教學過程下的過程控制課程改革

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過程控制技術作為工業自動化的重要分支，是自動化技術的重要組成部分，廣泛應用于石油、石化、輕工、制藥、冶金、食品等過程工業，是過程工業能夠經濟、高效及安全運行的根本保障。過程控制課程涉及多個學科，發展較快，理論與實際密切結合，具有較強的專業性和實踐性。隨著過程控制技術的快速發展和不斷更新，傳統的職業教育方式培養出來的高職高專院校畢業生很難在過程控制行業競爭中立足。為了使高職學生更好地理解和掌握工業過程控制的知識，提高他們的實踐動手能力和自主創新能力，激發學生的學習興趣和求知欲，將理論教學過程和實踐過程有機的結合起來，筆者針對過程控制課程的特點以及高職高專院校的實際情況，從課程內容、教學方法和實踐方式等方面對《過程控制系統運行與維護》課程進行一些探討，并結合實際教學經驗，提出一些科學有效的改革措施和辦法，提高了教學質量和學生的學習效果，達到教與學的有效統一。

1課程內容的改革

過程控制課程是自動化專業的一門必修專業主干課程，闡述的是過程控制系統的設計和分析、維護以及過程控制系統的投運等內容。課程內容和教學效果密切相關，由于高職高專院校的人才培養目標是應用技能型人才，因此教學內容上要突出實踐性、實用性以及先進性，理論知識占比不宜過多，夠用為宜，理論不能和實踐脫節，要將理論知識融入到實踐教學中去，使學生能學以致用，培養學生從實際工藝的角度思考問題和解決問題的能力，提高學生的實踐動手能力和自主創新能力。過程控制系統運行與維護課程和自動控制原理及應用、自動檢測技術、可編程邏輯控制器等課程密切相關，教師應當將課本內容合理的編排和布局，將各個學科的知識有機的結合在一起，使學生能夠系統地了解過程控制在整個自動化體系中的重要作用。另外，對于先修課程中已經學習過的內容，應在授課內容和方向上適當地做出調整，把教學重點放到知識點的應用層面上，而不只是機械地再重復一遍。比如在介紹控制器的控制規律時，在先修課程自動控制原理與系統中已著重介紹了比例、比例積分、比例微分以及比例積分微分等基本控制規律的傳遞函數、輸出特性和控制特點等，在過程控制課程中應結合實例重點介紹各控制器的具體使用方法、各參數對系統過渡過程的影響、控制器參數的工程整定以及在實際工程應用中應該注意的一些問題。教材內容的更新一般都滯后于科學技術的發展，對于這個問題，教師應當不斷地學習過程控制方面相關的新知識，及時了解過程控制的發展趨勢，在授課過程中除了講解教材中的基礎知識外，還應將一些與課程內容相關的先進的新技術、新方法融入到教學過程中去，作為課本內容的必要補充，使學生能夠及時了解過程控制技術的最新應用和發展動態。另外，由于線下授課的時間和資源有限，可將線上學習融入到線下教學中去，引導學生充分利用互聯網資源拓寬自己的專業知識，例如學生可以登錄在線學習平臺，自主學習過程控制國家精品課程，可以在專業的學術網站上閱讀過程控制領域相關的論文期刊等，以了解本學科的最新發展動態和趨勢，對過程控制領域未來的發展方向和應用有系統的認識，畢業后能更好更快地適應過程控制行業未來的發展需求。

2教學方法的改革

過程控制是應用性和實踐性很強的一門課程，與工業生產過程密切相關，因此，科學有效的教學方法對教學效果至關重要。

（1）運用理實一體化的教學模式。在授課過程中，教師可以將過程控制系統中的一些典型操作單元控制案例（鍋爐設備、化學反應器、流體輸送設備等）穿插到課程內容當中，并具體講解典型工業設備的結構類型、工作原理、工藝流程以及控制方案等，使學生對該知識點的應用層面有系統的了解、感性的認識，培養學生從實際工藝的角度分析問題和解決問題的能力，同時科學合理地布置實踐課程，將所學的理論知識充分應用到工業生產實踐中，避免學生將理論內容生搬硬套，真正做到理實一體化教學。

（2）合理充分的利用多媒體資源。在課堂教學中，教師應將板書和多媒體有機的結合起來。板書可以將本節課的重點、難點和知識點框架等清晰的呈現出來，多媒體可將授課內容生動形象的展示出來。過程控制課程中有很多復雜的系統流程圖和原理圖，可以通過visio、ProcessOn等軟件實現流程圖和原理圖的動態分級呈現，課件中適當的插入一些與課程內容相對應的實際工業過程視頻、動畫等，使學生能夠更加直觀形象的理解整個工藝流程是如何一步步實現控制的，激發他們的求知欲，而不是直接將一張完整的靜態結構圖展示給學生，晦澀難懂，打消學生學習的興趣和積極性。

（3）運用啟發式教學。注重發揮學生的主觀能動性，引導學生發現問題，積極主動學習，以學生為主體，開展討論式、啟發式和研究式的教學模式。在實踐課程中鼓勵學生多動手，多思考，搞清楚每一個步驟每一個參數對過程控制系統的具體影響，深入理解過程控制設備的工作原理和控制過程。例如在液位控制系統PID參數整定的實訓中，其中衰減曲線法整定PID參數應用較為廣泛，但并非唯一的整定方法，教師可以在學生熟練掌握衰減曲線法整定PID參數的基礎上，引導學生嘗試利用臨界比例度法或者經驗法對液位控制系統進行PID參數整定。另外，除了完成液位控制系統PID參數的整定，還可以引導學生通過改變PID控制器的放大系數（比例度）、積分時間和微分時間，觀察系統過渡過程曲線的變化，使學生能夠直觀形象的觀察各個參數對控制系統的具體影響，加深學生對理論課程內容的理解，激發學生的探索精神，提高教學質量。

3實踐方式的改革

過程控制課程主要的實踐內容有對象特性測試實訓、控制器參數對系統過渡過程的影響實訓和液位控制系統的投運和PID參數整定實訓等，這些實訓內容涉及到自動控制原理與系統、檢測技術及儀表、計算機技術等多學科知識，因此，科學的實踐方式對于學生的實踐動手能力和理論知識的綜合運用能力至關重要。傳統的過程控制實踐課程存在一些問題。首先，在實踐課程中多數老師是領著學生做實驗而非引導學生做實驗，實驗步驟和過程過于模式化，內容比較單調，缺乏探索性和創新性，而學生只是按步驟被動機械的操作，依葫蘆畫瓢，因而對實踐內容的理解只是浮于表面，缺乏深層次的探索。其次，實踐課程在過程控制課程的考核中所占比重較輕，致使學生對實訓課程不重視。再次，由于過程控制實驗室里的實驗設備較為復雜，價格昂貴，實驗室一般都是定時定點開放，不利于學生的個性化需求和創新能力的培養。另外，一些高職高專院校由于各種原因，達不到建設過程控制實驗室的條件，因而實踐課程只能局限于計算機模擬仿真實訓，無法完成與課程內容對應的過程裝置現場實驗，因此學生所學的知識不能和工業實際有效結合，導致學生畢業后不能很快適應工作崗位的需求。基于此，筆者對過程控制課程的實踐方式作出如下幾個方面的探討。

（1）不事先設定實驗的具體步驟和方法，引導學生依據課本中所學的理論知識自行設計實驗過程的具體方案和詳細步驟，并給出必要的指導。實驗的時間不要只局限于課堂內，只要最終得出合理的實驗結果即可，讓學生在實踐過程中處于主動地位，以培養學生對過程控制系統的設計能力，激發學生的創新意識和探索精神。

（2）過程控制實驗室應實行開放式和信息化的管理模式，將實驗室的正常教學使用時間、資源使用情況、設備管理狀況等在實驗室管理系統中及時更新，學生可以登錄系統根據這些實時信息，預約進入實驗室的時間或者遠程操作實驗室設備，使得學生在實踐過程中完全處于主導地位，可以在很大程度上提高學生的實踐動手能力，發揮學生的自主創新能力。

（3）過程控制的實踐課程除了計算機模擬仿真實訓，還應設置與課程內容相匹配的過控設備現場操作實訓、綜合實驗、工廠實踐等教學環節。現場操作可以使學生直觀的看到整個工藝流程，對控制裝置的原理理解的更加透徹。綜合實驗可以提高學生各學科知識的綜合運用能力，更好地理解過程控制在自動化體系中的作用。在工廠實踐中，應先熟悉各控制系統的工藝流程圖，以了解工藝狀況，了解哪些是檢測系統，連鎖保護系統，自動操縱和自動開停車系統；然后熟悉系統的實施工具以及使用方法；最后學習整個設備的操作流程，使學生熟悉實際工業過程控制設備的整體設計步驟和詳細調試方法，激發學生的興趣，提高解決實際工程問題的能力。

結語：

過程控制是自動化領域的重要分支，根據高職高專院校的實際情況，結合過程控制課程的特點，筆者在教學內容、教學方式以及實踐方式等方面做了一些有益的探索，教學內容上合理安排理論和實踐課時，注重各學科知識的交叉和綜合運用；教學方法上強調板書和多媒體相結合，注重啟發式教學；實踐方式上引導學生自行設計實驗過程，很大程度上激發了學生的學習興趣，提高了學生的實踐動手能力和自主創新能力。

作者：王會珍 趙娟萍 周喜 單位：鄭州職業技術學院