過程裝備與控制工程專業(yè)的科研反哺式教學(xué)改革探索

胡卓煥　王露露　蘇文獻(xiàn)　葉立　孫儷

摘 要 本文針對過程裝備與控制工程的專業(yè)特點(diǎn)，分析了教學(xué)工作中可能存在的問題和需求，提出了該專業(yè)科研反哺式教學(xué)的改革方案，結(jié)合作者的教學(xué)體會和經(jīng)驗(yàn)，給出了科研反哺式教學(xué)中的教學(xué)方法和內(nèi)容、考核機(jī)制和實(shí)物載體等方面的教學(xué)改革實(shí)施建議并加以實(shí)踐，取得了預(yù)期的效果。

關(guān)鍵詞 科研反哺 教學(xué)改革 教學(xué)方法

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.12.030

Exploration on Scientific Research back-feeding Based Teaching

Reform of Process Equipment and Control Engineering

HU Zhuohuan， WANG Lulu， SU Wenxian， YE Li， SUN Li

（School of Energy and Power Engineering， University of

Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093）

Abstract The problems and demands of teaching was analyzed by the characteristics of the majority of Process Equipment and Control Engineering. Combining with authors' teaching experience of teaching， Scientific research back-feeding based teaching reform was presented. Some suggestions on teaching reform including teaching contents and methods， performance management system and material object carriers were given and practiced. Finally， we achieved the results as expected.

Key words scientific research back-feeding； teaching reform； teaching method

0 引言

對于和筆者一樣，從事一線教學(xué)工作的高校教師而言，往往有這樣的感覺，年復(fù)一年的教學(xué)工作，好像是在進(jìn)行一項(xiàng)重復(fù)疊加而無創(chuàng)新性的體力勞動(dòng)。同時(shí)，科研任務(wù)又相對繁重，是項(xiàng)不折不扣的腦力勞動(dòng)。而眾所周知，大學(xué)的主要功能有以下四個(gè)“教學(xué)，科研，社會服務(wù)和文化傳承”。這其中，教學(xué)與科研是大學(xué)的兩大職能，二者本應(yīng)相互依賴，相互依存。因而為了避免前述的現(xiàn)象，開展基于科研反哺式教學(xué)，為高校教學(xué)工作提供永不枯竭的動(dòng)力源泉，就顯得尤為必要。再者，隨著生產(chǎn)過程的連續(xù)化和大型化的不斷強(qiáng)化，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、測控技術(shù)、通信技術(shù)以及數(shù)學(xué)規(guī)劃理論的不斷發(fā)展，過程裝備和控制工程專業(yè)就其重要性而言，在任何熱工相關(guān)的工程領(lǐng)域都是不可或缺的。然而，過去的過程裝備和控制工程的課程往往偏重于基本物理規(guī)律和理論的教學(xué)，缺乏與科學(xué)研究和工程實(shí)踐的結(jié)合。在我國過程裝備逐漸走向世界的今天，面對日益激烈的國際化競爭，要想站穩(wěn)腳跟，就要求我們必須對相關(guān)的過程設(shè)備和控制系統(tǒng)做出最優(yōu)秀和最先進(jìn)的設(shè)計(jì)。因此，在過程設(shè)備和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域更快更好地普及科研反哺式的教學(xué)方案就成為我們一個(gè)亟需解決的問題。通過基于科研反哺來設(shè)計(jì)優(yōu)化課程的教學(xué)，可以使本專業(yè)的學(xué)生較好地掌握與過程裝備與控制工程緊密結(jié)合的科學(xué)研究成果和技術(shù)。

此外，高校的教育以培養(yǎng)高層次、創(chuàng)造性人才為目標(biāo)。通過在學(xué)校中對大學(xué)生的系統(tǒng)的培養(yǎng)和訓(xùn)練，使其具有較為廣闊的科學(xué)視野、堅(jiān)毅的科學(xué)精神和突出的科學(xué)研究能力。因而，大學(xué)生人才的培養(yǎng)往往決定著一個(gè)國家和民族綜合實(shí)力和競爭力強(qiáng)弱。而基于科研反哺的教學(xué)是大學(xué)生教育的最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對大學(xué)生知識創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著基礎(chǔ)性作用。本文結(jié)合作者在過程裝備與控制工程專業(yè)教學(xué)中的體會，提出了過程裝備與控制工程專業(yè)的科研反哺式教學(xué)改革的一些建議。

1 專業(yè)教學(xué)分析

本節(jié)主要分析了過程裝備與控制專業(yè)的特點(diǎn)，反映了我們在該專業(yè)的課程教學(xué)中可能存在的一些問題。

1.1 專業(yè)特點(diǎn)

相對于一般的工科專業(yè)，過程裝備與控制工程專業(yè)的工程應(yīng)用背景極為深厚，其培養(yǎng)人才的主要服務(wù)對象是能源和化工行業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。而隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，過程裝備日益趨向于大型化、多元化、精細(xì)化和自動(dòng)化，過程裝備及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行就需要更高的精確性和可靠性。這使得過程裝備與控制工程專業(yè)在熱工和化工行業(yè)中，具有純機(jī)械學(xué)科或者純動(dòng)力專業(yè)無法替代的特殊地位。本專業(yè)的理論框架既包括了以傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、化學(xué)過程原理和燃燒學(xué)等為基礎(chǔ)的過程裝備設(shè)計(jì)和制造知識，又輔以控制理論、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和管理學(xué)的理論。因而，本專業(yè)人才培養(yǎng)涉及的知識范圍廣，學(xué)科交叉多，信息含量大。其培養(yǎng)目標(biāo)是本專業(yè)的學(xué)生具備能源與動(dòng)力工程、機(jī)械工程、化學(xué)工程、控制工程和管理工程等方面的綜合和系統(tǒng)性知識和理論，并能將這些知識和理論應(yīng)用于能源、化工、輕工、環(huán)保、醫(yī)藥和食品等部門，將學(xué)生培養(yǎng)成從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營管理以及相關(guān)科學(xué)研究等方面工作的高級的統(tǒng)籌性人才。

1.2 專業(yè)教學(xué)中存在的問題和需求

由前述可見，過程裝備與控制工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)與其他專業(yè)本科生的培養(yǎng)是不同的，它有著自己特殊的問題和需求。endprint

本專業(yè)的本科生在學(xué)習(xí)的過程中卻因?yàn)橹R點(diǎn)非常多，學(xué)科交叉多，信息量大。而同時(shí)相關(guān)專業(yè)課與傳熱學(xué)，工程熱力學(xué)，流體力學(xué)，化工原理和數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展又是密不可分的。因而本專業(yè)課程涉及的基礎(chǔ)知識較多，教學(xué)過程中的理論公式，尤其是數(shù)學(xué)規(guī)劃理論的公式推導(dǎo)比較復(fù)雜，部分學(xué)生對學(xué)習(xí)該課程有畏難情緒，導(dǎo)致其學(xué)習(xí)的積極性不高。因而需要在教學(xué)過程當(dāng)中采用科研反哺發(fā)方式，引入橫向科研工作的工程案例的講解，使他們懂得學(xué)以致用，提高他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

其次，本專業(yè)的本科生還特別關(guān)心教師對教學(xué)內(nèi)容的安排。在這方面，他們不但希望教師能在學(xué)期開學(xué)前為學(xué)生提供課程教學(xué)大綱，而且要求在教學(xué)過程中有比較完備的教材、講義，并能適時(shí)地介紹一些國內(nèi)外相關(guān)學(xué)科最新的發(fā)展情況。同時(shí)，他們也希望教師最好能對課程的相關(guān)內(nèi)容有比較系統(tǒng)的研究和獨(dú)到見解，既要涵蓋學(xué)科基礎(chǔ)知識，又要反映學(xué)科前沿內(nèi)容，從而使他們懂得學(xué)習(xí)的意義和價(jià)值。這也同樣需要教師在教學(xué)工作中采用科研反哺的方式，結(jié)合自身科學(xué)研究以及中國內(nèi)外相關(guān)學(xué)科最新的發(fā)展情況，反映學(xué)科前沿內(nèi)容。

最后，當(dāng)前社會的競爭日趨激烈，這也對本專業(yè)的本科生的教學(xué)也提出了一個(gè)更重要的需求：創(chuàng)新能力。而目前大部分本科生的教學(xué)模式仍然是傳統(tǒng)的課堂講授制。但在實(shí)際的教學(xué)過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)，部分本專業(yè)的學(xué)生自學(xué)能力和科研能力都較強(qiáng)，但其主觀能動(dòng)性卻沒有發(fā)揮出來，其學(xué)習(xí)和科研仍處于被動(dòng)的狀態(tài)，在一定程度上妨礙或者說抑制了他們創(chuàng)新潛力的挖掘。可見，采取靈活多樣的方式，尤其是科研反哺的方式與他們多進(jìn)行溝通和探討，從而形成互動(dòng)，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)和保持其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提高教學(xué)質(zhì)量。

2 教學(xué)改革

根據(jù)上節(jié)所分析的過程裝備與控制工程專業(yè)的性質(zhì)，結(jié)合社會對本專業(yè)本科生教學(xué)需求。可以發(fā)現(xiàn)在我們以前的教學(xué)中可能存在的一些問題和需求，結(jié)合作者的教學(xué)體會和經(jīng)驗(yàn)，提出了基于科研反哺的過程裝備與控制工程專業(yè)的教學(xué)改革建議。

首先，要實(shí)現(xiàn)科研反哺于教學(xué)，這就要求我們教師能及時(shí)跟蹤學(xué)科發(fā)展的前沿信息，把握學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，不能只顧埋頭苦干，更需注重科學(xué)研究的意義和價(jià)值，不斷提高和改進(jìn)自身科研工作的思路、方法和成果。最終將這些相對完善的研究內(nèi)容、成果和研究方法帶入教學(xué)領(lǐng)域，不斷地充實(shí)教學(xué)的形式和內(nèi)涵，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和接受知識的能力。這樣一來，一方面使得科研工作全方位、全過程、多層次服務(wù)本科教學(xué)，解決學(xué)生所學(xué)知識與當(dāng)前科研前沿方向和社會實(shí)踐脫節(jié)的弊端，同時(shí)以實(shí)際行動(dòng)推動(dòng)教學(xué)改革、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。另一方面，科研反哺與教學(xué)的靈魂在于科研精神融入高校教育理念的過程，其本身就是創(chuàng)造性的腦力勞動(dòng)，而不是單純和機(jī)械的重復(fù)和模仿，這樣也就避免步入把高校教學(xué)工作當(dāng)作一項(xiàng)重復(fù)疊加的體力勞動(dòng)的誤區(qū)，體現(xiàn)了高校教師的個(gè)人價(jià)值。

其次，不可否認(rèn)，國內(nèi)許多高校都存在不同程度的“科研先行”的發(fā)展理念。而對本科教學(xué)的重視程度有所缺失，尤其是對教學(xué)工作評價(jià)存在一定的盲區(qū)。而近期，四川大學(xué)設(shè)立了數(shù)百萬的“卓越教學(xué)獎(jiǎng)”，在社會上引起了熱烈的反響。這也從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)了建立和健全相關(guān)的教師將科研反哺于教學(xué)的考核和獎(jiǎng)勵(lì)的機(jī)制的必要性。因而要實(shí)現(xiàn)科研反哺教學(xué)，學(xué)校的相關(guān)的教學(xué)管理部門有必要建立和健全相關(guān)的教師將科研反哺于教學(xué)的考核和獎(jiǎng)勵(lì)的機(jī)制，體現(xiàn)公平和公正。通過制度，一方面鼓勵(lì)和幫助高校教師將科研工作融入教學(xué)過程，并在一定程度上提高高校教師進(jìn)行教學(xué)工作的自主性。另一方面，對高校教師的教學(xué)工作實(shí)現(xiàn)目標(biāo)管理，而非只專注于日常事務(wù)管理。具體機(jī)制可包括：

（1）鼓勵(lì)教師結(jié)合各自的科研特色和優(yōu)勢（橫向或縱向項(xiàng)目，工程案例或理論成果），將科研工作中掌握的本學(xué)科最新科研成果直接或間接地反映到課堂教學(xué)中，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，并在一定程度上允許教學(xué)一線的教師有設(shè)立相應(yīng)教案評估制度的自主性，并將其與教學(xué)考核相結(jié)合。

（2）建立科研成果進(jìn)教材的工作機(jī)制，鼓勵(lì)教師將最新科研成果逐步、有序地融入教材，同樣輔之以相應(yīng)相關(guān)的考核、評估和獎(jiǎng)勵(lì)。

（3）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)支持高校教師結(jié)合承擔(dān)的科研課題進(jìn)行拆分、細(xì)化和簡化，從而指導(dǎo)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解和掌握最新的前沿科學(xué)知識。

（4）在一定程度上允許科研哺于式教學(xué)在探索階段的不確定性，讓參與教改的教師吃“定心丸”，從而提高教師相關(guān)工作積極性和可行性。

最后，還要注重科研反哺是教學(xué)工作的實(shí)物載體，其主要體現(xiàn)在教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的改善和設(shè)立學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐項(xiàng)目兩個(gè)方面。高?？梢詫⑾嚓P(guān)科研項(xiàng)目作為依托，使相關(guān)的縱向項(xiàng)目科研經(jīng)費(fèi)固化為實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，再以工程實(shí)踐為基礎(chǔ)，應(yīng)用相關(guān)的科研成果，自行設(shè)計(jì)和建設(shè)相關(guān)的各類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，在校內(nèi)外培育一批集科研、產(chǎn)業(yè)、教學(xué)、實(shí)習(xí)為一體的產(chǎn)學(xué)研基地，這些基地不僅是學(xué)校科研人員從事基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)研究的場所，更是科研反哺是教學(xué)中培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的練兵場。此外，高校還應(yīng)設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐項(xiàng)目，目前本校有例如上海大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、上海大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽、大學(xué)生節(jié)能減排大賽等諸多實(shí)踐項(xiàng)目，而且近年取得了一定的成果，其經(jīng)驗(yàn)亦可供其他院校借鑒。

3 結(jié)論

本文分析了過程裝備與控制工程專業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合社會對本專業(yè)學(xué)生相關(guān)知識和能力的需求，以及我們在本專業(yè)的本科生教學(xué)中可能存在的問題和需求，指出了本專業(yè)的教學(xué)工作中引入科研反哺式教學(xué)的必要性。根據(jù)這些分析（下轉(zhuǎn)第81頁）（上接第68頁）的結(jié)果，同時(shí)結(jié)合自身的教學(xué)體會和經(jīng)驗(yàn)，提出了一些過程裝備與控制工程專業(yè)科研反哺式教學(xué)改革的建議并加以實(shí)踐。綜合來看，這些教學(xué)改革都取得了預(yù)期的效果。

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