“過程控制工程”階梯式項目教學法+聯合導師制的教學實踐與研究

孟祥毅

(南京化工技師學院 江蘇南京 210048)

“過程控制工程”課程作為自動化類畢業設計的先導課程，主要涵蓋儀表、自動控制原理、PLC及計算機控制、化工原理等課程。它以控制系統工程設計與實施為核心任務，是流程工業過程控制系統工程設計的綜合性關鍵課程。教學任務有三個方面：學生通過學習，能夠操作與控制現有的控制系統；對原有的系統進行重新設計及技術改造，能夠按照實際的生產過程，設計一些常見、典型的控制系統；掌握安裝、調試、運行維護與故障分析的能力，獲得相應的職業技術等級證書。

一、實施階梯式項目教學法，滿足學生的就業需求

(一)以“立德樹人”為宗旨，以服務地方為己任

始建于1935年，由民族化工先驅范旭東先生開創的永利寧(南京)化學公司，如今已發展成為超級密集工業企業集群。區內擁有冶金、電力、化工、石化、高科技電子，中國南車，汽車制造等高端裝備制造的科技、技術、資金密集型企業。我校的前身是南京化學工業集團公司技工學校，創辦于1961年，現已升級為國家級高級技工學校——江蘇省重點技師學院。幾十年來，我校為區內企業輸送了大批的技術工人。

在這樣的社會背景下，學生普遍具有明確的學習目標和就業心理預期。他們在掌握了一定的自動化技術專業知識和技能的基礎上，由機電專業橫向擴展到儀表自動化專業，拓寬了未來的就業渠道，增強了對社會的適應性。

學校教學面臨很大的問題是教學內容與企業嚴重脫節。學生的就業企業為中石化南京化學工業集團公司、揚子石油化工有限公司檢修維修及安裝公司、南京鋼鐵股份有限公司等。這些企業對接納學生下廠實習比較謹慎。這就造成了工學結合十分困難，使學生很難獲得實際化工生產經驗和有關的背景知識。于是，在江蘇省及南京市人社局的大力支持下，我校建成占地50余畝以化工工藝和化工分析為骨干特色示范專業及相應的工廠車間化實訓基地，為師生提供了優良的實訓環境。

(二)理論聯系企業的實際，項目教學與技術等級對接

“過程控制工程”課程教學的指導思想是培養學生具有初步的自動化工程實踐能力。短期目標是完成自動化方向的畢業設計任務。我們選擇CE2000儀表維修工競技裝置作為突破點，圍繞“水”做文章，通過對其進行逆向工程設計，按照化工儀表維修工技能要素，從儀表接線調試、到回路設計控制，以通用流量、液位控制系統為基礎，擴展到復雜控制系統的設計。學校按照工程設計流程，根據國家職業技術等級的專業要求，將任務有序分解到各個學期相關學科計劃之中。[1]

教學中存在的一些問題：一些先期完成的理論和實踐性課程，并沒有在統一的專業規劃下開展指導，有關教師僅僅是完成各自的過程性教學任務，教學內容關聯性不強。例如，DCS和PLC教學模塊與畢業設計脫節，形成了課程孤島現象。如何在這些孤島之間搭設橋梁，聯結成為一個網絡，讓各個模塊相對獨立，各司其職。這就需要建立專業指導委員會，統一指揮、協調發展。

(三)提高技工院校職業教育質量的新思考

其一，我們在教研室實行主任導師制。其優點是在專業內能夠調動各種資源，把專業做實、做厚，做出卓越成績的領軍人物。其出眾的職業素養和業務能力，優秀的思想品德，高尚的職業操守，是作為團隊凝聚力的核心價值體現；其二，我們開展專業內外的聯合導師制。這是推進電修專業輔助方向有益的探索和拓展。

二、改進教學方法，培養學生關鍵的職業能力

(一)學生普遍存在的問題

筆者在進行該課程教學的同時，還指導一些學生進行儀表自動化畢業設計的初步設計階段。在此過程中，筆者發現這些學生存在一些問題：一是在確定論文的設計選題之后，對教師布置的任務不積極，坐享其成的思想嚴重；二是探索科學知識的動力嚴重不足，忽視搜集閱讀資料能力的自我培養；三是對于設計中用到的許多專業知識掌握得不夠深入，能力不強。這就倒逼教師在教學中，在畢業設計中用到的知識就要多講，講透徹，注重學生自主學習、探究真理、勤于思考等關鍵專業能力的培養。其中，設計好教學模塊是關鍵的環節。

教師對于參差不齊的學生予以區別對待，在典型案例及實訓項目的學習中，理論結合實訓，理論從實踐中來，到實踐中去，圍繞實踐出真知的教學原則，實事求是地按照專業學習的自身規律，一步一個臺階，讓學生在自己的能力范圍之內，由低到高、由簡單到復雜，教會學生“學會學習”。這是教師貫穿于教學始終的頭等大事。

(二)由傳統課堂教學向一體化教學的轉變

1.樹立敬業愛崗精神，加強教師隊伍建設

在專業教學方面，學校大力推行理論實踐一體化教學。各個實訓模塊自編的實訓講義、教學大綱主要是由年輕教師擔綱。然而，青年教師缺乏實踐磨練，教學經驗積累不夠，授課過程多表現為驗證性實驗課。他們不少都是半路出家，非自動化科班出身，而聘請的企業退休師傅也沒有充分發揮他們豐富的實踐經驗。這嚴重制約了專業教學水平的提高。錘煉一支朝氣蓬勃、愛崗敬業、老中青團結協作的教師隊伍，這是開展一體化教學、人才培養的保障。

2.深入企業實地調研，搭建校企合作平臺

筆者考察過中，在石化南京化學工業集團公司某廠一個消防泵站里，看到的是6千伏高壓電機和大功率水泵，雙機冗余的變頻器，規范、整齊有序的動力線路和儀表信號線路。我們把這些搬到學校是不現實的。校內的變頻恒壓供水系統實驗裝置定位于驗證性實驗，不具備工程教學的價值。我們可以借鑒國內一些高校的經驗，自行設計，結合自己的辦學需要，聘請企業、設計院的有關工程技術專家、本校教師積極參與設計建造一些具有工程價值的教學實訓裝置。

筆者近期考察了一家福建的上市國有大型聯合制漿造紙企業。其燒堿回收爐熱能利用鍋爐的控制系統，既有技術等級較高的DCS控制系統，也有常規儀表組合式控制系統，傳統的控制室有儀表盤，盤后有分類有序的信號線路。筆者從調查中得出一個結論：學校教學首先要根據企業的實際使用情況，從模擬儀表控制系統入手，由較為簡單的基礎性技術入手，培養學生掌握基本的成體系的工程設計、施工、調試與維護的基本能力。這個能力也是儀表技師必須掌握的看家本領。

據了解，該企業實行的學徒制還是傳統意義上的，學徒工學習技術的積極性不高。其職業品質和勞動素養的培養是企業關注的問題。

3.明確共同奮斗目標，走聯合導師制之路

檢驗教學成果的最佳方法就是把各有專長的教師扭成一股繩，參加國家級行業技能大賽。我校2019年1月5日至7日，參加了由全國化工教育協會化學工業職業技能鑒定指導中心主辦，山東化工技師學院承辦的第45屆世界技能大賽。在化學實驗技術項目化工行業全國選拔賽中，我校的2名參賽選手均獲得了二等獎，成績位列江蘇省第一、二名。學校為此組建了導師組，在校長的統一指揮下，參與的指導教師目標一致、齊心協力、分工合作。這充分顯現出了團隊的力量。

筆者長期從事自動化教學，也是一個足球運動愛好者。這幾年，筆者擔任跨界足球教練，把控制理論的思想用于指導校足球隊的訓練和比賽。學校采用雙導師指導模式，在去年的江蘇省職業學校省長杯足球聯賽中，我校獲得了高職組亞軍的好成績。筆者指導的關鍵技術頭球攻門和點球大戰，也在比賽中發揮了關鍵作用，讓2名主力同學隨后也考取了國家足球教練員D級證書。

三、課程教學組織與實踐

校企共同參與制定可行的教學大綱和專業培養計劃，配置了適合化工技師學院一體化教學教材體系。學校選定余金壽、顧辛生編著的本科教材作為主教材；何衍慶，蔣蔚孫編著的《工業過程控制工程》為輔助教材；選配適合技工學校的項目式教學法教材，如《流量控制系統》《壓力控制系統》等。學校選取的這些教材都是圍繞企業工程實際、自動化系統的工程設計為教學主線開展教學的。

(一)慢工出細活，培養關鍵能力

教師的具體教學要做到“慢”：基礎知識準備要慢，不能操之過急，急于求成；收集資料、分析加工要慢，要去粗取精，細致入微；關鍵環節要慢，要不斷地從實踐中來，到實踐中去，精益求精。教師要從會使用常用的儀器儀表，簡單控制系統的投運、調試、故障判斷和解決，到能夠進行現場儀表的調試與維護，逐步培養學生具有從事基本的工程實踐能力。

學生重要的專業能力主要有工程設計說明書寫作，控制方案的選擇，儀表的選型及參數數據，儀表流程圖的識讀和繪制；熟悉技術規程，儀表檢定規程、操作技術規程，能夠進行規范的操作。

(二)扎實基礎教學，做好協同配合

教學過程以具體的、典型工藝實例為基本路線，教學內容組織及其展開都圍繞這條主線索。各個知識要素就是在這個主鏈上，每一個環節環環相扣。知識鏈條和技能鏈條組成的知識脈絡，構成了中級儀表維修工的主體框架和輪廓。

學生探索創新精神的培養、工程實踐能力的培養，都是在師徒的共同努力下，逐步累積、循序漸進，由易到難，由少到多。工程實踐教育是貫穿于整個學習過程的。教師用學生熟悉的活動和語言，激發學生的學習興趣，打好知識基礎，然后再延伸到實驗、課程設計、工學實習、畢業設計。這樣既有橫向延伸遞進，也有縱向梯次發展的立體金字塔結構，[2]由塔尖向下分為四個層次。

第一個層次：職業興趣的引導和基礎能力的培養；第二個層次，專業理論和課程實驗的有機結合，突出專業能力訓練和崗位技能；第三個層次，學生通過具有工程性的實踐環節的學習，掌握必要的工程應用能力；第四層次，學生進行綜合能力的訓練。從整體考慮，第二層次的專業理論和專業實驗的專業動手能力是極為關鍵的環節。這個層次的相關課程、實驗內容，實訓裝置的配置和設計定位都是至關重要的，將會影響后續工程實踐能力的培養。

四、加強與企業的溝通，推進現代學徒制

學校通過聯合導師形式“專業指導委員會按照儀表維修中級工(高級工)的職業標準”，從常規儀表到智能儀表；從簡單控制系統到復雜系統，專業知識和能力按照階梯式由低到高循序漸進地進行培養。

就畢業設計而言，學生只有在掌握了單回路簡單控制系統工程設計的基礎上，才能從事更為復雜的控制系統的設計。因此，學生掌握單回路系統的總體設計是至關重要的。

(一)課程教學與畢業設計任務的對接

1.做好學校指導教師與企業師傅的任務劃分

畢業設計和頂崗實習階段，學生進行初步設計和詳細設計，在工藝的基礎上要進行以下設計。首先，通過項目所涉及的化工原理、化工生產安全等課程的學習，完成初步設計首要任務“設計說明書”。其次，在說明書任務中設立一系列的子任務：一是主要說明，包括生產任務、主要工序和工藝流程的組成及環境特性的說明；二是確定工程項目的控制方式和自動化水平，說明儀表的選型原則，控制方式確定原則，控制方案的確定、說明工藝參數的檢測方法和檢測儀表的選型原則；三是說明自動調節系統的工作原理，主要工藝參數的信號報警及傳動設備連鎖裝置的動作原理，工藝過程控制系統的設置原則。

2.發揮現代通信技術的優勢，全時空開展遠程教育

軍人在戰爭中學習戰爭，運動員在比賽中學習比賽，學生過硬的技術只有在企業實際工作環境中錘煉而成。可是，不同的企業環境，學生在沒有充分熟知企業生產環境、掌握必要的職業安全意識的前提下，貿然進入，存在著較多的風險。為此，我們可以充分利用現代移動通信5G技術，充分發揮社交軟件直播視頻優勢。教師、師傅自己就是主持人，可以把現場工作人員的工作過程進行實時的遠程教學解說；也可以把精心制作的微視頻，提供給學生反復收看，并通過QQ、微信等互動平臺及專門定制的教育APP，讓學生隨時隨地進行在線互動交流。[3]

五、結束語

總之，教師的教學方式、方法應當符合學生今后工作的需求，精選課題要具有典型性、可操作性。教師要把握好學生的課程學習、畢業設計指導和儀表工職業技能培養三個維度的關系；學校要通過制度來管理好參與的各方，充分發揮導師各自的專長，使學生成長為國家需要的工匠之才。