中国教育

（北京化工大学  钱才富 段成红 戴凌汉 于洪杰 高金吉）

　　北京化工大学“化工设备与机械”专业是建校时设置的老专业，为国家培养了大量专业人才，然而，从20世纪80年代以来，随着工业结构的转变，该专业知识体系已不适应要求。再加上投入不足，使得专业教学无特色，在全国同类专业中缺乏影响力。1998年教育部对普通高校本科专业目录进行调整，化工设备与机械专业改造拓展为“过程装备与控制工程”专业。以此为契机，我们在教育部、北京市和北京化工大学的教改项目支持下，对原“化工设备与机械”专业的课程、实验、实践等各项教学内容进行全面深入的改革。

　　1.制定人才培养目标和教学改革目标

　　在教学改革中，我们首先制定了新的人才培养目标：培养社会主义建设需要的、德智体美全面发展的、思路开阔、基础扎实、适应能力强、具有创新精神、能从事过程装备与控制的设计、研究、运营、技术开发以及管理的高级专门人才。新的人才培养目标更强调创新性和工程应用性人才的培养。
北京化工大学是全国过程装备与控制工程专业教学指导分委员会的主任单位，化工过程机械学科是北京市重点学科。因此，我们教学改革的目标和定位是：以学生为本，以高水平的师资队伍为保证，优化课程体系与内容，应用现代教学方法与手段，加强教学实践与创新，使北京化工大学的过程装备与控制工程专业教学水平处于国内领先水平。

　　2.教学改革的基本内容

　　（1）优化课程结构，拓宽专业基础

　　以前的化工设备与机械专业总学时高达2700多课时，远远超过原国家教委及学校的要求，并且课程体系不合理，有课程内容重复的现象。另外，专业面太窄，新知识、新技术的吸收不多，不能满足现代社会对工科毕业生的要求，因此，我们对更名后的过程装备与控制工程专业的课程体系进行了调整和优化。其指导思想是“加强理论基础，拓宽专业口径，注重创新能力和综合素质培养”。依据该指导思想，修订了教学计划，主要变化表现在以下几方面：①将一些课程进行了合并。②为了拓宽专业口径，增加了一些新课程。③增加专业实验课时，加强学生动手能力的培养。修订后的教学计划课时总数已少于2500课时，知识结构更为合理，学生的自主性更强。教学计划体现了以装备为主体、过程和控制为两翼的交叉性专业特色。

　　（2）改善教学手段，摸索教学方法

　　过程设备种类繁多、结构复杂、设计与制造特色明显，即使在过去多学时情况下，专业课的教学尚有一定的难度，主要问题表现在结构细节课堂上难以讲授清楚、公式演算繁杂以及专业内容枯燥等。学时减少后，教学难度无疑更大。为此，我们在调整教学内容的同时，在教学手段上下工夫，尽可能采用现代教学方法，使讲解内容形象化、讲解过程生动化。例如，我们开发了《固定管板换热器》、《浮头换热器》、《板式塔》、《填料塔》及《搅拌釜》五套三维动画多媒体教学软件，该软件以动画形式从不同角度介绍了设备的总体结构、组装过程和零部件形状，由于立体感强、色彩分明、层次清楚，将教师的抽象讲解转变为学生的感性观察，基本上解决了利用黑板甚至挂图也难以将结构细节表达清楚的问题。另外，《过程设备设计》、《工业化学》、《工程热力学》、《过程装备控制技术与应用》、《设备成套技术》、《过程流体机械》等课程都采用了多媒体教学。

　　同时，我们在课程教学中也不断摸索一些生动、有效的教学方法。例如，在知识模块的开始，采用问题式教学，通过提出问题，引入准备讲授的内容；在课程讲解过程中，采用对话式教学，通过教师与学生互动，引导学生思考，活跃课堂气氛；在内容内在联系较少时，采用归纳式教学，将讲解内容提炼；在课程内容难以理解时，采用对比式教学，从物理图像甚至是更高层次上将所讲内容与他们过去所学的内容进行比较，使他们明白到底是怎么回事。

　　（3）加强专业实验建设，注重创新能力培养

　　在教学改革中，实验教学改革是重点。实验教学的设计思想是“以验证型实验巩固理论知识，以复合型实验提高综合素质，以研究型实验培养科研能力，以设计型实验培养创新能力”。

　　先进的实验装置是设计优秀实验内容的基础。在近几年中，我们对专业实验装置进行了较大的改造和建设。原“化工设备与机械”专业的专业实验主要是设备的应力测定实验和性能测试实验，这些实验内容已不能满足过程装备与控制工程专业的要求，因此我们一方面对原有的实验进行改造，增加了数据自动采集和性能控制方面的内容；另一方面开设新的具有专业特色并能培养学生动手能力和创新能力的多功能综合实验。目前我们已经研制出了过程设备与控制多功能综合实验台和过程装备与控制工程专业基本实验综合装置，这是两套综合性很强的先进本科实验装置，前者能开发8个本科实验：①离心泵性能测定实验；②换热器壳体应力测定实验；③换热器换热性能实验；④流体传热膜系数测定实验；⑤管程和壳程压力降测定实验；⑥离心泵恒压力控制实验；⑦离心泵恒流量控制实验； ⑧换热器出口恒温度控制实验。后者能开发6个本科实验：①内压薄壁容器应力测定实验；②薄壁圆筒外压失稳实验；③离心泵性能测定实验④单容及双容液位控制实验；⑤恒压力控制实验；⑥恒流量控制实验。我们还结合高金吉院士的科研，参与开发了“高速旋转机械主动平衡实验装置”及“设备远程监测系统”。努力让学生在学习中研究，在研究中学习。

　　有了先进的实验装置，目前的专业实验课时已由过去的8学时增加到了20学时。

　　另外，我们还对过程设备与控制多功能综合实验台的多数实验进行了实验仿真。它是对实验过程和相关设备进行计算机模拟，有助于克服实验台数少、实验课时有限的矛盾。同时，将实验仿真和实际实验结合起来，更能达到提高学生学习兴趣、增加学生参与性、扩大学生知识面的作用。

　　（4）丰富实习内容，拓宽实习途径

　　在专业实习方面，我们改变了过去那种校外实习的单一模式，建立了校内实习基地，提出了校内校外相结合的复合型实习模式。校内实习的内容包括学生自己动手拆装机器、仿真实习、专家讲座及观看录像等。我们已经购置了压缩机、各种泵、阀等典型的机器设备，供学生拆装。通过拆装实习，学生对机器设备中各零部件的结构、装配关系的理解明显加深。在仿真实习中，学生的主动性得到充分发挥，对化工过程、设备性能及控制参数有了更深的理解。实践表明，这种校内校外相结合的实习模式既缓解了实习压力，又丰富了实习内容，学生反映不错。

　　（5）增加毕业设计内容，提高学生综合素质

　　过程装备与控制工程专业的毕业设计是对学生综合能力的考察，目的在于使学生了解化工设备工程设计的一般程序，掌握有关设计标准及规范，培养学生解决工程实际问题的初步能力。我们在保持设备设计的特色外，对一些学生增加了过程及设备控制方面的设计内容，从而扩大了学生的知识面，提高了他们毕业后的就业机会。此外，北京化工大学具有三类压力容器设计资格，我们在毕业设计中提倡“真题真做”，提倡包括工艺、设备和控制在内的成套设备设计，以培养学生的实践意识、工程意识、全局意识。

　　3.教学改革的主要特色

　　（1）实行整体教学改革，打造过程、装备、控制相交叉的专业特色
教学改革涉及了培养目标以及课程、实验、实践等各个教学环节，形成了以机械为主、过程与控制兼顾（即一机两翼）的交叉性新专业。

　　（2）锤炼精品课程，大力提高教学效果

　　在课程教学改革中，坚持以优质教学质量为目标，以精品课程建设为方向，从软、硬件两方面入手，提出具体措施，经常性地评估教学效果。

　　（3）研制综合实验装置，提出复合型实习模式

　　根据专业知识结构和要求研制出的综合实验装置在全国专业实验改革中起到了引领作用，复合型实习模式的提出有效地解决了目前存在实习难题。

　　（4）教学与科研互动，与工程密切结合

　　在教学改革中，始终把培养学生的创新能力、动手能力和解决工程问题能力摆在首位。

　　4．教学改革成果及其推广

　　（1）“过程设备与控制多功能综合实验台”、“过程装备与控制工程专业基本实验综合装置”及“压缩机实验装置”等已被全国10多所高校采用，受到了全国同行的高度赞赏。

　　（2）教改成果于2002年和2004年获北京化工大学优秀教学成果一等奖；2004年获北京市教学成果一等奖；2005年获国家级教学成果二等奖，这是到目前为止，全国过程装备与控制工程专业所取得的唯一国家级教学成果奖。
　　（3）“过程设备设计”课程在2004年被评为国家精品课程，这是到目前为止，全国过程装备与控制工程专业所取得的唯一国家级精品课程。该课程教学软件已在全国几十所高校推广。

　　（4）在校学生的创新能力明显提高，在2004年9月举行的全国首届大学生机械创新设计大赛上，我校过程装备与控制工程专业的学生获得一等奖1项。

　　（5）我们组织编写或参与编写出版了5本教材，在《化工高等教育》、《高教研究》等刊物上发表了10余篇教改论文。

     　（6）作为教指委员主任单位，我们主持组织了一系列教学会议，为全国过程装备与控制工程专业的建设与发展做出了突出贡献。北京化工大学在每个会议上都作了关于教学改革方面的大会发言，并引起很大反响。发言内容被收入正式出版的会议论文集中。