“互聯(lián)網(wǎng)+化工儀表及自動(dòng)化”的教學(xué)與探索*

杜 妮，康順吉

(武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430073)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已成為當(dāng)代舉世矚目的高技術(shù)之一。在化工生產(chǎn)中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用不僅加快了生產(chǎn)的速度、提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，使生產(chǎn)過程更加連續(xù)化、規(guī)模化，這也要求廣大工藝生產(chǎn)技術(shù)人員需要學(xué)習(xí)和掌握必要的檢測技術(shù)及自動(dòng)化方面的知識[1]。為適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)的需要，我校開設(shè)了《化工儀表及自動(dòng)化》課程，但由于課程內(nèi)容廣而課時(shí)量有限，教學(xué)效果還有待提高。本文結(jié)合學(xué)院辦學(xué)定位及現(xiàn)況，對化工專業(yè)而言，就當(dāng)下化工類企業(yè)關(guān)于儀表自動(dòng)化應(yīng)用崗位的要求分析，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”概念下的教育改革背景，通過不斷的實(shí)踐探索來提高教學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)企業(yè)需求更促進(jìn)學(xué)生自身成長。

1 現(xiàn)狀分析

在前期教學(xué)改革的推進(jìn)下，本課程開設(shè)時(shí)間為第四學(xué)期，理論課時(shí) 36 學(xué)時(shí)，所用教材為化學(xué)工業(yè)出版社厲玉鳴主編的《化工儀表及自動(dòng)化》第六版教材。第六版教材在針對工藝類學(xué)生特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，減少了理論的推導(dǎo)，并且將設(shè)計(jì)課程內(nèi)容的許多新概念、新系統(tǒng)、新方法和工具進(jìn)行介紹，涵蓋了國內(nèi)外化工儀表的最新技術(shù)和發(fā)展動(dòng)態(tài)，來更好的滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要[1]。并且在授課過程中結(jié)合企業(yè)儀表自動(dòng)化應(yīng)用崗位的要求[2]，重點(diǎn)講解儀表設(shè)備的選型、安裝、并增加儀表故障診斷、分析以及維修等知識的講授，解決了課程內(nèi)容和企業(yè)實(shí)際需求脫軌且授課內(nèi)容陳舊的問題。但由于課程內(nèi)容涉及面廣，而化工類專業(yè)學(xué)生控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)等跨學(xué)科課程上基礎(chǔ)薄弱，在課程理解上有一定困難，且課程與實(shí)踐的結(jié)合，由于授課教師、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)踐側(cè)重內(nèi)容等問題，難以協(xié)調(diào)。對此，如何在有限的資源條件下獲得更好的教學(xué)效果，在滿足企業(yè)對學(xué)生知識儲備、動(dòng)手能力及發(fā)展的要求下提升教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生在課時(shí)有限的情況下獲得更多，在課程的引導(dǎo)下從掌握基本知識點(diǎn)到學(xué)會(huì)自己“學(xué)”是進(jìn)行課程改革的主要思考方向。

2 課程改革思路

在現(xiàn)有的36理論學(xué)時(shí)條件下，結(jié)合本人的教學(xué)實(shí)踐，主要從教學(xué)方法、內(nèi)容、考核方式幾個(gè)方面進(jìn)行改革。

2.1 教學(xué)方法

(1)利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺，轉(zhuǎn)變理論教學(xué)方法

充分利用互聯(lián)網(wǎng)教育資源，尋找和本校課程內(nèi)容大綱緊密結(jié)合的課程，將基本的概念這樣容易理解的理論知識點(diǎn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)課程來進(jìn)行，例如化工自動(dòng)化包含的內(nèi)容、分類，簡單自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖各部分含義等簡單知識點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)課程和配套的網(wǎng)絡(luò)平臺練習(xí)題來讓學(xué)生完成，在課堂上利用生活中的自動(dòng)化電器、工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化裝置對比說明自動(dòng)化包含的內(nèi)容有哪些，轉(zhuǎn)化為方框圖后各個(gè)部分具體是什么，再添加典型的自動(dòng)控制單元的練習(xí)來檢測學(xué)生理解的正確性與完整性。

(2)創(chuàng)新教學(xué)模式，任務(wù)驅(qū)動(dòng)

教學(xué)模式的創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在減少基礎(chǔ)知識傳授的同時(shí)，擴(kuò)大學(xué)生關(guān)于課程內(nèi)容的認(rèn)知和應(yīng)用范圍，并積極引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)教育平臺，來優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式從而提高學(xué)習(xí)廣度和深度。比如以任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，制作關(guān)于新型檢測儀表的Pecha Kucha。例如本課程中主要是對壓力、流量、物位、溫度四種檢測儀表工作原理及應(yīng)用范圍進(jìn)行的講授，但隨著生產(chǎn)過程的日益復(fù)雜化，為了提高檢測儀表的準(zhǔn)確性適應(yīng)在不同條件下的測量，各種新型儀表應(yīng)運(yùn)而生。以制作關(guān)于新型檢測儀表的Pecha Kucha為任務(wù)，需要學(xué)生搜集、整理文獻(xiàn)資料，并轉(zhuǎn)化為自己的理解來表達(dá)，一方面學(xué)生在搜集整理文獻(xiàn)資料的過程中，對檢測儀表現(xiàn)況、存在的問題、發(fā)展方向有更全面的了解，另一方面在制作Pecha Kucha的過程中，只有對查找的新型檢測儀表有透徹的認(rèn)識，才能轉(zhuǎn)化為流暢的表達(dá)，也能同時(shí)鍛煉學(xué)生文獻(xiàn)檢索、PPT制作及口頭表達(dá)的能力。并且在新、舊儀表的學(xué)習(xí)中，通過對比、總結(jié)儀表結(jié)構(gòu)、適用范圍等方面，不難發(fā)現(xiàn)新的檢測儀表有些是將不同的檢測方法進(jìn)行了融合，有的是同一種檢測儀表的，有的是不同檢測儀表的部分結(jié)構(gòu)，這樣的創(chuàng)新思維模式可以運(yùn)用于儀表的研發(fā)也可以用于其他自動(dòng)化裝置的改進(jìn)等。在制作關(guān)于新型檢測儀表的Pecha Kucha任務(wù)過程中，有關(guān)Pecha Kucha的制作方法可以在MOOC平臺上通過《PPT從入門到精通》這門課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，有關(guān)文獻(xiàn)檢索的方法，新東方多媒體學(xué)習(xí)庫中的《文獻(xiàn)調(diào)研與信息檢索》課程也能讓學(xué)生受益匪淺。教學(xué)模式的創(chuàng)新，一方面希望就本課程而言，學(xué)生能夠在接受、理解知識點(diǎn)上有所提高，另一方面期望通過本課程的教學(xué)模式，讓學(xué)生真實(shí)的體會(huì)到自己可以通過互聯(lián)網(wǎng)平臺逐步提高學(xué)習(xí)的深度和廣度，并在這一體驗(yàn)過程中感受自己獲取知識提升能力的樂趣。

2.2 教學(xué)內(nèi)容

雖然已采用最新版教材，但由于課程涉及面廣，只能精選教學(xué)內(nèi)容。首先需注意緒論內(nèi)容的介紹，通過這部分使學(xué)生明確化工儀表及自動(dòng)化在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位[3]，并注意結(jié)合當(dāng)前企業(yè)崗位需求，使學(xué)生明白學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)及應(yīng)用方向。在此基礎(chǔ)上，增加化工領(lǐng)域如節(jié)能環(huán)保測控，適應(yīng)領(lǐng)域細(xì)分需求的科學(xué)儀器和專用儀器等熱點(diǎn)研究內(nèi)容[4]，通過互評、討論等方式依托互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)學(xué)生即時(shí)分享、共享信息獲取知識的能力，其次為實(shí)現(xiàn)與企業(yè)崗位需求的連接，將課程內(nèi)容與化工原理實(shí)驗(yàn)、化工單元仿真開停車、故障處理等實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，例如將化工儀表及自動(dòng)化第三章液位及流量計(jì)檢測的學(xué)習(xí)結(jié)合化工單元仿真中離心泵及液位的控制進(jìn)行說明，從檢測的準(zhǔn)確性到控制的開停車操作再到離心泵故障的判斷與解決，并聯(lián)系化工設(shè)計(jì)大賽，使理論知識的學(xué)習(xí)能夠在實(shí)踐中得到鍛煉。

2.3 考核方式

課程考核的轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在需要學(xué)生更多的參與到課程中來，在更加透徹理解課程內(nèi)容的基礎(chǔ)之上，積極投入到互聯(lián)網(wǎng)平臺的學(xué)習(xí)提升中，在課程的帶動(dòng)下，養(yǎng)成連續(xù)學(xué)習(xí)進(jìn)而終身學(xué)習(xí)的態(tài)度與堅(jiān)持。最終考核將有幾個(gè)部分組成：網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)證書(分?jǐn)?shù))(15%)、課堂表現(xiàn)(10%)、平時(shí)考勤(10%)、任務(wù)(15%)、討論作業(yè)完成情況(10%)以及期末測試(40%)。其中網(wǎng)絡(luò)課程的分?jǐn)?shù)或獲得的證書這部分的考核，需要教師提前做好課程的學(xué)習(xí)、挑選與設(shè)計(jì)課程結(jié)合方式等工作。

3 可行性分析

在現(xiàn)有的條件下，結(jié)合本校該課程情況，基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)模式，突破了學(xué)習(xí)時(shí)間和空間的局限，在課堂上就能改變教學(xué)模式從而提高學(xué)生參與程度進(jìn)而加深課程理解深度，省去了修改培養(yǎng)計(jì)劃、再制定教學(xué)計(jì)劃的較長周期，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的以教師為主體的授課方式，從教學(xué)方法、內(nèi)容、考核方式上的可行性而言：

(1)教學(xué)方法上，通過MOOC平臺，可以搜集到和課程基礎(chǔ)理論部分比較契合的課程，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)的《工業(yè)過程控制》，擴(kuò)展課程華中科技大學(xué)《自動(dòng)控制原理》、哈爾濱工業(yè)大學(xué)《傳感技術(shù)及應(yīng)用》等。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教育平臺，使學(xué)生在課前線上學(xué)習(xí)或預(yù)習(xí)，課上采用小組模式利用設(shè)計(jì)題進(jìn)行練習(xí)和應(yīng)用，提高探究能力及團(tuán)隊(duì)合作意識，課后還可以反復(fù)觀看，將知識點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充、鞏固。

(2)教學(xué)內(nèi)容上依托學(xué)院采用的優(yōu)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)平臺，教師推送課程資源，發(fā)布課程任務(wù)、學(xué)生上傳并互評制作成果。結(jié)合化工仿真軟件模擬實(shí)訓(xùn)的DCS 操作生產(chǎn)過程、故障處理方法等環(huán)節(jié)，使課程教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐即時(shí)、緊密的結(jié)合起來，避免了以往課程間銜接不連續(xù)無法既學(xué)既練的問題，通過DCS操作界面數(shù)據(jù)參數(shù)的截屏及描述提交至優(yōu)學(xué)院平臺，評價(jià)實(shí)踐效果。

(3)考核方式上，增加了平時(shí)網(wǎng)絡(luò)課程、課堂表現(xiàn)、討論、任務(wù)完成的評價(jià)考核，在優(yōu)學(xué)院平臺、微助教[5]等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及應(yīng)用工具的助力下，一方面通過選人、投票、搶答等課堂互動(dòng)，將學(xué)生平時(shí)網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)以游戲化的方式進(jìn)行這部分的知識點(diǎn)的檢驗(yàn)，并進(jìn)行過程的記錄。另一方面布置的課程任務(wù)能夠在網(wǎng)絡(luò)平臺自由組隊(duì)、播放分享、學(xué)生互評及教師評價(jià)，這樣將任務(wù)成果展示在每位學(xué)生的眼前并相互評價(jià)的方式，使學(xué)生能更加認(rèn)真積極的完成任務(wù)，在評價(jià)他人成果的同時(shí)吸取他人的優(yōu)點(diǎn)并彌補(bǔ)自己的不足。需要注意的是在這個(gè)過程中，教師必須制定全面細(xì)致的評分條件，并審核評價(jià)結(jié)果。

4 結(jié) 語

在互聯(lián)網(wǎng)+教育的教學(xué)環(huán)境下，結(jié)合學(xué)院應(yīng)用型人才的培養(yǎng)定位，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，探索“互聯(lián)網(wǎng)+”與本課程的結(jié)合方式，提高學(xué)生課堂參與度、學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生自己“學(xué)”、終身學(xué)的自我成長觀念，并促進(jìn)自身教學(xué)水平的提升，為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的推廣進(jìn)行積極實(shí)踐和探索。