過程控制課程教學實踐與改革探索

王　偉，郭麗峰，李建立，林順英

(北京石油化工學院 機械工程學院，北京　102617)

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過程控制課程教學實踐與改革探索

王偉，郭麗峰，李建立，林順英

(北京石油化工學院 機械工程學院，北京102617)

摘要：本文結合《過程控制》課程的教學實踐，針對教學過程中存在的問題，提出了過程控制的改革思想和改進措施，以提高課程的教學質量.實踐證明，通過我們的改革實踐，不僅調動了學生的學習興趣，而且加深了學生對課程的理解，收到很好的教學效果.

關鍵詞：過程控制；教學方法；改革

引言

“過程控制”是以生產工藝過程為對象、控制理論為基礎、常規儀表為工具、生產過程自動化為核心的一門綜合性課程，課程內容繁雜，且與實際生產過程結合十分緊密[1，2].主要針對四大參數溫度、壓力、流量、液位的控制問題，既能在新建的結構復雜的工業生產過程中發揮重要的作用，又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.過程控制技術包括理論性較強的自動控制理論、實用性較強的檢測技術及其儀器儀表技術、先進的計算機控制技術和生產過程聯系緊密的工藝技術等[3-7].

由于“過程控制”在工業生產中的重要性，我校過程裝備與控制工程專業將該課程作為重要專業課進行教學設計安排，但該課程涉及的專業領域較為寬泛，而且教學內容較為抽象，給教學工作帶來較大困難.一是學生的先修課程基礎差.《過程控制》課程的先修課程有高等數學、電路分析、控制工程基礎，我們在教學過程中發現過程裝備與控制工程專業的學生數學基礎較差，電工電子技術學習的內容較少，不能較好理解過程控制的知識和原理.二是《過程控制》課程內容分散.該課程包含過程系統數學模型、調節器、執行器、傳感器等方面的知識，況且各章節內容之間相互獨立，知識點多而廣、難理解.

為了幫助學生對控制理論抽象概念理解，提高學生分析問題和解決問題的能力，本文總結我校“過程控制”的教學實踐經驗，從理論教學上來討論課程教學方法的改革，以提高課程教學質量，加深學生對基本概念的理解、提高學生分析和設計過程控制系統的能力.

1教學方法改革實踐

本文主要針對過程控制抽象難懂，知識點多雜，應用多變等問題，進行了實踐和探索，摸索了一套行之有效的教學方法.

1.1引導式教學方法

“過程控制”是一門實踐性很強的課程，在教學過程中，很多學生反映有很多內容枯燥且難于理解，特別是過程控制策略抽象難懂，因而學習興趣不高，對課程學習有畏難情緒.針對這種情況，我們在教學過程中采用引導式教學方法，通過具體案例來引導同學很自然地理解如何“提出問題”、“解決問題”的方法.同時通過形象的類比使學生很直觀對控制系統的理解，讓學生對這門課程產生濃厚的興趣，提高學生學習的主動性和學習的熱情.例如，在講解“單回路控制系統”時，以“鍋爐水位控制系統”(如圖1所示)為例，由手動控制系統引出“單回路控制系統”的構成、各部分作用和設計原則等，使學生理解抽象的過程控制術語，在頭腦中構建“過程控制系統”的概念和基本組成.

圖1　鍋爐水位控制系統(a)手動控制系統　(b)自動控制系統

1.2系統性教學方法

“過程控制”課程知識點多、內容雜且不完全相關聯，學生理解和記憶都很困難.我們采用以一個典型控制系統案例將相關知識點貫穿起來，方便學生對相關知識點的深入理解.例如，我們在教學中以單回路控制系統的組成方框圖(如圖2所示)為主線索，將全書的主要內容有機的串聯起來，使學生對控制系統有一個系統性的認識，同時有利于學生理解、記憶和掌握，更有助于學生綜合運用所學的知識.

圖2　單回路控制系統的基本組成

1.3靈活性教學方法

評價過程控制系統是否滿足生產需求的標準是過程控制系統的單項性能指標和綜合性能指標.對于某個過程參數的控制，控制方案也不唯一，因此在教學過程中我們積極注意引導學生進行研究性學習，提出和探究不同控制方案的可行性，培養學生具體問題具體分析的思維方式，以提高學生工程實踐能力.例如，圖3所示的水箱水位過程控制系統，兩個控制系統都能實現水箱水位的控制，通過調節器參數選擇都能滿足工藝要求，學生在設計控制系統時可以根據實際情況選擇更適合的控制方案.

圖3　水箱水位控制系統

2總結

過程控制是一門比較抽象、需要基礎知識較多的課程，要使學生能夠真正理解課程內容，一是要加強學生基礎知識的學習，使學生對過程控制理論的理解；二是通過教學方式方法改革，將抽象難懂的知識用形象的類比方法使學生更加容易理解和記憶；三是充分調動了學生內在的學習動力，激發了學生的學習興趣，提高了學生的理解能力.通過實踐證明，我們采用本文的教學方式方法，教學效果得到了很大的提高，不僅使學生很好地理解和掌握各部分的知識，而且培養了學生的工程概念和能力.

參考文獻：

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[2]李天華,施國英,侯加林.改革過程控制系統課程提高學生應用能力[J].實驗室研究與探索，2013，(1):111-113.

[3]劉麗華,王巧玲,艾紅.過程控制課程教學改革的探索與實踐[J].科技信息,2012，(32):485-487.

[4]郭志波,張天平,謝勇,管旗,方宇.過程控制課程教學與實踐方法的研究[J].中國科教創新導刊,2013，(2):46-48.

[5]李夭華,侯加林,施國英.過程控制系統教學改革的探討[J].實驗室科學,2012，(4):43-45.

[6]王偉，葉真，李瑞杰.在線參數自整定模糊PID控制器的設計與仿真[J].安徽師范大學學報：自然科學版，2013，36(2)：133-136.

[7]王偉，申愛明.《控制工程基礎》課程教學改革研究與探索[J].安徽師范大學學報：自然科學版，2007，30(2)：139-141.

Teaching Practice and Reform on Process Control Course

WANG Wei，GUO Li-feng，LI Jian-li，LIN Shun-ying

(School of Mechanical Engineering，Beijing Institute of Petro-Chemical Technology，Beijing 102617，China)

Abstract:The paper proposed reform thoughts of process control and improvement measures to improve the quality of teaching curriculum for the problems in the teaching process, by “Process Control” course teaching practice. Our practice of reform has proved that not only the study inteerests of students are aroused, but also their understanding of the course is deepened. The teaching effect is well obtained.

Key words:process control； teaching method； reform

中圖分類號：G423.07

文獻標志碼：A

文章編號：1001-2443(2016)02-137-03

作者簡介：王偉( 1968-) ，女，北京市人，副教授，碩士，從事測量與控制方面的教學和科研工作.

基金項目：北京石油化工學院教育教學改革與研究項目(ZD20140203、YB20150202).

收稿日期：2015-11-17

DOI：10.14182/J.cnki.1001-2443.2016.02.008

引用格式：王偉，郭麗峰，李建立，等.過程控制課程教學實踐與改革探索[J].安徽師范大學學報：自然科學版，2016，39(2)：137-139.