高職“過程控制”課程教學改革及實踐

摘要：過程控制類課程內容涉及面廣，且與實際生產結合緊密。針對當前社會對自動化專業畢業生能力的需求，文章在教學內容及方法、實踐教學環節、教學手段等方面進行了過程控制教學改革的探索與實踐，大大提高了學生的學習興趣，培養了學生分析問題、解決問題的能力，從而全面提高了過程控制課程的教學質量和教學效果。

關鍵詞：過程控制；教學改革；教學方法

作者簡介：陳容紅（1979-），女，湖北京山人，北京電子科技職業學院自動化工程學院，講師；肖瑩（1972-），女，內蒙古牙克石人，北京電子科技職業學院自動化工程學院，高級講師。（北京100176）

基金項目：本文系北京電子科技職業學院科研基金資助項目（項目編號：YYR2009037）的研究成果。

中圖分類號：G712#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）10-0074-02

過程控制是一門與工業生產過程聯系十分密切的課程，在整個自動化專業的課程體系中占有重要的地位。[1]它主要針對六大參數的控制問題，包括溫度、壓力、流量、液位、成分和物性等，[2]能在新建的結構復雜的工業生產過程中起到巨大的作用，同時也能在傳統工業的改造中，節約能源和原材料、提高質量、減少污染。過程控制技術是控制理論、自動化儀器儀表、工藝知識、計算機技術、信息處理技術等知識相結合而構成的一門應用學科。[3，4]

高職教育的目的是培養合格的技能應用型人才。為了提高學生素質，需注重對他們進行綜合職業能力的培養，包括知識運用能力、創新能力、實踐能力和可持續發展能力等。

近年來，隨著現代控制理論的廣泛應用以及計算機技術的迅猛發展，“過程控制”這門課程的內容不斷更新，傳統的教學模式已經很難取得好的教學效果。結合“過程控制”的課程特點、社會對高職人才的需求以及多年來的授課經驗，筆者合理安排教學內容、改革實踐教學、改進教學手段與方法，取得了較好的教學效果。

一、合理安排教學內容

目前過程控制技術的教材很多，其中也有不少教材引入了一些新技術、新方法，但基本上都是指導理論學習的，理論與實踐嚴重脫節，學生學習之后，不能學以致用。

高職學生更加重視知識運用能力、創新能力、實踐能力的培養。為此，筆者對過程控制課程的教學內容進行了精心地選擇、較大地整合和創新。

1.對教學內容的選擇

根據本專業的特點，精心選擇教學內容；強化專業基礎理論的學習，重點介紹該門課程最基本、最重要的內容，刪除一些相對落后的和重復性內容的介紹；做到授課內容豐富、信息量大、概念清晰、調理清楚。

2.注重與先修課程的交叉和融合

過程控制與自動化系的很多先修課程聯系緊密，比如自動控制原理、PLC控制技術、計算機控制、傳感與檢測等相關課程。為了使過程控制課程更好地與其他先修課程進行交叉和融合，教師對各章節內容進行了適當的選取和重新編排。這樣，學生能更清楚本門課程在自動化課程體系中的位置和作用。

3.注重理論聯系實際

把實驗以及實際工程中的實例引入課堂，結合實際來講解理論知識，讓學生更容易理解教材中抽象的理論知識。

4.拓展教學內容

課堂上讓學生進行控制系統的初步設計，積累工程經驗，為今后從事自動化系統設計、項目管理等工作打下良好的基礎。

5.跟蹤新技術、新發展

過程控制中一些新技術、新發展不斷涌現，教師及時跟蹤過程控制技術、儀表技術、計算機網絡技術和通信技術的最新發展，隨時把它們補充到課堂內容中來。

二、改革實踐教學

實踐教學在高等院校人才培養和改革發展中發揮著重要的作用，是培養學生實踐能力、創新意識和工程素養的主要途徑。尤其是高職院校，實踐教育開展得好，人才培養就有了保證。筆者主要從以下方面進行實踐教學改革。

1.設計實驗裝置，精選實驗內容

針對過程控制課程的特點，考慮學生基本技能、實踐能力、創新意識和工程素質的培養要求，學校建設了過程控制實訓室。

過程控制實驗裝置現場系統包括：上水箱、下水箱、PLC、超聲波液位傳感器、流量傳感器、壓力傳感器、壓力表、溫度傳感器、比例調節閥、氣動控制閥、手動閥、離心泵、離心泵控制電機、電容式臨近開關、浮子式液位開關、溢出報警液位開關、加熱器、上位機和相應的通信網絡等。

該實驗室綜合了自動控制技術、計算機技術、自動化儀表技術等。學生在實驗室綜合利用所學的理論知識，完成與課堂內容配套的相關實驗，包括液位、流量、壓力、溫度等的控制實驗，包括上水箱兩點液位控制實驗、兩點溫度控制實驗、上水箱液位連續閉環控制實驗、流量閉環控制實驗、壓力閉環控制實驗、溫度閉環控制實驗等。

在實驗過程中，學生可以根據自己的實驗目的和設計方案，進行手動閥的不同開關組合，實現不同的控制回路。同時，根據不同的控制對象，進行不同的參數設置，應用不同的程序，來實現對獨立控制系統的控制。通過工作站的接口模塊，可方便地將輸入、輸出信息與PLC相連，并在PLC的環境下編寫控制程序。另外，通過設備上的模擬量接口與EasyPort相連，再通過電纜與計算機連接，可通過軟件實現對設備輸入信號的測量及對輸出信號的控制。

學生通過對手動閥的不同開關組合來實現不同的控制回路，通過對軟件的PID等參數設置來實現不同的控制方法。學生做實驗的積極性高，他們認真觀察實驗現象、實驗數據，分析實驗曲線，直到得出滿意的實驗結果。通過實驗，鞏固了課堂上學到的理論知識，進一步提高了學生分析問題和解決問題的能力。

2.實訓裝置與仿真軟件相結合

由于實驗室的設備套數有限，不能滿足班級所有同學同時進行實驗的要求，教師設計了過程控制仿真軟件，同學們分組進行硬件實驗和仿真實驗。

在該仿真系統中，可通過選擇參數、設定控制對象來觀察不同控制系統中過程的動態曲線。

實踐證明，過程控制實訓裝置與仿真軟件相結合的實踐教學，大大提高了學生的學習興趣，提高了學生分析和解決實際問題的能力，取得了較好的教學效果。

3.嘗試一體化、多層次、開放式的實驗教學模式

根據實驗的難度和對學生的不同要求，對過程控制實驗分為以下幾個方面：基礎性實驗、綜合性實驗、研究性實驗。

基礎性實驗是大綱要求的必做的實驗。學生通過儀表的調試、調節器參數的設置和數據的采集與分析，培養一定的實驗技能，達到了解實驗裝置和控制對象的目的。

綜合性實驗更全面地涉及相關理論知識，學生需在教師的監督指導下獨立完成實驗，充分發揮自主創造性，大大提高學生獨立分析問題、解決問題的能力。

研究性實驗主要吸納少部分對本課程感興趣的優秀學生進行創新實踐活動，讓學生參與資料的收集、系統的涉及以及硬件的調試等，在教師的指導下開展獨立的專題研究，從而提高學生的科研能力和專業素養。

一體化、多層次、開放式的實驗教學模式，調動了學生的主觀能動性，學生跑市場、查資料、參與開發，開闊了視野，增強了學習的興趣。

三、改進教學手段與方法

過程控制課程實踐性強，與生產過程密切結合，但目前現有教材中理論知識較多，學生學習之后，不能學以致用。筆者改革了傳統的教學手段和方法。

1.采用啟發式教學

對課程的重點及難點問題，進行課堂提問或課堂討論，加強與學生的互動，激發學生的學習興趣。

2.充分利用相關軟件

過程控制課程中有大量的工藝流程圖、方框圖和原理圖，對于這部分內容的教學，筆者采用多媒體和傳統板書相結合的方法，充分發揮多媒體直觀、生動、信息量大的特點，提高教學效果。同時，利用組態軟件等現代化的教學手段，增強學生對過程控制課程的學習興趣，同時提高了教學效果。

3.跟蹤課程發展的最新動態

教師可以在授課過程中及時向學生介紹學科發展的最新動態。特別是近年來智能控制、魯棒控制、自適應控制等方面，控制理論取得了重要進展，教師在課堂上可選取一部分與授課內容相近的知識介紹給學生，以保持課程內容的先進性。

另外，積極引導學生充分利用網絡資源，登陸相關的專業網站，閱讀有關的學術期刊，了解目前所學知識在本領域所處的位置，從而讓他們能站在更高的起點，更好地適應學科未來的發展需求。

四、結束語

在過程控制課程的教學改革中，筆者通過科學地安排理論與實踐教學內容、改革實踐教學、改進教學手段與方法，大大激發了學生的學習興趣，提高了學生的實際動手和創新能力。

但僅有以上三方面的改革還是不夠的，高水平的師資隊伍是實現教學目標、提高教學質量的關鍵。課堂是教師工作的高雅藝術舞臺，課堂教學給了教師在這個學術殿堂上展示才華的機會。一堂出色的課堂教學，會使莘莘學子受益匪淺，終身難忘。因此，教師還需在教學思想、教學觀念、教學藝術等方面多下工夫，勤思考、多改善，利用教材建設、實踐改革、教學方法改進等，進一步提高過程控制課程的教學質量與效果。

參考文獻：

[1]林屹，葉小玲.過程控制課程創新教學的探索與實踐[J].化工高等教育，2009，(3):39-41.

[2]唐玉玲.過程控制課程教學改革及實踐[J].科技信息，2011，(19).

[3]關宏偉，何小其，鐘偉紅，等.過程控制課程群的建設與研究[J].合肥工業大學學報(社會科學版)，2009，(5):27-29.

[4]張運波.《過程控制工程》課程教學體系優化的研究與實踐[J].長春工程學院學報(社會科學版)，2009，(4):92-94.

（責任編輯：宋秀麗）