應用轉型下化工儀表及自動化教學方式的思考

付思+朱玉華

[摘 要]在高等教育改革創新大背景下，以沈陽工業大學化工過程自動化學院應用型轉型人才培養的現實需求為出發點，針對化工儀表及自動化課程的教學方式存在的問題與不足，結合學科自身特點，優化更新教學內容、改革教學方式特別注重加強實踐能力培養等方式進行思考，為培養具有創新意識、實踐水平高的應用型人才打下堅實基礎。

[關鍵詞]創新意識；應用型；化工儀表及自動化；教學方式；改革

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.40.171

2016年4月15號，李克強在高等教育改革創新座談會上作重要講話，指出教育是國家發展的基礎，關系民族的未來，高水平教育是國家綜合競爭力的重要體現。應該讓學校辦出特色，分類發展，不能搞一個模式。這都是和創新緊密相連的。現在我們同質化的傾向比較普遍，學校應該有學校的特色。關鍵還是要有創新的意識，要有實踐的能力。

沈陽工業大學遼陽校區多年來在辦學過程中，始終堅持石油化工的專業特色和行業特色。目前校區有七個獲批的應用型轉型專業，針對沈陽工業大學遼陽校區（下簡稱我校）的應用型轉型人才培養方向，在總結前期教學經驗的基礎上，對校區高分子材料與工程、油氣儲運工程等幾個轉型專業的化工儀表及自動化教學現狀進行了思考與探索，包括如何加強化工儀表及自動化教學效果；強調課程的特色性，以工程的視角與化工生產實際接軌，提高學生的實踐能力；怎樣培養具有創新意識的工程技術人才，這些問題亟待解決。

1 化工儀表及自動化課程目前地位與現狀

現代社會工業化水平不斷提高，大規模、高效率、連續生產、綜合利用的石油化工生產過程已成常態，技術人員需要有較高的在線檢測與實時控制技術。所以，化工工藝類及設備類專業學生掌握化工生產過程中參數檢測與控制技術是滿足行業發展的必然要求。

有研究對國內院校化工類專業的化工儀表及自動化課程教學情況做了調研，也調查了一些畢業生和高年級學生。從反饋信息來看，多數學生感到內容陳舊，與專業結合不夠密切，要用的知識沒有講透，專業方向的應用方面講得不多。一般情況下，大部分工藝專業的畢業生在工藝崗位從事設計、操作、控制及與其相關的工藝工作，這些工作都要和儀表打交道，所以要求能夠正確使用和選擇儀表。作為工藝技術人員，具有一定的儀表知識，無論在技術設計和正常運行中，都可以同自控專業人員迅速配合、正確處理有關問題。但是，沒必要要求他們具有與自控人員同樣的水平。所以，化工儀表及自動化應以實際工作應用為主旨，即滿足實際工作對工藝專業學生在儀表及自動化方面的要求，主要考慮學生在工藝類專業相關工作崗位對儀表知識及能力的需要。

我校化工儀表及自動化課程的特點是：內容多，知識面廣，內容更新速度快，跨度較大。由于化工工藝類及設備類學生對電學、自動控制原理等基礎知識了解較少，學習中會感到難度較大，加之教學學時少，使得本課程的授課更是難上加難。該課程采用的是純理論的講授教學方法，使學生感覺內容枯燥乏味，而該課程又沒有實驗學時，無法在有限的課堂時間里，提高學生的感性認識，又很難加深學生對理性知識的理解，所以難以達到理想的教學效果。

2 課程改革的幾點想法

2.1 理論教學部分

由于專業培養計劃設置，總學時為32學時，要把教材全部內容講得清晰透徹是較困難的，故教學過程中只給學生講最基本的內容，對儀表基本原理、使用、安裝和維護進行介紹，而不講如何制造儀表和設計控制系統。同時，不需要把所有的檢測儀表、控制技術全部講解，而是對基礎的測量方法、檢測儀表進行講授，觸類旁通，讓學生掌握一定的理論知識以適應新的控制技術和新型檢測儀表。

在教學內容中，避開一些已經在行業中被淘汰的儀表類型，增加實際常用的類型。例如在物位檢測及儀表這一節中，按現有教學大綱的要求，主要介紹差壓式液位變送器的原理及零點遷移內容，其他物位計在大綱中并未體現。而實際上隨著化工行業的不斷發展，對物料儀表的精度提出更高要求，精度較高的磁致伸縮式（0.05%）、雷達式（0.3%）和矩陣渦流式（±1mm）液位計應用廣泛。對于應用廣泛的物位儀表在大綱中需增加這部分內容。

例如計算機控制系統的部分內容，在企業實際生產應用中，工藝類人員（非程序設計人員）的主要任務是面對控制界面，了解、掌握及會操作這些軟件程序，而不是去掌握計算機控制系統的制作和核心原理。在工作過程中能理解該部分軟件的說明書和操作程序，按要求操作即可。所以，在大綱中應刪減一些過于高端理論化知識章節。

在應用型轉型下化工儀表及自動化教學改革的首要任務是調整教學內容，強調教學內容的應用，適當降低理論要求，著重講清結構、工作原理及選用方法，減少微觀深度分析，注重外部特性及應用。

2.2 課堂教學方式

由于該課程內容多而雜的特點，宜采用多媒體和板書相結合進行課堂教學。利用多媒體技術，將知識點、儀表圖片、動作狀態等多種信息結合起來，將各類型儀表結構原理以及工作狀態生動地表現出來。例如，在講解彈簧管壓力計時，以動畫形式演示彈性元件的工作形態，內部結構的動作過程，再利用圖片展示在實際設備上的應用。多媒體教學的同時再配合板書教學，既加強了直觀性，又調動了學生的主動性。同時提高在有限學時中的課程容量和質量，彌補少學時所帶來的缺失。

2.3 實踐教學部分

化工儀表及自動化的教學應以實踐應用為目的，缺乏實驗和實踐環節會嚴重影響教學效果。校區面臨著現有實驗室資源有限，所以應想方設法克服困難，加強實踐環節的教學。

首先，認知實踐，聯系本專業其他實驗課程上所用到的與儀表及自動化相關的儀器設備，讓同學們回憶或在做實驗時特別留意所接觸到的有關檢測儀表與自動控制系統的實物及其工作原理。

其次，仿真實踐，利用教學仿真軟件系統搭建的仿真平臺，在模擬教學過程中，學生根據軟件的提示，發現和掌握控制規律，在模擬環境下實驗，提高學生對化工儀表及自動控制專業知識的理解能力，充分培養學生的創新能力，為應用型、具有創新意識的人才培養提供一種理想的學習平臺。

再次，組裝設計實踐，利用有限資源設計出實驗室能夠實施的實驗，盡量做到實驗與所學緊密結合，學以致用，通過實驗進一步理解消化理論知識。例如，鼓勵學生利用簡單熱電阻或熱電偶等動手組裝和檢驗恒溫水槽，通過設計實驗增強學生的實際動手能力，提高學生的學習興趣，進而掌握所學知識。

最后，加強與專業課實踐環節的結合，提高實踐時效，為綜合并聯實踐。例如，學校最近引進浙江中控的化工儀表自動控制裝置及精細化工實訓裝置各一套，本課程與專業課程設計和實訓結合，在課程設計或實訓中增加少量學時，讓學生利用做大作業的時間完成子作業，比如要求學生總結在常減壓精餾實訓過程中所使用的各類檢測儀表及控制系統。要求學生從自己選擇的某一段工藝流程出發，總結所用的簡單控制系統，其內容必須明確指出被控對象，對象特性分析，在工藝流程中的作用；被控變量的確定，測量元件變送器的確定，控制器及其控制規律的分析和確定；執行器的選擇確定；操縱變量的選擇確定；以及當被控變量偏離給定值時，自動控制系統使其恢復到給定值的控制過程分析。

實踐教學分幾個主要組成部分，所占比例如下圖所示。

實踐環節各組成部分

縮減理論教學學時，加強實驗及實踐環節學時。若增加8學時實踐課時，其中應包括水箱液位簡單控制系統的實踐與認知2學時，利用Cu50熱電阻組裝并檢驗超級恒溫水箱2學時，化工過程控制仿真實驗室典型化工單元的仿真實驗2學時，綜合實踐對專業實訓中儀表及控制系統的使用總結分析2學時。只有強調學生動手，將所學知識與實踐相結合，才有利于提高學生的自我學習能力，激發學生學習興趣，從而為培養應用型人才打下良好的基礎。

2.4 考核方式

我校的化工儀表及自動化課程，目前的評價考核體系大多采取規范的卷面考核方式。為了適應應用型轉型下的課程要求，提高學生的學習興趣及主動性，激發學生的創新能力，必須對考核方式進行改革。采取多種形式的“3+3+2+2”為“隨堂測驗+大作業+實驗表現+平時表現”考核方式，通過考核方式的改變，旨在調動學生學習的主動性，改變以往平時不學習、期末突擊復習的現象，加深學生對基本知識的掌握。

為了驗證課堂上基礎知識的掌握情況，仍需對課程必要的知識進行考核，采用隨堂測驗的形式，題量及占用比重減少，同時增加實踐環節的考核和占用比重。另外結合專業課程設計（同上小節中內容），增加大作業，這個作業是結合專業課程設計一起分組進行，不同組的學生題目不同，所需的儀表和控制系統也不同，如果時間充足，還可以進行課堂討論，形成良好的課堂氛圍和教學互動。同時對整個課程復習與回顧，學生在完成作業的同時，就完成了對課程的復習和所有知識的融會貫通，形成了對自動控制系統的全面理解。這種考核方式能促使學生主動理論聯系實際，將課程與工藝過程聯系起來，培養良好工程意識。

2.5 外部環境的激勵

為進一步提高學生對實際知識應用，本課程不應只局限于課堂和實驗室教學，更應該走出課堂。

根據我校服務地方經濟社會全面發展的要求，面向遼陽地方化工企業實際生產控制過程，校企合作，引企入校，將教學搬進化工儀表及自動化實訓中心或化工生產企業。基于化工生產過程，按照參數檢測的實際結果，對企業目前存在的問題，引導學生討論，為企業出謀劃策，激發學生學習興趣，鞏固所學的知識，突出以培養應用型化工人才為目的的教學特色，為地方化工企業服務。

同時，近年來興起的全國性化學工業設計大賽，我校學生在大賽中也取得較好的成績，這對“化工儀表及自動化”的學習帶來直接的好處，將所學的化工儀表與自動控制原理及知識應用于化工設計軟件中，參與化工設計。通過這種外部激勵，激發學生的學習興趣，提高學生對化工儀表及自動化知識的進一步了解和應用，為以后工作中的應用打下基礎。

3 結 論

應用型本科高校作為培養優秀技術人才的搖籃，也面臨著教育改革的艱巨任務。在應用型轉型下我校正面臨著前所未有的機遇和挑戰，為適應學校“培養高素質應用型人才，服務地方經濟”的要求，化工儀表及自動化課程在教學中，只有以崗位需求為導向，優化教學內容，突出工程應用，加強實踐環節，建立以能力考核為本的靈活考核模式，才能著力培養具有創新意識的應用型人才，才能切實提升學生的實踐能力、就業能力和創新能力。

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