自動化儀表與過程控制課程探索

摘 要：闡述了自動化儀表與過程控制這門課程的學習目標及重要性，分析了獨立學院學生的學習情況。為了培養出創新型應用技術技能人才，從教學方法及教學手段這兩方面進行改革。讓學生融會貫通，掌握一定的工程實踐能力。

關鍵詞：過程控制；Matlab；工程實踐能力

引言：自動化儀表與過程控制這門課程是電氣工程及其自動化的專業課。教學目標是使學生掌握工業過程控制系統的基本構成、工作原理、一般的分析設計方法和基本的實訓技能。了解過程控制新技術，基本掌握現場總線、遠程監控及組態軟件等技術，理解先進的控制策略等[1]。與其相對應的過程控制課程設計則是檢驗學生學習過程控制這門課程理論與實踐成果的重要環節。先從系統測試，系統建模，再到系統仿真。從單容對象的單回路控制到串級控制。從傳統PID控制到先進控制策略。根據控制系統的特性，通過Matlab進行參數整定，并進行設計與仿真調試，最后進行系統實際調試。讓學生具有一定的分析問題和解決問題的能力，為從事與本專業相關的科學研究和工程技術等工作打下一定的基礎[2]。

一、學情分析

獨立學院的學生由于基礎一般較差，上課時往往處于聽不懂的邊緣，久而久之就會產生厭學情緒，直接放棄聽課，這種例子屢見不鮮。通過課后與學生交流后了解到，獨立學院的學生大多對于動手實踐類課程更為感興趣，尤其是實驗環節類課程。而自動化儀表與過程控制這門課程就屬于應用實踐類課程，所以本課程的某些章節內容就能吸引學生的注意力。但是也僅僅局限于學習了，了解了這門課程的部分內容，并沒有達到能使同學們舉一反三的目標。

二、改革與探索

（一）教學方法。以往的教學方法均是通過PPT及板書的方式進行授課，較為枯燥乏味，不能營造良好的課堂氣氛，學生無法融入其中。為了調動學生的學習興趣，項目驅動的教學方法就是必不可少的。例如：講解第一章過程控制系統的組成，這章節的內容是全書的基礎，也是全書的引論；以鍋爐汽包水位控制系統為例闡述出過程控制系統的四大要素，被控對象，調節器，執行器及反饋裝置。讓5名學生為一組進行小組討論，分析出各組成部分的作用，并由1名學生進行解說，另外4名學生進行角色扮演，完成對該過程控制系統工作原理的分析與闡述。

讓學生參與其中后，由小組之間互相提出問題，進行分組討論與演練，達到讓同學們主動能動的去學習，去思考問題。除了上述方法外，還可以布置學生自習的內容，第二次上課時以作匯報的方式，讓學生自行上臺講解今天的課程內容，最后結束由老師做總結，肯定正確的，糾正錯誤的觀點，并給予相應的評分，作為期末考核的附加分。由此，鍛煉了學生的演講及文獻搜集與整理的能力，也激勵學生養成自我求真的好品質。

（二）教學手段。所謂教學手段，老師用來教授知識的媒體、設備或是工具?，F今大學校園里常見的手段有：黑板，多媒體投影系統及實驗教學裝置。如何結合這幾種設備來更好的完成教學成了重中之重。例如：講解第二章自動化儀表，多媒體投影系統能將儀表細部進行放大，并能將儀表使用過程通過影片的方式放映出來，直觀地讓學生了解到儀表的構成及工作原理。但是，學生在學習的當下，學會了相應的課程內容，當學期末或是實驗開課時，又需要重頭教授課程內容，沒有起到直觀的教學效果。而將教學視頻改為實際的儀表，將普通教室改為實驗室，在實驗室講解儀表組成，并立即指導學生進行實訓項目，并不斷練習，加以鞏固，效果立竿見影。對于被控對象建模這章內容，將課堂搬到Matlab機房，通過實訓達到學習的目的。

最后，通過課程設計類綜合實驗，讓學生將課本知識與實踐知識得到應用，將PLC原理及應用、工業組態軟件等課程融會貫通。首先，根據被控對象反應曲線得出其數學模型。然后，通過Matlab/Simulink組件搭建系統模型，通過PID參數整定方法，得出最佳控制參數；最后，將實際設備集成，通過PLC完成系統硬件組態，編寫相應的梯形圖，根據仿真所得PID參數，實現PID控制，并利用相應的工業組態軟件繪制相應組態界面。從工程的角度出發，使學生能具有一定的動手能力，分析和解決問題的能力。

三、結束語

通過對教學方法及教學手段的分析與改革，使學生能積極主動地去學習自己感興趣的前沿知識以及實踐類知識。尤其是課程設計類綜合實驗，讓學生將所學過的相關知識聯系起來，從設計的最初到項目的實施，到最后的調試與投用。每一個環節都由相應的組員參與完成，訓練學生的團隊協作能力，工程實踐能力，把學生培養成為更具競爭力的創新型應用技術技能型人才。

參考文獻：

[1] 艾紅.過程控制與集散控制系統教學實踐的研究.實驗技術與管理[J].2010，27（3），129-131.

[2] 張月靜.過程控制系統課程設計性實驗的探索與研究[J].實驗室科學，2014，17（4）：19-22.