过程控制竞教研创一体化实践教学模式研究
摘 要 为满足流程工业对自动化人才在工程观念、实践与创新能力和综合素质方面的要求，提高学生的复合型素质，就教学内容整合、竞赛性实验改造、科研创新和项目孵化等问题进行分析和研究，不仅强调多层次一体化的实践教学模式，而且为开展卓越工程师教育计划提供思路。
关键词 过程控制系统；实践教学；创新教育
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）24-0169-03
Research on Integration Practice Teaching Mode of Competition， Teaching， Research and Innovation in Process Control System//TAO Hongfeng， XIE Li， YANG Huizhong， CHEN Gang
Abstract In order to meet the requirements of the process industry on the engineering concept， practice innovation ability and the com-prehensive quality of automation specialty talents， and improve the
quality of students’ compound quality， this paper analyzes the pro-blem of integration of course content， reformation of competition experiment， research innovation and project incubation. It not only emphasizes the multi-level integrated practice teaching mode， but
also provides the access to carry out the excellent engineers educa-tion training plan.
Key words process control system； practice teaching； innovation education
1 前言
目前，新技术革命的迅猛发展使得社会对高质量工程技术人才的需求更加迫切，世界各国无一不把培养一流的创新型工程技术人才放在突出的位置。特别是美国、德国、日本等发达国家，在培养人才的类型和要求上、教学思想上、课程体系结构和教学方法上都进行了重大的转变，不断加强工程实践创新素质培养，进行课程的综合与集成，以及更新教学手段与设施。美国康奈尔、斯坦福、加州伯克利等8所大学联合进行的工程教育改革计划的核心思想就是“综合实践创新”，要求在培养人才过程中将工程知识与实际问题相结合[1]。美国国家科学基金会（NSF）作为美国政府的联邦机构，持续推动美国的工程教育改革，使得高等工科院校出现几种变化：由科研优先、注重研究生转向重视本科生教育；开始重视与工业企业界的结合，重视工程实践；师资队伍由原来注重学术研究型开始转向注重工程实践型，并以此改革和修订专业教学计划[2]。
国内最近一份调查表明，60.4%的受访者认为现在的创新教育不能给工科大学生提供充分的工程训练，工科学生对工程设计和动用综合知识解决实际问题的重要性普遍缺少理解。为此，国内高校开始与企业联手，启动一批合作培训项目和卓越工程师计划，进行一系列创新型工程人才的教育研究与实践，加深学生对工程的理解，提高他们的创新意识和工程实践能力。
过程控制系统是自动化专业的一个主流方向，具有明显的行业背景特色。它针对工艺原理，运用自动控制理论，采用计算机控制、可编程逻辑控制、自动化仪器仪表、现场总线和检测技术等实施流程工业的过程控制，实现生产过程的安全、平稳、节能降耗[3]。因此，过程控制系统是一门涉及众多内容、体现宽口径知识体系的课程，具有综合性、实践性的特点，对于实施工程实践教学和创新教育具有得天独厚的优势。
2 国内外教育现状分析
在针对流程工业的自动化专业过程控制方面，国外大学紧密结合实际流程工业对象，学习流程工业对象的工业问题，再通过化工、炼油项目和锅炉、水箱等实物装置培养学生的综合创新能力，不断提炼实际对象和模拟工业环境下的具体控制科学和技术问题。一方面，通过工程获取的化工过程数据和模拟软件，用多个操作单元组成的过程控制流程模拟实际的生产过程，在理论学习的同时考虑过程控制方法在实际应用状况下的补偿和实施问题；另一方面，通过生产过程现场或半实物仿真装置训练学生的现场操作调试技能，再结合实际操作结果分析与理论结果不同的原因，完成“理论—实践—理论”的过程控制系统人才培养的反馈学习过程。
在国内，清华大学、浙江大学、北京化工大学、华东理工大学、南京工业大学等自动化过程控制特色鲜明的高校开展了一些校内与校外相结合的过程控制人才培养方式。在校内将过程控制系统与其他学科其他专业课的教学内容进行相互补充，突出过程控制系统的流程工业背景；在校外联合西门子、中国石化、浙大中控等企业，走进生产现场，通过以熟悉工藝原理为基础的方式，使得过程控制问题不再是简单的数学模拟和仿真，提炼的问题从实践中来，最终通过实践来反馈学习，一定程度上也提升了学生的感性认识和实践技能，走的是一条卓越工程师培养方案下的“校内理论—校外实践”的多层次学习方式[4]。
当前，在自动化专业的过程控制系统人才培养方面仍存在以下亟待解决的问题。
1）过程控制相关课程教学内容的系统性不强，基础课程、专业课程和实践教学等教育方式未实现有效融合，多是单门单节课程的局部改造，缺乏整体性教学内容的突破。