教学过程下的过程控制课程改革

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过程控制技术作为工业自动化的重要分支，是自动化技术的重要组成部分，广泛应用于石油、石化、轻工、制药、冶金、食品等过程工业，是过程工业能够经济、高效及安全运行的根本保障。过程控制课程涉及多个学科，发展较快，理论与实际密切结合，具有较强的专业性和实践性。随着过程控制技术的快速发展和不断更新，传统的职业教育方式培养出来的高职高专院校毕业生很难在过程控制行业竞争中立足。为了使高职学生更好地理解和掌握工业过程控制的知识，提高他们的实践动手能力和自主创新能力，激发学生的学习兴趣和求知欲，将理论教学过程和实践过程有机的结合起来，笔者针对过程控制课程的特点以及高职高专院校的实际情况，从课程内容、教学方法和实践方式等方面对《过程控制系统运行与维护》课程进行一些探讨，并结合实际教学经验，提出一些科学有效的改革措施和办法，提高了教学质量和学生的学习效果，达到教与学的有效统一。

1课程内容的改革

过程控制课程是自动化专业的一门必修专业主干课程，阐述的是过程控制系统的设计和分析、维护以及过程控制系统的投运等内容。课程内容和教学效果密切相关，由于高职高专院校的人才培养目标是应用技能型人才，因此教学内容上要突出实践性、实用性以及先进性，理论知识占比不宜过多，够用为宜，理论不能和实践脱节，要将理论知识融入到实践教学中去，使学生能学以致用，培养学生从实际工艺的角度思考问题和解决问题的能力，提高学生的实践动手能力和自主创新能力。过程控制系统运行与维护课程和自动控制原理及应用、自动检测技术、可编程逻辑控制器等课程密切相关，教师应当将课本内容合理的编排和布局，将各个学科的知识有机的结合在一起，使学生能够系统地了解过程控制在整个自动化体系中的重要作用。另外，对于先修课程中已经学习过的内容，应在授课内容和方向上适当地做出调整，把教学重点放到知识点的应用层面上，而不只是机械地再重复一遍。比如在介绍控制器的控制规律时，在先修课程自动控制原理与系统中已着重介绍了比例、比例积分、比例微分以及比例积分微分等基本控制规律的传递函数、输出特性和控制特点等，在过程控制课程中应结合实例重点介绍各控制器的具体使用方法、各参数对系统过渡过程的影响、控制器参数的工程整定以及在实际工程应用中应该注意的一些问题。教材内容的更新一般都滞后于科学技术的发展，对于这个问题，教师应当不断地学习过程控制方面相关的新知识，及时了解过程控制的发展趋势，在授课过程中除了讲解教材中的基础知识外，还应将一些与课程内容相关的先进的新技术、新方法融入到教学过程中去，作为课本内容的必要补充，使学生能够及时了解过程控制技术的最新应用和发展动态。另外，由于线下授课的时间和资源有限，可将线上学习融入到线下教学中去，引导学生充分利用互联网资源拓宽自己的专业知识，例如学生可以登录在线学习平台，自主学习过程控制国家精品课程，可以在专业的学术网站上阅读过程控制领域相关的论文期刊等，以了解本学科的最新发展动态和趋势，对过程控制领域未来的发展方向和应用有系统的认识，毕业后能更好更快地适应过程控制行业未来的发展需求。

2教学方法的改革

过程控制是应用性和实践性很强的一门课程，与工业生产过程密切相关，因此，科学有效的教学方法对教学效果至关重要。

（1）运用理实一体化的教学模式。在授课过程中，教师可以将过程控制系统中的一些典型操作单元控制案例（锅炉设备、化学反应器、流体输送设备等）穿插到课程内容当中，并具体讲解典型工业设备的结构类型、工作原理、工艺流程以及控制方案等，使学生对该知识点的应用层面有系统的了解、感性的认识，培养学生从实际工艺的角度分析问题和解决问题的能力，同时科学合理地布置实践课程，将所学的理论知识充分应用到工业生产实践中，避免学生将理论内容生搬硬套，真正做到理实一体化教学。

（2）合理充分的利用多媒体资源。在课堂教学中，教师应将板书和多媒体有机的结合起来。板书可以将本节课的重点、难点和知识点框架等清晰的呈现出来，多媒体可将授课内容生动形象的展示出来。过程控制课程中有很多复杂的系统流程图和原理图，可以通过visio、ProcessOn等软件实现流程图和原理图的动态分级呈现，课件中适当的插入一些与课程内容相对应的实际工业过程视频、动画等，使学生能够更加直观形象的理解整个工艺流程是如何一步步实现控制的，激发他们的求知欲，而不是直接将一张完整的静态结构图展示给学生，晦涩难懂，打消学生学习的兴趣和积极性。

（3）运用启发式教学。注重发挥学生的主观能动性，引导学生发现问题，积极主动学习，以学生为主体，开展讨论式、启发式和研究式的教学模式。在实践课程中鼓励学生多动手，多思考，搞清楚每一个步骤每一个参数对过程控制系统的具体影响，深入理解过程控制设备的工作原理和控制过程。例如在液位控制系统PID参数整定的实训中，其中衰减曲线法整定PID参数应用较为广泛，但并非唯一的整定方法，教师可以在学生熟练掌握衰减曲线法整定PID参数的基础上，引导学生尝试利用临界比例度法或者经验法对液位控制系统进行PID参数整定。另外，除了完成液位控制系统PID参数的整定，还可以引导学生通过改变PID控制器的放大系数（比例度）、积分时间和微分时间，观察系统过渡过程曲线的变化，使学生能够直观形象的观察各个参数对控制系统的具体影响，加深学生对理论课程内容的理解，激发学生的探索精神，提高教学质量。

3实践方式的改革

过程控制课程主要的实践内容有对象特性测试实训、控制器参数对系统过渡过程的影响实训和液位控制系统的投运和PID参数整定实训等，这些实训内容涉及到自动控制原理与系统、检测技术及仪表、计算机技术等多学科知识，因此，科学的实践方式对于学生的实践动手能力和理论知识的综合运用能力至关重要。传统的过程控制实践课程存在一些问题。首先，在实践课程中多数老师是领着学生做实验而非引导学生做实验，实验步骤和过程过于模式化，内容比较单调，缺乏探索性和创新性，而学生只是按步骤被动机械的操作，依葫芦画瓢，因而对实践内容的理解只是浮于表面，缺乏深层次的探索。其次，实践课程在过程控制课程的考核中所占比重较轻，致使学生对实训课程不重视。再次，由于过程控制实验室里的实验设备较为复杂，价格昂贵，实验室一般都是定时定点开放，不利于学生的个性化需求和创新能力的培养。另外，一些高职高专院校由于各种原因，达不到建设过程控制实验室的条件，因而实践课程只能局限于计算机模拟仿真实训，无法完成与课程内容对应的过程装置现场实验，因此学生所学的知识不能和工业实际有效结合，导致学生毕业后不能很快适应工作岗位的需求。基于此，笔者对过程控制课程的实践方式作出如下几个方面的探讨。

（1）不事先设定实验的具体步骤和方法，引导学生依据课本中所学的理论知识自行设计实验过程的具体方案和详细步骤，并给出必要的指导。实验的时间不要只局限于课堂内，只要最终得出合理的实验结果即可，让学生在实践过程中处于主动地位，以培养学生对过程控制系统的设计能力，激发学生的创新意识和探索精神。

（2）过程控制实验室应实行开放式和信息化的管理模式，将实验室的正常教学使用时间、资源使用情况、设备管理状况等在实验室管理系统中及时更新，学生可以登录系统根据这些实时信息，预约进入实验室的时间或者远程操作实验室设备，使得学生在实践过程中完全处于主导地位，可以在很大程度上提高学生的实践动手能力，发挥学生的自主创新能力。

（3）过程控制的实践课程除了计算机模拟仿真实训，还应设置与课程内容相匹配的过控设备现场操作实训、综合实验、工厂实践等教学环节。现场操作可以使学生直观的看到整个工艺流程，对控制装置的原理理解的更加透彻。综合实验可以提高学生各学科知识的综合运用能力，更好地理解过程控制在自动化体系中的作用。在工厂实践中，应先熟悉各控制系统的工艺流程图，以了解工艺状况，了解哪些是检测系统，连锁保护系统，自动操纵和自动开停车系统；然后熟悉系统的实施工具以及使用方法；最后学习整个设备的操作流程，使学生熟悉实际工业过程控制设备的整体设计步骤和详细调试方法，激发学生的兴趣，提高解决实际工程问题的能力。

结语：

过程控制是自动化领域的重要分支，根据高职高专院校的实际情况，结合过程控制课程的特点，笔者在教学内容、教学方式以及实践方式等方面做了一些有益的探索，教学内容上合理安排理论和实践课时，注重各学科知识的交叉和综合运用；教学方法上强调板书和多媒体相结合，注重启发式教学；实践方式上引导学生自行设计实验过程，很大程度上激发了学生的学习兴趣，提高了学生的实践动手能力和自主创新能力。

作者：王会珍 赵娟萍 周喜 单位：郑州职业技术学院