《集散控制與現場總線》課程教學改革與實踐

一、引言

工業自動化技術根據控制對象特性分為過程自動化和制造自動化兩大方向，《集散控制與現場總線》是過程自動化專業的一門核心專業課程。課程涉及到自動控制原理、過程控制技術、集散控制技術等課程的學習，在過程自動化高技能人才培養中占據較重要的地位。長期以來，在教學內容上側重講解四大變量的原理和各種經典控制算法，以講解為主，同時開展驗證性教學實驗。課程內容陳舊，理論與實踐相互脫節，基本上是“教師講，學生聽;教師寫，學生抄;教師考，學生背”的比較呆板的教學模式。難以調動學生學習的積極性和主動性。為了改變這種教學狀況，本教學團隊近幾年經過不斷摸索實踐，在課程體系構建、教學方法和手段等方面進行全面改革，將理論與實踐緊密聯系起來，大大調動了學生積極性。

二、基于工作工程課程體系構建

1.課程體系構建

首先對教學內容進行調整，構建基于工作工程的課程體系。以過程控制職業能力的培養和職業素質教育為主線，突出綜合職業能力的培養，從明確崗位群——職業崗位分析——典型工作任務——設計學習領域——設計學習領域課程的順序進行分析。《集散控制與現場總線》課程體系構建流程如圖所示。

《集散控制與現場總線》課程體系構建流程圖

具體教學內容包括三個模塊:基礎模塊、應用模塊和技能模塊。基礎模塊以必需夠用為度，弱化原理講解。技能模塊和應用模塊以企業真實項目為載體，是針對高職高專生產過程自動化技術專業和自動化類專業學生的系統安裝調試和操作維護崗位職業能力所需知識、能力、素質要求而設計。

課程體系構建以培養學生從事集散控制系統運行及維護崗位工作的核心職業能力為主線，使學生掌握過程控制系統的基本理論知識，并通過集散控制系統實訓項目的操作訓練，使學生熟悉集散控制系統的構成、工作原理，并具有一定生產過程自動控制系統的策略組態、系統運行維護能力、故障處理能力和管理能力;每個項目的學習和訓練內容是依據過程控制系統維護員、儀表維修工職業崗位典型工作任務所需要的知識、能力、素質要求，依據核心能力、行業通用能力和敢為專項能力的要求而設計的。項目的實施按照實際系統工作過程組織教學活動，融合了理論知識傳授和職業崗位技能訓練。

2.課程內容開發

整個項目訓練內容以實際生產過程控制中液位、壓力、溫度、流量四大工業變量為主要控制參數，以測量與控制儀表、DCS控制系統為主要控制裝置，以任務為驅動展開對學生職業能力的訓練和培養，通過模擬真實企業工業環境等多種學習情境設置，充分發揮學生的積極性、能動性，激發學生的學習興趣和創新意識，提高學生的技術應用能力，培養學生的職業素養，為學生今后勝任職業崗位工作，適合職業變化和可持續發展打下一定的基礎。在課程內容的選擇與排序中，圍繞工作任務學習的需要，以工作任務為中心選擇和組織《集散控制系統及現場總線》課程的核心內容，來體現綜合職業素質的培養。將課程內容劃分為互相聯系的學習情景，以項目化教學來組織課程內容，通過對各學習情景中學習目標、主要內容、授課方式、師生要求等各項內容的描述，來規范課程所要求的內容。為了實現以上目標，根據實訓裝置需要編寫相應一體化教材。

三、教學方法改革

為了適應企業對應用性技能人才的需求，有效實施

“教、學、做、工、融合”一體化教學模式的實施，本課程建設小組突破了傳統教學方法，探索采取“行為引導型”教學法，教學團隊于2008年開始，在《集散控制與現場總線》課程中展開了“行動導向”教學法實踐研究，至今已有5個教學班級進行了該教學方法實踐，收效較好。

1.“行動導向”教學法在課程中的應用

(1)教學準備階段(課前確定)。教師根據班級學生的特點，將班級的學生進行分組。

(2)下達任務書(引導文)。教師在投影幕布上投影任務書(引導文)，任務書(引導文)分教學目標、教學任務、操作步驟三塊內容，以任務四進行“行動導向”教學法為例，任務書見表1。

(3)檢查階段。及時了解學生對任務的實施情況，對學生遇到的問題，作好引導，過程與答案由學生自己得出。

(4)項目成果展示階段。根據分工，各小組推選一名主講員上臺講解任務的完成情況及演示任務成果。

(5)學生互評階段。小組根據對上臺演講同學的演講內容、演講體態、演講方法、演講手段、演示效果、表達能力、專業能力、合作能力等進行綜合評價。

(6)教師評價階段。引導學生開展深入的自我批評，指出每個小組完成任務的優點與缺點。

(7)成績考核階段。對學生核心能力的建立上采取個體能力評價與小組合作能力評價、小組成員評價與自我評價、筆試或口試與動手能力測試相結合，而不是一卷論成敗。

2.“教、學、做、工融合”教學模式

集中式“教、學、做、工融合”一體課程教學模式是基于職教規律、課程的特點、高職生的學習特點，根據過程控制系統制造、現場安裝與調試及在設備中的維護與維修等崗位的知識與能力需求以典型應用案例為主線重構課程體系與教學內容將課程學習的場地安排在實訓室、生產現場，將原來該門課程學習分散安排在15周完成變為集中在3周時間內完。成老師邊講解、邊演示，學生邊學習、邊實踐、邊提問，實現知識與技能相融合，學生在“教、學、做一體”的教學環境下，較快理解并掌握現場總線系統安裝、接線、調試能力。

3.利用現代化多媒體教學手段

教師積極學習制作教學課件和動畫，利用多媒體教室，采用多媒體教學手段，給學生提供更多的圖片、資料，增大課堂的信息量，尤其是將集散控制設備中復雜的機構原理，單閉環電路控制過程等通過課件比較形象的展示出來。課程采用多層次立體化的現代教育技術，課堂教學全程采用現場教學、多媒體教學和網絡教學，突出教學重點，分解教學難度，形象生動，有助于激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，從而提高教學效率。

4.現場教學法

校內實訓教學在實訓室進行，現場教學在校外實訓基地完成。在教授《集散控制與現場總線》課程中，教師直接將學生帶到校外實訓基地，現場對工廠DCS控制，現場總線設備的硬件系統運行和軟件調試有關問題現場講解，學生印象較深。

幾年來，對該課程在課程體系、教學方法、教學模式等進行了一系列改革與實踐，著眼于學生崗位職業能力和面向未來的遷移能力的培養，實現“教、學、做、工融合”的有機統一。按照職業崗位和工作任務設置課程，對課程內容進行取舍、重構。學生能在工廠仿真環境下接收職業指導，學生技能水平得到明顯提高。

(作者單位:浙江工業職業技術學院)