《过程控制》课程教学改革和探索

摘要：过程控制是电气工程及其自动化专业培养学生综合能力的一门专业课程，可提高学生的创新能力、实践能力及专业综合素质，因此采用先进的教学方法和实践手段可以使学生具有较强的社会竞争力和适应性。本文分析了目前《过程控制》课程教学和实践体系中存在的问题，从适应当前社会发展的培养理念出发，探讨具有更好教学效果的教学内容、教学手段和方法、实践环节等，并在实际教学取得了良好的效果。

关键词：过程控制；课堂教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

Teaching Reform and Exploration of Process Control Course

LIU Lisang， DAI Jianmin

（School of Information Science and Engineering， Fujian University of Technology， Fuzhou China， 350118）

Abstract：Process Control is a specialized course of Electrical Engineering and Automation specialty. It can improve the students’ innovation ability， practical ability and professional quality. In order to help students have strong social competition and adaptability， the advanced teaching and practical method are necessary. The problems existing in the course teaching and practice system are analyzed in this paper， and the reform measures in the teaching contents， teaching methods， practice and other aspects are proposed from the view of adapting to the current social development. It has been proved that the reform teaching mode achieves good results in practical teaching.

Key Words：Process Control；Classroom Teaching； Teaching Reform

过程控制是电气工程及其自动化专业的一门综合性强、应用性强的专业课程，涵盖了自动控制理论与算法、计算机技术、传感器技术和系统建模等多领域的理论和方法。过程控制工程技术作为自动化技术的重要组成部分，在现代工业生产过程自动化中，正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力等方面起着越来越巨大的作用 [1]。

在近几年的教学过程中，笔者虽然不断将最新的理论和技术补充到教学内容中，但仍发现不少问题，如在教学体系方面相对落后、与当前技术发展不同步；在教学内容方面学生不易掌握抽象知识点、不能把课堂知识灵活运用于实际过程等。相对而言本课程内容丰富，难点较多，需要学生了解工艺生产过程及工作原理，掌握控制系统结构、系统分析与设计等，而学时较少、又处于大四学生忙于考研和找工作的第7学期，因而在这种情况下，就需要在有限的时间内运用灵活的教学手段，合理高效安排课内教学和实验、课外实践等，从而达到培养应用技术型本科人才的教育目标。

1 课程教学现状

《过程控制》这门课程的学时一般为40-50个学时，其中包括8个学时的课内实验[2]。课程内容体系结构如图1所示。从图1中可看出，本课程的特点有：

1）综合性强。除了需要控制理论和电子技术的知识基础外，还需具备化工原理等知识；对于控制方案的设计和实施，需要具备自动化仪表及检测、计算机技术、网络通信等相关知识。

2）实践性强。课内工程试验的目的是验证课堂所授知识点，锻炼学生的动手能力，提高创新能力。

3）内容繁多。既包含常见的过程控制系统，也包含先进控制系统和智能控制策略。因此，如何解决内容多、学时少之间的矛盾、如何设计实践环节来加深学生对课程的理解并提升专业素养是教师所面临的问题。笔者在教学过程中不断探索，尝试改革，从教学内容、教学方法、实践环节、考核测评等方面进行了改革和创新。

图1 《过程控制》课程内容体系结构

2 精心选择教学内容

为了让学生建立“系统”控制的概念，使学生能在了解工艺原理基础上、运用自动控制原理、结合自动化仪表及计算机相关技术完成生产过程的分析、设计、施工、运行等工作，笔者在课本上的知识介绍时进行了缩减，有意识地删除一些相对落后的知识和重复性内容，而将重点放在知识点的关联以及理论在工程应用中的分析上；而在课本外的知识介绍时则进行了教学内容的放大，补充先进的控制理论和案例。

比如在自动化仪器环节，弱化了内部构成原理，侧重让学生比较仪器之间差异和特性，掌握各类仪器选用原则；又如，近年来以预测控制、推动控制等先进技术在石油、化工领域得到广泛应用，笔者就以讲座的形式向学生介绍国内外正在应用和开发的最新技术成果，丰富了学生的知识层次，扩展了视野。

3 启发式/浸入式教学方法

以教材为主的讲授式教学模式很难让学生保持饱满的学习热情。《过程控制》尤以实践和应用为主，若不能让学生“身临其境”，学生就容易觉得枯燥乏味，失去学习兴趣。因此笔者通过展示大量的石化、电厂、化工、水处理、冶金等行业的图片和视频资料，学生们听课有如身临其境之感，极大地提高了同学们对课程知识的憧憬，提高了学习兴趣，为后续学习提供了良好的心理暗示[3]。

在现代教育思想和以生为本的观念指导下，笔者经多年探索，形成了有自己特色的“三结合”模式，即：将过程控制课程的教学和课外科技活动相结合，将多媒体教学手段和传统板书相结合，将教师讲授和学生分组讨论相结合。比如，学生无法通过静态图片和讲解想象科里奥力质量流量计工作状态，就通过动画教学和实物录制视频来帮助学生直观理解；在现场总线和集散控制系统教学中，也通过实物展示和影像视频来生动演绎教学内容。

实践证明，在课堂上，教师通过学生的神态反馈信息不断及时地调整教学手段、交替使用多种教学方法，吊足学生的胃口，激发学生学习兴趣，增强师生互动，启发学生的发散思维，这样让学生积极参与到教学中，发表想法、提出疑问，活跃课堂氛围。

4 发散性实践

我院现有多套A3000实验设备用于本课程的实验教学，学生4-5人为一组，使用一套实验设备。在动手实验的过程中学生能有效地将课堂讲授的理论和实际现象结合起来，化抽象为具体，在小组合作和自主探索中更深刻地掌握专业知识。为更好地培养应用技术型本科人才，充分发挥自主性和创造性，笔者在保证基础的验证性实验以外，增加了设计性实验。即保留了传统的单容水箱液位数学模型的测定实验、单容水箱液位定值控制实验、双水箱液位-流量串级控制实验，取消了前馈控制系统实验，取而代之综合性设计与仿真实验或创新性平台设计实验，学生可根据自身兴趣及能力任选其一。其中，综合性设计与仿真实验环节，教师至少要出4-5个不同类型的课题供选择，没有固定的模式，以考察学生分工协作能力，自行制定实验方案并通过仿真论证，最后提交小组报告并答辩；创新性平台设计实验则让学生自行设计，利用实验室的软硬件资源动手配建一个实验物理平台，最后提交实物并答辩。图2就是学生自行搭建的一个简易多容水箱平台。通过这类综合性的设计实验，学生对过程控制的系统性和整体性的理解非常深刻，完成之后也找到了成就感。

图2 学生自行搭建的简易平台

除课内实验以外，学院每年都组织学生到企业去参观实习，如厦门可口可乐公司、南平铝业公司等。每次参观实习，都有资深技术人员为学生详细讲解，从工艺流程到系统和控制室，从仪表到科研项目，学生实实在在感受到了自动化在工业生产中的重要性和先进性。

5 综合性考核

在学生的考核评估中，降低平时分，增加实践分；采用闭卷考核和开卷设计相结合的方式，克服了学生来课堂却不认真参与学习只为点名的弊端，也避免了学生盲目抄作业或应付式完成作业的现象。学生通过在发散性实践环节当中的综合性方案设计或创新性平台搭建，提高了综合分析能力和动手能力，实现了理论指导实际，也让学生真正体会学有所得。

6 结语

本人在《过程控制》课程的教学体会中，结合课程特点，从激发学生的兴趣出发，坚持以生为本，以培养学生的创新意识和动手能力为目标，不断探索和创新教学方法和实践环节的改革，有效地调动了学生的学习积极性。实践表明，完备的教学条件、合理的教学内容、恰当的教学方法、多样的教学手段、发散的实践锻炼能有效地提高学生的专业技能和综合素养，也是培养应用技术型人才过程中重要的环节。

参考文献：

[1]薄翠梅，李俊，林锦国.“过程控制工程”课程设计教学改革的研究[J].实验室研究与探索，2005（S1）： 394-396.

[2]潘永湘，杨延西，赵跃.过程控制与自动化仪表（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]刘保军，黎萍.“自动检测与过程控制”课程教学改革探索[J].中国电力教育，2012（9）：69-70.

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