过程装备与控制工程专业课程体系构建

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摘要：贯彻工程教育认证理念是一个复杂且系统的工程，文章在系统研究《工程教育认证标准》对课程体系各项要求的基础上，对东北石油大学的过程装备与控制工程专业课程体系的构建过程与内容等进行了论述。所构建的课程体系，既体现了该校装备专业的特色和定位，也可以将工程教育认证的培养理念贯彻于人才的培养全过程中，对于提高装备专业技术人才的培养质量具有重要意义。

关键词:工程教育认证；过程装备与控制工程；课程体系

开展工程教育认证是为了构建我国工程教育的质量控制体系，推进我国的工程教育改革，从而可以进一步提高工程教育质量；同时也是建立与工程师制度衔接的工程教育认证体系，促进工程教育与企业界的联系。我国的工程教育专业认证工作于2006年开始启动，这是我国工程师教育制度改革工作的基础和重要组成部分之一。东北石油大学的化工过程机械专业是国内同类专业中比较早就具备了该学科硕士点、博士点的高等院校专业之一。本学校的化工过程机械一直以来都是黑龙江省的重点学科和重点专业，其整体实力一直处于国内的领先地位。目前，东北石油大学化工过程机械是本校的优势学科平台建设学科，而其本科专业———过程装备与控制工程是我校第一批卓越工程师计划专业。尽管如此，本专业的教学也不同程度地暴露出一些问题。比如，其中最突出的就是教学和工程的结合程度不够，学生的动手能力和创新能力有待提高。但是，随着经济的全球化迅速发展，高校面临的工程教育国际化趋势越来越明确，需要建立一个国际实质等效的中国高等工程教育专业认证体系，这成为提高工程技术人才培养质量的重要保证，同时也是我国高等工程教育积极参与国际化竞争的重要基础之一。这对于本校的过程装备与控制工程专业来说，积极面向工程实践、参与国际化竞争，既是要面对的挑战，也是以工程教育专业认证引领自身建设、打造名牌专业不可多得的机遇。

一、课程体系的构建思路

过程装备与控制工程专业是东北石油大学重点建设的专业之一，专业建设的人才培养目标是：能够综合应用自然科学、工程基础、专业知识、计算机工具与实验技术，解决过程工业中关于过程装备与控制工程的设计、制造、运行维护、安全检测和管理等方面的复杂工程问题，具有创新意识；理解工程师职责，能自觉有效贯彻过程安全、法律法规并理解环境、文化对复杂工程问题解决方案的影响，明确树立工程师科学道德和伦理责任；具备有效沟通、与他人合作以及在多领域团队中行使职责的能力，具备团队领导力；为石油石化和区域过程装备行业进步与发展做出贡献，具备终身学习和自我提升能力。为此，本课程改革以“专业认证”为指导，结合我校鲜明的石油石化行业特色和优势，在装备专业“卓越工程师培养计划”课程体系基础上，面向专业认证12项准则要求，对核心课程体系进行深层次塑造，打造符合本专业培养要求、满足学生汲取知识需要的高透明度、高开放度的宽基础、厚学科、突出特色的课程群，满足行业、专业领军人才培养需要。

二、课程体系的构建

根据东北石油大学的人才培养定位，我校本科专业的教育内容和知识体系应该能让学生获得以下知识或能力：力学方面和机械设计方面的理论基础和相关知识；过程装备的原理与结构、成套装置和控制、化工单元操作的基本知识；过程设备的设计、制造与控制的基本知识和能力；过程装备成套技术基本知识；研究、开发新型过程设备及机械的初步能力；环境保护和安全防灾方面的意识；创新意识和独立获取知识的能力。装备专业的前沿知识和能力是由若干个课程单元所组成的。生产过程所对应的设施被统称为过程装备，而对应各单元过程的设施又被称为单元装备。装备通常是由设备、机器、管道及各种测控的仪器和设施等所组成的，即“（过程）装备=（过程）设备+（过程）机器+（过程）辅助设施”。所以说，每一门课程都不是独立存在的，需要建立课程体系和课程群。本文的主要研究内容如下：

（一）建立三级核心课程群体系充分研究专业认证要求，构建课程体系，构建方案如图1和图2所示。本专业的培养目标按照工程教育认证要求进行分解后，主要包含四个层次的内容：应该学习的专业与技术知识；可能的应用领域或就业方向；毕业以后可能从事的工作范围；学生的素质要求。因此，我们将培养目标细分为以下6个子目标。具体如下：子目标1：具备自然科学基础知识；子目标2：具备工程技术与相关领域的基本知识；子目标3：具备过程装备与控制工程专业知识和技能；子目标4：能够进行机械结构的设计与制造；子目标5：能够进行过程装备的设计、制造、运行维护、安全检测；子目标6：身心健康，具有团队协作精神和国际化视野，乐于终身学习。针对6个子目标，分别与专业认证标准的12个毕业要求的考核点进行矩阵联系，在关联矩阵的基础上确立核心课程支撑度的矩阵，见图3，从而保证了核心课程对毕业要求的支撑度满足认证要求。根据6个子目标分别与认证12个毕业要求考核点进行的矩阵联系，细化出了毕业要求的指标点，所有课程应对照毕业要求指标点形成完整的支撑，覆盖整个毕业要求。基于以上的思路、依据学校的本科教学定位，我们构建出了基于成果导向———反向设计的专业课程体系，并且以过程装备与控制工程专业的行业人才需求为导向，以工程知识培养为主的同时，在其中融入了相关的理学知识和人文知识。同时，在加强理论教学时，力求与实践教学融合，积极着眼于学生的工程能力、创新能力和职业道德素养的培养。总体思路如下：原则：将12个毕业要求的每条细化为2~4条指标点，得出共31条指标点。根据本专业的特点，分别将五大类别课程，以及实训实践环节类课程划分出不同的比重，将每条指标赋予一定权重并制定相应学分要求，最后将本专业四年学习的课程主要分为：通识类课程、学科专业基础类课程、专业教育类课程、集中性实践环节类课程四个部分。机制：基于东北石油大学的学校培养定位和“装备”专业的工程特色，以及往届毕业生调查、行业专家反馈、行业需求信息、工程认证标准，进一步完善基础通识类课程，仔细规划和更新专业课程；在实践教学环节，进一步注重工程应用和解决复杂工程问题的能力培养，还增加了多个综合型、设计型和创新型的课程实践活动内容。特色：在专业课程的设置中，本专业坚持以“装备”为主体，“过程”和“控制”为两翼，强调立足于行业和区域发展的专业特色方向，实行专业方向模块化课程设置，目前设置了具有本校人才培养特色的课程实践教学环节和三个特色专业选修模块。在课程体系设计中，第一、二学年主要设置了通识类课程、公共基础类课程和部分专业基础类课程；在第三、四学年设置专业基础和专业类课程，学生可根据自己的兴趣和潜质，选修专业课程。根据学生所选择的专业模块，进行强基础、厚专业、立足于行业和区域发展的专业培养，最后进行毕业设计（论文）。课程设置对毕业要求指标点的支撑和对应关系矩阵举例见图3所示，其余的没有在文中列出。

（二）调整教学计划按照支撑度权重，对核心课程教学计划进行了调整。调整内容包括总学时数、理论课和试验课的学时数等。在教学计划和课程体系的构建方面，始终坚持以过程装备为专业主体，以过程原理和过程控制为专业的两翼，保证基础课程和原理性课程对专业核心课程的支撑力度，保证各课程的知识点对课程（培养要求）的支撑力度，用学时保证对知识点提供足够的支撑，并且还需要满足工程认证标准对于各类课程比例的要求。本专业在申请专业认证之前的课程体系设定学生毕业的最低学分要求为199（调整后），学分过多。为此经过多方调研与研究决定在调整以后的课程体系中，设定学生毕业的最低学分要求为181。根据我国工程教育专业认证标准的要求，课程体系的主要内容包括有五大类别的课程，以及相对应的工程实践与毕业设计，其中每一个类别课程的标准比例都有严格的比例要求（各类课程与总学分的比例）。本专业根据认证标准，在调整学分以后所构建的课程体系中各类课程所占总学分的比例均满足上述专业认证标准的要求。

三、进行课群和课程二级负责制改革

根据专业定位构建了以过程装备为主线，从“过程装备的原理———过程装备材料的选择———过程装备的设计———过程装备的制造———过程装备的控制过程———过程装备的维护与管理等”符合专业认证要求的专业教学体系。过程装备与控制工程专业涉及过程、装备、控制等学科，支撑过程的主要学科是过程原理；支撑装备的学科主要是流体机械、过程设备等；支撑控制的学科有控制技术、电子电工技术等。按照过程装备与控制工程专业的“强基础、厚专业、立足于行业和区域发展”的专业培养培养标准，其专业教学的知识结构体系可以分为四个层次：基础知识、专业知识、跨学科知识和实践知识等，互为交叉和渗透，见图4（图中仅列出了部分课程的课程群建设框架）。如图4所列出的部分课程群，每个课程群都有组长来负责课程群内各门课程之间的协调，从而保证课程群内各门课程的教学内容不在发生重复的现象，并且要求能够互为支撑。每门课程由具体负责人负责本门课程的内部调整，以利于基于专业认证的教学改革和创新。

四、以专业认证为主线，构建新的专业教学体系

根据目前我国工程教育专业认证标准的要求，本专业所制定的毕业要求覆盖了标准规定的12项内容，而且根据要求，本专业的通识教育类课程主要包括思想道德修养与法律基础等多门思政类课程。通过这类通识教育课程的学习，可以使学生具备职业修养，个人和团队的融合、沟通能力，以及终身学习的意识和能力等。数学与自然科学类别的课程主要包括：物理和实验、数学、基础化学和实验等等，这些课程的学习可以让学生具备丰富的工程知识基础。我们还与多种课程的评价方式相结合，让学生逐步学会和具备提出、分析和解决问题的方法和能力，并且会利用所学过的专业基础知识进行相关工程设计和研究。工程基础类课程主要包括：电子与电工技术基础、制图、计算机类课程、工程热力学与传热学等，这些类别课程的学习，可以让学生在掌握一定工程知识的同时，能够利用现代的设计工具、设备进行相关的设计、研究工作。本专业的专业类课程主要包含有：过程原理及设备Ⅰ和Ⅱ、压力容器设计等，通过这些专业类课程的学习与工程实践，本专业的学生具备了本专业相关领域的工程 知识，并且能够进行专业问题的解决与分析，能够使用现代工具（比如大型工程软件ANSYS的应用）设计和开发解决方案。本专业的学生，通过理论课和实践环节的学习可以获得至少181个学分。其中包括：理论课程141（包括课内实践）学分；通过实训和毕业设计等获得实践环节40学分。另外，通过通识教育的公共选修课获得最少11学分（其中要求，在人文艺术、哲学素养、管理智慧、国际视野、身心健康、职业发展等课程中至少通过选修课程的学习取得4个学分）。本专业在专业教育的同时还充分利用了第二课堂在培养学生综合素质方面的作用，在课程体系中设置了最低创新、创业和社会实践的学分要求。学生可以通过参加各种社会实践活动、科研创新实践项目、学校或者社会力量组织的各种竞赛活动（比如过程装备专业创新实践大赛、化工类的设计大赛）来获得这类学分。这些平台和渠道，可以大大地培养和锻炼学生的跨文化的交流、竞争与合作能力，扩大学生的国际化视野。

五、结论

本专业的课程体系和教学计划，是按照满足工程教育专业认证标准的原则制定的，每门课程都能够充分保证学生达成本专业的毕业要求。工程教育专业认证是推动我国工程教育质量提升的重要手段和工具，本文结合东北石油大学过程装备与控制工程专业的实际建设情况，针对学校和专业的人才培养定位要求，阐述了本专业基于认证标准要求课程体系的构建过程、思路和主要的课程内容。然而，工程教育专业认证是一个不断完善和改进的过程，为此，我们将不断完善和改进课程培养体系与课程评价的机制和方法，逐步将工程教育专业认证标准贯穿于本专业人才培养的整个过程中，力求使我校装备专业人才的培养质量得以提高。

参考文献：

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[3]栾广宇,汪东欣,高飞,等.新工科建设背景下地方院校电气工程专业工程教育的思考[J].黑龙江教育(理论与实践),2018,(12):57-58.

作者：林玉娟 李伟 龙飞飞 单位：东北石油大学