任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在化工儀表及自動(dòng)化課程教學(xué)中的應(yīng)用

周奎

【摘 要】本文分析化工儀表和自動(dòng)化課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在化工儀表及自動(dòng)化教學(xué)中應(yīng)用的具體措施，并以精餾塔回流罐液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)具體的教學(xué)案例。

【關(guān)鍵詞】任務(wù)驅(qū)動(dòng)法 化工儀表及自動(dòng)化 教學(xué)活動(dòng)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）09B-0036-02

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)逐步發(fā)展成為現(xiàn)代化的制造業(yè)大國(guó)。在這樣的背景下，企業(yè)對(duì)于相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備安裝、維護(hù)等操作人員的要求越來(lái)越高。在中職教育中，培養(yǎng)與現(xiàn)代化的制造業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的機(jī)電一體化的高水準(zhǔn)技能人才顯得尤為重要。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法是一種互動(dòng)式的、以解決問(wèn)題和完成任務(wù)為主的多維教學(xué)方法。這種探究式的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生保持積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，能夠面對(duì)問(wèn)題，結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)積極尋找解決方法。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法滿足職業(yè)教育改革的要求，有助于中職教育更好地培養(yǎng)社會(huì)需要的高素質(zhì)技能型人才。為此，本文試分析化工儀表和自動(dòng)化課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在化工儀表及自動(dòng)化教學(xué)中應(yīng)用的具體措施，并以精餾塔回流罐液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)具體的教學(xué)案例，以促進(jìn)機(jī)電一體化高水準(zhǔn)技能人才的培養(yǎng)。

一、化工儀表及自動(dòng)化課程教學(xué)現(xiàn)狀

化工儀表和自動(dòng)化課程是中職化工、制藥等專業(yè)的必修課程，具有實(shí)用面廣、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。該課程不僅涉及化工原理、化工單元操作等內(nèi)容，而且還涉及電工電子、儀器表、自控等有關(guān)學(xué)科知識(shí)。換言之，化工儀表和自動(dòng)化課程是一門多門學(xué)科綜合的技術(shù)性課程。

作為一門實(shí)踐應(yīng)用型的課程，化工儀表和自動(dòng)化課程所涉及的內(nèi)容較廣，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中要掌握關(guān)鍵性工藝參數(shù)檢測(cè)法、儀表基本原理及使用方法。學(xué)生通過(guò)對(duì)儀器表有關(guān)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，能夠充分結(jié)合化工生產(chǎn)基本知識(shí)，依據(jù)工藝需求，選用合適的儀器表。在課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生應(yīng)掌握較為系統(tǒng)、全面的化工自動(dòng)化相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)能更好地理解基本規(guī)律，掌握相關(guān)參數(shù)與控制質(zhì)量之間的關(guān)系。從工藝的需求出發(fā)，要求學(xué)生能全面地分析控制目標(biāo)、操作變量、被控變量，與相關(guān)的專業(yè)人員制訂出的科學(xué)合理的自控方案，并設(shè)計(jì)出工作所需的可靠工藝參數(shù)及必要的條件。對(duì)自控系統(tǒng)工作、開(kāi)停數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，能夠初步掌握其相關(guān)的參數(shù)正定和投運(yùn)工作，保證控制系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。

目前，接受化工儀表和自動(dòng)化課程學(xué)習(xí)的大部分是中職化工相關(guān)專業(yè)學(xué)生，他們一般對(duì)自控有關(guān)的知識(shí)了解不到位，在平常的學(xué)習(xí)中更多的是對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解，且以原理和一般性原則為主。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣沒(méi)有得到很好的激發(fā)，缺乏思考問(wèn)題和探索解決問(wèn)題的能力，他們大多以被動(dòng)接受為主，較難理解課程中的難點(diǎn)、重點(diǎn)問(wèn)題等，這顯然不利于高素質(zhì)化工類實(shí)用型人才的培養(yǎng)。

現(xiàn)階段，化工儀表和自動(dòng)化課程的教學(xué)更注重理論知識(shí)，課程實(shí)驗(yàn)只占很小的一部分，加上課時(shí)、實(shí)驗(yàn)條件的制約，學(xué)生很難深入理解理論知識(shí)。課程實(shí)踐性活動(dòng)難以開(kāi)展，無(wú)法將該門課程和社會(huì)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求相結(jié)合。這也造成理論知識(shí)與具體實(shí)踐相分離，不利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。在教育改革的背景下，中職教育要積極進(jìn)行相應(yīng)課程的教學(xué)方式方法改革，充分結(jié)合課程特點(diǎn)，將教學(xué)課程與任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行科學(xué)結(jié)合，把真實(shí)企業(yè)的化工生產(chǎn)案例有效引入理論課教學(xué)中，并穿插有關(guān)概念、問(wèn)題及實(shí)際解決方案等，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，營(yíng)造良好的教學(xué)氛圍，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在化工儀表及自動(dòng)化教學(xué)中的應(yīng)用

設(shè)置化工儀表及自動(dòng)化課程旨在幫助化工類學(xué)生掌握相關(guān)的自動(dòng)檢測(cè)儀表、控制系統(tǒng)理論和方法等，并將之運(yùn)用到實(shí)際的化工生產(chǎn)過(guò)程中，妥善解決化工生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題，圓滿完成任務(wù)。開(kāi)展任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，應(yīng)將課程理論知識(shí)較好地貫穿到實(shí)際實(shí)踐任務(wù)中，讓學(xué)生能更好地理解所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)和提升他們的專業(yè)思維能力。具體說(shuō)來(lái)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的應(yīng)用可從以下三個(gè)方面展開(kāi)：

（一）提出任務(wù)要求，合理分解任務(wù)

教學(xué)任務(wù)是教學(xué)的依據(jù)。在實(shí)際的教學(xué)中，中職教師應(yīng)先依照課程將所需學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容，向?qū)W生下達(dá)一定的學(xué)習(xí)任務(wù)，并明確相關(guān)要求。在具體的學(xué)習(xí)任務(wù)分配中，教師應(yīng)以實(shí)際生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)自控需求作為出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析，以更為有效地培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。值得注意的是，在任務(wù)分配時(shí)教師應(yīng)注意合理性問(wèn)題，既保證一定的教學(xué)任務(wù)，又激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的興趣。

（二）剖析問(wèn)題，達(dá)成任務(wù)

對(duì)各教學(xué)任務(wù)予以細(xì)化，讓學(xué)生敢于去嘗試，積極去找尋解決問(wèn)題的方法，這個(gè)過(guò)程能夠有效激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)他們的思維，讓他們敢于提出自己的方案，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行歸納，應(yīng)用自身所學(xué)知識(shí)有效解決實(shí)際問(wèn)題。面對(duì)新的問(wèn)題、新的知識(shí)，學(xué)生又會(huì)適時(shí)提出疑問(wèn)，并解決疑問(wèn)，這就是一個(gè)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程。此階段主要由兩個(gè)部分構(gòu)成：一是教師解決學(xué)生所提出的問(wèn)題，詳細(xì)講解知識(shí)點(diǎn)概念、內(nèi)容，學(xué)生基于興趣學(xué)習(xí)有關(guān)理論知識(shí)。二是針對(duì)學(xué)生提出的控制方法中存在的問(wèn)題和缺陷，教師進(jìn)行問(wèn)題的查找，與學(xué)生一起解決問(wèn)題，并有效引導(dǎo)學(xué)生更好地將理論知識(shí)學(xué)習(xí)和技能實(shí)踐相結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情。

（三）總結(jié)問(wèn)題，梳理知識(shí)

教師針對(duì)學(xué)生整個(gè)任務(wù)中所遇到的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)、講解、指導(dǎo)，同時(shí)讓學(xué)生對(duì)自己在任務(wù)完成過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)和反思。此外，梳理所學(xué)的知識(shí)，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的幫助下，讓學(xué)生學(xué)會(huì)解決實(shí)際工程項(xiàng)目中的問(wèn)題，激發(fā)中職學(xué)生學(xué)習(xí)化工儀表及自動(dòng)化知識(shí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的思維能力。

三、化工儀表及自動(dòng)化教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的應(yīng)用案例

接下來(lái)就以精餾塔回流罐液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為任務(wù)，展開(kāi)相應(yīng)的教學(xué)。需要按以下步驟展開(kāi)：

（一）分析任務(wù)

精餾塔是一種廣泛運(yùn)用于化工、煉油生產(chǎn)、石油化工中的進(jìn)行精餾的塔式汽液接觸裝置。精餾是一個(gè)傳質(zhì)傳熱過(guò)程，它可以使得混合液中的不同成分根據(jù)揮發(fā)情況予以分離，并達(dá)到一定純度。精餾塔旨在保證產(chǎn)品的合格，且保證塔的回收率和能耗水平，尋求以較低的成本投入獲取較高的利益。參照精餾塔回流罐液位控制工程項(xiàng)目的有關(guān)資料，對(duì)任務(wù)進(jìn)行分析。在正常生產(chǎn)狀況下，回流罐處于工作狀態(tài)下，其回流比約為44。若回流罐進(jìn)料量因塔頂壓力的變化而產(chǎn)生5個(gè)百分點(diǎn)的變動(dòng)，要使得回流罐液位穩(wěn)定，采出量也要發(fā)生變化，其變化幅度約為225%，即該波動(dòng)較大，回流比也會(huì)波動(dòng)，無(wú)法穩(wěn)定。為保證產(chǎn)品的質(zhì)量以及穩(wěn)定回流罐的液位、進(jìn)料量等，須做到以下幾個(gè)小點(diǎn)：一是掌握工藝流程，對(duì)設(shè)計(jì)控制方案進(jìn)行分析；二是選擇合適的自控儀表；三是實(shí)施控制方案，解決接下來(lái)的小任務(wù)，細(xì)化相應(yīng)的任務(wù)。

（二）實(shí)施任務(wù)

以第一個(gè)小任務(wù)為例。第一個(gè)小任務(wù)包含工藝的過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，設(shè)備的操作原理及操作的過(guò)程，同時(shí)還要分析精餾塔液位的對(duì)象特性，分析控制指標(biāo)，確定操縱變量等。掌握精餾塔的基本控制方案，針對(duì)塔內(nèi)的幾個(gè)變量，如蒸汽量、回流量等，分析和確定相應(yīng)的回流罐液位的控制方案。

（三）總結(jié)和改進(jìn)

學(xué)生通過(guò)多種途徑和方法找出控制方案關(guān)鍵點(diǎn)，教師則應(yīng)及時(shí)提出分析控制方案所存在的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，幫助學(xué)生完善自己的控制方案。學(xué)生在不斷地思考、尋找答案的過(guò)程中思維能力得到鍛煉，對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握也提升了一個(gè)層次，有利于學(xué)生解決問(wèn)題能力及動(dòng)手操作能力的提升。在任務(wù)最后，教師應(yīng)進(jìn)行總結(jié)和分析，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，并要提出相關(guān)問(wèn)題給學(xué)生進(jìn)行思考，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)。

綜上可知，在化工儀表及自動(dòng)化教學(xué)中運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行教學(xué)，可以有效地激發(fā)中職學(xué)生學(xué)習(xí)化工儀表及自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)的興趣，有利于中職學(xué)校教學(xué)任務(wù)的完成，從而培養(yǎng)與現(xiàn)代化制造業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的機(jī)電一體化的高水準(zhǔn)技能人才，滿足國(guó)家對(duì)機(jī)電一體化人才的需求。

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（責(zé)編 江月陽(yáng)）