专业拓展课程的典型设计与一体化实施<br/>——以《流程工业工程控制》课程为例

专业拓展课程的典型设计与一体化实施
——以《流程工业工程控制》课程为例

2010-02-17武平丽靳征昌

职业教育研究 2010年11期

关键词：选型流程工程

武平丽靳征昌

（黄河水利职业技术学院河南开封 475003）

专业拓展课程的典型设计与一体化实施
——以《流程工业工程控制》课程为例

武平丽靳征昌

（黄河水利职业技术学院河南开封 475003）

为了拓宽学生的就业口径，专业拓展课程的设计应该从与本专业处于同一大类的相近专业入手，专业拓展课程的内容应包括相近专业所从事工作的主要任务。课程的实施从完成典型工作任务着手，以“教、学、练、做”一体化的形式进行。本文以《流程工业工程控制》课程为例进行阐述。

高职；专业拓展课程设计；项目化课程；一体化

《流程工业工程控制》课程是我院国家示范重点建设专业——电气自动化技术专业的一门专业拓展课程。从2006年11月开始示范建设至今，我们对电气自动化技术专业进行了全方位的改革，并于2009年9月顺利通过了示范建设验收。笔者仅以专业拓展课程《流程工业工程控制》为例，介绍基于工作过程的课程设计与实施。

专业课程体系的重新设置

电气自动化技术专业以示范建设为契机，通过对相关行业的30余家企业进行专业调研，对毕业生的基本情况及技术人员的工作岗位进行分析，进一步明确了本专业毕业生的工作岗位、业务范围及工作领域，更加明晰了本专业学生的知识、能力和素质要求。经过对岗位的工作任务、岗位要求的职业资格证书与应具备的知识、能力、素质分析，将工作领域转换成学习领域（课程），并将课程分解成项目和任务，以学习型项目和任务为载体，以项目导向、任务驱动组织教学，校企合作构建了以技术应用能力培养为主线的、以工作过程为主导的项目化课程体系。

所构建的以工作过程为主导的项目化课程体系，在专业核心技能课程中引入岗位职业技能标准及行业标准（规范），对原课程体系中的课程内容进行整合，设置了职业核心能力课程、专业技能基础课程、专业核心技能课程、专业拓展课程以及顶岗实习与单列实习实训课程等5个模块。其中，专业核心技能课程为：AutoCAD电气工程制图、供配电系统运行与维护、电机调速系统安装与调试、PLC应用系统设计与安装、嵌入式应用系统设计与制作、工控网络组建与调试和成套电气控制柜总装。专业拓展课程有：流程工业工程控制、自动化生产线安装与调试、印刷电路板设计与制作和楼宇安防工程实施。

专业核心技能课程和专业拓展课程实行分段集中上课的强化训练方式，引入工程项目并进行教学化处理，使之成为适合教学的生产性项目，即学习型项目。以学习型项目为载体，将知识点融入到各项目之中，在实训室内按项目（或任务）组织实施教学，通过边教边学、边学边练、学做合一的“教、学、练、做”有机融合的一体化教学过程，实现岗位技能培养的目的。

《流程工业工程控制》项目化课程设计

拓展课程设计理念专业拓展课程的设计应该从与本专业处于同一大类的相近专业入手，这样能够为拓宽学生的就业途径打下基础。专业拓展课程的内容应包括相近专业所从事工作的主要任务，课程的实施从完成典型工作任务着手，以“教、学、练、做”一体化的形式来进行。《流程工业工程控制》为电气自动化技术专业的专业拓展课程，该课程的设计从与本专业处于同一大类的生产过程自动化技术专业入手，其设计理念是：以流程工业工程控制岗位能力培养为重点，突出教学过程的职业性、开放性和实践性；基于工程控制的工作流程设计教学项目；依据项目教学环节的特点，设计教学方法和手段。

《流程工业工程控制》课程的设计思路本课程的设计思路是：工作流程→教学项目→教学任务。即按照实际工程控制实施的流程，设计教学项目；依据完成项目的具体情况，将教学项目分解为学习型工作任务；针对工程控制的核心技能设计教学活动。

本课程组中有丰富工程控制实践经验的企业教师，是基于工作过程的课程开发与设计的主力。在整个团队的共同努力下，归纳出了《流程工业工程控制》主要针对的岗位有：工程控制系统设计工程师助理、系统安装调试工、系统维护技术员等，这些工作岗位所要求的岗位能力为过程参数检测控制仪表的选型能力、工程控制系统的硬件配置能力、系统的安装与调试能力、系统维护与初步组态能力等。依据岗位能力要求，设计了6个课程学习项目，并将6个项目的实施分为25个任务来完成。整个教学活动以项目为导向，在任务驱动下进行。

课程内容设计以企业专家为主归纳出流程工业工程控制的工作流程如下：熟悉生产工艺→研究工程控制要求→确定总体控制方案→选择现场检测控制仪表→确定各控制系统方案→配置过程控制系统的硬件→进行工程组态→对控制系统进行仿真调试→控制工程系统安装、调试与投运→进行系统维护。根据该工作流程确定了该课程的教学项目和每个项目所要完成的工作任务，就是课程的教学内容，具体如下：

教学项目一：仪表选型，包括温度仪表的选型、压力仪表的选型、流量仪表的选型、物位仪表的选型、分析仪表的选型和执行器的选型6个任务。经过项目一的学习与训练，学生能够系统地掌握检测、控制仪表的知识和仪表选型技能，并在训练中完成一个实际工程控制系统的现场设备确定工作。

教学项目二：控制系统方案的确定。该项目要完成控制工程的识图与简单控制系统、比值控制系统、串级控制系统、前馈-反馈控制系统等工业中常见控制系统的方案确定4个任务。在完成任务过程中，系统掌握常见控制系统的构成、原理及适用场合等知识。

教学项目三：过程控制系统硬件配置。在认识控制系统硬件结构的基础上，配置现场控制站、操作员站、工程师站及服务器，确定网络结构及设备。

教学项目四：控制系统软件组态。有建立数据库、系统设备和I/O设备的组态、控制方案的组态和工程画面的组态4个任务。

教学项目五：工程安装，分仪表安装、电缆敷设和DCS系统的安装3个任务。一个控制工程安装完毕后，就要进行系统的调试与投运，这也是我们的课程内容项目六。

教学项目六：分系统的调试、投运与维护3个学习性工作任务，课程内容中6个项目下总共有25个任务。

教学方法设计（1）任务驱动法。由于课程内容就是25个实际工程控制任务，所以教学实施是在具体任务驱动下进行的。整个教学活动就是为了完成控制任务而学习相关的知识，训练相关的技能，动手完成任务的过程，因此本门课程的主要教学方法是任务驱动法。这种任务驱动的自主性学习与训练，调动了学生的学习兴趣，提高了教学质量。同时，由于项目的选择来源于工作实际，学生分析与处理实际问题的能力明显增强。（2）工程软件仿真法。该课程的教室设在实训室，实训室的电脑装有和利时公司的MACS_V软件、北京亚控公司的组态王软件和西门子公司的STEP7与WINCC软件，学生可以选择一种自己熟悉的软件进行实际控制工程的组态，组态完成后进行仿真调试，来检验自己所做项目的温压补偿、流量累积、连锁逻辑、PID控制、顺序控制等控制方案是否正确。（3）小组合作学习法。本课程的培养目标是培养学生在流程工业工程控制方面对自动化仪表和流程工业控制系统的选型、安装、调试及维护等方面的基本工作能力与职业素质，实际项目的实施往往需要多个工种协同完成。为此，采用4人一小组合作学习，培养学生的合作、沟通、服从等职业素质。每次实训小组进行分工，各司其职，通过相互探讨、共同合作完成教学任务。而在下一个实训项目时则重新分工、互换角色，通过这样的合作学习，使学生体验团队合作的责任分工、互助、有效沟通和相互信任。例如，在进行任务一温度仪表的选型学习时，先将学生分组，发给每组学生实际工程一个工段的温度仪表选型条件表，在学生明白本单元教学任务后，讲解工业生产中常见温度仪表的类型、简单检测原理、选型应考虑的几个方面和使用注意事项等，然后，告诉学生相关选型网站或发放选型样本和仪表订货清单样表。让各组学生分头进行信息的收集、温度仪表的选择、订货清单的制作等工作，最后对照设计院的订货清单，对每组提交的各工段的温度仪表订货清单进行互评和点评，作为学生平时考核成绩。（4）企业实境教学法。项目五——工程安装和项目六——调试与投运的教学安排在实习基地的工业现场进行，全面实施“工学结合”的人才培养模式，在真实的企业环境中培养学生的专业技能与职业素养。同时我们的专职教师也在企业的真实环境中得到了锻炼。（5）“教、学、练、做”一体化。项目一至项目四的教学活动在实训室分段集中强化训练，采用边讲边练、边学边做的方式进行。以一个中小型实际控制工程的开发与实施为贯穿性训练项目，使学生在学习知识、掌握技能的基础上，在教师的指导下自主完成任务，做到“教、学、练、做”一体化。

满足“教、学、练、做”一体化的实训室布置

本课程的教室设在实训室，而流程工业工程控制技能培训及鉴定实训室本身就是一个工业控制局域网。在本实训室中，教师机就是过程控制系统（PCS Process Control System）的工程师站，学生机就是操作员站，电加热锅炉与三水箱对象模拟工业现场设备，控制台模拟过程控制系统的现场控制站，并配置有工业级的主控单元。控制信号的流向为：现场检测变送仪表→控制站的输入模块→主控单元→控制站的输出模块→现场执行器。教室中的所有计算机都处于这个工业控制局域网中，每台学生机——操作员站都可以通过教师机——工程师站兼服务器对控制对象实现监测与控制。

本课程的实训室还装有投影仪、屏幕、扩音设备、教师控制台等，在进行工控项目训练的同时，完全可以作为多媒体教室使用，是“教、学、练、做”一体化教学的硬件保障。

教学文本与活页讲义的编写

在课程改革的过程中，对于专业核心技能课程和专业拓展课程，这些基于工作过程的项目化课程按新的课程特点编写了7份教学文本，这7份教学文本是：课程标准、课程单元教学设计、课程考核实施方案、第一次课、教学活动整体实施计划、学习指南和学生工作任务书。教学文本的编写使课程在实施之前就明了本门课程的定位、课程的实施措施和考核方式，这门课程以及每堂课所要达到的能力、知识和素质目标；每次课的教学组织形式、具体任务和要提交的成果等，完备的教学文本是项目化课程顺利实施的必要条件。

这些全新的项目化课程，暂时没有合适的教材可用，针对每门项目化课程我们编写了课程教学实施活页讲义，这些活页讲义除了像传统教材有知识、案例、习题等内容外，还对每次课的任务、每个环节的教学组织和评价进行了描述。活页教材的特色在于，如果在教学实施中发现问题或有新兴技术出现，可以及时改变和增加讲义内容，使教学也能与时俱进。

项目化课程的教学实施及存在问题

学期教学计划我院的电气自动化技术专业有四个小班。大三第一学期开设的都是项目化的专业核心技能课程和专业拓展课程，这些基于工作过程的项目化课程实行小班上课，分段集中强化训练。例如，电气1班的学生9月份集中一个月的时间上《流程工业工程控制》课程，其他3个班这个月上其他课，到10月份再换其他班上这门课。这样的教学计划有利于某项技能的连贯性训练，但在实施过程中对教师有比较高的要求。

师资配置由于项目化课程实行的是“教、学、练、做”一体化的教学方式，在“练、做”环节需要多名教师进行指导，所以一般情况下每门项课程我们配备3名教师，而且每位教师都要求具有比较深厚的理论基础和比较丰富的企业实践经验，不但能够告诉学生如何做，而且能够与实际工程控制相结合向学生说明为什么这么做。

存在问题及解决办法（1）课程内容偏多。由于专业拓展课程将本专业扩展到了处于同一大类的相近专业，其内容包括了相近专业所从事工作的主要任务，这就造成了课程内容偏多的问题。我们解决这一问题的办法是，从信息化工厂的核心层——过程控制系统（PCS Process Control System）层入手来组织教学内容，这一层也正好是过程控制必不可少的关键部分。（2）与部分学生的顶岗实习冲突。专业拓展课程开设在第五学期，第六学期安排的是顶岗实习，但由于在第五学期和企业签了就业协议的学生会提前到企业去顶岗，使得这部分学生完不成专业拓展课的学习。好在专业拓展课是项目化课程，虽然所有的项目做完才能完成整个工程控制工作，但是每个项目都是相对独立的一部分工作，这样学生在去工厂前可以完成一个或几个项目的学习。另外，部分学生的提前顶岗使得没有签就业协议的学生不安心学习也是一个问题。还有部分专升本的学生忙于准备升本考试，心思不能完全放在课堂的问题，都有待找到对策去解决。