初紅霞等

[摘 要]為了滿足卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的要求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量的工程技術(shù)人才，根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的就業(yè)以及今后工作的特點(diǎn)，對集散控制系統(tǒng)組態(tài)與應(yīng)用課程進(jìn)行改革，在教學(xué)過程中引入基于工作過程的“行動(dòng)導(dǎo)向”教學(xué)方法，將“教、學(xué)、做”緊密結(jié)合起來設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容，從課程實(shí)施過程中的幾個(gè)不同角度進(jìn)行探索和實(shí)踐，這些措施在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神等方面取得了良好效果。

[關(guān)鍵詞]行動(dòng)導(dǎo)向法 集散控制系統(tǒng)組態(tài)與應(yīng)用 教學(xué)法

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）09-0140-03

“集散控制系統(tǒng)組態(tài)與應(yīng)用”是自動(dòng)化專業(yè)群的一門專業(yè)性和綜合性都很強(qiáng)的專業(yè)課程，對自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才和卓越工程師的培養(yǎng)起著重要作用。然而由于課程本身實(shí)踐性強(qiáng)、操作性強(qiáng)、工程施工方法多、知識(shí)綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)，以及學(xué)生接觸工程現(xiàn)場的機(jī)會(huì)有限，缺乏現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)有的教學(xué)方法主要通過視頻、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、參觀實(shí)訓(xùn)基地模型來實(shí)現(xiàn)，不能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，故學(xué)習(xí)效果不夠理想。行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法為“集散控制系統(tǒng)組態(tài)與應(yīng)用”課程教學(xué)提供了新的思路。

一、行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法與傳統(tǒng)教學(xué)法的對比分析

傳統(tǒng)教學(xué)方法在教學(xué)內(nèi)容處理上，更多的強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的講解，注重書本上已有知識(shí)的強(qiáng)化，而與實(shí)踐環(huán)節(jié)相互割裂；在教學(xué)組織形式上，傳統(tǒng)教學(xué)方法習(xí)慣用外在手段迫使學(xué)生學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)教學(xué)方法總體表現(xiàn)為重理論輕實(shí)踐，重成績輕能力，重結(jié)果輕過程，重模擬輕創(chuàng)新，重驗(yàn)證輕綜合的弊病，它阻礙了學(xué)生認(rèn)識(shí)潛能的發(fā)揮，不利于應(yīng)用型和卓越型人才的培養(yǎng)。而行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為教學(xué)的最終目標(biāo)，通過各種自主型的教學(xué)方式和合作解決問題的形式使學(xué)生獲得專業(yè)能力、創(chuàng)造能力和社會(huì)能力?！靶袆?dòng)導(dǎo)向”教學(xué)模式（如圖1所示），教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施順序是由實(shí)踐向理論的反饋過程，學(xué)習(xí)過程首先以實(shí)踐為主，然后通過實(shí)踐過程學(xué)習(xí)和應(yīng)用理論知識(shí)相結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)理論教學(xué)的完善，教學(xué)過程和實(shí)踐過程是相輔相成的。行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)模式更重視技能應(yīng)用的掌握和熟練程度，強(qiáng)調(diào)技能的熟練程度和綜合能力的養(yǎng)成。

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的基本思想在于：明確了學(xué)生在教與學(xué)中的主體地位，使學(xué)生能夠獨(dú)立自主地參與從計(jì)劃到考核的完整學(xué)習(xí)過程，有利于培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)地分析和解決問題的能力，更好地發(fā)展和促進(jìn)學(xué)生的自我反思能力、行為協(xié)調(diào)能力及通力協(xié)作能力，有利于理論教學(xué)與工程實(shí)踐接軌，素質(zhì)教育與職業(yè)生涯接軌，進(jìn)而構(gòu)建更豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)體系。

二、行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法在“集散控制系統(tǒng)組態(tài)與應(yīng)用”課程中的實(shí)踐

在授課過程中，將工作過程分解為準(zhǔn)備、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、考核六個(gè)步驟，在每一個(gè)步驟中給學(xué)生分配具體的工作任務(wù)和目標(biāo)，教師只充當(dāng)學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)能力、個(gè)人能力、社會(huì)能力、方法能力。將上述方法在所教授的課程“集散控制系統(tǒng)組態(tài)及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)”中加以應(yīng)用，具體情況如下。

（一）能力目標(biāo)

要求學(xué)生能夠?qū)ιa(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行策略組態(tài)，能夠?qū)Φ湫偷募⒖刂葡到y(tǒng)（DCS）工程項(xiàng)目進(jìn)行管理，對工程控制系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，對常見故障進(jìn)行處理并能夠?qū)ιa(chǎn)過程自動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)行管理。同時(shí)，使學(xué)生養(yǎng)成職業(yè)道德和敬業(yè)精神、社會(huì)實(shí)踐能力和社會(huì)適應(yīng)能力、吃苦耐勞和踏實(shí)肯干的工作精神；養(yǎng)成獨(dú)立思考的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作、互相借鑒補(bǔ)充的協(xié)作精神。

（二）課程實(shí)施的各個(gè)階段

1.準(zhǔn)備階段。因?yàn)橐趯?shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)上進(jìn)行講解，并且要實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的組態(tài)工作，實(shí)施難度較大，涉及面廣，因此前期的準(zhǔn)備工作量大且復(fù)雜，很多具體的東西需要提前準(zhǔn)備好。工作的主要任務(wù)有：設(shè)計(jì)文件（包括工程服務(wù)說明、測點(diǎn)清單設(shè)計(jì)、常規(guī)或復(fù)雜對象控制方案設(shè)計(jì)、流程圖設(shè)計(jì)、工藝說明、系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)、連鎖原理圖、控制室布置圖、報(bào)表設(shè)計(jì)以及相關(guān)設(shè)計(jì)文檔、顯示和操作畫面要求等），工程設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)形成包括《測點(diǎn)清單》、《系統(tǒng)配置清冊》、《控制柜布置圖》、《控制方案》、《I / O卡件布置圖》、《控制方案》等技術(shù)文件；設(shè)備選型（包括各種傳感器的選擇、執(zhí)行器的選擇、DCS的選擇、I / O卡件的配置等）；工程實(shí)施過程中涉及的人員分配（主要是小組成員的分配），各種設(shè)備的成本和整個(gè)工程的成本核算。

2.決策階段。以小組為單位，展開討論，分別確定各組的控制方案，包括DCS的控制范圍、DCS的控制深度、DCS的控制方式，明確所要完成的任務(wù)，熟悉項(xiàng)目的主要流程以及所需要的主要設(shè)備的調(diào)配。

3.計(jì)劃階段。完成對DCS控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)（包括總體設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)），硬件設(shè)計(jì)，軟件組態(tài)，出廠測試預(yù)驗(yàn)收；系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)施；系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)，人員分配，任務(wù)分派。

4.實(shí)施階段。組態(tài)的流程如圖2所示。根據(jù)使用DCS控制過程系統(tǒng)的計(jì)劃中的人員、設(shè)備進(jìn)行總體信息設(shè)置，控制站的組態(tài)實(shí)施（包括系統(tǒng)配置的組態(tài)、系統(tǒng)硬件的組態(tài)、控制算法的組態(tài)、控制與通信接口方面的組態(tài)），運(yùn)行員操作站的組態(tài)（包括操作小組設(shè)置、控制分組、趨勢圖、總貌畫面、數(shù)據(jù)一覽畫面、控制流程圖、報(bào)表和運(yùn)行日志的設(shè)計(jì)實(shí)施）等工作過程的實(shí)施。

5.檢查階段。完成系統(tǒng)軟件和硬件調(diào)試，并進(jìn)行故障排除和系統(tǒng)的操作維護(hù)。

6.考核階段。通過小組在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上實(shí)際上機(jī)操作、顯示運(yùn)行動(dòng)畫、運(yùn)行設(shè)備等方式展示成果。首先，由小組之間互評，以組為單位，選派代表通過抽簽的方法抽中問題，每組發(fā)言限時(shí)，組內(nèi)成員可以相互補(bǔ)充；然后由教師進(jìn)行總體考核，包括對DCS的硬件、軟件的性能進(jìn)行驗(yàn)收，通電檢測和在線測試；最后結(jié)合出勤、表現(xiàn)等給出最終結(jié)果。

（三）課程實(shí)施要點(diǎn)描述

1.工作描述

依據(jù)給定項(xiàng)目的任務(wù)書，結(jié)合校內(nèi)西門子綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)備。分組進(jìn)行項(xiàng)目工作。包括設(shè)備的總體工程設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的組態(tài)實(shí)施、運(yùn)行員操作站的組態(tài)實(shí)施等工作過程的實(shí)施。同時(shí)完成系統(tǒng)軟、硬調(diào)試及故障排除、操作維護(hù)。

2.工作場所

實(shí)訓(xùn)室——西門子先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)聯(lián)合實(shí)訓(xùn)室和控制工程實(shí)訓(xùn)室。

3.職位要求

要求學(xué)生身體健康，并具有良好的組織能力、高度的責(zé)任感、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，具備相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。這種完整工作過程的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)包括咨詢、設(shè)計(jì)、決策、執(zhí)行、控制、評價(jià)等關(guān)鍵步驟，使學(xué)生經(jīng)歷完整的工作過程，培養(yǎng)他們的職業(yè)能力。

4.專業(yè)能力

要求學(xué)生具備過程控制相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，熟悉控制系統(tǒng)與控制流程，具有解決問題的方法與方案，項(xiàng)目工作的設(shè)計(jì)與組織，操作規(guī)程及實(shí)施細(xì)則，懂得設(shè)備的選擇與使用，行業(yè)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行工程項(xiàng)目的實(shí)施、管理、質(zhì)量保證與售后服務(wù)等。

5.方法能力

具有工作目標(biāo)的確立、獨(dú)立制訂工作計(jì)劃、項(xiàng)目方案的實(shí)施和選擇、信息的獲取途徑、工作過程的選擇、分析與解決問題、工作計(jì)劃的評估與修訂、工作方式與技巧、目標(biāo)的審核等的能力。

6.社會(huì)能力

具有團(tuán)隊(duì)合作能力、完成任務(wù)能力、獨(dú)立工作能力、道德行為能力、自我認(rèn)知識(shí)能力、問題的識(shí)別與解決方法、自我批評能力、可以進(jìn)行角色及利益的定位。

7.個(gè)人能力

包括組織能力、溝通能力、領(lǐng)導(dǎo)能力、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力、號召能力、適應(yīng)能力。

三、總結(jié)

“集散控制系統(tǒng)組態(tài)與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)”采用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法后，實(shí)現(xiàn)了以“能力為本”的教學(xué)模式，學(xué)生成為實(shí)訓(xùn)過程的中心，老師則只是指導(dǎo)者和組織人，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，在整個(gè)行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)實(shí)踐過程中，絕大多數(shù)學(xué)生的參與熱情很高，興趣很濃，實(shí)訓(xùn)效果很好。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中不僅學(xué)到了知識(shí)，增長了技能，提高了素質(zhì)，也為他們將來適應(yīng)企業(yè)工作崗位奠定了良好的基礎(chǔ)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 羅永剛.“集散控制系統(tǒng)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國電力教育，2013（11）：54-55.

[2] 蔣冬珍.行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法在《紡織品市場營銷》課程教學(xué)改革初探[J].職業(yè)教育，2014（25）：14.

[3] 劉邦祥，吳全全.德國職業(yè)教育行動(dòng)導(dǎo)向的教學(xué)組織研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2007（5）：75-77.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]