行動導向法在“集散控制系統組態與應用”課程中的實踐

初紅霞等

[摘 要]為了滿足卓越工程師教育培養計劃的要求，培養具有創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的工程技術人才，根據自動化專業學生的就業以及今后工作的特點，對集散控制系統組態與應用課程進行改革，在教學過程中引入基于工作過程的“行動導向”教學方法，將“教、學、做”緊密結合起來設計課程教學內容，從課程實施過程中的幾個不同角度進行探索和實踐，這些措施在提高學生學習興趣，培養學生的應用能力和創新精神等方面取得了良好效果。

[關鍵詞]行動導向法 集散控制系統組態與應用 教學法

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）09-0140-03

“集散控制系統組態與應用”是自動化專業群的一門專業性和綜合性都很強的專業課程，對自動化專業應用型人才和卓越工程師的培養起著重要作用。然而由于課程本身實踐性強、操作性強、工程施工方法多、知識綜合性強等特點，以及學生接觸工程現場的機會有限，缺乏現場經驗，現有的教學方法主要通過視頻、課內實驗、參觀實訓基地模型來實現，不能很好地激發學生的學習興趣，不能很好地培養學生的動手操作能力，故學習效果不夠理想。行動導向教學法為“集散控制系統組態與應用”課程教學提供了新的思路。

一、行動導向教學法與傳統教學法的對比分析

傳統教學方法在教學內容處理上，更多的強調理論知識的講解，注重書本上已有知識的強化，而與實踐環節相互割裂；在教學組織形式上，傳統教學方法習慣用外在手段迫使學生學習。傳統教學方法總體表現為重理論輕實踐，重成績輕能力，重結果輕過程，重模擬輕創新，重驗證輕綜合的弊病，它阻礙了學生認識潛能的發揮，不利于應用型和卓越型人才的培養。而行動導向教學法以培養學生自主學習為教學的最終目標，通過各種自主型的教學方式和合作解決問題的形式使學生獲得專業能力、創造能力和社會能力。“行動導向”教學模式（如圖1所示），教學設計和實施順序是由實踐向理論的反饋過程，學習過程首先以實踐為主，然后通過實踐過程學習和應用理論知識相結合，進而促進理論教學的完善，教學過程和實踐過程是相輔相成的。行動導向教學模式更重視技能應用的掌握和熟練程度，強調技能的熟練程度和綜合能力的養成。

行動導向教學法的基本思想在于：明確了學生在教與學中的主體地位，使學生能夠獨立自主地參與從計劃到考核的完整學習過程，有利于培養學生系統地分析和解決問題的能力，更好地發展和促進學生的自我反思能力、行為協調能力及通力協作能力，有利于理論教學與工程實踐接軌，素質教育與職業生涯接軌，進而構建更豐富的經驗和知識體系。

二、行動導向教學法在“集散控制系統組態與應用”課程中的實踐

在授課過程中，將工作過程分解為準備、決策、計劃、實施、檢查、考核六個步驟，在每一個步驟中給學生分配具體的工作任務和目標，教師只充當學習的指導者，充分發揮學生的自主學習能力，訓練學生的專業能力、個人能力、社會能力、方法能力。將上述方法在所教授的課程“集散控制系統組態及應用實訓”中加以應用，具體情況如下。

（一）能力目標

要求學生能夠對生產過程自動控制系統進行策略組態，能夠對典型的集散控制系統（DCS）工程項目進行管理，對工程控制系統進行運行維護，對常見故障進行處理并能夠對生產過程自動控制設備進行管理。同時，使學生養成職業道德和敬業精神、社會實踐能力和社會適應能力、吃苦耐勞和踏實肯干的工作精神；養成獨立思考的自主學習能力和團隊合作、互相借鑒補充的協作精神。

（二）課程實施的各個階段

1.準備階段。因為要在實驗設備臺上進行講解，并且要實現軟件和硬件的組態工作，實施難度較大，涉及面廣，因此前期的準備工作量大且復雜，很多具體的東西需要提前準備好。工作的主要任務有：設計文件（包括工程服務說明、測點清單設計、常規或復雜對象控制方案設計、流程圖設計、工藝說明、系統控制方案設計、連鎖原理圖、控制室布置圖、報表設計以及相關設計文檔、顯示和操作畫面要求等），工程設計完成后，應形成包括《測點清單》、《系統配置清冊》、《控制柜布置圖》、《控制方案》、《I / O卡件布置圖》、《控制方案》等技術文件；設備選型（包括各種傳感器的選擇、執行器的選擇、DCS的選擇、I / O卡件的配置等）；工程實施過程中涉及的人員分配（主要是小組成員的分配），各種設備的成本和整個工程的成本核算。

2.決策階段。以小組為單位，展開討論，分別確定各組的控制方案，包括DCS的控制范圍、DCS的控制深度、DCS的控制方式，明確所要完成的任務，熟悉項目的主要流程以及所需要的主要設備的調配。

3.計劃階段。完成對DCS控制系統的工程設計（包括總體設計、初步設計、詳細設計），硬件設計，軟件組態，出廠測試預驗收；系統現場實施；系統運行與維護，人員分配，任務分派。

4.實施階段。組態的流程如圖2所示。根據使用DCS控制過程系統的計劃中的人員、設備進行總體信息設置，控制站的組態實施（包括系統配置的組態、系統硬件的組態、控制算法的組態、控制與通信接口方面的組態），運行員操作站的組態（包括操作小組設置、控制分組、趨勢圖、總貌畫面、數據一覽畫面、控制流程圖、報表和運行日志的設計實施）等工作過程的實施。

5.檢查階段。完成系統軟件和硬件調試，并進行故障排除和系統的操作維護。

6.考核階段。通過小組在實訓臺上實際上機操作、顯示運行動畫、運行設備等方式展示成果。首先，由小組之間互評，以組為單位，選派代表通過抽簽的方法抽中問題，每組發言限時，組內成員可以相互補充；然后由教師進行總體考核，包括對DCS的硬件、軟件的性能進行驗收，通電檢測和在線測試；最后結合出勤、表現等給出最終結果。

（三）課程實施要點描述

1.工作描述

依據給定項目的任務書，結合校內西門子綜合實訓設備。分組進行項目工作。包括設備的總體工程設計、控制系統的組態實施、運行員操作站的組態實施等工作過程的實施。同時完成系統軟、硬調試及故障排除、操作維護。

2.工作場所

實訓室——西門子先進自動化技術聯合實訓室和控制工程實訓室。

3.職位要求

要求學生身體健康，并具有良好的組織能力、高度的責任感、團隊協作精神，具備相關的專業知識。這種完整工作過程的教學活動設計包括咨詢、設計、決策、執行、控制、評價等關鍵步驟，使學生經歷完整的工作過程，培養他們的職業能力。

4.專業能力

要求學生具備過程控制相關的專業知識，熟悉控制系統與控制流程，具有解決問題的方法與方案，項目工作的設計與組織，操作規程及實施細則，懂得設備的選擇與使用，行業的規范與標準，進行工程項目的實施、管理、質量保證與售后服務等。

5.方法能力

具有工作目標的確立、獨立制訂工作計劃、項目方案的實施和選擇、信息的獲取途徑、工作過程的選擇、分析與解決問題、工作計劃的評估與修訂、工作方式與技巧、目標的審核等的能力。

6.社會能力

具有團隊合作能力、完成任務能力、獨立工作能力、道德行為能力、自我認知識能力、問題的識別與解決方法、自我批評能力、可以進行角色及利益的定位。

7.個人能力

包括組織能力、溝通能力、領導能力、創新能力、學習能力、號召能力、適應能力。

三、總結

“集散控制系統組態與應用實訓”采用行動導向教學法后，實現了以“能力為本”的教學模式，學生成為實訓過程的中心，老師則只是指導者和組織人，充分體現了學生的主體地位，在整個行動導向教學實踐過程中，絕大多數學生的參與熱情很高，興趣很濃，實訓效果很好。學生在實訓過程中不僅學到了知識，增長了技能，提高了素質，也為他們將來適應企業工作崗位奠定了良好的基礎。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 羅永剛.“集散控制系統”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2013（11）：54-55.

[2] 蔣冬珍.行動導向教學法在《紡織品市場營銷》課程教學改革初探[J].職業教育，2014（25）：14.

[3] 劉邦祥，吳全全.德國職業教育行動導向的教學組織研究[J].中國職業技術教育，2007（5）：75-77.

[責任編輯：鐘 嵐]