雙閉環(huán)教學(xué)模式視域下《過程控制系統(tǒng)及應(yīng)用》融入課程思政的路徑研究*

雷雪梅 胡乃清 熊媛媛

（四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

一、引言

思想政治理論課作為思想政治教育的主要渠道，在引領(lǐng)學(xué)生德智美發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。專業(yè)課課堂教學(xué)作為學(xué)生專業(yè)知識學(xué)習(xí)、專業(yè)技能訓(xùn)練的主陣地，也應(yīng)該順應(yīng)新形勢，思考其如何發(fā)揮與思政課同向同行的協(xié)同育人功能?！哆^程控制系統(tǒng)及應(yīng)用》是工業(yè)過程自動化技術(shù)專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，涵蓋了自動控制理論、傳感器、儀器儀表、工藝技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程的相關(guān)知識，涉及到的知識點(diǎn)較多，內(nèi)容復(fù)雜，包含許多數(shù)學(xué)公式及相關(guān)定理，理論性較強(qiáng)，有一定的教學(xué)難度。傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學(xué)中，采用閉環(huán)系統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生掌握了專業(yè)知識、增強(qiáng)了專業(yè)技能、培養(yǎng)了專業(yè)素養(yǎng)，但是課堂教學(xué)中對馬克思主義哲學(xué)、習(xí)近平總書記的職業(yè)教育重要論述、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘?、學(xué)校校訓(xùn)等思政元素的挖掘不夠深入，如何在專業(yè)課堂教學(xué)中有效融入課程思政元素，在學(xué)習(xí)專業(yè)的同時，提高思政素養(yǎng)和辯證看待理解事物的能力，從而提高專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而提高學(xué)生綜合能力迫在眉睫。

二、傳統(tǒng)閉環(huán)教學(xué)模式

《過程控制系統(tǒng)及應(yīng)用》這門課程的教學(xué)目標(biāo)是，讓學(xué)生了解和掌握工業(yè)生產(chǎn)過程中常見儀器儀表的工作原理及使用方法，掌握簡單、串級、比值、分程和前饋等控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理，并能對系統(tǒng)進(jìn)行分析、調(diào)試、參數(shù)整定、投運(yùn)和維護(hù)等，為今后從事化工、石油、制藥等自動化生產(chǎn)裝置和系統(tǒng)的分析、整定、投運(yùn)和維護(hù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖1為傳統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)教學(xué)模式框圖。

圖1 傳統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)教學(xué)模式框圖

閉環(huán)控制系統(tǒng)的被控對象是學(xué)生；系統(tǒng)的輸出是經(jīng)過教學(xué)訓(xùn)練后學(xué)生獲取的專業(yè)技能；系統(tǒng)的設(shè)定值是課程標(biāo)準(zhǔn)給定的學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的專業(yè)技能；專業(yè)技能控制器、專業(yè)技能執(zhí)行器與專業(yè)技能檢測元件均由教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施教師扮演。專業(yè)技能控制器指授課教師將學(xué)生經(jīng)過訓(xùn)練后獲取的技能點(diǎn)與課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生應(yīng)該獲取的技能點(diǎn)進(jìn)行比較得出偏差，根據(jù)偏差的情況，及時調(diào)整控制策略；專業(yè)技能執(zhí)行器指授課教師根據(jù)控制策略，采取相應(yīng)的教學(xué)訓(xùn)練措施；專業(yè)技能檢測指授課教師對學(xué)生的訓(xùn)練效果進(jìn)行檢測，可以通過課堂問答、隨堂測試、項(xiàng)目考核、小組自評和互評等手段實(shí)現(xiàn)。授課教師實(shí)時掌握學(xué)生經(jīng)過訓(xùn)練后實(shí)際獲取的技能點(diǎn)，再經(jīng)過授課教師本身的控制器和執(zhí)行器，及時調(diào)節(jié)知識技能訓(xùn)練的進(jìn)度與深度，調(diào)整教學(xué)策略和手段，實(shí)現(xiàn)師生良性互動，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

控制系統(tǒng)的內(nèi)部或外界始終存在各種各樣的干擾，例如教學(xué)設(shè)備的穩(wěn)定性、學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可重復(fù)性、反饋的及時性和真實(shí)性等。這使得“被控變量”—學(xué)生經(jīng)過訓(xùn)練實(shí)際獲取的專業(yè)技能可能不穩(wěn)定，并且會偏離設(shè)定值產(chǎn)生偏差。借鑒自動控制原理的知識，利用“控制器”“執(zhí)行器”的控制作用來減小偏差，使系統(tǒng)整體穩(wěn)定下來，這要求教師在控制器角色上能找準(zhǔn)偏差并及時通過調(diào)整控制作用來消除，保障學(xué)生獲取的專業(yè)技能能夠達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求。傳統(tǒng)的閉環(huán)教學(xué)模式重點(diǎn)在學(xué)生專業(yè)知識及技能的培訓(xùn)上，“課程思政”的隱形教育影響力不明顯，高技能應(yīng)用人才的思想政治素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)存在缺失，因此需要探索新的教學(xué)模式。

三、雙閉環(huán)教學(xué)模式

課程思政不僅培養(yǎng)學(xué)生的思想政治素質(zhì)，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對專業(yè)技能訓(xùn)練起到良好的推動作用。專業(yè)課程與課程思政在培養(yǎng)人才中，相互補(bǔ)充、相輔相成、相得益彰。通過構(gòu)建“專業(yè)技能+思政知識”雙閉環(huán)教學(xué)模式，以思政知識反饋為內(nèi)閉環(huán)，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)、思政知識的探索；以專業(yè)技能反饋為外閉環(huán)，協(xié)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)技能和思政知識，在培育學(xué)生思想政治基礎(chǔ)上，更好地提升專業(yè)技能。圖2為雙閉環(huán)系統(tǒng)教學(xué)模式框圖。

圖2 雙閉環(huán)系統(tǒng)教學(xué)模式框圖

在專業(yè)技能反饋閉環(huán)系統(tǒng)中，有機(jī)嵌入思政知識反饋閉環(huán)。上課前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《思想道德基礎(chǔ)與法律修養(yǎng)》《毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論》《學(xué)生手冊》《入學(xué)教育》等課程，積累了一定的思政素養(yǎng)基礎(chǔ)，對專業(yè)課程中的思政內(nèi)涵能快速響應(yīng)，符合雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中內(nèi)環(huán)要快速響應(yīng)的特征。授課教師是整個教學(xué)環(huán)節(jié)中最直接的檢測與調(diào)控者，因此“思政知識控制器”“思政知識執(zhí)行器”“思政知識檢測元件”均由授課教師引導(dǎo)完成。授課教師感知學(xué)生對課程標(biāo)準(zhǔn)要求思政內(nèi)涵的理解和呈現(xiàn)狀態(tài)，從而對專業(yè)課程思政內(nèi)容和教學(xué)手段進(jìn)行調(diào)整，使學(xué)生能通過專業(yè)課的學(xué)習(xí)具備良好的思想政治素養(yǎng)，真正做到立德樹人。

本門課的知識和技能存在一定的難度，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中往往會因?yàn)槲冯y情緒而降低學(xué)習(xí)的積極性，最終影響學(xué)習(xí)效果。授課教師可以先通過“思政知識控制器”對學(xué)生的畏難情緒、學(xué)習(xí)態(tài)度等進(jìn)行修正，讓思政知識反饋環(huán)節(jié)真正起到內(nèi)環(huán)的快速調(diào)節(jié)作用。在內(nèi)部環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用下，授課教師可以轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)知識的講授與專業(yè)技能的訓(xùn)練。通過外環(huán)反饋學(xué)生對專業(yè)知識和技能的掌握情況，并利用專業(yè)技能控制器調(diào)節(jié)訓(xùn)練深度與進(jìn)度，取得更好的教學(xué)效果。

四、課程思政實(shí)施

在教學(xué)實(shí)踐中通過案例講授，在培養(yǎng)專業(yè)技能的同時，融入以政治立場、愛國情懷、專業(yè)特色、職業(yè)素養(yǎng)、工匠精神、道德修養(yǎng)為主的課程思政體系，使學(xué)生在未來學(xué)習(xí)和工作中堅(jiān)持厚德、博學(xué)、廣才、精業(yè)的校訓(xùn)，發(fā)揚(yáng)立志立德、至誠至信、勤學(xué)勤思、求真求新的精神。通過專業(yè)領(lǐng)域工匠工作歷程的介紹，激發(fā)學(xué)生愛崗情懷，鼓勵學(xué)生投身于工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的維護(hù)，并引導(dǎo)學(xué)生要腳踏實(shí)地、勤思肯干; 將行業(yè)操作規(guī)范、安全操作規(guī)定等與課程教學(xué)內(nèi)容深度融合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主觀能動性，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。通過挖掘典型人物和先進(jìn)事跡背后的精神實(shí)質(zhì)，并結(jié)合新控制技術(shù)的發(fā)展，培育學(xué)生的守正創(chuàng)新精神，同時培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、誠實(shí)守信等工匠精神和道德修養(yǎng)。

（一）自動控制原理的應(yīng)用

本章節(jié)通過學(xué)習(xí)簡單控制系統(tǒng)的基本組成，自動控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，控制系統(tǒng)的過渡過程，控制系統(tǒng)的性能要求以及性能指標(biāo)等，學(xué)生需要達(dá)到以下專業(yè)技能目標(biāo)①能獨(dú)立完成方框圖的繪制；②能將控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為傳遞函數(shù)；③能利用傳遞函數(shù)分析一階、二階控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，衡量控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。授課時，老師將控制系統(tǒng)受到的干擾比作我們身邊的各種困難和艱辛，只要我們堅(jiān)定理想信念，調(diào)整好心態(tài)，積極應(yīng)對，我們自然就具備了應(yīng)付各種困難的信心和能力。通過分享行業(yè)內(nèi)前輩的奮斗故事，不僅可以引導(dǎo)學(xué)生正確的看待和應(yīng)對人生中的艱難困苦，同時也能夠激起學(xué)生聽課的興趣，讓學(xué)生更專注于課堂，有助于專業(yè)知識和技能的理解與記憶。

（二）簡單控制系統(tǒng)的組建

本章節(jié)通過學(xué)習(xí)上水箱水位控制系統(tǒng)，鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)，簡單控制系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定，學(xué)生需要達(dá)到以下專業(yè)技能目標(biāo)①能根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)單回路控制系統(tǒng)；②能完成單回路控制系統(tǒng)的PID參數(shù)整定；③能完成單回路控制系統(tǒng)的投運(yùn)。上述內(nèi)容體現(xiàn)的都是負(fù)反饋控制，可考慮在思想政治教育中引入正反饋控制作用，弘揚(yáng)正能量，樹立良好的學(xué)校風(fēng)氣和社會風(fēng)氣。同學(xué)們的一言一行都體現(xiàn)著新時代大學(xué)生的基本素養(yǎng)，要自覺成為弘揚(yáng)正能量的積極分子。理解控制規(guī)律PID的含義時，融入相互配合、共同協(xié)作的思想，實(shí)現(xiàn)“取長補(bǔ)短，共存共榮”的德融體現(xiàn)。在自動控制系統(tǒng)中，常用的幾種基本控制規(guī)律P(比例)、I(積分)、D(微分)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，單純的比例控制是有差控制，加入積分控制作用可以消除余差，但動態(tài)反應(yīng)慢，會降低控制系統(tǒng)的快速性；微分控制作用能夠提前預(yù)控，但偏差變化小時其控制作用不明顯。只采用其中某一種控制方式，系統(tǒng)的各項(xiàng)性能可能無法全部達(dá)到要求。因此，可根據(jù)需要將他們結(jié)合起來，發(fā)揮各自優(yōu)勢，完成最優(yōu)調(diào)節(jié)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和投運(yùn)時，要求學(xué)生按正確的操作步驟規(guī)范操作，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

（三）復(fù)雜控制系統(tǒng)的分析

本章節(jié)通過學(xué)習(xí)串級控制系統(tǒng)，比值控制系統(tǒng)，均勻控制系統(tǒng)，前饋控制系統(tǒng)，分程控制系統(tǒng)，選擇控制系統(tǒng)，學(xué)生需要達(dá)到以下專業(yè)技能目標(biāo)：①能完成串級控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及投運(yùn)；②能完成比值控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及投運(yùn)；③能完成均勻控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及投運(yùn)；④能完成前饋控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及投運(yùn)；⑤能完成分程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及投運(yùn)。一個控制系統(tǒng)由控制器、執(zhí)行器、檢測變送元件等環(huán)節(jié)組成，每一個環(huán)節(jié)發(fā)揮自己的作用，并且各環(huán)節(jié)之間要相互協(xié)調(diào)，才能實(shí)現(xiàn)對被控變量的最優(yōu)控制。如果各環(huán)節(jié)配合不當(dāng)，容易引起系統(tǒng)失控。借此引入思政內(nèi)容，作為一名儀表工要愛崗敬業(yè)，守好自己的崗位，精進(jìn)業(yè)務(wù)能力，保證儀表的正常工作，并與其他崗位的同志互相配合，最終保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。體現(xiàn)了“部分與整體”“個人與集體”的關(guān)系，也向?qū)W生灌輸“厚德、博學(xué)、廣才、精業(yè)；文明、和諧、求實(shí)、創(chuàng)新”的校訓(xùn)。串級控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定過程需要學(xué)生根據(jù)實(shí)際的過渡過程曲線不斷思考、分析，確定下一步如何修改參數(shù)，并且每次修改參數(shù)之后等待數(shù)據(jù)的時間較長，部分學(xué)生會逐步懈怠。以黨的百年奮斗重大成就為課程思政內(nèi)容，鼓舞學(xué)生“不忘初心、牢記使命”。養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)和工作習(xí)慣，能夠?qū)Ｗ⑴c堅(jiān)持，才能排除萬難，實(shí)現(xiàn)一個個小目標(biāo)，最終學(xué)有所成，業(yè)有所精。

五、結(jié)束語

高職教育不僅培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，還要引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的三觀，使其在未來的人生中遇到各種情況時，能夠理智、從容地面對。在專業(yè)知識和技能的學(xué)習(xí)中融入工匠精神、職業(yè)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)等思政內(nèi)容，讓這些思想化作涓涓細(xì)流，滋潤學(xué)生的心田，為他們照亮前行之路，實(shí)現(xiàn)“思政課程”與“課程思政”的完美結(jié)合，發(fā)揮協(xié)同育人的重要作用。