面向系统工程技术能力培养的“过程控制技术”课程模块建设探讨

面向系统工程技术能力培养的“过程控制技术”课程模块建设探讨

施云贵

[摘要]为保证卓越工程师教育培养计划的稳步实施，面向系统工程技术能力培养构建了以“项目驱动、能力培养”为核心的二级项目“过程控制技术”课程模块，并对该课程模块开展了“以学生为中心”的、“项目驱动”的“做中学”教学内容和方法改革，大大激发了学生的学习兴趣和主动性，增强了学生工程能力、创新意识和业务专长，使学生在“过程控制技术”工程领域具备后备工程师“零适应期”就业能力

[关键词]卓越工程师教育培养计划二级项目过程控制技术项目驱动

“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》实施的高等教育重大计划。它具有三个特点：一是行业企业深度参与培养过程，二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才，三是强化培养学生的工程能力和创新能力。其本科培养模式为3+1模式，即学生在校学习3年，在企业累计学习一年，“真刀真枪”做毕业设计，旨在培养造就一批创新能力强、职业道德优良、适应经济社会发展需要的应用型卓越工程师后备人才[1]。为保证按照“卓越工程师教育培养计划”培养的学生真正达到学校专业培养标准，试点专业应科学合理地构建以“项目驱动、能力培养”为核心的工程素质教育贯穿整个教学全过程的模块化综合课程体系，体现“面向工程、提高素质、注重基础、强化能力、突出专长”教育理念的人才培养模式，每个模块的教学目标明确，融合专业对知识、能力、素质的要求，以把知识转化为能力为目的。理论教学与实践教学紧密结合，教学时间相对集中，以项目驱动为手段，提高工程能力和创新意识为目标，增强学生工程意识和业务专长，使学生在某一工程领域具备后备工程师“零适应期”就业能力。本文以黄山学院自动化专业实施“卓越工程师教育培养计划”，面向系统工程技术能力培养的二级项目“过程控制技术”模块课程建设为例，探讨如何开展“以学生为中心”的、“项目驱动”的“做中学”教学方法改革，着力培养学生自主学习、分析、解决工程实际问题的能力。

一、面向系统工程技术能力培养的“过程控制技术”课程模块的构建

结合本校的特色和地方性、应用型人才培养定位，我校自动化在企业深度参与下，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，依托学校人才培养管理体系和架构，卓越工程师培养计划采用“3+1”培养模式，设计了“知识-能力-素质”一体化培养的课程体系。课程体系中素质教育贯穿整个教学全过程，从低年级到高年级基于螺旋式提高的二级项目连续展开一体化综合课程模块，即每个学期都设计一个“二级项目”，每个“二级项目”配备相对独立的“核心专业知识”课程模块。其中二级项目“过程控制技术”模块课程安排在大三第五、六学期进行，专业将联系紧密、相互依赖的课程，优化整合为以“项目→能力”为核心的工程化课程模块。该模块课程设置结构如图1所示。面向“过程控制技术”这一工程实际的二级项目，对原有课程体系进行优化与整合，打破一门一门课程的界限，消除以往相关课程部分内容互相脱节和重复讲授的问题，理论与实践脱节的弊病。精简课程门数，增大实践课的课时比例，捆绑式使得理论与实践结合更加紧密，大幅度增加学生自主学习时间，强化自主学习。如将原课程体系中“检测技术与传感器”3.5学分的理论48学时加实验12学时和“自动化仪表”2.5学分的理论32学时加实验12学时优化整合为“检测技术与仪表”4学分的理论48学时加实验24学时。

通过该课程模块课程与实验理论的学习，学生应掌握PLC可编程控制器的工程应用设计能力；掌握检测技术相关基础知识和各类传感器与仪表的特点、工作原理、工程应用方法；掌握工业过程控制系统的原理、特点、工程应用及设计方法、掌握控制系统上位机监控软件的工程设计方法。

通过科学合理地设计一级项目“过程控制技术主题实践”的工程训练（如自控设计项目），学生应能够综合运用该课程模块的自动化专业知识，了解并能自觉地遵守相关的法律法规及标准、规范，掌握自动化工程项目设计原理、过程与方法，能够编制项目的实施组织设计和关键工程的专项实施方案和措施，熟悉常用的设计原理，培养面向系统工程项目的构思、设计、开发和实施能力，以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力。

二、以“能力培养”为关键、“项目驱动”为手段开展“过程控制技术”模块课程教学改革

卓越工程师培养计划要求教师在教学之前首先要搞清楚所授课程在本专业知识结构中的地位和作用，以及学生学习本课程应该掌握的基本知识和能力，以相互有机联系的方式传授知识和培养能力；在教学过程中教师应从实际或已有知识中提出问题，引导学生思考，应用所学知识探究新的规律和知识，充分调动学生学习积极性，激励学生自主学习。

因此针对“过程控制技术”模块的每一门课程必须根据课程性质制定出合适的课程教学大纲，对于一些与工程联系密切的课程开展项目驱动教学的应用型课程开发。如：过程监控组态技术课程的教学目的不仅是要求学生掌握工业控制组态软件基本设计方法理论知识，关键是使学生面向实际工程项目真正学会“怎么做？”，同时还要能够融会贯通，建立和形成工程设计整体概念，面向实际工程项目灵活运用，学习“怎么做好？”。为此借鉴和探索国内外先进的CDIO工程教育理念和方法[2]，通过教材选定、教学大纲制定、实践场所构建、教学方法改革、考核方法改革等一系列措施，将CDIO项目教学法应用于课程教学中，通过设计多个项目，使学生在项目驱动下，采用“做中学”教育方法，循序渐进地螺旋式加深理解课程要求的知识点、提高操作水平和设计技能，培养分析问题和解决问题的思想和方法，锻炼团队合作意识，培养学生的终身学习能力和实际处理问题的能力。

“过程控制技术”模块部分课程既包含理论教学又包含实验教学，对于这类课程在授课教师安排上其理论和实验教学尽量由一名具有相关工程实践背景的教师担任，以加强理论与实践相结合。理论教学采用以探究式研讨授课为主要的教学方式，充分利用现代信息技术，更新完善教学内容，增加实物演示和多媒体动画演示，增强学生自主学习兴趣。同时实验教学改变以往先教学后实验的教学模式，采取先做实验，后学习相关理论课程的方法，即通过实验项目驱动理论课程的学习；针对现在的学生缺少实际动手能力，在实验教学中安排了增加综合性、设计性实验，倡导自选性、协作性实验，如检测技术与仪表和过程控制工程实验教学通过面向工程系统的实验室提升建设，检测技术与仪表实验教学中开设了多种仪表组合式综合性实验；过程控制工程实验设备采用智能仪表、PLC、DDC模块等多种网络化控制设备，学生不仅可以针对某一实验任意选择控制设备，也可以针对某一类实验自行选择具体的实验项目，还可以通过网络通讯监控形式协作性完成实验。尽量让学生亲自动手和全身心投入进行；由于学生学习主动性高可以极大的提高学习效率，所以在教学上坚持“以学生为中心”，增加学生主动学习和动手实践，强调分析问题和解决问题的能力，增强概念学习，加强学习考核方式创新和反馈机制的建立，为开展一级项目奠定理论与实践紧密结合的系统工程技术能力基础[3][4]。

三、结语

我校自动化“卓越工程师教育培养计划”试点专业面向系统工程技术能力培养构建了以“项目→能力”为核心的工程化的二级项目“过程控制技术”课程模块，并对该课程模块开展了“以学生为中心”的、“项目驱动”的“做中学”教学内容和方法改革，通过相关课程试运行取得了很好的教学效果，大大激发了学生的学习兴趣和主动性，通过结合职业技能考核和相关学科竞赛，使学生“学以致用”而非“学以致考”，增强了学生工程意识和业务专长，使学生在“过程控制技术”工程领域具备后备工程师“零适应期”就业能力

注：

[1]教育部.教育部23日启动实施“卓越工程师教育培养计划”[EB/OL].20100623.www.gov.cn.

[2]李善寿.“CDIO”工程教学模式在实践教学中的实施方法研究[J].重庆科技学院学报(社会科学版),2010,20:164-166.

[3]李邓化,高晶敏.自动化专业智能检测技术及仪表课程教学改革[J].计算机教育,2010,15:123-142.

[4]钟伟红,马修水,关宏伟.独立学院“检测技术与仪表”课程教学改革与实践[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2010,24:152-155.

作者单位：黄山学院机电与信息工程学院

邮编：245041

（责任编辑陈佑清）

基金项目：

1、本文系2011年安徽省省级质量工程项目“卓越工程师教育培养计划”（编号2011289）黄山学院项目负责人。

2、本文系2012年安徽省省级质量工程项目“自动化专业综合改革试点”（编号2012zy071）黄山学院项目负责人。