基于石油化工特色的過控專業六結合創新能力培養體系研究

馮　定　冉小豐　張慢來　張　琴

（長江大學機械工程學院　湖北　荊州　434023）

創新是人類特有的認識能力和實踐能力，是人類主觀能動性的高級表現形式，是推動民族進步和社會發展的不竭動力。社會的改革與發展離不開創新，也就離不開創新型人才的培養。至1998年化工設備與機械專業正式更名為過程裝備與控制工程專業以來，許多教師和研究人員在創新型人才培養模式上不斷地進行探索，為該專業人才培養開辟了更為廣闊的空間^［1-3］。本校過控專業緊密結合學校石油特色，圍繞石油化工裝備行業人才需求，通過“六結合“方案，建立了基于石油化工特色的過程裝備與控制工程專業創新能力培養體系。

1　機械基礎課程的實驗與創新實踐相結合

過控專業創新性人才需具有一定的研究、開發新型石油化工過程設備及機械的創新能力，能在化工，石油，能源……機械及勞動等部門從事工程設計、技術開發、生產技術、經營管理以及工程科學研究等方面工作。因此在創新實踐的進行過程中，與機械基礎課程的實驗特別是課程作業、課程設計和課程實驗等三大實踐性教學環節對于學生工程實踐能力和創新能力的培養具有十分重要的作用，必須建立一體化、多層次、開放式的創新“過控”專業實驗教學體系。本校過控專業創新實驗教學體系由基礎性創新實驗、技術基礎性創新實驗和專業性創新實驗三個層次組成，突出了實驗的設計性、研究性和探索性以及學生的創新意識和實踐能力的培養^［4］。

創新實驗教學體系構建融入了“充分利用機械基礎創新實驗基地開設基礎性創新實驗，增加綜合性和設計性實驗項目開設材料成形技術基礎創新實驗，以及利用本專業老師研究室和研究項目開設專業性創新實驗”的建設總體構思^［5，6］，并將創新實踐活動深入到實踐性教學的環節，且創新實驗內容與該專業培養方向一致，并具有一定石油特色。在實驗內容改革與創新上，該專業提出了以下創新實驗項目：①機械三維造型創新設計與制作實驗；②機構運動方案創新實驗；③電工電子自動化創新實驗；④塑性成型工藝性能綜合創新實驗；⑤焊接成型工藝綜合創新實驗；⑥成形機械和裝備創新設計與加工實驗；⑦硅橡膠模具設計、加工與離心鑄造實驗；⑧新型功能高分子材料的制備、加工及性能測試實驗；⑨石油鉆采設備與工具磁記憶檢測與數據處理實驗；⑩石油鉆采工具先進制造技術實驗。以下是學生參與創新實踐、創新作品、創新競賽的部分圖片（圖1）。

2　創新實踐教學與石油化工特色相結合

石油化工類院校的特點是在石油化工領域具有突出的優勢，畢業生去石油化工企業單位后能快速成長，競爭力強。我校過控專業人才培養具有的特色是：服務石油石化行業和地方經濟的專業服務特色。特色專業人才培養目標是：培養適應我國社會主義現代化建設需要，德智體美全面發展，掌握機械工程相關的基礎理論、專業知識、應用方法和基本技能，具有創新品質和發展能力，在石油行業和地方企業能從事機械產品設計、制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等方面的高級工程技術人才。

從2009級學生開始，我們就進行了與石油化工特色相結合的創新實踐教學改革探索。一是利用機械工程學院現有實驗條件，在畢業設計期間增加一周綜合實驗，綜合實驗由機械運動方案創新實驗、化工工藝設計、離心泵性能測試實驗、抽油機性能參數測量實驗等驗證性、設計創新性、綜合性及具有石油特色的實驗組成，通過實驗，提高學生的綜合實驗能力，較突出的是自制“壓力容器失穩試驗”；二是積極探索與企業（或研究院所）聯合指導畢業設計的路子，從2007屆畢業生開始，每年堅持送10％以上的畢業生到油田單位、煉化廠和石油機械制造企業進行畢業設計，并由企業技術人員和教師聯合指導，學生普遍反映收效大，許多學生甚至直接被企業留下工作。三是建立了一批具有石油特色的學習實習基地^［7］。以現有的機械工程訓練中心、石油研究所、機械工程實驗中心為基礎，不斷擴展機械設計制造實習基地和大學生機械創新基地，建成以荊門煉油廠、荊門宏圖特種飛行器制造有限公司、第四石油機械廠、中國石化集團江漢石油管理局沙市鋼管廠為主的校外實習基地。實踐是創新的基礎，只有在科學實驗、社會實踐、工業實踐和科技創新實踐中才能感悟科學的真諦。

3　專業實驗室的建設與創新實踐基地建設相結合

在實驗室建設上以先進性、實效性和前瞻性為原則，以培養學生技術應用能力和工程素質為目標，逐步建成在數控加工技術、CAD/CAE等方面水平先進、管理完善、布局合理、功能齊全的實驗室，滿足教學、科研、技術服務的需要。目前機械學院有1個湖北省實驗教學示范中心——機械工程實訓中心（圖2）、1個湖北省高等學校大學生創新活動基地——機電集成技術大學生創新活動基地，為過程裝備與控制工程專業創新性人才培養創造了更有利的條件。

在實踐能力和創新能力培養方面，學院以機械工程訓練中心和機械工程實驗中心為基礎，構建過程裝備與控制工程專業創新性人才培養實踐教學平臺，形成了機械基礎工程訓練、先進技術技能訓練和綜合創新訓練組成的訓練體系，建立了多個大學生機械創新實踐模塊。以此為依托，積極改革和創新實驗教學、專業實習、石油機械特色實習、畢業設計等實踐性環節，深化第二課堂創新實踐活動，搭建和提升了以機械創新設計大賽為載體的機械創新平臺，以及以大學生創新性實驗計劃項目為載體綜合創新平臺，人才實踐能力、創新能力培養的改革不斷深化，人才實踐能力、創新能力不斷提高。

機械工程實訓中心教學體系內容涉及機械基礎知識、機械設計、機械制造、石油設備、石油生產、創新設計等方面的知識，含機械、材料、電子、控制及自動化、液壓等多個學科領域，有利于培養學生的全面工程素質，有利于培養學生的工程實踐能力，有利于培養學生的科研能力和創新能力。2014年7月，機械工程學院與江漢四機廠共同建設了“長大—四機研究生工作站”，截至目前為止，已有40多名研究生進入該站參與四機廠的科研攻關項目，為過控專業學生創新能力的培養創造了良好條件。

4　石油化工機械與計算機技術相結合

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，其發展使冷冰冰的機器有了人性化，智能化。

機電一體化，能夠節約能源、凈化排氣、提高效率，能提高操縱性能、安全性、可靠性，能夠實現運行的合理化管理，是現代科技發展的一種必然趨勢。傳統的石油機械，消耗的能源多，勞動效率低，作業勞動量大，危險性大，因而經濟效益不高。實現石油機械的機電一體化，已是一個迫切的需要。

石油機械與機電一體化和計算機相結合可以從以下幾個方面入手，在石油化工設備中，除了整個生產過程的計算機控制和管理外，還可以進行泵站、風機的交流電機的調速和自動測試、記錄及處理數據等；泵站、轉油站等設備集中的站臺，自動檢測與動量測量，分析，運行監視，自動停啟，報警等；成套車裝設備的程序控制，如大型壓裂設備，測井設備，注水泥設備的自動程序控制，將大大提高作業的質量；遠距離輸出油管的自動化作業；鉆井等危險作業的計算機操作，隨鉆測試等。

為了讓學生重視石油化工機械的機電一體化，采取了多項措施。一是增加了CAD/CAE工程軟件應用實習，使同學們學會并提高了應用常用工程軟件對工程實際問題進行設計、造型、分析等的能力；二是增設現代加工技術實踐或專業創新實踐，通過數控編程實踐（圖3），畢業生的動手能力、創新能力得到了很好的提升；三是積極開展實踐教學與創新大賽的結合，如將計算機繪圖實踐與學校的計算機三維實體造型設計大賽、國家的制圖技能大賽、大學生機械創新設計大賽相結合，收到了很好的成效，學生在省級、國家大賽中取得了較好的成績。

5　學生的創新實踐和科研與實驗室的建設相結合

通過建立過程裝備與控制工程學生培養專項基金，積極組織、鼓勵學生參加各類學科競賽（如英語競賽）和科技創新（如湖北省高校機械設計創新大賽、計算機三維實體造型創新設計大賽）、課外科研活動，并對學生在發表論文和申請專利時給予指導和經費支持，爭取獲得顯著的成果。近2年獲全國大學生英語競賽三等獎1人，獲湖北省大學生機械創新設計大賽二等獎4人，獲批國家實用新型專利1項，獲全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽一等獎5人次、二等獎3人次、三等獎1人次，全國大學生工程訓練綜合能力競賽湖北省預賽二等獎、三等獎各1人次。

學生的創新思維以及比賽過程中的創新實踐，這其中好的創新想法的實現，都需要實驗室和實驗設備等硬件的支持。在滿足學生要求的過程中，逐漸完善學校實驗室的設備積累，建設了多個具有石油特色的創新實驗室（圖4）。實驗室的建設主要是為學生、老師提供設計、制造裝備、工具、儀器，提供相對獨立、相對集中的工作環境、條件和場所。在創新實踐的過程中，也會對實驗室提出各種各樣的要求。

通過創新教育實踐和實驗室的建設，學生的創新意識增強，創新能力得到了普遍的提高。隨著學生自己的創新作品不斷增多，在各級各類競賽取得了優良成績，近年來該專業的就業率保持在90％以上，受到用人單位的廣泛接受和好評。

6　第二課堂活動與創新實踐相結合

第二課堂著重于學生創新思維以外的創新素質的培養，包括口頭與文字表達能力、人際交往能力、組織管理能力、專業領域動手能力等方面。實際上，第二課堂的很多方面是第一課堂的延伸與補充，是個高校大學生創新能力的重要途徑。第二課堂活動與創新相結合，要使學生有目前存在較多的“模仿——重復式”學習向“發現——探索性”學習轉變，做到課堂教學與課外教學協調發展，互為補充。同時引導學生積極主動的提高動手能力、實踐能力，培養和發揚學生的個性和全面素質^［8］。

結合學校特色，針對過程裝備與控制工程專業，構建以“科技前沿與新技術學術講座”“機械之光系列學術活動”“玫瑰色的夢演講比賽”“機械創新設計大賽”“全國過程裝備創新設計大賽”等活動為核心第二課堂實踐體系，為培養學生理論聯系實際的能力、動手操作的能力、創造發明的能力、吃苦耐勞的精神、團結協作的意識等提供舞臺。

第二課堂內容形式多樣，強調互動交流和發揮創造，以此對過控專業課程教學方式進行改革創新。在專業課程集中授課過程中，選擇與各專業課程密切相關的作業題目，采用分組完成和課堂討論及評講的方式，引導學生真正理解專業課程之間的聯系，進一步激發學生對專業課的學習興趣。以“過程裝備成套技術”為例，該課程內容范圍廣，涉及過程設備、化工工藝、化工原理、過程控制、防腐、絕熱、試車調試及安裝等方面知識，信息分散、量大，學生理解、接受較為困難。為了使學生較好的掌握該課程的知識要點，本課程將學生分成若干小組，2～3人/組，每個小組以章節內容進行選題、搜集、整理、講授，與其他學生分享，最后老師依據其內容、講授過程來進行考核。新的教學方法充分發揮學生總結與知識檢索能力，激發個人思考，為學生提供相當大的自由度和自主權，充分調動學生自主學習的主動性與能動性。

7　結束語

基于學校石油學科特色，以及毗鄰中石化江漢油田和荊門煉油廠，具有良好的行業辦學環境和條件，我校過程裝備與控制工程專業進行了“六結合”創新能力培養體系研究。在過控專業創新性人才培養中，堅持了創新性人才培養與石油化工機械相結合特色之路，堅持了以石油化工機械為特色的辦學方向，在形式、內容上進一步完善了貫穿石油特色的實踐教學體系，將創新實踐活動深入到實踐性教學的諸多環節，提高了學生的綜合實踐能力和創新能力。

參考文獻

［1］　張建平.過程裝備與控制工程專業實驗課程改革［J］.實驗科學與技術，2007（2）：76-79.

［2］　王宗明，王振波，周昌靜.突出石化特色-培養應用型復合人才［J］.高教論壇，2009（2）：53-57.

［3］　周志宏.過程裝備與控制工程專業學生知識結構培養體系的研究［J］.現代企業教育，2009（12）：66-67.

［4］　Feng Ding，Fang Yong，Zhang Manlai，Zhang Qin，Liu Li-jun.Research of Three Modules Practice Teaching System based on Petroleum Feature of Process Equipment and Control Engineering［J］.Applied Social Science，V52，2014：464-467，ISSN：2160-1070.

［5］　劉利軍，馮定，周志宏等.過程裝備與控制工程專業課程設置調查分析［J］.廣州化工，2014，42（12）：216-217.

［6］　張慢來，張琴，周志宏.過程裝備與控制工程專業課程體系改革初探［J］.長江大學學報（自然科學版），2013，10（28）：122-123.

［7］　黃天成，周志宏，李美求，張慢來.過程裝備與控制工程專業生產實習教學探討［J］.長江大學學報（自然科學版），2014，11（4）.

［8］　魏培徽，馬化祥，馬莉萍.高校第二課堂與大學生創新素質培養的關系研究［J］.思想教育研究，2011（10）：99-102.