基于石油化工特色的过控专业六结合创新能力培养体系研究

冯　定　冉小丰　张慢来　张　琴

（长江大学机械工程学院　湖北　荆州　434023）

创新是人类特有的认识能力和实践能力，是人类主观能动性的高级表现形式，是推动民族进步和社会发展的不竭动力。社会的改革与发展离不开创新，也就离不开创新型人才的培养。至1998年化工设备与机械专业正式更名为过程装备与控制工程专业以来，许多教师和研究人员在创新型人才培养模式上不断地进行探索，为该专业人才培养开辟了更为广阔的空间^［1-3］。本校过控专业紧密结合学校石油特色，围绕石油化工装备行业人才需求，通过“六结合“方案，建立了基于石油化工特色的过程装备与控制工程专业创新能力培养体系。

1　机械基础课程的实验与创新实践相结合

过控专业创新性人才需具有一定的研究、开发新型石油化工过程设备及机械的创新能力，能在化工，石油，能源……机械及劳动等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作。因此在创新实践的进行过程中，与机械基础课程的实验特别是课程作业、课程设计和课程实验等三大实践性教学环节对于学生工程实践能力和创新能力的培养具有十分重要的作用，必须建立一体化、多层次、开放式的创新“过控”专业实验教学体系。本校过控专业创新实验教学体系由基础性创新实验、技术基础性创新实验和专业性创新实验三个层次组成，突出了实验的设计性、研究性和探索性以及学生的创新意识和实践能力的培养^［4］。

创新实验教学体系构建融入了“充分利用机械基础创新实验基地开设基础性创新实验，增加综合性和设计性实验项目开设材料成形技术基础创新实验，以及利用本专业老师研究室和研究项目开设专业性创新实验”的建设总体构思^［5，6］，并将创新实践活动深入到实践性教学的环节，且创新实验内容与该专业培养方向一致，并具有一定石油特色。在实验内容改革与创新上，该专业提出了以下创新实验项目：①机械三维造型创新设计与制作实验；②机构运动方案创新实验；③电工电子自动化创新实验；④塑性成型工艺性能综合创新实验；⑤焊接成型工艺综合创新实验；⑥成形机械和装备创新设计与加工实验；⑦硅橡胶模具设计、加工与离心铸造实验；⑧新型功能高分子材料的制备、加工及性能测试实验；⑨石油钻采设备与工具磁记忆检测与数据处理实验；⑩石油钻采工具先进制造技术实验。以下是学生参与创新实践、创新作品、创新竞赛的部分图片（图1）。

2　创新实践教学与石油化工特色相结合

石油化工类院校的特点是在石油化工领域具有突出的优势，毕业生去石油化工企业单位后能快速成长，竞争力强。我校过控专业人才培养具有的特色是：服务石油石化行业和地方经济的专业服务特色。特色专业人才培养目标是：培养适应我国社会主义现代化建设需要，德智体美全面发展，掌握机械工程相关的基础理论、专业知识、应用方法和基本技能，具有创新品质和发展能力，在石油行业和地方企业能从事机械产品设计、制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面的高级工程技术人才。

从2009级学生开始，我们就进行了与石油化工特色相结合的创新实践教学改革探索。一是利用机械工程学院现有实验条件，在毕业设计期间增加一周综合实验，综合实验由机械运动方案创新实验、化工工艺设计、离心泵性能测试实验、抽油机性能参数测量实验等验证性、设计创新性、综合性及具有石油特色的实验组成，通过实验，提高学生的综合实验能力，较突出的是自制“压力容器失稳试验”；二是积极探索与企业（或研究院所）联合指导毕业设计的路子，从2007届毕业生开始，每年坚持送10％以上的毕业生到油田单位、炼化厂和石油机械制造企业进行毕业设计，并由企业技术人员和教师联合指导，学生普遍反映收效大，许多学生甚至直接被企业留下工作。三是建立了一批具有石油特色的学习实习基地^［7］。以现有的机械工程训练中心、石油研究所、机械工程实验中心为基础，不断扩展机械设计制造实习基地和大学生机械创新基地，建成以荆门炼油厂、荆门宏图特种飞行器制造有限公司、第四石油机械厂、中国石化集团江汉石油管理局沙市钢管厂为主的校外实习基地。实践是创新的基础，只有在科学实验、社会实践、工业实践和科技创新实践中才能感悟科学的真谛。

3　专业实验室的建设与创新实践基地建设相结合

在实验室建设上以先进性、实效性和前瞻性为原则，以培养学生技术应用能力和工程素质为目标，逐步建成在数控加工技术、CAD/CAE等方面水平先进、管理完善、布局合理、功能齐全的实验室，满足教学、科研、技术服务的需要。目前机械学院有1个湖北省实验教学示范中心——机械工程实训中心（图2）、1个湖北省高等学校大学生创新活动基地——机电集成技术大学生创新活动基地，为过程装备与控制工程专业创新性人才培养创造了更有利的条件。

在实践能力和创新能力培养方面，学院以机械工程训练中心和机械工程实验中心为基础，构建过程装备与控制工程专业创新性人才培养实践教学平台，形成了机械基础工程训练、先进技术技能训练和综合创新训练组成的训练体系，建立了多个大学生机械创新实践模块。以此为依托，积极改革和创新实验教学、专业实习、石油机械特色实习、毕业设计等实践性环节，深化第二课堂创新实践活动，搭建和提升了以机械创新设计大赛为载体的机械创新平台，以及以大学生创新性实验计划项目为载体综合创新平台，人才实践能力、创新能力培养的改革不断深化，人才实践能力、创新能力不断提高。

机械工程实训中心教学体系内容涉及机械基础知识、机械设计、机械制造、石油设备、石油生产、创新设计等方面的知识，含机械、材料、电子、控制及自动化、液压等多个学科领域，有利于培养学生的全面工程素质，有利于培养学生的工程实践能力，有利于培养学生的科研能力和创新能力。2014年7月，机械工程学院与江汉四机厂共同建设了“长大—四机研究生工作站”，截至目前为止，已有40多名研究生进入该站参与四机厂的科研攻关项目，为过控专业学生创新能力的培养创造了良好条件。

4　石油化工机械与计算机技术相结合

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，其发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。

机电一体化，能够节约能源、净化排气、提高效率，能提高操纵性能、安全性、可靠性，能够实现运行的合理化管理，是现代科技发展的一种必然趋势。传统的石油机械，消耗的能源多，劳动效率低，作业劳动量大，危险性大，因而经济效益不高。实现石油机械的机电一体化，已是一个迫切的需要。

石油机械与机电一体化和计算机相结合可以从以下几个方面入手，在石油化工设备中，除了整个生产过程的计算机控制和管理外，还可以进行泵站、风机的交流电机的调速和自动测试、记录及处理数据等；泵站、转油站等设备集中的站台，自动检测与动量测量，分析，运行监视，自动停启，报警等；成套车装设备的程序控制，如大型压裂设备，测井设备，注水泥设备的自动程序控制，将大大提高作业的质量；远距离输出油管的自动化作业；钻井等危险作业的计算机操作，随钻测试等。

为了让学生重视石油化工机械的机电一体化，采取了多项措施。一是增加了CAD/CAE工程软件应用实习，使同学们学会并提高了应用常用工程软件对工程实际问题进行设计、造型、分析等的能力；二是增设现代加工技术实践或专业创新实践，通过数控编程实践（图3），毕业生的动手能力、创新能力得到了很好的提升；三是积极开展实践教学与创新大赛的结合，如将计算机绘图实践与学校的计算机三维实体造型设计大赛、国家的制图技能大赛、大学生机械创新设计大赛相结合，收到了很好的成效，学生在省级、国家大赛中取得了较好的成绩。

5　学生的创新实践和科研与实验室的建设相结合

通过建立过程装备与控制工程学生培养专项基金，积极组织、鼓励学生参加各类学科竞赛（如英语竞赛）和科技创新（如湖北省高校机械设计创新大赛、计算机三维实体造型创新设计大赛）、课外科研活动，并对学生在发表论文和申请专利时给予指导和经费支持，争取获得显著的成果。近2年获全国大学生英语竞赛三等奖1人，获湖北省大学生机械创新设计大赛二等奖4人，获批国家实用新型专利1项，获全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛一等奖5人次、二等奖3人次、三等奖1人次，全国大学生工程训练综合能力竞赛湖北省预赛二等奖、三等奖各1人次。

学生的创新思维以及比赛过程中的创新实践，这其中好的创新想法的实现，都需要实验室和实验设备等硬件的支持。在满足学生要求的过程中，逐渐完善学校实验室的设备积累，建设了多个具有石油特色的创新实验室（图4）。实验室的建设主要是为学生、老师提供设计、制造装备、工具、仪器，提供相对独立、相对集中的工作环境、条件和场所。在创新实践的过程中，也会对实验室提出各种各样的要求。

通过创新教育实践和实验室的建设，学生的创新意识增强，创新能力得到了普遍的提高。随着学生自己的创新作品不断增多，在各级各类竞赛取得了优良成绩，近年来该专业的就业率保持在90％以上，受到用人单位的广泛接受和好评。

6　第二课堂活动与创新实践相结合

第二课堂着重于学生创新思维以外的创新素质的培养，包括口头与文字表达能力、人际交往能力、组织管理能力、专业领域动手能力等方面。实际上，第二课堂的很多方面是第一课堂的延伸与补充，是个高校大学生创新能力的重要途径。第二课堂活动与创新相结合，要使学生有目前存在较多的“模仿——重复式”学习向“发现——探索性”学习转变，做到课堂教学与课外教学协调发展，互为补充。同时引导学生积极主动的提高动手能力、实践能力，培养和发扬学生的个性和全面素质^［8］。

结合学校特色，针对过程装备与控制工程专业，构建以“科技前沿与新技术学术讲座”“机械之光系列学术活动”“玫瑰色的梦演讲比赛”“机械创新设计大赛”“全国过程装备创新设计大赛”等活动为核心第二课堂实践体系，为培养学生理论联系实际的能力、动手操作的能力、创造发明的能力、吃苦耐劳的精神、团结协作的意识等提供舞台。

第二课堂内容形式多样，强调互动交流和发挥创造，以此对过控专业课程教学方式进行改革创新。在专业课程集中授课过程中，选择与各专业课程密切相关的作业题目，采用分组完成和课堂讨论及评讲的方式，引导学生真正理解专业课程之间的联系，进一步激发学生对专业课的学习兴趣。以“过程装备成套技术”为例，该课程内容范围广，涉及过程设备、化工工艺、化工原理、过程控制、防腐、绝热、试车调试及安装等方面知识，信息分散、量大，学生理解、接受较为困难。为了使学生较好的掌握该课程的知识要点，本课程将学生分成若干小组，2～3人/组，每个小组以章节内容进行选题、搜集、整理、讲授，与其他学生分享，最后老师依据其内容、讲授过程来进行考核。新的教学方法充分发挥学生总结与知识检索能力，激发个人思考，为学生提供相当大的自由度和自主权，充分调动学生自主学习的主动性与能动性。

7　结束语

基于学校石油学科特色，以及毗邻中石化江汉油田和荆门炼油厂，具有良好的行业办学环境和条件，我校过程装备与控制工程专业进行了“六结合”创新能力培养体系研究。在过控专业创新性人才培养中，坚持了创新性人才培养与石油化工机械相结合特色之路，坚持了以石油化工机械为特色的办学方向，在形式、内容上进一步完善了贯穿石油特色的实践教学体系，将创新实践活动深入到实践性教学的诸多环节，提高了学生的综合实践能力和创新能力。

参考文献

［1］　张建平.过程装备与控制工程专业实验课程改革［J］.实验科学与技术，2007（2）：76-79.

［2］　王宗明，王振波，周昌静.突出石化特色-培养应用型复合人才［J］.高教论坛，2009（2）：53-57.

［3］　周志宏.过程装备与控制工程专业学生知识结构培养体系的研究［J］.现代企业教育，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］　刘利军，冯定，周志宏等.过程装备与控制工程专业课程设置调查分析［J］.广州化工，2014，42（12）：216-217.

［6］　张慢来，张琴，周志宏.过程装备与控制工程专业课程体系改革初探［J］.长江大学学报（自然科学版），2013，10（28）：122-123.

［7］　黄天成，周志宏，李美求，张慢来.过程装备与控制工程专业生产实习教学探讨［J］.长江大学学报（自然科学版），2014，11（4）.

［8］　魏培徽，马化祥，马莉萍.高校第二课堂与大学生创新素质培养的关系研究［J］.思想教育研究，2011（10）：99-102.