繆新婷，陶平，彭劍，別鋒鋒，劉文明

（常州大學(xué) 機(jī)械與軌道交通學(xué)院，江蘇常州 213164）

1 背景

過程裝備及控制工程專業(yè)自改建之后，各院校以發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)作為本專業(yè)改革發(fā)展的出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)、知識與能力為目標(biāo)，著力于拓寬專業(yè)范圍，進(jìn)行專業(yè)改革。在此基礎(chǔ)之上，開設(shè)過程裝備成套技術(shù)專業(yè)課程，使學(xué)生了解過程裝備成套技術(shù)各個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)知識，將各環(huán)節(jié)的知識連貫系統(tǒng)化，讓學(xué)生的能力從單元操作、單個機(jī)器設(shè)備的設(shè)計，延伸到整個生產(chǎn)裝置的開發(fā)、建設(shè)上，從而使得專業(yè)課程的理論與工程實(shí)際更加貼合。為達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，相關(guān)教育工作者在教學(xué)改革上也做了相關(guān)的研究和實(shí)踐，如：秦瑜等人針對課程內(nèi)容，突出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和重要性，提出了開放式實(shí)驗(yàn)教育改革的思想、目標(biāo)及建立開放實(shí)驗(yàn)室的必要條件和改革措施[1]；程文潔等人拓展了教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度、延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時間和空間，選取甲醇制氫工藝為原型，開發(fā)了甲醇制氫過程裝備成套技術(shù)虛擬仿真試驗(yàn)系統(tǒng)[2]；李海生等人從課內(nèi)創(chuàng)新、課外創(chuàng)新、實(shí)踐創(chuàng)新、綜合創(chuàng)新和校企聯(lián)合創(chuàng)新等方面，形成該課程的創(chuàng)新能力拓展完整體系，從而實(shí)現(xiàn)本課程的教學(xué)改革[3]；金浩哲等人基于科研開放式實(shí)驗(yàn)，對過程裝備成套技術(shù)進(jìn)行了課程教學(xué)改革探索[4]。

成果導(dǎo)向教育（簡稱OBE）作為21 世紀(jì)一種先進(jìn)的教育理念，已成為工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)之一[5-6]，其核心理念是反向設(shè)計、以學(xué)生為中心和堅持持續(xù)改進(jìn)[7]。在OBE 理念引導(dǎo)及國家工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)與要求下，各高等院校積極開展了OBE 理念研究，并將其融入本科生以及研究生的教育教學(xué)中；趙蔚琳基于OBE 理念，提出“知識—能力—創(chuàng)新”的教學(xué)思想，并據(jù)此構(gòu)建了知識、能力、創(chuàng)新三個層次的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程等[8]；白玉紅等針對高等院校研究生教育教學(xué)的需要，基于OBE 理念提出了從認(rèn)識目標(biāo)、選擇定位、落實(shí)舉措三個方面切入，制定研究生培養(yǎng)方案[9]；陳麗娟基于OBE 理念，改變傳統(tǒng)以教師講授為主的教學(xué)模式，以社會需求為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，對化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程建設(shè)進(jìn)行改革[10]；趙改玲等基于OBE 理念，針對教學(xué)設(shè)計、考核評價、方法實(shí)施等方面，提出課程改革策略[11]；武邱婷等基于OBE 理念，結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)特色和學(xué)科特點(diǎn)，融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)四維引導(dǎo)，對藥劑學(xué)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)模式和考核模式的改革[12]；此外，一些學(xué)者還基于OBE 理念，以材料成型及控制工程專業(yè)、物理化學(xué)教學(xué)以及國際商務(wù)為例，進(jìn)行課程思政的改革[13-15]。

根據(jù)過程裝備成套技術(shù)課程的特點(diǎn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)融入OBE 理念，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)理念、教學(xué)手段的豐富幾個方面，對過程裝備成套技術(shù)課程的教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新。

2 課程教學(xué)探索與改革

過程裝備成套技術(shù)課程是過程裝備與控制工程專業(yè)的必修課之一，課程補(bǔ)充了產(chǎn)品開發(fā)、可行性研究、工藝設(shè)計、專用設(shè)備設(shè)計，以及定型機(jī)器設(shè)備選型、安裝、調(diào)試、投產(chǎn)全過程所需知識中其他專業(yè)課程沒有涉及的內(nèi)容，將設(shè)備、工藝、控制相關(guān)的內(nèi)容結(jié)合在一起，將學(xué)生在大學(xué)三年里已學(xué)的分散的知識進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)成一個系統(tǒng)化的整體，從而形成一個完整的過程工業(yè)概念。課程內(nèi)容包含的知識面較寬泛，但內(nèi)容較基礎(chǔ)，主要為拓寬思路，起引導(dǎo)作用。通過該課程的學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的大工程觀念，明確裝備必須與工藝、控制相結(jié)合的重要性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在OBE 理念的基礎(chǔ)上，對該門課程開展教學(xué)改革，有利于提高教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生理解和掌握課程涉及的知識。

2.1 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計

2.1.1 以企業(yè)需求為導(dǎo)向

為了使學(xué)生具備企業(yè)生產(chǎn)中需要的多方面能力，在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時，需基于企業(yè)對人才的需求情況，設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)；同時要以學(xué)生為中心，結(jié)合工程案例和企業(yè)需求，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和分析，從而在有限的課時內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效講授教學(xué)知識點(diǎn)的目的。

首先，讓學(xué)生理解本課程內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系。在概論章節(jié)學(xué)習(xí)時，通過對專業(yè)的發(fā)展、過程工業(yè)的重要性、過程工業(yè)生產(chǎn)涉及的過程等相關(guān)內(nèi)容的講述，使學(xué)生樹立專業(yè)信念，增強(qiáng)對行業(yè)的信任感；同時將企業(yè)生產(chǎn)與本課程內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)系，以“甲醇制氫”成套裝置從開發(fā)到投產(chǎn)全過程為例，對其過程進(jìn)行簡要介紹，讓學(xué)生認(rèn)識到本課程的重要性以及本課程涉及的知識點(diǎn)，讓學(xué)生建立起概念上的初步認(rèn)識。

其次，根據(jù)部分學(xué)生的求職情況，分享本專業(yè)相關(guān)的招聘信息，并結(jié)合課程內(nèi)容進(jìn)行崗位職責(zé)分析，具體內(nèi)容見表1。通過企業(yè)招聘信息的介紹，突出本專業(yè)人才的需求程度，以及專業(yè)課程學(xué)習(xí)的重要性，同時也使學(xué)生加深對專業(yè)的了解、對企業(yè)生產(chǎn)過程的認(rèn)識，以及對行業(yè)的信任感。此外，以企業(yè)需要為導(dǎo)向，對課程內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)的講解須注重與企業(yè)需求相關(guān)聯(lián)。例如，對于過程生產(chǎn)中工藝流程設(shè)計、設(shè)備設(shè)計及選型、管道的布置、過程控制工程設(shè)計等重點(diǎn)章節(jié)進(jìn)行講解，并且通過工程案例進(jìn)行對應(yīng)知識點(diǎn)的應(yīng)用，從而加深學(xué)生對課程內(nèi)容的認(rèn)識和理解。而對于理論性較強(qiáng)的“可行性分析與評價”部分，與本專業(yè)課程跨度較大，可以簡單梳理思路，通過某一具體案例講解各個評價指標(biāo)的意義以及適用場合，通過作業(yè)讓學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)。

表1 企業(yè)需求與課程內(nèi)容的對應(yīng)

2.1.2 以工程問題為導(dǎo)向

為達(dá)到“能夠進(jìn)行過程工業(yè)成套裝置設(shè)計的基本能力，并能承擔(dān)過程裝備成套技術(shù)主要環(huán)節(jié)的工作、解決其中的復(fù)雜工程問題的能力”的課程目標(biāo)，需要在課程教授過程中融入更多的工程案例，并且將工程案例與課程知識結(jié)合；同時，在教學(xué)過程中，合理進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，包括工程問題的設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生帶著疑問對實(shí)際中生產(chǎn)的問題進(jìn)行思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。這也是 OBE 理念對現(xiàn)有工程教育教學(xué)過程提出的新要求，按照這一理念培養(yǎng)出來的學(xué)生，不僅能夠受到企業(yè)歡迎，并且能激發(fā)學(xué)生的潛力，更快適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展需求。

理論授課過程中以甲醇制氫成套裝置為例，貫穿全部內(nèi)容的學(xué)習(xí)，甲醇制氫成套裝置設(shè)計全過程如圖1 所示，其中每一過程對應(yīng)于各章節(jié)內(nèi)容。在初步了解甲醇制氫成套裝置設(shè)計過程后，以問題的方式提出，并融入課程內(nèi)容，進(jìn)行各部分的學(xué)習(xí)。如：“工藝流程設(shè)計”這一部分教學(xué)過程中，通過“為什么要進(jìn)行工藝設(shè)計？”“工藝設(shè)計包含哪些內(nèi)容？”“工藝流程圖的作用？” 等問題的提出，以“甲醇制氫”工藝為例，對問題逐個進(jìn)行解答，將提升學(xué)生的聽課興趣和積極性。其中對于工藝流程圖的講解，則通過不同類型工藝流程圖的示例，讓學(xué)生比較各工藝流程圖的區(qū)別及其在工藝設(shè)計階段的作用；然后在學(xué)生回答問題的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行這部分內(nèi)容的講授，讓學(xué)生在聽講過程中對自己的理解進(jìn)行反思并加深對內(nèi)容的理解。再比如“設(shè)備布置圖”部分的內(nèi)容，若僅僅通過布置原則的理論進(jìn)行講解，則會非?？菰?。若通過某一具體的工藝流程的設(shè)備布置圖，向?qū)W生提出相關(guān)的問題，并結(jié)合工藝流程圖進(jìn)行設(shè)備布置圖的講解，包括設(shè)備的布置原則、視圖的表達(dá)方法以及視圖的標(biāo)注形式，同樣也會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對課程專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和理解也為學(xué)生從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。

圖1 “甲醇制氫成套裝置”設(shè)計全過程示意圖

2.2 教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變

（1）教師主導(dǎo)課堂教學(xué)，單向傳遞知識，是常規(guī)的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式無法培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維；教學(xué)內(nèi)容的枯燥也會使得學(xué)生失去學(xué)習(xí)的熱情和積極性。因此，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過自主學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、問題為導(dǎo)向以及合作探究的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為課程學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立自學(xué)的能力、合作能力以及舉一反三的應(yīng)用能力。

例如，對于“項(xiàng)目的可行性研究與評價”，以案例為引導(dǎo)，讓學(xué)生通過自學(xué)相關(guān)內(nèi)容，解決案例中的問題，并在下節(jié)課進(jìn)行自學(xué)總結(jié)，提出相關(guān)問題。由于本門課程內(nèi)容比較寬泛，知識點(diǎn)比較雜，因此在課程的最后，將通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式，讓學(xué)生進(jìn)行課程內(nèi)容的講解。如：學(xué)生自主查閱資料，以任一成套裝置為例，結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，從可行性分析到裝置投產(chǎn)全過程進(jìn)行講解。通過這種翻轉(zhuǎn)課堂的形式，不僅鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時也鍛煉了學(xué)生的合作交流意識、口頭表達(dá)能力。

（2）為了拓展學(xué)生的思路，組織學(xué)生觀看《大國重器》《超級工程》等紀(jì)錄片，并設(shè)置課堂展示和討論交流環(huán)節(jié)。其目的是讓學(xué)生對我國最新的技術(shù)裝備和制造業(yè)的發(fā)展情況有一定了解；同時，將紀(jì)錄片中的相關(guān)裝備與課程內(nèi)容聯(lián)系起來（如在《大國重器》中列舉生產(chǎn)中用到的設(shè)備、成套裝置，設(shè)備的設(shè)計選型，成套裝置中流程的設(shè)計、設(shè)備的布置安裝、控制儀表的設(shè)計及選型等），幫助學(xué)生將理論知識和工程實(shí)際相聯(lián)系。此外，邀請經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)工程師講解成套裝置設(shè)計過程涉及的內(nèi)容，包括過程工藝的研發(fā)、設(shè)計，過程設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、裝配和維護(hù)等一系列過程，從而使學(xué)生充分了解理論知識在工程實(shí)際的應(yīng)用，并熟練掌握過程裝備成套技術(shù)的設(shè)計過程及其相關(guān)問題。

2.3 教學(xué)手段的改革

2.3.1 以生產(chǎn)實(shí)踐、課程設(shè)計為依托

目前，很多學(xué)生對于過程裝備的認(rèn)識大多停留在書本知識上，所以在教學(xué)過程中，教師必須把教學(xué)和實(shí)踐緊密結(jié)合起來，注重理論聯(lián)系實(shí)踐。

首先，過程裝備成套技術(shù)課程中的內(nèi)容與過程工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，因此在理論授課之前，組織一次石化類企業(yè)的認(rèn)識實(shí)習(xí)，讓學(xué)生近距離接觸過程工業(yè)生產(chǎn)以及生產(chǎn)過程中涉及的設(shè)備、裝置等；并且在理論課授課過程中，將實(shí)習(xí)實(shí)踐過程中涉及的設(shè)備、機(jī)器、控制儀表以及整個流程工藝、成套裝置與教材內(nèi)容結(jié)合起來，進(jìn)一步鞏固學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和認(rèn)識。

其次，過程裝備成套技術(shù)課程的最終目的是使學(xué)生具備能夠進(jìn)行過程工業(yè)成套裝置設(shè)計的基本能力，并能靈活運(yùn)用所學(xué)知識承擔(dān)過程裝備成套技術(shù)主要環(huán)節(jié)的工作、解決其中的復(fù)雜工程問題。然而，僅僅通過理論課對于設(shè)備結(jié)構(gòu)的工作原理、設(shè)計和選型知識的講解，無法使學(xué)生真正理解成套裝置的設(shè)計選型以及安裝的全過程。因此，在授課過程中，需要融合課程設(shè)計元素，如在最后一章進(jìn)行典型成套裝置舉例講解時，有必要進(jìn)行一次課程設(shè)計，讓學(xué)生就某一具體生產(chǎn)過程進(jìn)行工藝設(shè)計、設(shè)備設(shè)計及選型、設(shè)備及管道的布置以及控制儀表的設(shè)計及選型等實(shí)踐，該課程設(shè)計的開展有助于鞏固理論知識，讓學(xué)生體驗(yàn)理論設(shè)計與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的過程，同時更好地為學(xué)生的大四畢業(yè)設(shè)計以及將來的工作奠定基礎(chǔ)。

2.3.2 采用合作式教學(xué)方法

由于過程裝備成套技術(shù)課程內(nèi)容龐雜，其內(nèi)容涵蓋了過程設(shè)備設(shè)計、過程流體機(jī)械、化工原理以及自動控制原理等多門課程的內(nèi)容。僅僅運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難在有限的學(xué)時內(nèi)將每一部分的知識點(diǎn)準(zhǔn)確地傳授給學(xué)生。因此，在本門課程的教學(xué)過程中，將采用合作式教學(xué)的方法進(jìn)行講授。合作式教學(xué)主要以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生自主性和合作性學(xué)習(xí)為主，在教師的指導(dǎo)下，借助各種教學(xué)資源，形成一種新型的教學(xué)模式。主要過程如下：

（1）建立學(xué)習(xí)小組。將的學(xué)生劃分成10 個小組，每組5～6 人，按照學(xué)生自愿的原則進(jìn)行組合，每組設(shè)定一名組長，小組建立后，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識和協(xié)作精神。小組組長負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌進(jìn)度、組內(nèi)成員分工等事務(wù)。在成套技術(shù)課程開始階段就將課題分配給學(xué)生，然后學(xué)生在教師授課的同時，以某裝置從產(chǎn)品開發(fā)與評價、經(jīng)濟(jì)性分析、工藝設(shè)計、設(shè)備選配、管線與管件、土建、安裝、試車等各個階段展開研究工作。

（2）課題實(shí)施及分配。將課程內(nèi)容按知識點(diǎn)進(jìn)行分類，共分成10 點(diǎn)：財務(wù)評價、工藝流程設(shè)計、過程裝備的布置設(shè)計、靜設(shè)備的設(shè)計及選型、動設(shè)備的設(shè)計及選型、管道系統(tǒng)的布置設(shè)計、控制工程設(shè)計及選型、絕熱設(shè)計、防腐設(shè)計、安裝試車及驗(yàn)收。每組選擇一個知識點(diǎn)作為各自小組的課題，在教學(xué)的過程中以工程案例為指導(dǎo)，引入教學(xué)知識點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解。同時，課后每組學(xué)生針對各自的課題及在課堂上講授的內(nèi)容，進(jìn)行舉一反三，以拓展知識點(diǎn)。以文檔的形式形成一篇完整的小組學(xué)習(xí)報告，報告上注明各組成員每人的具體工作。

（3）匯報及評價。在課程的最后，組織一次翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生自主選擇一套成套裝置，對成套裝置從可行性設(shè)計到投產(chǎn)全過程進(jìn)行講解，并且重點(diǎn)講解本組課題內(nèi)容；采用PPT 或者動畫形式進(jìn)行匯報，任課教師作為評委進(jìn)行評分和點(diǎn)評。同時，為鼓勵學(xué)生積極參與翻轉(zhuǎn)課堂，將最后一次翻轉(zhuǎn)課堂作為平時分的考查項(xiàng)，制定對應(yīng)的評分規(guī)則。

3 結(jié)語

過程裝備成套技術(shù)課程內(nèi)容寬泛，知識點(diǎn)設(shè)計范圍廣，本文針對課程的特點(diǎn)，開展了基于OBE 理念的教學(xué)改革，改革內(nèi)容從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變以及教學(xué)手段的豐富方面開展，旨在通過教學(xué)改革讓學(xué)生提升學(xué)習(xí)能力、鍛煉工程應(yīng)用能力以及合作交流能力，同時也讓學(xué)生理解并掌握課程的知識點(diǎn)。