應用型本科院校《化工儀表及自動化》教學改革與實踐

張 華，鄭建東，丁中建，孟 潛

(1.滁州學院 材料與化學工程學院，安徽 滁州 239000 2.安徽東部礦山設計研究院，安徽 合肥 230000)

《化工儀表及自動化》是化學工程與工藝專業的一門專業選修課程，其內容綜合了化工原理、電子學、自動控制理論及計算機等相關知識，是一門綜合性應用學科。自動化技術應用于化工生產科加快生產速度、提高產品產量和質量，減輕勞動強度、保證生產的安全等作用。隨著化工生產過程朝著規模化、連續化、綜合利用等方面的迅速發展，該課程對化工專業學生的影響日益顯著[1]。本文結合滁州學院應用型高校的辦學定位，針對化學工程與工藝專業學生的特點，以前期課程教學存在的問題為基礎，對《化工儀表及自動化》課程進行了教學改革探討與實踐，培養學生的創新能力和工程實踐能力，以滿足當代經濟社會對高素質應用型人才的需求。

1 我校《化工儀表及自動化》課程教學存在的問題分析

一是課時較少，課程講解不能面面俱到，而我校化學工程與工藝專業學生的自動控制及計算機基礎較為薄弱，而該門課程的內容范圍廣、跨度大，需要對課程內容進行優選。二是教學模式單一，教學中一直采用傳統的以教師為主體的教學模式，學生多是被動接受，缺乏學習的興趣及主動性。三是缺乏實踐教學環節，學生的動手操作能力得不到提高，無法培養學生的實踐能力和工程觀念。四是考核方式單一，目前我校該門課程的考核是傳統的期末考試為主要依據，試卷成績只能反映出學生對理論知識的理解和掌握，無法體現出學生對化工儀表及自動控制系統的應用能力。因此，我們以培養學生實踐能力和工程應用能力為目標，對我校《化工儀表及自動化》課程進行教學內容優化、教學模式改革、實踐教學的增設以及改革考核體系等一系列措施，激發學生學習興趣，提高實踐應用能力，為培養高素質應用型技術人才提供基礎。

2 我校《化工儀表及自動化》課程教學改革措施

2.1 精選教學內容

我校化學工程與工藝專業第6學期開設《化工儀表及自動化》課程，教材選用厲玉鳴主編《化工儀表及自動化》第六版，該本教材是“十二五”本科國家級規劃教材，針對工藝類專業學生的需要，去除了過多的理論推導和電路分析內容，簡明清晰的敘述了化工儀表的基本概念，基本內容以及新型自動控制系統，同時還對許多典型的化工生產過程控制進行了介紹，教學內容新穎、專業面寬，實用性較強[2]。

目前化工儀表及自動化課程總共32個學時，由于課時較少，教材的知識不能全部講授，針對化學工程與工藝專業學生，應該注意內容的難易程度，注重基礎知識的教學和應用。因此，需要選擇部分內容側重講解。首先是注重緒論的內容介紹，通過這個部分的學習使學生認識到化工儀表及自動控制系統在化工生產中所處的重要地位，根據檢測儀表的結構原理，應用實例對其使用方法和場合進行詳細講述。例如，在講到第三章檢測儀表與傳感器時，主要對常用到的檢測儀表“孔板流量計、轉子流量計、差壓式液位計、彈簧式壓力表、熱電偶及熱電阻溫度計”進行詳細介紹其測量原理及使用，對于教材上所列舉的其他檢測儀表可以讓學生課下自己了解，并結合網絡資源學習新型的一些化工儀表[3-4]。

2.2 創新教學模式

對于實踐性較強的交叉性學科課程，雙師同堂教學模式是一種很好的促進教學效果的新方法。傳統的教學模式通常注重基礎知識的傳授，教師作為知識的載體，自身建設是提高學生工程觀念的重要保證，而高校教師具有較好的理論基礎，但缺乏現場實踐經驗。為此改革教學模式，采用雙師同堂的教學模式[5]。

為了設計好教學內容，切實提高教學質量，需要本校教師和企業工程師相互協調，共同配合，在教學過程中各有側重點，本校教師主要從化工儀表的使用出發，對其主要原理、基本結構、產業現狀及發展趨勢進行介紹，使學生了解化工儀表的相關原理，并對現代化的技術和最新的研究現狀有所關注。由自動化專業的企業工程師向學生介紹檢測儀表在化工生產中的應用實例[6]。使學生在掌握基本理論知識的同時能夠對于檢測儀表的生產實際應用有更深的認識，有助于學生更好地掌握化工儀表和自動控制理論知識，增強工程應用能力，例如第三章檢測儀表與傳感器部分，本專業教師可以先向學生講述各檢測儀表的基本原理，由校外工程師具體講解在實際的生產中所用到的儀表類型、安裝結構及使用特點等。在自動控制系統設計章節，企業工程師可以舉例說明實際應用的自動控制系統，例如空調的自動控制等。這種教學形式可以增加課程的吸引力，提高學生學習的興趣，促進師生互動，學生與企業工程師近距離接觸，也能夠及時真實的了解企業對于人才的需求情況。

2.3 增加實踐教學

《化工儀表及自動化》是一門注重實用性和實踐性的課程，主要體現在常用儀表的認識和使用、自動控制系統的使用原理及條件上。在傳統的理論教學過程中，學生大部分都是被動接受，對學生思考問題和探索能力的培養不夠，由于課程內容的特點，學生對儀表的基本原理理解較為困難，使得學生的學習興趣和主觀能動性不夠。因此在理論教學之外，還應該提供盡可能多的實踐內容，以提高學生的應用能力[7]。在講課的過程中可以與化工原理實驗、實習實訓等實踐課程相聯系，使學生回憶在這些課程中所接觸到的化工檢測儀表的實物使用，可以使學生在以后的實習實踐中特別留意與之相關的檢測儀表和自動控制系統。

利用學院化工實訓精餾裝置和流體輸送管路拆裝實訓進行實踐教學。本課程典型化工單元控制方案中對化工通用設備精餾塔進行了控制方案的介紹，對于化工生產中常用的分離設備，僅通過教材的范例進行學習不能使學生深刻理解其應用。因此，利用本學院的化工實訓精餾裝置進行實踐教學，對乙醇溶液進行精餾模擬操作，利用大賽精餾實訓設備，將乙醇水溶液進行分離，確定分離目標為精餾塔塔頂產品乙醇濃度不少于90%，首先需要在原料釜內加入一定量質量分數15%-20%的乙醇水溶液，通過預熱器加熱至泡點進料，塔頂全回流，收集塔頂產品，整個精餾過程都通過中控裝置進行操作，包括進料板位置、塔板溫度、預熱器及再沸器加熱功率等，在精餾實訓中用到液位儀表，溫度儀表，壓力儀表及流量儀表，通過精餾實訓操作，使學生進一步理解和領會各種檢測儀表、自動控制技術，連續自動化模擬控制操作，并熟悉各種檢測技術的原理等知識。再通過流體輸送管路拆裝實訓，讓學生了解流量計儀表的結構與安裝方法，并用于管路中流體流量的檢測，使學生掌握流量計的使用方法。

另外，課程教學與全國大學生化工設計大賽相聯系，我院化學工程與工藝專業學生近三年均組隊參加全國大學生設計競賽，在課堂上可以以本專業往屆參賽題目為例向學生講解帶控制點的工藝流程圖，既可以通過實例向學生展現化工儀表自動化的應用，又可以讓學生熟悉競賽規則與內容，為下一屆化工設計競賽做好充分的準備。

2.4 改革考核體系

由于教學方式的多樣化，需要轉變傳統的單一考核形式為多種形式并存的考核方式，全面考察學生的學習和掌握情況。對于雙師同堂的教學模式改革和實踐教學，除了通過期末考試的形式考核外，還應考察師生互動情況，并結合實踐環節進行綜合成績評定。通過考核方式的改變，調動學生學習的主動性，改變學生平時不學習，期末進行突擊復習的現象，加深學生對本課程知識的掌握。

3 結語

新時期下，國家綜合國力的激烈競爭，人才培養放在了首要的位置上，應用型本科院校作為培養優秀人才的搖籃，面臨著教育改革的艱巨任務，教師在教學的過程中總結經驗，進行了一系列的課程教學內容和教學模式改革后，極大地提高了學生的學習主動性，取得了良好的教學效果，學生的實踐能力和創新能力均得到提升，對高校創新應用型人才培養目標的實現起到了重要的促進作用。