王永秀　雷建和　劉素花

【摘 要】“過(guò)程控制系統(tǒng)”是自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)課，也是我校本科優(yōu)質(zhì)核心課程建設(shè)項(xiàng)目——專業(yè)核心課程群其中的一門課程，因此需要對(duì)本課程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，對(duì)教學(xué)手段與方法以及實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革。這些教學(xué)改革的嘗試受到學(xué)生的好評(píng)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，滿足了培養(yǎng)創(chuàng)新型自動(dòng)化專業(yè)人才的要求。

【關(guān)鍵詞】專業(yè)核心課程群;教學(xué)手段與方法;實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)： G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）27-0113-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.048

【Abstract】“Process Control System" is an important professional course for automation students， and it is also one of the courses for the construction of undergraduate high-quality core courses in our university.So it needs to optimize and adjust this course，It? needs? to reform the? teaching? methods and practical teaching. The attempts of these teaching reforms have been well received by students， and they have cultivated? innovative ability of the students? and met the requirements of cultivating innovative automation professionals.

【Key words】Professional core courses group; Teaching means and methods; Practical teaching

0 前言

過(guò)程控制系統(tǒng)”是自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生一門重要的專業(yè)課，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，在整個(gè)自動(dòng)化專業(yè)課程體系中占有重要的地位，是培養(yǎng)創(chuàng)新型自動(dòng)化專業(yè)人才的關(guān)鍵課程之一，也是我校本科優(yōu)質(zhì)核心課程建設(shè)項(xiàng)目——專業(yè)核心課程群的課程之一。該課程將控制理論中介紹的原理和方法與工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，解決特定的工業(yè)過(guò)程控制問(wèn)題。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)主要讓學(xué)生了解和掌握工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)中各種工藝流程，合理選用不同的控制方案，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為從事工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本課程既強(qiáng)調(diào)過(guò)程控制理論，又重視自動(dòng)控制理論在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，具有較強(qiáng)的理論性、應(yīng)用性和實(shí)踐性。[1]對(duì)于過(guò)程控制這樣一門不斷發(fā)展的技術(shù)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以取得最佳教學(xué)效果。因此，我們結(jié)合過(guò)程控制課程特點(diǎn)以及多年來(lái)的授課經(jīng)驗(yàn)，注重理論研究與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，科學(xué)安排理論教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)手段與方法，改革實(shí)踐教學(xué)以提高課程教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析和設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)的能力，為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

1 優(yōu)化調(diào)整課程教學(xué)內(nèi)容

我校自動(dòng)化專業(yè)本課程的教學(xué)時(shí)數(shù)為56學(xué)時(shí)，授課46學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。在教學(xué)內(nèi)容的組織上，結(jié)合我校核心課程建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)專業(yè)核心課程群進(jìn)行課程優(yōu)化，對(duì)重復(fù)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化處理，例如，“檢測(cè)技術(shù)與控制儀表”與“過(guò)程控制系統(tǒng)”這兩門課程的測(cè)量變送環(huán)節(jié)與控制閥內(nèi)容重復(fù)，我們?cè)诒菊n程中重點(diǎn)介紹測(cè)量與控制裝置、儀表的選型及工程應(yīng)用，達(dá)到會(huì)使用自動(dòng)化儀表的目的，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)的思想。

在教學(xué)內(nèi)容上不局限于教材內(nèi)容，對(duì)教材內(nèi)容增刪取舍，及時(shí)更新調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，將最新的技術(shù)和信息融入教學(xué)，如最新選用的教材增加了目前廣泛使用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)容，對(duì)于課程中出現(xiàn)的DCS控制系統(tǒng)部分內(nèi)容與“集散控制與現(xiàn)場(chǎng)總線”課程的集散控制內(nèi)容重復(fù)，本課程不做重點(diǎn)講述，簡(jiǎn)單介紹即可。另外根據(jù)課程講解的需要調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，如本課程先講述串級(jí)控制系統(tǒng)再講述前饋控制系統(tǒng)比較合理，因?yàn)榍梆伩刂葡到y(tǒng)類型中有前饋—串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)這種類型。

2 改進(jìn)教學(xué)手段與方法，注重能力培養(yǎng)

2.1 課堂教學(xué)與MATLAB仿真相結(jié)合

目前，多媒體技術(shù)已作為一種輔助教學(xué)手段被全面引入本課程的教學(xué)中。我們徹底改變過(guò)去單一的知識(shí)傳授型教學(xué)模式，從以課堂灌輸式教學(xué)為主的模式轉(zhuǎn)變到以“啟發(fā)式、交互式、實(shí)踐式”等緊密結(jié)合的教學(xué)模式上來(lái)?！哆^(guò)程控制系統(tǒng)》的教學(xué)中圖例較多，在課堂教學(xué)中，我們引入案例教學(xué)和演示教學(xué)，以真實(shí)項(xiàng)目為載體設(shè)計(jì)教學(xué)案例，在多媒體教學(xué)課件中嵌入各種典型流程工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)和各種控制算法的MATLAB/Simulink仿真程序，使得學(xué)生不必進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，可以從多角度、全方位地了解過(guò)程控制系統(tǒng)的全貌，深化學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的理解;同時(shí)在課堂教學(xué)中進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真演示，現(xiàn)場(chǎng)比較各種控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制算法的控制效果，手動(dòng)調(diào)整控制算法的參數(shù)，分析比較各參數(shù)下的控制效果，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高課堂教學(xué)效果。把多媒體仿真工具應(yīng)用到課堂上，加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)，做到因材施教。如圖1所示雙容水箱液位的仿真曲線，通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行MATLAB仿真可以直觀地看到水位的變化情況。

2.2 課堂教學(xué)與組態(tài)軟件相結(jié)合

課堂教學(xué)與組態(tài)軟件結(jié)合使用，把工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在電腦上進(jìn)行模擬顯示;把抽象的工業(yè)過(guò)程變?yōu)樾蜗蟮膭?dòng)畫，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 加強(qiáng)教師與學(xué)生的互動(dòng)，隨機(jī)進(jìn)行課堂測(cè)驗(yàn)

在講課過(guò)程中，教師要注重啟發(fā)學(xué)生的思維，加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)的講解要做到條理清晰、重點(diǎn)突出、舉一反三。例如講解某個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，原理相同采用的儀表不同，教師講解其中一種儀表，選取另外一種儀表進(jìn)行課堂小測(cè)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)教師的講解自己推導(dǎo)，深入理解這個(gè)知識(shí)點(diǎn)。培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)、思考意識(shí)，為創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。

2.4 充分利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)以及網(wǎng)絡(luò)資源（如雨課堂、QQ群）進(jìn)行輔助教學(xué)

2.4.1 利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行輔助教學(xué)

我們學(xué)校自己建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，教師把本門課程的教學(xué)課件、教學(xué)周歷等教學(xué)內(nèi)容傳到網(wǎng)上，方便學(xué)生下載，教師與學(xué)生按時(shí)進(jìn)行網(wǎng)上答疑，課程探討，及時(shí)解決學(xué)生的疑問(wèn)，加深知識(shí)點(diǎn)的掌握，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)創(chuàng)新能力。

教師上課后，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上出練習(xí)題讓學(xué)生練習(xí)，及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的理解情況，及時(shí)答疑，鞏固所學(xué)知識(shí)。

2.4.2 利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行輔助教學(xué)

教師用“雨課堂”將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入到PowerPoint和微信，使課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)建立了溝通橋梁，讓課堂互動(dòng)永不下線。教師利用“雨課堂”實(shí)時(shí)答題、彈幕互動(dòng)等功能，使得課堂師生溝通實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)化反饋，以達(dá)到精準(zhǔn)控制課堂，解決了傳統(tǒng)課堂老師只講，學(xué)生只聽(tīng)的問(wèn)題;利用“雨課堂”科學(xué)地覆蓋了課前-課上-課后的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，為師生提供完整立體的數(shù)據(jù)支持，個(gè)性化報(bào)表、自動(dòng)任務(wù)提醒，讓教與學(xué)構(gòu)成閉環(huán)，更加清楚的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，合理的把控課堂教學(xué)，從而提高了教學(xué)效果。另外教師還通過(guò)qq群及時(shí)與學(xué)生溝通所學(xué)知識(shí)。

3 改革實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

3.1 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力

“過(guò)程控制系統(tǒng)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本課程教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。[2]實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)不僅是為了鞏固理論知識(shí)，而且更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力、動(dòng)手能力、觀察能力、思維能力和創(chuàng)新能力。[3-4]在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由原來(lái)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主逐漸變?yōu)轵?yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)三類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

3.2 開展《過(guò)程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)

“過(guò)程控制系統(tǒng)”教學(xué)內(nèi)容主要包括過(guò)程對(duì)象的特性與建模，單回路控制系統(tǒng)、常用的復(fù)雜控制系統(tǒng)以及幾種特殊的控制系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì)應(yīng)用等。除與課堂內(nèi)容配套的必做實(shí)驗(yàn)之外，我院自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生從15級(jí)開始本課程的課程設(shè)計(jì)，它是自動(dòng)化專業(yè)一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教育環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間必須接受的一項(xiàng)工程訓(xùn)練。該課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生提出更高的專業(yè)知識(shí)要求，包括完備的控制理論知識(shí)，扎實(shí)的本課程知識(shí)以及相關(guān)軟件的運(yùn)用能力。學(xué)生可以在指導(dǎo)老師的幫助下，進(jìn)行控制方案的選取、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括設(shè)備的硬件連接、軟件組態(tài)以及個(gè)性化人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)該課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的能力將得到極大提高，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和步驟，建立起初步的工程經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)解決和處理工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后從事自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等工作及繼續(xù)深造打下良好基礎(chǔ)[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，在過(guò)程控制近幾年來(lái)的課程教學(xué)中，我們科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)手段與方法，改革實(shí)踐教學(xué)，注重能力培養(yǎng)。按照創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，以及我校本科優(yōu)質(zhì)核心課程建設(shè)項(xiàng)目對(duì)本課程的改革要求，對(duì)《過(guò)程控制系統(tǒng)》課程的理論教學(xué)改革進(jìn)行實(shí)踐和探索，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等多方面入手逐步完善本課程的教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容更加合理、教學(xué)方法更加科學(xué)、教學(xué)手段更加豐富，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和增設(shè)課程設(shè)計(jì)的改革，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐中，提高了動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)風(fēng)、獨(dú)立工作意識(shí)和工程實(shí)踐能力，提高了他們創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

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