李伯群，范璇，張升琳

（遼寧科技大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院，遼寧 鞍山）

一 引言

“新工科”建設(shè)是以新形勢、新產(chǎn)業(yè)為背景，以設(shè)置和發(fā)展新型工科專業(yè)、推動建設(shè)改革創(chuàng)新為目標(biāo)的建設(shè)工程，是新時代工程教育改革的新方向，體現(xiàn)了我國在培養(yǎng)工程型人才方面的高標(biāo)準(zhǔn)和重視程度，其目的是在新背景、新理念、新思維、新模式、新體系下，打破傳統(tǒng)工科教育教學(xué)模式，深入研制一流人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，打造多元化、創(chuàng)新型、應(yīng)用型的卓越工程人才。

《過程控制與智能儀表》課程是融合了“過程控制”與“智能儀表”兩個學(xué)術(shù)方向的課程。過程控制的主要目的是提出一系列較優(yōu)的組合優(yōu)化控制，并且將控制方案傳遞給下一級自動化控制系統(tǒng)，通過與檢測控制信號的智能儀表組合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能工程控制。兩者都是控制系統(tǒng)的重要組成部分，并且具有較強(qiáng)的實(shí)用性和抗干擾性，《過程控制與智能儀表》課程為學(xué)生掌握工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中各種工藝流程、提高實(shí)踐能力打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。本文將在“新工科”背景下，嚴(yán)格遵循人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和課程規(guī)律體系，從設(shè)置新的教學(xué)目標(biāo)、打破傳統(tǒng)教學(xué)模式、更新教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)考核方式等方面不斷探索、改革與完善，從而將本課程的理論知識與實(shí)踐環(huán)節(jié)相適應(yīng)，形成一套成熟、適用、高質(zhì)量、有實(shí)效的教學(xué)體系。

二 過程控制與智能儀表課程特點(diǎn)及教學(xué)情況

《過程控制與智能儀表》是自動化專業(yè)課程體系中一門重要專業(yè)課，是培養(yǎng)創(chuàng)新型實(shí)踐自動化專業(yè)人才的關(guān)鍵課程之一。該課程的重點(diǎn)是將工業(yè)制造自動化智能儀表、計算機(jī)及控制技術(shù)等一系列重要部分與《自動控制原理》中所學(xué)的控制理論和方法組合應(yīng)用，在了解全面控制理論知識的基礎(chǔ)上要求做到熟悉生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)并且能夠解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的過程控制問題。該課程覆蓋知識面較廣，學(xué)習(xí)此課程前需具備一定的學(xué)科基礎(chǔ)，需熟練掌握控制方式、控制原理和控制流程，同時也要了解儀器儀表部分相關(guān)知識，由此會對該課程的順利進(jìn)展和高質(zhì)量教學(xué)效果帶來一定的沖擊，才能夠正確、快速、準(zhǔn)確地制定出解決工程問題的方案。在具備良好的理論基礎(chǔ)上，要在仿真設(shè)備實(shí)驗室的實(shí)驗平臺上進(jìn)行實(shí)物仿真訓(xùn)練，通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題來提高自身的分析判斷能力，進(jìn)而提高邏輯思維能力和實(shí)物實(shí)踐能力。該課程在早期就被列為培養(yǎng)我校學(xué)生專業(yè)能力的重要課程，但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式形成固定式思維，已無法滿足當(dāng)前社會對學(xué)生知識儲備及各方面能力的需求，目前課程存在以下幾方面問題：

（1）該課程的理論知識與專業(yè)基礎(chǔ)課聯(lián)系尤為密切，在知識點(diǎn)方面具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性和通用性，如果專業(yè)基礎(chǔ)課底子薄弱，那么對該課程的學(xué)習(xí)將造成很大程度上的困擾，由此，就要求教師能夠在有限的學(xué)時要求范圍內(nèi)，既能夠?qū)η捌趯I(yè)基礎(chǔ)課相關(guān)內(nèi)容做好復(fù)習(xí)，又能夠完成《過程控制與智能儀表》課程的教學(xué)目標(biāo)，這便對課堂知識的理解和運(yùn)用能力提出更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

（2）《過程控制與智能儀表》課程的綜合性很強(qiáng)，此課程的目標(biāo)要求也與其他專業(yè)課存在很大的差異。該課程主要涉及控制系統(tǒng)設(shè)計、工程參數(shù)整定、軟件程序編程、理論算法計算、儀器儀表維護(hù)與使用等方面。在以往的課程學(xué)習(xí)中，我們通常以知識點(diǎn)的形式來講述課程，忽略了知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)度，若要求學(xué)生能夠掌握控制系統(tǒng)的實(shí)際解決辦法，則要求學(xué)生具備電路設(shè)計、軟件編程、整體系統(tǒng)設(shè)計等綜合能力，要能夠?qū)⒅R點(diǎn)進(jìn)行整合與應(yīng)用，做到理論與實(shí)踐并行。目前針對學(xué)生解決問題能力的提升方面，我校有專門設(shè)置創(chuàng)新實(shí)踐課程，但實(shí)踐過程中受多方面因素影響使授課效果并不理想。

（3）目前，該課程教學(xué)方法有待創(chuàng)新，如采用傳統(tǒng)的按部就班的灌輸式教學(xué)方式，顯然已無法達(dá)到當(dāng)今教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，更無法正確引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)際系統(tǒng)選用正確的控制策略，從而無法解決實(shí)際系統(tǒng)問題，則無法真正達(dá)到課程能力要求。

三 課程教學(xué)改革思路和策略

依據(jù)《過程控制與智能儀表》課程在實(shí)際授課過程中存在的問題，本文以打造多元化、創(chuàng)新型、應(yīng)用型的卓越工程人才為出發(fā)點(diǎn)，從教學(xué)目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法革新、教學(xué)效果考核等方面著手，提出符合該課程特點(diǎn)的改革思路和策略，以便使控制方向?qū)W生更好地掌握該課程知識，從而為卓越工程人才提供理論與實(shí)踐的強(qiáng)有力的保障，穩(wěn)步提升課程教學(xué)效果和實(shí)用性。

（一） 重置課程目標(biāo)，打造能力、知識、素質(zhì)三重標(biāo)準(zhǔn)

《過程控制與智能儀表》課程目標(biāo)設(shè)置，將打破以往的重難點(diǎn)設(shè)置方式，旨在要求學(xué)生掌握必要的基本控制理論和常用控制儀表使用方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)培養(yǎng)職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德。

第一點(diǎn)，應(yīng)用技術(shù)能力，通過對基本課程控制知識的講解，要求學(xué)生有基本的識圖繪圖的能力，在此基礎(chǔ)上通過對智能儀表的選型、連線和控制程序的編寫包括設(shè)置PID控制參數(shù)等，讓同學(xué)進(jìn)一步學(xué)習(xí)過程控制技術(shù)，熟悉生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，并且根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際要求，能夠?qū)囟?、壓力、流量等?shù)字量和模擬量的控制要求，設(shè)計出一系列組合優(yōu)化控制方案，并且合理運(yùn)用智能化儀器儀表完成工程的信號采集和設(shè)計生產(chǎn)。第二點(diǎn)，知識目標(biāo)，掌握各種符合實(shí)際應(yīng)用的控制理論和方法，與新時代“新工程建設(shè)”相接軌，在當(dāng)前的水平上爭取達(dá)到理論創(chuàng)新。第三點(diǎn)，素質(zhì)目標(biāo)，旨在鍛煉學(xué)生競爭、合作、領(lǐng)導(dǎo)、答辯等方面的素質(zhì)，注重學(xué)生職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德的培養(yǎng)。

（二） 優(yōu)化課程體系，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

隨著時代發(fā)展的要求，教學(xué)內(nèi)容在不斷發(fā)生變化，《過程控制與智能儀表》課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式也將不再適用，改變傳統(tǒng)授課方式，增加過程授課環(huán)節(jié)，是本次教學(xué)方式改革的關(guān)鍵所在。主要體現(xiàn)在實(shí)施“以學(xué)生為中心”的教學(xué)過程，從“聽中學(xué)”的模式變?yōu)椤白鲋袑W(xué)”，將“灌輸式”教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?shí)時指導(dǎo)”，以雙線培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力。

1.任務(wù)引領(lǐng)

打破“三段式”學(xué)科課程模式，實(shí)施根本性“任務(wù)引領(lǐng)式課程”教學(xué)改革，以培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)，按照實(shí)際社會對技術(shù)型人才的需求，合理規(guī)劃教學(xué)課程，專項提高個人水平。

為了達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的，為學(xué)生提供相應(yīng)的實(shí)驗平臺，以實(shí)物仿真的形式模擬現(xiàn)實(shí)的工業(yè)環(huán)境。讓學(xué)生將學(xué)到的知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，不僅驗證了理論知識，還重點(diǎn)培養(yǎng)了動手實(shí)踐能力，逐步實(shí)現(xiàn)了理論到實(shí)踐的方式轉(zhuǎn)換。通過這樣的教學(xué)方法，不僅由于教學(xué)內(nèi)容直觀、具體、生動形象，教學(xué)效果好，進(jìn)一步調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量。同時，由于項目的選擇來源于工作實(shí)際并符合課程內(nèi)容要求，可明顯提升學(xué)生分析與處理實(shí)際問題的能力。

2.“教、學(xué)、做”一體化

《過程控制與智能儀表》是一門注重實(shí)踐能力的工程技術(shù)，并且和現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān)，如圖1、圖2場景。

圖1 日常生活應(yīng)用領(lǐng)域

圖2 工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域

本學(xué)科采用“先教后學(xué)再實(shí)踐，實(shí)踐反饋學(xué)習(xí)”的教學(xué)方法。通過學(xué)生在實(shí)物平臺上的實(shí)踐，來達(dá)到“內(nèi)化知識，完善知識”的目的，以此來提高自身實(shí)際水平。例如，在給學(xué)生講解控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，傳統(tǒng)教學(xué)方式通常是花費(fèi)大量時間從理論上講述PID應(yīng)用技術(shù)，用簡單的仿真曲線或生硬的文字來對不同調(diào)節(jié)器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行描述，此種教學(xué)方式將無法帶給學(xué)生直觀的實(shí)踐體驗，往往只能對PID調(diào)節(jié)原理一知半解，很難在今后的工作過程中得以很好的應(yīng)用。反之，如能夠?qū)ID調(diào)節(jié)器通過實(shí)物進(jìn)行實(shí)踐分析與求證，將理論與工程實(shí)際緊密聯(lián)系，學(xué)生則不僅可以快速掌握課本知識，更能夠?qū)W會如何在項目中運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際工程問題。

3.合作學(xué)習(xí)

過程控制是一項綜合性強(qiáng)、應(yīng)用面廣的技術(shù)，實(shí)際項目實(shí)施需要多人協(xié)作完成，為達(dá)到滿意的學(xué)習(xí)效果，將采用班級內(nèi)合理分組練習(xí)策略，鍛煉學(xué)生之間的溝通能力，又提高了趣味性，更主要的是避免了學(xué)生因與老師的陌生感而導(dǎo)致想問而不敢問的事件發(fā)生。小組成員之間各司其職，通過相互探討、合作完成課后組內(nèi)任務(wù)，為后續(xù)進(jìn)行實(shí)際案例學(xué)習(xí)時，可有效溝通和相互信任奠定基礎(chǔ)，以達(dá)到積極培養(yǎng)學(xué)生的合作、溝通、信任等職業(yè)素質(zhì)能力的目標(biāo)。

4.工學(xué)結(jié)合

實(shí)施“理論結(jié)合實(shí)踐”的教學(xué)改革，對工作環(huán)境進(jìn)行模擬，讓學(xué)生提前適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)生零距離接觸就業(yè)，具有重要的意義。為此，我們堅持工學(xué)結(jié)合、校企聯(lián)合的始終，融入企業(yè)指導(dǎo)學(xué)校，利用企業(yè)對市場的實(shí)際需求對所學(xué)專業(yè)課程進(jìn)行調(diào)整和實(shí)踐。利用企業(yè)生產(chǎn)的過程進(jìn)行教學(xué)，以企業(yè)現(xiàn)場實(shí)踐和真實(shí)環(huán)境開展工作模擬訓(xùn)練。例如：將電加熱鍋爐自動控制系統(tǒng)為背景，將過程控制理論與智能儀表相結(jié)合，從初始的理論知識、儀表選型、控制設(shè)計到最后的設(shè)備實(shí)施，充分實(shí)行工學(xué)結(jié)合，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性，使學(xué)生在實(shí)習(xí)中獲得一定程度的創(chuàng)業(yè)能力教育、綜合素質(zhì)拓展教育、主動服務(wù)社會的教育，學(xué)有所用，提高學(xué)生專業(yè)對口就業(yè)率。

（三） 豐富教學(xué)手段，制定多種考核方式

傳統(tǒng)的筆試模式更傾向于考察單個理論知識點(diǎn)的掌握程度，對于《過程控制與智能儀表》這樣綜合性和實(shí)用性較強(qiáng)的科目，“一張試卷定終身”的評價形式，因無法真正考查學(xué)生對所學(xué)課程的理解層次和預(yù)期效果而被淘汰。本課程考核方案實(shí)行以能力引導(dǎo)理論的考核方式，參照應(yīng)用型工程人才的培養(yǎng)要求，主要進(jìn)行以下幾方面改進(jìn)：全程化考核，考核形式多樣化。根據(jù)課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、實(shí)踐教學(xué)的表現(xiàn)等情況，對各個部分的總成績進(jìn)行加權(quán)處理，即平時考核、項目考核、期末考試各占總成績的20%、30%、50%。為達(dá)到以能力為引領(lǐng)的新型考察方式，這就要求考核范圍開放、考核方式開放、考試標(biāo)準(zhǔn)開放、考核知識點(diǎn)與技能點(diǎn)開放，將作為能力考察的依據(jù)，將日?？己撕晚椖靠己嗽诤献鲗W(xué)習(xí)過程中進(jìn)行，從而以獨(dú)立解決實(shí)際工程問題能力為依據(jù)進(jìn)行打分，從而帶動理論知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)與鞏固。

四 結(jié)語

《過程控制與智能儀表》這門課程在本次的教學(xué)改革中，理論教學(xué)是基礎(chǔ)，實(shí)踐教學(xué)是主體，并通過多年教學(xué)經(jīng)驗的反復(fù)思考與總結(jié)，教學(xué)團(tuán)隊的不斷磨合與調(diào)整，現(xiàn)已將課程培養(yǎng)教學(xué)的新方法、新方案引入到該門課程中，真正達(dá)到了應(yīng)用型教學(xué)的目的。今后，針對具有相似特點(diǎn)的課程進(jìn)行改革時，則可借鑒本課程改革經(jīng)驗，更好地對實(shí)踐環(huán)節(jié)做到連貫性和實(shí)用性的設(shè)計，專注當(dāng)今社會所需，打造符合工程型人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的課程體系建構(gòu)，切實(shí)做好“新工科”背景下工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的標(biāo)志性成果項目。