唐宇，王宏祥，李金华，黄海龙

(辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001)

实验教学是专业教学体系中的一项重要环节，旨在培养学生的动手能力和创新意识，更好地满足社会对高级复合型人才的需求[1]。“过程装备与控制工程”专业（以下简称“过控”专业）由原先的“化工设备与机械”专业拓建而成。该专业涵盖的学科领域宽、涉及的知识面广，是一个典型的学科交叉型专业[2]。随着科技前沿的迅速发展，“过控”行业对学生的工程实践能力提出了更高的要求，尤其是在我国正式加入《华盛顿协议》后，全国各个高校纷纷开启了工程教育专业认证的热潮[3]。依据工程教育认证的新标准，对专业实验教学提出了新的要求，开启了“以学生为中心”，以“成果为导向”（OBE：Outcome Based Education）和“持续改进”的工程教育模式[4-5]。而许多高校“过控”专业中的实验教学内容和配套设备已不能满足工程教育认证的新要求，在实验教学中普遍存在实验装置老旧、所开项目单一、设备利用率低、“三性”实验匮乏等问题，这些都不利于本专业的长远发展和学生的高质量培养。

辽宁工业大学（以下简称我校）“过控”专业成立于1992 年，经过30 多年的发展，形成了特色鲜明的优势学科，2013 年被确定为辽宁省综合改革试点专业，专业定位为培养应用型高级工程技术人才。实验教学的有效开展对高级人才工程实践能力的培养起到关键作用。按照工程教育认证的标准，要求在实验教学过程中培养学生对实验内容的设计、实验步骤的制定、实验设备的选取、实验数据的分析处理、实验报告的撰写等综合实践能力[5-6]。为了实现国家工程教育认证，强化学生的综合实践能力，我校“过控”专业针对实验室总体建设、实验教学体系、实验教学模式、实验考核评价体系、实验教师队伍等方面开展了一系列的改革与建设。下面就我校“过控”专业基于OBE 模式开展的专业实验教学改革与实践做一介绍。

一、实验教学存在的问题

专业实验是指围绕本专业的核心课程量身打造的实验，旨在培养学生的专业综合素质、工程实践能力和创新创业意识[7-8]。但受传统教学理念的影响，在专业实验的教学过程中发现以下问题。

（一）实验教学体系陈旧落后有待调整

在原实验教学体系中，延续着老“化机”专业的“陈旧”，所开的实验项目数量少，仅仅在过程设备设计、过程装备控制技术、过程流体机械这三门课程开设了8 个实验，且实验项目内容陈旧，与专业前沿相脱节；实验项目多为验证性实验，综合性、设计性、创新性实验较少，学生只能依附于实验指导书机械地完成实验，削弱了学生的自主学习性；实验条件和实验设备的缺乏，如实验场地小导致操作空间不够，实验设备老旧且台套数不足，存在着因人数多造成的拥挤和个别学生在实验中滥竽充数的现象。为了避免上述现象，需安排学生分组进行实验，重复了教师的工作量，大大影响了工作效率。

（二）实验教师队伍的建设有待加强

指导实验的教师多为理论课教师，他们多认为实验教学仅是验证某个理论或加强某个知识点理解的实践教学环节，处于理论课教学的从属地位[9]。这种重理论轻实验的错误意识，对学生实践创新能力的培养产生了消极影响。而专职实验教师在配备上又明显不足，很多专职实验教师都是刚刚毕业的年轻硕士，缺乏企业工作的阅历和实践经验，在实验教学过程中对实验仪器设备的维修维护能力水平较低，应对一些贴近实际工程的突发状况则显得束手无策，导致实验教学效果不佳。

（三）实验课程的考核评价体系有待完善

实验课程的教学环节往往只融入到理论课程，并未形成完整的实验教学体系，缺乏对学生出勤、预习、实验操作、实验报告等内容的考核评价标准。这导致出现抄袭实验报告、实验数据造假、找人替做实验等现象，大大助长了学生的惰性和厌学情绪，使得学生不愿意动手操作、不愿意分析处理问题；而指导教师也容易以偏概全，对学生缺乏足够的耐心和沟通，常常根据第一印象给分，造成实验成绩给定不公平、分布不合理等现象。

二、实验教学的改革与实践

针对上述问题，我校“过控”专业组织骨干教师广泛调研了省内外的知名院校，与各院校“过控”专业负责人或实验中心主任进行了深入探讨和交流，继而修订了新的专业培养方案和实验教学体系，着重从以下方面进行改革与实践。

（一）实验室总体建设

为达到工程教育认证的标准，学校加大对实验室场地和设备配备投入，为“过控”实验室投入实验设备经费约100 万元，购入过程自动化高级实训装置、反应釜综合实验装置、多功能柔性转子实验装置、数字式超声波探伤检测装置、各类型号的阀门与化工泵等仪器设备，丰富了实验设备的台套数，同时淘汰了实验室内一些年久失修的废旧设备。这使得实验室的设备完好率达到97%，专业实验的开出率达100%。根据专业课程的特征整合归类了实验仪器设备，由原来的2 个实验室用房增加为6 个，分别设立了过程装备设计实验室、过程流体机械实验室、过程装备控制技术实验室、过程装备制造检测实验室、过程装备拆装实验室及过程装备虚拟仿真实验室。实验室占地总面积约380 m2。每个实验室作为“过控”专业实验室下的分支，都具有很强的针对性。它们既相对独立又纵然一体，从而更好地承担“过控”专业相关课程的实验实践环节，符合工程教育认证中提出的实验室场地和设备配备在空间、数量和功能上满足专业课程教学和实践育人的需要[10]。

（二）构建多层次的实验教学体系

为使“过控”专业的实验教学体系科学合理，切合实际及培养计划的要求，学院构建了具有“一个目标，三个模块，五个能力”特点的多层次实验教学体系，如图1所示。

图1 “过控”专业实验实践教学体系框图

以培养应用型高级人才为最终目标，按照基础实验模块、专业实验模块和实践实习模块科学合理地开设实验项目，淘汰陈旧的实验，增加“三性”实验的比重。专业实验模块涵盖的实验教学内容主要围绕“过控”专业主干专业课程实施，构建了主干课程完善的课程体系，明确各个课程之间的依赖关系，确保学生在开展专业实验时，所需的基础课程知识均已掌握，让学生能够在实验过程中主动出击，成为实验的主体，锻炼学生自主完成实验步骤制定、实验装置操作、实验数据分析处理及实验报告撰写等环节。为了达到工程教育认证中对课程目标提出的要求，对主干课程的课程大纲与实验大纲也分别进行了修订，制订了相辅相成的实验教学计划，更新了实验项目，专业课程的实验学时由原有的16学时增加为32学时，其中将过程设备设计、过程装备控制技术、过程流体机械三门课程开设的8个实验项目进行了改进，多数被调整为综合性实验；在专业综合实验中新增四个总计16学时的综合性和设计性实验，如“压力容器封头测试与分析”“超声波无损探伤检测”“水箱液位与流量PID串级控制”“转子系统典型故障模拟与分析”。这些实验项目综合了专业骨干课程的核心要点，很好地提高了学生的过程设备能力、专业综合能力和实践操作能力；在PLC技术基础实验中，新增一个4学时的“反应釜进料过程控制”设计性实验，有效地提高了学生的过程控制能力。在创新创业课的实验环节中，安排学生利用16学时的时间完成有关机械创新作品的数字化设计或实物制作，大大提高了学生的实践操作能力和创新创业能力。

（三）实验教师队伍建设

实验教师的综合实践能力一定程度上反映了专业实验的教学水平。为此，我校“过控”专业积极引入高层次人才和具有企业背景的工程技术人员加入实验教师团队，打造了一支以教研室主任和专业实验室负责人联合带头的队伍，定期组织理论教师与实验教师切磋交流，取长补短，形成理论与实验有效呼应和互动强化，并为专业开发设计新的实验装置和综合设计性实验项目出谋划策，使得专业实验教学水平有了突飞猛进的进步。学校也积极出台相关政策，建立了专职实验教师能力提升培训机制，在每个学期的后三周组织统一的培训与考核。这大大提高了专职实验教师的实验教学水平和综合实践能力。

（四）实验教学模式的转变

在工程教育认证的背景下，转变传统的“教师讲、学生听”的授教模式，在实验教学中充分做到以学生为中心[11]，应采用“学生为主教师为辅”的模式。教师作为引导者提前布置好任务和要求，让学生课下搜集整理资料、独立设计实验方案和操作步骤、自行选择实验设备、论证方案的可行性[5]。教师需在实验论证方案上把好关即可，整个实验过程都由学生来完成。教师通过对现场学生的提问互动、学生操作的规范性、实验数据的准确性等方面，更好地完成对整个实验的质量监控。同时，在实验教学过程中，要充分利用微课、慕课、多媒体等信息化教育技术，尤其在一些实验仪器设备的使用上，以视频播放的形式让学生快速地掌握原理及操作方法，协助学生更加有效地完成实验。

（五）考核评价体系的持续改进

以工程教育认证的标准为包括实验实践课程在内的课程体系明确了实验教学目标和基本要求，以及与毕业要求指标点的对应关系及指标的权重，同时也明确了考核内容及评价依据，完善了在各个实验实践环节的全程指导和监控。实验成绩以课前预习、现场操作、提问互动、实验数据的准确性、实验报告撰写五个环节为评价依据，并根据不同类型的实验合理分配上述权重。本着以学生为中心的理念，在上述每个环节中都进行了大幅的改进。如，课前预习环节取消了原有抄写实验指导书的内容，取而代之的是网上预习系统，将制作好的微课上传。学生通过电脑或手机观看后还需完成系统内的课前答题环节。这样使得实验前的预习更有实效；现场操作和提问互动环节都是教师根据学生特点制定的方案，按照操作步骤进行提问和打分；实验数据的准确性取决于实验的操作过程和数据的处理分析，最后应在实验报告中清晰体现，而实验报告的撰写应充分体现出实验的完整性，报告内容包括实验方案和操作步骤的制定、实验数据的处理分析及有针对性的思考题。通过上述环节的持续改进，可全方位地对学生的实验结果进行考核和监控，使得实验效果整体上有了很大程度的提升。

三、结束语

在工程教育专业认证的背景下，我校“过控”专业围绕实验室建设、实验教学体系、实验教学模式、实验考核评价、实验教师队伍等核心要素开展了行之有效的教学改革，并取得了巨大进展。实践证明，基于OBE 模式的实验教学改革，学生真正地成为主体，展现出积极的参与热情和实验动手兴趣，有助于工程实践能力和创新能力的培养[12]。实验教学改革的不断完善和建设也为后续的专业教学改革提供了参考和依据，对本专业的高质量人才培养和专业的长远发展具有重要的指导意义。