基于能力培養(yǎng)的《過(guò)程控制系統(tǒng)》課程教學(xué)手段與方法改革研究

王永秀　季鴻雁　曾慧琴

【摘要】《過(guò)程控制系統(tǒng)》是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程結(jié)合緊密，為了培養(yǎng)創(chuàng)新型的專業(yè)人才，特對(duì)教學(xué)手段與方法進(jìn)行改革研究。這些教學(xué)改革的嘗試受到學(xué)生的好評(píng)，普遍反映能提高對(duì)于過(guò)程控制系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)和綜合應(yīng)用能力。

【關(guān)鍵詞】過(guò)程控制系統(tǒng)；創(chuàng)新型；教學(xué)手段和方法

【中圖分類號(hào)】TP273-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）28-0139-01

過(guò)程控制系統(tǒng)是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(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。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。

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，強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)，為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

一、科學(xué)安排教學(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，為解決學(xué)生對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)缺乏全局性了解的問(wèn)題，我們?cè)谡n程的概述部分先選擇1～2個(gè)典型的過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)例進(jìn)行介紹，讓學(xué)生在初始階段就對(duì)實(shí)際的過(guò)程控制系統(tǒng)有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，基本了解過(guò)程控制系統(tǒng)的工作模式和組成部分，然后在后續(xù)章節(jié)的教學(xué)中圍繞該應(yīng)用實(shí)例展開(kāi)各種關(guān)鍵技術(shù)，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)章節(jié)對(duì)該應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行總結(jié)，最后在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

二、開(kāi)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)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，我校從15級(jí)開(kāi)始開(kāi)展本課程的課程設(shè)計(jì)，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)。

三、改進(jìn)教學(xué)手段與方法，注重能力培養(yǎng)

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。

2.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)。

3.充分利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)

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。

四、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、開(kāi)展課程設(shè)計(jì)、改進(jìn)教學(xué)手段與方法，注重能力培養(yǎng)。按照創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，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)，其目的是調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力。而這些教學(xué)改革的嘗試受到學(xué)生的好評(píng)，普遍反映能提高對(duì)于過(guò)程控制系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)和綜合應(yīng)用能力。

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