裝備與控制工程專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)探索

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摘要：為了應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，傳統(tǒng)工科專業(yè)需要轉(zhuǎn)型升級(jí)為新型工科專業(yè)。分析了新工科背景下過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必要性，結(jié)合我校過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的探索與實(shí)踐，提出了專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的基本思路，以期為地方院校開(kāi)展傳統(tǒng)工科專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：新工科；過(guò)程裝備與控制工程；轉(zhuǎn)型升級(jí)；探索與實(shí)踐

21世紀(jì)以來(lái)，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的雙重驅(qū)動(dòng)下，全球范圍內(nèi)掀起了新一輪工程教育改革浪潮。隨著“中國(guó)制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略的實(shí)施，教育部于2017年提出了建設(shè)與發(fā)展新工科的行動(dòng)計(jì)劃[1]。吳愛(ài)華、鐘登華、林健、陸國(guó)棟和夏建國(guó)等從不同角度闡述了新工科建設(shè)的意義和基本思路[2-6]，林健、楊秋波等提出了傳統(tǒng)工科專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的原則、需要開(kāi)展的基礎(chǔ)工作和行動(dòng)方案等[7-8]。新工科是應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的產(chǎn)物，是對(duì)當(dāng)前工科人才培養(yǎng)與勞動(dòng)力市場(chǎng)需求矛盾的現(xiàn)實(shí)反思[9]。過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)(簡(jiǎn)稱過(guò)控專業(yè))作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，是在化工設(shè)備與機(jī)械的基礎(chǔ)上融入自動(dòng)控制等技術(shù)而形成的。柴天佑院士在2019年全球工業(yè)智能峰會(huì)上指出，工業(yè)制造主要分為離散型制造和流程型制造。過(guò)控專業(yè)研究對(duì)象不僅包括以過(guò)程裝備設(shè)計(jì)制造為代表的離散型智能制造，而且包括以石油化工為代表的生產(chǎn)工藝的流程型智能制造。目前我國(guó)是世界上門類最齊全、規(guī)模最龐大的流程工業(yè)制造大國(guó)，為滿足我國(guó)流程工業(yè)未來(lái)工程科技人才需要，全國(guó)相關(guān)高校也在積極探索符合新技術(shù)發(fā)展與專業(yè)特色的工程教育發(fā)展之路。周邵萍總結(jié)了華東理工大學(xué)過(guò)控專業(yè)從簡(jiǎn)單復(fù)合到綜合交叉的發(fā)展模式，提出了新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下的改革設(shè)想[10]。王柏村分析了浙江大學(xué)過(guò)控專業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇和新趨勢(shì)，呼吁相關(guān)高校盡快開(kāi)展專業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性研究，積極探索新工科背景下過(guò)控專業(yè)的工程教育發(fā)展之路[11]。本文遵循立德樹(shù)人、工程教育專業(yè)認(rèn)證和協(xié)同育人等理念，聚焦行業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域和新方向，分析了過(guò)控專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必要性，并對(duì)我校過(guò)控專業(yè)進(jìn)行了轉(zhuǎn)型升級(jí)的探索與實(shí)踐，提出了新工科背景下過(guò)控專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的具體思路，可為地方院校傳統(tǒng)工科專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供參考與借鑒。

1新工科背景下過(guò)控專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必要性

1.1專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的現(xiàn)實(shí)背景

過(guò)控專業(yè)涉及過(guò)程工藝與控制、裝備設(shè)計(jì)與制造、裝備檢測(cè)與運(yùn)維等多個(gè)方面[11]。隨著世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)變化、資源品質(zhì)劣化和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，過(guò)程裝備也逐漸向高溫、深冷、復(fù)雜腐蝕、超大容積、超大壁厚等極端方向發(fā)展，原有過(guò)程工藝控制特別是過(guò)程裝備設(shè)計(jì)制造面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時(shí)國(guó)內(nèi)過(guò)程裝備整體設(shè)計(jì)制造手段相對(duì)落后、工藝裝備水平不高，而且大多數(shù)企業(yè)缺乏研究開(kāi)發(fā)能力。支撐工業(yè)變革和發(fā)展的高等工程教育，必須直面行業(yè)變革，緊跟時(shí)代步伐，及時(shí)進(jìn)行專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，解決好行業(yè)發(fā)展人才培養(yǎng)需求的問(wèn)題。

1.2專業(yè)未來(lái)發(fā)展的需求

過(guò)控專業(yè)未來(lái)發(fā)展，不僅包括過(guò)程裝備本身的智能化，而且包括生產(chǎn)工藝和流程、經(jīng)營(yíng)管理等方面的智能優(yōu)化。新一代信息技術(shù)、人工智能與流程工業(yè)的深度融合，是過(guò)程裝備具備自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行等功能的重要手段；同時(shí)也是過(guò)程工業(yè)如材料成型、食品加工、生物科技、石油化工等，向互聯(lián)化、社會(huì)化、智能化等新業(yè)態(tài)、新模式發(fā)展的重要基石；是過(guò)程工業(yè)向價(jià)值鏈高端發(fā)展，提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈整體競(jìng)爭(zhēng)力的有力支撐。以新一代信息技術(shù)、人工智能和互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式的更新和迭代周期越來(lái)越短，專業(yè)升級(jí)改造必須聚焦行業(yè)特色，挖掘?qū)I(yè)建設(shè)重點(diǎn)、拓展專業(yè)建設(shè)的新方向和新領(lǐng)域，以快速反應(yīng)和調(diào)整應(yīng)對(duì)快速的技術(shù)迭代，形成對(duì)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)適應(yīng)的地方高校新工科人才培養(yǎng)模式，才能確保專業(yè)人才培養(yǎng)更好地滿足未來(lái)行業(yè)的發(fā)展需求。

2新工科背景下過(guò)控專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)

2020年我校通過(guò)專業(yè)升級(jí)改造頂層設(shè)計(jì)，一方面強(qiáng)化專業(yè)與信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的融合，打破學(xué)科專業(yè)長(zhǎng)期形成的觀念、邊界和內(nèi)涵；另一方面在學(xué)科交叉融合中，強(qiáng)調(diào)專業(yè)研究方向和特色內(nèi)涵不能變，特別注意專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)為智能制造工程后與傳統(tǒng)機(jī)械制造專業(yè)在專業(yè)定位上區(qū)分度的把握。在此基礎(chǔ)上，從重設(shè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、重設(shè)畢業(yè)要求、重構(gòu)課程體系和實(shí)踐教學(xué)體系、重建師資隊(duì)伍等方面進(jìn)行全面重構(gòu)，對(duì)新工科背景下過(guò)控專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

2.1對(duì)接行業(yè)需求重設(shè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

人才培養(yǎng)目標(biāo)決定著專業(yè)建設(shè)方向和人才培養(yǎng)定位。第一，明確新工科背景下過(guò)控專業(yè)學(xué)生的能力要求?；谛鹿た平ㄔO(shè)內(nèi)涵和工程教育專業(yè)認(rèn)證“持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，深入企業(yè)調(diào)研論證產(chǎn)業(yè)需求，跟蹤世界流程工業(yè)領(lǐng)域前沿發(fā)展趨勢(shì)，組織校企專家進(jìn)行研討、分析國(guó)內(nèi)外流程行業(yè)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力要求標(biāo)準(zhǔn)。第二，分析目前過(guò)控專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)存在的問(wèn)題。結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展總體規(guī)劃，走訪同類高校，參加行業(yè)相關(guān)會(huì)議和過(guò)控專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)會(huì)議，分析本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與新工科畢業(yè)要求之間的差異。第三，開(kāi)展人才培養(yǎng)目標(biāo)合理性評(píng)價(jià)。通過(guò)收集各利益相關(guān)方對(duì)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的合理性評(píng)價(jià)意見(jiàn)和建議，考量本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與區(qū)域行業(yè)企業(yè)人才需求、學(xué)校辦學(xué)定位、專業(yè)辦學(xué)特色之間的吻合程度。在此基礎(chǔ)上，重構(gòu)人才培養(yǎng)目標(biāo)。本專業(yè)圍繞國(guó)家制造業(yè)的需求，立足武漢地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，面向湖北，輻射全國(guó)，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展，適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，具有社會(huì)責(zé)任感、良好的職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)合作精神和較強(qiáng)實(shí)踐能力，掌握機(jī)械、控制、信息等智能制造工程相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)與技能，能夠從事流程工業(yè)過(guò)程裝備智能設(shè)計(jì)、制造、故障診斷與運(yùn)維、流程企業(yè)智能制造系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)、管理等工作的應(yīng)用型高級(jí)人才。

2.2以能力為導(dǎo)向重設(shè)畢業(yè)要求

重設(shè)畢業(yè)要求，一是分析當(dāng)前過(guò)控專業(yè)畢業(yè)要求與行業(yè)發(fā)展的契合度。分析現(xiàn)有畢業(yè)要求中學(xué)生知識(shí)和工程素養(yǎng)的要求與現(xiàn)代流程工業(yè)發(fā)展需求的匹配度問(wèn)題，分析現(xiàn)有畢業(yè)要求與快速發(fā)展的行業(yè)需求的適應(yīng)度問(wèn)題，分析行業(yè)科技創(chuàng)新對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力滿意度問(wèn)題。二是深入研究新一代信息技術(shù)、人工智能等與過(guò)控專業(yè)知識(shí)的交叉融合，探討新技術(shù)融合對(duì)過(guò)控專業(yè)人才知識(shí)、能力和素養(yǎng)三方面的要求。三是結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證和2018年全國(guó)教育大會(huì)中所提出的培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人的總目標(biāo)，將新工科背景下過(guò)控專業(yè)學(xué)生能力要求和培養(yǎng)目標(biāo)細(xì)化為新工科背景下過(guò)控專業(yè)的畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以培養(yǎng)學(xué)生能力為導(dǎo)向重設(shè)畢業(yè)要求。

2.3反向設(shè)計(jì)重構(gòu)課程體系

課程體系及課程內(nèi)容是人才培養(yǎng)的主要載體，是專業(yè)培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容，關(guān)系到人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)[12]。第一，從專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)核心和專業(yè)拓展三個(gè)不同層次厘清專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)與課程體系之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，梳理和完善與課程體系相匹配的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核評(píng)定各方面之間的關(guān)系。第二，分析當(dāng)前過(guò)控專業(yè)課程體系存在的問(wèn)題?，F(xiàn)有的專業(yè)知識(shí)和課程教學(xué)內(nèi)容普遍落后于產(chǎn)業(yè)實(shí)踐迭代的速度，同時(shí)課程之間缺乏有機(jī)聯(lián)系和相互支撐，課程目標(biāo)之間協(xié)同性有待加強(qiáng)。第三，明確重塑課程體系的實(shí)踐路徑，過(guò)控專業(yè)以體現(xiàn)現(xiàn)代流程產(chǎn)業(yè)鏈的過(guò)程原理為經(jīng)線，以涵蓋信息化、智能化、“互聯(lián)網(wǎng)＋”、大數(shù)據(jù)、云制造、人工智能等多學(xué)科交叉融合的知識(shí)為緯線，構(gòu)建學(xué)科交叉融合、梯次遞進(jìn)的課程體系。

2.4多維度協(xié)同重構(gòu)實(shí)踐教學(xué)體系

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生素質(zhì)養(yǎng)成和基本技能建立的直接載體[13]。第一，深入研究新工科背景下過(guò)控專業(yè)理論知識(shí)、專業(yè)能力和工程素養(yǎng)之間的關(guān)系，從專業(yè)認(rèn)知、專業(yè)技能養(yǎng)成和專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用三個(gè)不同層次對(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)(實(shí)訓(xùn)、競(jìng)賽等)和設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二，結(jié)合學(xué)校專業(yè)特色和行業(yè)背景，創(chuàng)建學(xué)創(chuàng)融合、虛實(shí)結(jié)合、校(校)企聯(lián)合的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。目前與天津大學(xué)協(xié)作，建成流體流動(dòng)阻力、變壓吸附氣體分離等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。第三，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研對(duì)接，將企業(yè)需求與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行融合，將工程案例教學(xué)法與項(xiàng)目教學(xué)法有機(jī)結(jié)合，搭建校企、校校合作綜合育人平臺(tái)。目前與北京化工大學(xué)合作搭建了壓力容器應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，與武漢過(guò)控科技有限公司合作搭建了校企合作育人的換熱器綜合性能測(cè)試平臺(tái)，等等。多維度協(xié)同，構(gòu)建以校(校)企聯(lián)合協(xié)同育人機(jī)制為經(jīng)線，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)平臺(tái)為緯線的實(shí)踐教學(xué)體系。

2.5打破學(xué)科壁壘和校企隔閡重建師資隊(duì)伍

第一，學(xué)校內(nèi)部師資重組。我校2020年完成了不同學(xué)科專業(yè)教師的重組，自動(dòng)化、機(jī)械與過(guò)控專業(yè)教師進(jìn)行了院系調(diào)整。目前正在利用校內(nèi)教學(xué)資源，定制模塊化交叉學(xué)科課程，以利于學(xué)科交叉、知識(shí)融合和項(xiàng)目創(chuàng)新。第二，整合企業(yè)和相關(guān)高校師資資源。目前我校通過(guò)為相關(guān)企業(yè)“量身定制”人才，初步建立了校企聯(lián)合專業(yè)導(dǎo)論課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，下一步將結(jié)合教師服務(wù)企業(yè)和教師科研團(tuán)隊(duì)情況，優(yōu)選省內(nèi)流程工業(yè)企業(yè)和合作高校，將專業(yè)知識(shí)豐富、業(yè)務(wù)素質(zhì)高、職業(yè)道德好的業(yè)務(wù)骨干“引進(jìn)來(lái)”，聘為校外兼職教師。以校內(nèi)骨干教師為核心，合作企業(yè)或高校專家為輔助，將不同學(xué)科專業(yè)的教師融合、將企業(yè)工程師與學(xué)校教師融合，初步培養(yǎng)一批復(fù)合型教師隊(duì)伍。

3結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)新工科背景下過(guò)控專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必要性進(jìn)行了分析，通過(guò)重設(shè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、重設(shè)畢業(yè)要求、重構(gòu)課程體系和實(shí)踐教學(xué)體系、重組師資隊(duì)伍五個(gè)維度進(jìn)行了我校過(guò)控專業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的探索與實(shí)踐，以加快過(guò)程裝備與新技術(shù)的深度融合和專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，可為地方院校傳統(tǒng)工科專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供借鑒與啟發(fā)。

作者:劉紅姣 晉梅 王小雨 閔珉 單位:江漢大學(xué)智能制造學(xué)院