賈紅艷　李炳鋒　馮愛惠

（1.天津科技大學(xué)，天津 300222；2.大連金重英派克化工工程有限公司天津分公司，天津 300400）

控制儀表及系統(tǒng)課程教學(xué)與考核方法的研究與探討

賈紅艷1李炳鋒2馮愛惠1

（1.天津科技大學(xué)，天津 300222；2.大連金重英派克化工工程有限公司天津分公司，天津 300400）

為提高學(xué)生的競爭力，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開展了控制儀表及系統(tǒng)課程的教學(xué)與考核方法的改革和嘗試工作。緊密結(jié)合工程實(shí)際的提問、討論式的授課方式，靈活的考核辦法，既能使每個(gè)學(xué)生發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，又能使老師及時(shí)了解學(xué)生掌握知識(shí)情況，取得了較好的教學(xué)效果。

控制儀表及系統(tǒng)；課程教學(xué)；考核方法

為拓寬專業(yè)口徑，提高學(xué)生在就業(yè)中的競爭力，從2006年開始，我校電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)和自動(dòng)化專業(yè)分別將各自的主要專業(yè)課程整合后，在對(duì)方專業(yè)開設(shè)了彼此的專業(yè)課程，其中，控制儀表及系統(tǒng)是我校自動(dòng)化專業(yè)將所有主要專業(yè)課程整合精煉后，面向電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生開業(yè)的一門專業(yè)課程。課程主要涵蓋了工業(yè)過程控制參數(shù)的檢測及變送器、調(diào)節(jié)器及其工作原理、執(zhí)行器、簡單控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、復(fù)雜控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。盡管課程的內(nèi)容是圍繞控制系統(tǒng)展開的，但經(jīng)過幾年的教學(xué)后，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于初次接觸該課程的學(xué)生而言，內(nèi)容還是顯得比較分散，看似不成體系，有時(shí)還有一些枯燥無味。怎樣才能吸引學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生比較容易的掌握這門課程呢？最近幾年我們一直在研究和探討這方面的問題，也收獲了一些經(jīng)驗(yàn)。

一、精心準(zhǔn)備緒論，激發(fā)學(xué)生的興趣

每門課程都會(huì)有一個(gè)緒論或概論，對(duì)于老師而言，是非常熟悉的內(nèi)容，似乎沒什么好講的。如果照本宣科地介紹一下，看似沒什么不妥，但對(duì)于初學(xué)者而言，其實(shí)是非常重要的，它會(huì)告訴他們這門課程的來龍去脈，以及學(xué)好這門課程后能獲得什么樣的知識(shí)和技能。所以，在這部分知識(shí)的教授過程中，我們都會(huì)精心準(zhǔn)備，查閱大量的資料，然后進(jìn)行精煉，提取精華部分，把這門課的主要內(nèi)容用通俗易懂的方式介紹給同學(xué)們。我們采取的方式是搜集一些同學(xué)們比較熟悉的現(xiàn)實(shí)生活中的自動(dòng)控制系統(tǒng)例子，例如，我校設(shè)在教學(xué)主樓里的開水爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)或我校自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的液位自動(dòng)控制系統(tǒng)等。首先，介紹這些控制系統(tǒng)的功能及用處，讓學(xué)生利用課余時(shí)間熟悉這些身邊看得見的例子。例如實(shí)驗(yàn)室的液位控制系統(tǒng)（如圖1）。

圖1　液位控制系統(tǒng)

然后，再深入介紹如何構(gòu)成這樣一個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)而告訴同學(xué)們本門課程要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。最后，通過多媒體技術(shù)向同學(xué)們展示各種各樣的自動(dòng)控制系統(tǒng)，告訴他們在生產(chǎn)和生活中自動(dòng)控制系統(tǒng)是無處不在的，甚至在他們今后的日常生活中，完全可以利用自己學(xué)到的本課程的知識(shí)改善自己的生活。經(jīng)過幾年的教學(xué)后，我們發(fā)現(xiàn)在緒論課后，同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣確實(shí)很濃厚。

二、緊密聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)行授課方式的改革

1.結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行提問式授課

控制儀表及系統(tǒng)課程是一門和實(shí)際聯(lián)系非常緊密的課程，任何一部分內(nèi)容，都和實(shí)際情況是息息相關(guān)的，如果僅就課本內(nèi)容進(jìn)行課堂授課，將顯得非?？菰铮瑢W(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情很難延續(xù)下去。所以，就需要我們千方百計(jì)地設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，時(shí)刻引導(dǎo)和吸引學(xué)生。借助去大連金重英派克化工工程有限公司天津分公司實(shí)踐的機(jī)會(huì)，在該公司的幫助下，我們在控制儀表及系統(tǒng)這門課程的教學(xué)過程中，結(jié)合了大量的工程實(shí)際，使課程的講授變得更加生動(dòng)。例如，以往我們在介紹安全的基本概念時(shí)，只是按照教材上的內(nèi)容分別介紹危險(xiǎn)場所的分級(jí)、分類；爆炸性物質(zhì)的分級(jí)分組；防爆電氣設(shè)備的分類、分組和防爆標(biāo)志等。學(xué)生聽起來很枯燥，直接的反映就是上課打瞌睡、聊天等。我們結(jié)合實(shí)際的改進(jìn)方式是先不介紹這些概念，取而代之的是在這部分知識(shí)講授的前一次課上先提出一個(gè)問題：某生產(chǎn)過程中，可能存在的介質(zhì)（如表1），請(qǐng)你查出這些介質(zhì)的分級(jí)分組，填入表1中的第2行，然后根據(jù)它們的分組情況，選擇適合的儀表的防爆等級(jí)，填在表1中的第3行，最后請(qǐng)說明在該生產(chǎn)過程中，儀表的防爆等級(jí)應(yīng)該如何選取。

表1　某生產(chǎn)過程的工藝介質(zhì)及其防爆等級(jí)的分級(jí)分組（需學(xué)生自行完成）

為了完成這個(gè)表格，學(xué)生們在上課前就要查一些資料，然后填寫表格，回答相應(yīng)的問題。這樣，在上課之前，學(xué)生們不僅有了一定的感性認(rèn)識(shí)，而且也了解到了安全防爆知識(shí)在實(shí)際工作中的重要程度。在接下來的課程知識(shí)講授過程中，也是結(jié)合這個(gè)問題展開的。首先，我們先檢查學(xué)生們的完成情況，然后對(duì)他們出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，最后講解書上所介紹的安全防爆的基本知識(shí)，完成表1中第2行和第3行的填寫（如表2）。

表2　某生產(chǎn)過程的工藝介質(zhì)及其防爆等級(jí)的分級(jí)分組（老師提供參考）

考慮到所選儀表的一致性，同時(shí)結(jié)合市場上所提供的儀表情況，最后我們推薦學(xué)生在這個(gè)生產(chǎn)過程中，我們選用的所有的儀表的防爆等級(jí)為Ⅱ類B級(jí)T4組。這樣當(dāng)我們完成這個(gè)表格后，學(xué)生們也掌握了相應(yīng)的安全防爆知識(shí)，懂得了安全防爆在生產(chǎn)中的重要性。特別是濱海新區(qū)危險(xiǎn)品爆炸事故后，在進(jìn)行這部分內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，同學(xué)都意識(shí)到了這部分的重要性，注意力、積極性和興趣都大大提升了。對(duì)于本課程的其他內(nèi)容也大多采用這種緊密結(jié)合實(shí)際的提問式授課方式，學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情很高，很多學(xué)生反應(yīng)通過學(xué)習(xí)很有成就感，同時(shí)對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了更深的理解。

2.結(jié)合工程實(shí)際和學(xué)生所學(xué)內(nèi)容安排拓展能力練習(xí)

現(xiàn)在學(xué)生們學(xué)了很多知識(shí)，可很多學(xué)生不知道如何利用這些知識(shí)解決實(shí)際問題。在授課過程中我們發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，為了幫助學(xué)生提高這方面的能力，同時(shí)也為了激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)本門課程的興趣，我們在授課過程中，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一些實(shí)際問題，同時(shí)告訴他們這些問題在實(shí)際中有一些行之有效的解決方法，但老師還是希望用你們自己所學(xué)的知識(shí)解決這些問題，或許你們的方法會(huì)更實(shí)用、更有創(chuàng)造性。

例如，我們布置了這樣一個(gè)作業(yè)，某換熱器系統(tǒng)，流過管線的導(dǎo)熱油的密度863Kg/m3，溫度為265-300℃，閥前壓力428KPa（A），閥后壓力280KPa（A），最大流量Qmax=76m3/h，正常流量Qnor=63m3/h，最小流量Qmin= 37.8m3/h，氣（電）源故障時(shí)閥的狀態(tài)為關(guān)，管道規(guī)格φ159×4.5。請(qǐng)你先計(jì)算并選擇合適的控制閥口徑，然后利用你所學(xué)過的知識(shí)編寫一個(gè)實(shí)用的口徑計(jì)算程序以簡化煩瑣的口徑計(jì)算，同時(shí)用你前面的運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算。

令人欣慰的是，我們的學(xué)生都非常踴躍，絕大多數(shù)同學(xué)都獨(dú)立完成了這個(gè)作業(yè)，并且給出了自己的設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)的方法和相應(yīng)的程序。有用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)算的，有用VB實(shí)現(xiàn)計(jì)算的，有用VC實(shí)現(xiàn)計(jì)算的，有用EXCELL表格實(shí)現(xiàn)計(jì)算的，有用ACTIVE控件實(shí)現(xiàn)的，學(xué)生的方法各有千秋。每一種方法的背后，我們能感覺到學(xué)生的努力和探索精神，我們的90后學(xué)生，并不像傳說中的那樣不羈，他們的能力不輸給任何一代。更可喜的是，為了驗(yàn)證自己所設(shè)計(jì)程序的正確性，很多學(xué)生都非常認(rèn)真地進(jìn)行了調(diào)節(jié)閥口徑的手工計(jì)算，他們不再覺得這個(gè)計(jì)算枯燥無聊，有的學(xué)生甚至反復(fù)計(jì)算了好幾遍，當(dāng)手工計(jì)算與程序計(jì)算得出的結(jié)論一致時(shí)，學(xué)生們都非常興奮地跑來向老師匯報(bào)。這樣，在濃厚的興趣中，學(xué)生學(xué)到了知識(shí)，鍛煉了能力。

三、結(jié)合工程實(shí)際，改進(jìn)課程考核方法

在開課的最初幾年，我們就是按部就班的進(jìn)行閉卷考試，學(xué)生們一般也能掌握課程要求的基本知識(shí)和概念，順利通過考試。但是，在課程結(jié)束一年或兩年以后的學(xué)生反饋中，學(xué)生們認(rèn)為當(dāng)時(shí)學(xué)的知識(shí)并沒有真正理解，所以很快就忘記了，即使沒忘的知識(shí)，也不知道怎么用，總是感覺和工程實(shí)際有一定的差距，到了工作崗位以后，總是感覺所學(xué)的專業(yè)知識(shí)不夠接地氣。估計(jì)這也是許多大學(xué)生面臨的問題，面對(duì)這一問題，我們也進(jìn)行了反思，是不是我們現(xiàn)在教出的學(xué)生只是考試機(jī)器，一遇到具體問題就束手無策了？這或許也正是許多高校專業(yè)課老師面臨的問題，很多情況下，我們都是通過考試促使學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)，使其掌握所要學(xué)的專業(yè)知識(shí)，這在一定時(shí)期確實(shí)取得了很好的效果。但在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，對(duì)有些課程顯然有些不合適了。

我們現(xiàn)在面臨的學(xué)生是90后，他們獲取信息的手段和方式要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以往的學(xué)生，他們有很強(qiáng)的求知欲，也有著自己獨(dú)特的追求。所以通過考試逼迫他們學(xué)習(xí)的手段有時(shí)在他們身上并不奏效。他們在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中，更在意實(shí)用性，更崇尚自己解決一些問題時(shí)所獲得的成就感。所以我們改革了課程考核方法，為了充分尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們提供了兩種選擇，只要任選其一，完成后，我們會(huì)根據(jù)其完成情況，給予其分?jǐn)?shù)。一個(gè)選擇是獨(dú)立完成一個(gè)小的工程設(shè)計(jì)來代替課程的閉卷考試，例如，我們給學(xué)生一個(gè)工藝管道及控制流程圖，并提出相應(yīng)的控制要求，讓學(xué)生自行完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、儀表選擇、回路圖繪制，安裝圖繪制等內(nèi)容。這樣一個(gè)小的工程設(shè)計(jì)既考核了學(xué)生的知識(shí)掌握情況，也考核了實(shí)際解決問題的能力，當(dāng)然這需要學(xué)生一定的理解能力和查閱資料能力。如果能夠完成的話，也就說明學(xué)生很好的掌握了該門課程的精髓。學(xué)生的另一個(gè)選擇是完成幾個(gè)大作業(yè)，這些大作業(yè)是都是針對(duì)各章節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)，需要結(jié)合教材和查閱一定的資料來完成，這一考核形式比較適合知識(shí)掌握情況一般，靈活運(yùn)用知識(shí)能力不強(qiáng)的學(xué)生。當(dāng)然，由于其難度相對(duì)工程設(shè)計(jì)的題目來說較容易，所以選做這一內(nèi)容的學(xué)生的最好成績只能到良好。經(jīng)過兩年的實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)學(xué)生都能很好地完成自己的工作，并會(huì)讓你耳目一新。

四、結(jié)束語

經(jīng)過近5年的改革與嘗試，我們初步完善了控制儀表及系統(tǒng)課程的教學(xué)方法和課程考核方法，激發(fā)了學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生的解決實(shí)際問題的能力，也取得了一些可喜的效果。但在實(shí)施過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，例如，有個(gè)別學(xué)生比教懶惰，完成考核作業(yè)應(yīng)付成分多，導(dǎo)致其考核作業(yè)完成質(zhì)量不高。接下來，我們將進(jìn)一步研究該課程的教學(xué)改革，力爭充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，讓我們的學(xué)生帶者滿滿的收獲走上自己的工作崗位。

［1］崔春仙，么敬霞.卓越人才實(shí)驗(yàn)班無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革［J］.中國輕工教育，2014（6）：74-76.

［2］時(shí)建偉，騰曉旭，徐建華，等.以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力為目的的化工儀表及自動(dòng)化教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.化工高等教育，2014（5）：29-31.

［3］于歆杰，朱桂萍，陸文娟，等.“電路原理”課程教學(xué)改革的理念與實(shí)踐［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012（1）：1-8.

［4］袁琦，劉曉梅，易細(xì)龍.《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐［J］.教育教學(xué)論壇，2015（4）：122-124.

［5］魏小英.基于創(chuàng)業(yè)導(dǎo)向的專業(yè)教學(xué)模式改革［J］.教育與職業(yè)，2015（2）：115-116.

［6］王向輝，崔巍，徐俊麗.基于CDIO的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)改革方案研究［J］.計(jì)算機(jī)教育，2011（2）：38-41.

（責(zé)任編輯：姚歆燁）

On the Teaching and Examination of the course of Control Instruments and System

JIA Hongyan1，LI Bingfeng2，F(xiàn)ENG Aihui1
（1.Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222，China；2.Dalian JHM-EPC Chemical engineering Co.，Ltd.Tianjin Branch，Tianjin 300400，China）

In order to improve the competitiveness of students and increase their learning interest，a reform in the course teaching and examination of control instruments and system has been carried out at our university. Our teaching now is based on discussion and closely related to engineering practice，and the evaluation methods are flexible，which has not only improved the students'autonomous learning，but also helped the teachers to have a better idea about the students'academic workand achieved more satisfactory teaching results.

control instruments and system；course teaching；examination method

G642.0

賈紅艷（1972—），女，副教授，研究方向：非線性系統(tǒng)分析與控制。