高職院校過程控制技術(shù)課程的典型項目開發(fā)式教學法

池雄飛，張科強，張寧芳

（1.鄂爾多斯職業(yè)學院，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017010；2.鄂爾多斯市云東農(nóng)林牧產(chǎn)業(yè)投資集團有限責任公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017200）

過程控制技術(shù)課程是高職院校自動化類專業(yè)非常重要的一門課程，過程控制技術(shù)在化工、冶金、裝備制造等領域有廣泛的應用。隨著社會發(fā)展對人才培養(yǎng)提出了新要求，過程控制技術(shù)課程的教學模式改革也勢在必行。

一些發(fā)達國家已經(jīng)形成了較為成熟的高職課程教學模式，如德國的雙元制職業(yè)教育[1]，雙元制職業(yè)教育的特點是學生在企業(yè)和職業(yè)院校交替完成學習過程，在企業(yè)完成60%～70%的實踐教學, 在學校完成30%～40%的理論教學，企業(yè)與職業(yè)院校共同培養(yǎng)學生[2]。美國職業(yè)教育主要由社區(qū)學院承擔，多數(shù)專業(yè)具備完善的專業(yè)認證體系，認證標準由行業(yè)、企業(yè)和學校根據(jù)職業(yè)資格標準共同制定。這種教育模式促進了職業(yè)教育的規(guī)范化和標準化[3-4]。澳大利亞的TAFE（Technical And Further Education）建立了以技術(shù)與繼續(xù)教育學院為代表的現(xiàn)代職業(yè)教育體系，從而解決了技能人才緊缺的問題[5]。發(fā)達國家的高職教育模式雖有其特點和先進性，但不能直接照搬其做法，我國高職院校有自身特點，需立足實際情況開展職業(yè)教育。

我國高職教育產(chǎn)生于20 世紀90 年代，出現(xiàn)較晚，高職課程教學方法仍處于研究和探索中。對于過程控制技術(shù)課程而言，大多數(shù)高職院校采用理論教學或理實一體化教學，雖然理實一體化教學法，如任務驅(qū)動法、項目驅(qū)動法等有其優(yōu)點，可以讓學生動手完成設定好的任務，提升了學生的技能，但同時還需要考慮學生的知識水平和興趣愛好等，需對不同項目組的學生進行合理劃分，以優(yōu)化項目教學實施的流程[6]。

基于此，本文提出了一種新的教學方法——過程控制技術(shù)課程典型項目開發(fā)式教學法。該方法旨在使學生在教師引導下開發(fā)已設定的5 個過程控制技術(shù)課程的典型項目，在開發(fā)過程中，每個學生都能全程參與。該方法不僅能提高高職學生學習的主動性和綜合實踐能力，也能提升學生的溝通和協(xié)作能力，解決了學生基礎薄弱、學習難度大等問題，為高職院校其他課程的教學提供了一種新的教學方法。

1 過程控制技術(shù)課程的項目開發(fā)式教學法

過程控制技術(shù)課程是高職院校自動化類專業(yè)的一門綜合性課程，實踐性較強，學習難度較大。為了讓學生掌握過程控制技術(shù)課程的主要內(nèi)容，同時培養(yǎng)學生的學習能力和創(chuàng)新能力，依照該課程的內(nèi)容和特點，將課程分為5 個典型項目，5 個典型項目由教師設定。在教學過程中，教師負責項目說明書的制定并指導學生開發(fā)項目。學生在教師的指導和幫助下開發(fā)完成過程控制技術(shù)課程的典型項目。在項目開發(fā)過程中，學生按照項目要求承擔一定的任務，參與項目的開發(fā)、實施全程，雖然課程學習難度較大、實踐性強，但因每名學生都有具體的項目任務，可促使其主動參與項目。

按照過程控制技術(shù)課程的主要內(nèi)容，設計該課程的5 個典型項目，分別是壓力儀表控制、溫度儀表控制、流量儀表控制、液位儀表控制和PID 串級控制，教師根據(jù)實驗實訓設備提前制定每個項目的說明書，說明書要明確需要實現(xiàn)的功能、所用到的儀表設備、操作流程，學生依據(jù)項目說明書提前查閱硬件和設備資料等。項目說明書包含了硬件組成、接線方式、軟件編程、項目開發(fā)等過程。項目開發(fā)前，首先，教師將班級學生按實訓設備臺數(shù)分為8 小組，每個小組由3～4 人組成；其次，小組組長負責整個項目的實施過程，組長對本組成員進行分工,組員依據(jù)分配的任務開展項目工作；最后，組長負責安排和協(xié)調(diào)開發(fā)過程，完成整個項目的開發(fā)[7-9]。在項目開發(fā)的過程中，教師的主要任務是輔導學生，當學生遇到問題時，教師及時指導學生，并提出解決問題的方法，推進項目的開發(fā)進度，學生在課程教學學時內(nèi)需完成5 個項目的開發(fā)。項目開發(fā)式教學流程如圖1 所示。

圖1 項目開發(fā)式教學流程圖

在教學過程中，學生需學習各項目的說明書、操作流程、接線方式、程序設計等，需投入大量時間查找資料，并與其他學生積極溝通、合作，共同開發(fā)整個項目。

2 過程控制技術(shù)課程典型項目實施過程

2.1 典型項目資料查閱與分析

過程控制技術(shù)課程典型項目開展前，教師應將班級學生進行分組，為了平衡各個小組的綜合能力，分組時每個小組由3 個層次的組員（學習能力強、學習能力中等、學習能力較弱）組成，然后每組指定一名綜合能力和協(xié)調(diào)能力較強的學生為組長，剩余的學生為組員。各小組在組長的安排下針對各具體項目查閱資料，開展項目開發(fā)工作[10-12]。

教師將項目說明書下發(fā)給小組，組長拿到說明書后，和組員認真分析該項目，共同查閱相關資料，如實訓室儀表的種類、結(jié)構(gòu)、工作原理、接線及控制方式等方面的書籍和電子資料，然后將項目具體工作分配給各組員。

2.2 典型項目系統(tǒng)設計

以“壓力儀表及控制”典型項目為例，該項目系統(tǒng)設計由主講教師以文件形式下發(fā)到各個小組，在主講教師的指導下，小組組長按照項目說明書安排開展項目設計和系統(tǒng)文件學習工作。組長安排組員認真閱讀項目系統(tǒng)設計文件，了解機械式指針壓力儀表的硬件組裝、接線、調(diào)試等設計知識，分析電容式壓力儀表的硬件組裝、接線、調(diào)試等內(nèi)容，并認真查閱實訓室的壓力儀表和PLC 控制器等參數(shù)信息，組織組員學習該實訓室控制器（西門子300 系列）的相關資料，進行下一個階段的工作。

2.3 典型項目硬件組裝

設計并閱讀典型項目說明書后，組長先安排組員完成硬件組裝和調(diào)試工作，每名組員承擔一部分工作，如壓力儀表電源連接、信號線接線端子的連接、阻尼調(diào)節(jié)、零點調(diào)節(jié)等工作；為了完成壓力信號采集和控制，選用313C-2 DP 控制器完成系統(tǒng)控制，壓力儀表要連接到模擬量輸入輸出模塊，模擬量輸入模塊采用SM331，模擬量輸出模塊采用SM332，學生依照模塊相應的說明書給定電流接線方式完成連接。在硬件組裝過程中，組長應檢查各組員的工作，同時協(xié)調(diào)、解決出現(xiàn)的問題，將開展情況及時反饋給任課教師，在任課教師的輔導下完成硬件組裝過程。

2.4 典型項目軟件編程和調(diào)試

完成典型項目硬件組裝后，小組成員進入項目軟件編程和調(diào)試階段。該項目采用西門子Simatic Manager 軟件對典型項目進行硬件組態(tài)、編程和調(diào)試工作，小組要先對所有硬件模塊進行組態(tài)，將各個模塊信息下載到控制器中，然后針對項目要求編寫，該項目的主要程序，如通過模擬量模塊（SM331）采集鍋爐壓力信號，編程時調(diào)用FC105 功能塊采集壓力信號；通過模擬量模塊（SM332）控制壓力閥的輸出開度，調(diào)用FC106功能塊和PID控制塊完成鍋爐系統(tǒng)壓力的控制。在軟件程序編寫過程中，每個小組會遇到不同的問題，如PLC 的硬件組態(tài)與通信、功能塊的調(diào)用、引腳參數(shù)設定等，教師要及時講解，指導學生明確“壓力儀表及控制”典型項目的編程思路。

在典型項目硬件組裝和軟件編程完成后，項目進入調(diào)試階段，該階段的主要任務為核驗典型項目是否達到了設計功能，若項目不能達到設計要求，小組要認真分析出現(xiàn)問題的原因，提出相應的解決方法；若小組不能解決項目問題，組長要將情況反饋給教師，教師及時介入解決項目存在的問題，并指導完成該項目調(diào)試工作[13]。

2.5 典型項目總結(jié)

小組成員通過參與典型項目資料查詢、硬件組裝、軟件開發(fā)和調(diào)試等過程，開發(fā)完成了一個典型項目，小組成員要總結(jié)整個典型項目開發(fā)過程中存在的問題和不足，為下一個典型項目開發(fā)做好準備。

通過典型項目的開發(fā)，學生學會了溝通、協(xié)調(diào)、配合和協(xié)作，同時提升了分析和解決問題的能力。學生從被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習，從而進一步理解了學習內(nèi)容[14]。當某個學生遇到困難時，會及時查閱資料或與教師和其他學生溝通，在教師和同學的幫助下解決問題，在該過程中，學生能體會到學習的樂趣。

在典型項目開發(fā)過程中，授課教師主要發(fā)揮了引導和輔助的作用，小組的每個成員都是開發(fā)項目的主角，每名成員在項目中都有自己的任務，需要及時完成自己的工作。這種以小組成員為主導、以主講教師為引導的項目開發(fā)式教學不僅提升了學生的學習興趣，也提高了高職院校的教學質(zhì)量。

3 結(jié)語

過程控制技術(shù)課程的典型項目開發(fā)式教學方法，是在教師的引導下由小組成員自己開發(fā)每個典型項目，每名小組成員按照項目說明書完成相應任務，在開發(fā)過程中提升了學習的積極性和主動性。該教學方法使學生由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習，使學生慢慢掌握了分析和解決問題的能力。典型項目開發(fā)式教學方法不僅培養(yǎng)了學生獨立思考的能力，而且培養(yǎng)了學生協(xié)作配合的能力，有效解決了當前高職院校學生基礎薄弱、課程學習難度大等問題。