 周愛國.關于培養大學生社會實踐能力的研究——以江蘇省淮安市高校為例[D].華東師范大學，2007：48-49.

[3] 李培根，許曉東，陳國松.我國本科工程教育實踐教學問題與原因探析[J].高等工程教育研究，2012（3）：1-6.

[4] 葉志攀，金佩華.中國工程教育實踐教學研究綜述[J].高等工程教育研究，2007（4）：74-77.

[5] 胡春霞，李改蓮，時陽，龔毅.能源與動力工程特色專業建設中的實踐教學改革[J].輕工科技，2014（12）：147-148.

[6] 肖偉才.理論教學與實踐教學一體化教學模式的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011（4）：81-84.

[7] 時偉.論大學實踐教學體系[J].高等教育研究，2013（7）：61-64.

[責任編輯：陳 明]