基于工作过程的“化工自控系统构成”课程开发与实践

吉林 王景芝

基于工作过程的“化工自控系统构成”课程开发与实践

吉林 王景芝

本文叙述了基于工作过程的学习领域课程“化工自控系统构成”的开发实施过程，具体阐述了该课程的设计理念、设计思路、教学内容的设计和组织、课程的特色。

工作过程；学习领域；化工自控系统

引言

“化工自控系统构成”课程是生产过程自动化专业（化工方向）的核心课程，为了实现专业培养化工自动控制系统的安装与调试、运行与维护技能的高素质技能型专门人才的目标，提高学生职业能力，克服以往课程理论与实践相脱节，不利于技能形成这一弊端，进行课程改革，以满足工学结合课程教学需要。

1 课程设计理念

以职业技能和职业素质培养为目标，以教育部2006年16号文件精神、化工仪表维修工国家职业标准和化工企业仪表岗位能力要求为依据，借鉴德国基于工作过程的课程开发理念，改革课程的教学内涵，与企业专家合作开发课程，课程内容依据岗位工作任务，培养学生在专业技术领域具备职业能力和可持续学习能力。

2 课程设计思路

根据岗位工作任务及化工自控系统安装、调试岗位职业能力要求，与实践专家共同进行基于工作过程课程开发与设计，明确课程的学习目标、内容和学时，学习内容用与本课程有关的职业工作任务来构成其基本成分，同时包括完成该工作任务所涉及的必要基础知识，课程设计主要有教学内容设计、教学模式设计、课程考核方案设计三方面。

2.1 教学内容来自企业真实控制系统

教学内容来源于企业实际控制系统，选取时考虑内容的普适性、实用性、代表性，根据岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，对实际工作任务进行分析、整合，选取化工生产过程中四大典型操作单元为载体，将生产实际工作任务融入相关的理论知识及行业职业标准，转化为适合学生的教学内容。

2.2 采用“任务驱动，学做一体化”教学模式

在各学习情境学习中，以工作任务及其工作过程为依据进行组织和安排，通过在理实一体实训室的学做一体化教学，完成学习领域课程的学习内容，达到学习目标，教师在教学中主要是组织、答疑、纠错和评价作用，让学生自主学习，在学做中提升应用能力、决策能力、创新能力。

2.3 考核方式灵活多样

将学习结果考核评价与学习过程考核评价结合起来，考核不仅涵盖职业技能和专业知识，还包括知识的运用能力、检查、判断能力等方法能力和与人沟通及团队协作精神等社会能力。在考核评价中引导学生对自己在学习中的表现进行“自我反思性评价”，采取考核主体多元化，既有教师的单独考核，也有教师、学生的联合考评及学生互评、自评，每个学习情境的考核结果告之学生，并说明理由，使学生知道自己的不足，在下一个学习情境的学习过程中有所改进。

3 教学内容的设计、组织

通过专业课教师走访企业，与行业企业专家、一线技术骨干反复研究讨论，确定生产过程自动化专业学生的核心岗位是化工自控系统安装与调试、运行与维护岗位，岗位的典型工作任务包括化工生产中四大参数（压力、物位、流量、温度）测量仪表、控制仪表、执行器及控制系统的安装、调试、维护等工作任务，归并与本课程有关的职业典型工作任务系列，对这些典型工作任务进行分析、整合，归纳出本课程的学习情境，学习情境的内容要涵盖所要传授的专业知识点，并将专业知识点与工作过程整合。

3.1 合理选择载体

载体的选取本着来源于企业，适用于教学原则，化工生产中常用的设备有各种塔器、换热器、冷凝器、分离器、槽、罐等，化工操作单元设备很多，控制系统各种各样，本课程选择化工生产典型操作单元离心泵、换热器、精馏塔、反应器设备为学习情境载体，这四个典型单元控制方案不仅涵盖了化工生产中四大参数，同时融合各种控制技术，既有简单控制，又有复杂控制，使学生在学习过程中能够将四个典型单元的特性、工艺条件与控制理论知识结合起来，更加贴近生产实际，通过这四个载体的控制方案完成从简单控制系统到复杂控制系统学习过程。

3.2 课程内容融通职业标准

细化各学习情境的知识能力目标，在每个控制系统的方案设计、实施过程中，融入行业标准，如石油化工施工安全技术规程SH3505、石油化工仪表工程施工技术规程SH/T3521-2007、气动调节阀GB/T4213-92、仪表检修规程、仪表操作规程等，并参考化工仪表维修工国家职业标准要求掌握的内容，强化学生职业能力的培养。

3.3 教学内容的组织符合认知规律

本课程共设计九个学习情境，如第一个学习情境到第四个学习情境是培养学生初步了解涉及化工生产过程中物位、流量、压力、温度四大参数简单控制系统构成、方案设计、实施。同时它们也是构成其他复杂控制系统的基本单元，是基础。第五个学习情境到第八个学习情境为串级、均匀、比值、分程控制等复杂控制系统，第九个学习情境前面学习的基础上进行综合训练，由浅入深、由简单到复杂，符合学生认知过程。

3.4 学习情境设计考虑全面能力培养

学习情境的设计综合考虑专业能力、社会能力和方法能力三方面的培养，在不同的学习情境中贯穿社会能力和方法能力的培养，有利于形成学生良好的职业素质习惯。

例如，学习情境1精馏塔塔底液位控制系统构成共有五个子情境，分别是：

1.1 精馏塔塔底液位控制系统构成方案4学时

1.2 差压变送器的选型与应用4学时

1.3 执行器的选型与应用4学时

1.4 智能PID调节器的使用4学时

1.5 精馏塔塔底液位控制系统构成实施8学时

教学实施时首先布置任务，下发引导文，引导文使学生了解要完成工作任务，需要进行哪些技术资料查询、学习哪些知识、需要哪些工具、仪器设备等，通过五个方面的引导完成本学习情境的学习，在子情境1.1精馏塔塔底液位控制系统构成方案中，要求学生以小组方式通过查阅图书资料或上网查询，熟悉单回路液位控制系统的组成及各部分作用，分析所给工艺，在方案设计时，小组成员讨论，一致通过方案，共同完成控制系统控制图绘制，在这个过程中主要培养学生资料收集与整理能力，制定、实施工作计划的能力等方法能力；在子情境1.2差压变送器的选型与应用、1.3执行器的选型与应用、1.4智能PID调节器的使用三个子情境中，要求学生能读懂产品说明书、会仪表基本操作及调试、选型等，通过这三个子情境的学习，培养学生根据工艺与控制要求合理选择常用的温度、压力、流量和物位检测仪表、控制仪表、执行器等专业技能；子情境1.5精馏塔塔底液位控制系统构成实施，要求学生以小组方式在规定时间内使用常用工具和专用仪表及计算机软件完成精馏塔塔底液位控制系统构成、初步调试等工作，并对所遇问题提出解决方案，这个过程主要培养学生精馏塔塔底液位控制系统安装、调试等专业能力，分析问题、解决问题的能力等社会能力，而小组学习方式，培养了学生的沟通能力及团队协作精神。

4 教学组织

教学内容和教学过程要通过课堂的组织实施来完成，在实施中通过实际岗位工作过程和工作任务，引导学生在动手过程中动脑，有利于技能与知识的综合运用，能尽早让学生进入工作实践，实现从学生到工人的角色转换。教师在教学过程中负责教学的设计、教学环节的安排、教学资源的准备、知识点的讲解、技能要领的传授和考核考评，完成从知识传授者到学习过程的组织者、指导者、评估者的角色转换。

4.1 学生为主体的工作过程

采用小组学习方式，每组5-6人，强调合作和交流，学生为主体，根据布置的工作任务，按照实际工作流程学习，采用独立学习、协作学习、企业参观、报告撰写及答辩等方式，充分调动学生的学习兴趣，培养学生的方法能力和社会能力。

4.2 教师主导，多种教学方法并用

教师的主导作用体现在：教师制定任务，并给出评价指标，启发、调动学生主动参与和积极思考，不束缚学生的主动性。教学中重点采用引导文教学法、六步教学法。

4.2.1 引导文教学法

引导文是指导学生独自完成学习过程的引导材料，供学生参考。将专业理论知识和工作任务融合其中，引导文教学包括五个步骤：工作任务分析、现有工作条件的确定、控制系统有关问题的分析、控制系统的实施、检查与评估。

4.2.2 六步教学法

按照“资讯→计划→决策→实施→检查→评估”完整的“行动”过程来进行教学组织。资讯：学生通过查阅图书资料或上网查询，了解工作任务所需知识。计划：拟定控制方案，绘制控制图。决策：对拟定控制方案进行修改和完善，最终确定实施方案。实施：学生根据计划，构建控制系统并调试。检查：教师与学生对学生的工作结果共同做出评价。每个步骤都有工作方法要求和完成时间要求。

教学过程是以学生为主体，以学生动手为主，实现在“做中学、学中做”的过程。教师在教学过程中，既是一个引导者、被咨询者，回答学生遇到的各种问题，同时又是一个学习情境的创建者、组织者，充分调动学生的学习积极性。

4.3 师生共同参与考核评价

以工作过程为主线的工学结合教学模式，要求教师对学生工作过程进行管理，教师不仅指导学生，还要对学生的工作过程及成果进行评价，注重学生在完成工作任务的同时到底“学到了什么”，课程实施中采用过程评价而不是单纯的测试，培养学生独立制定计划、实施计划、并对成果评价的能力，强调学生的参与，因此，在考核评价中引导学生对自己在学习中的表现进行“自我反思性评价”，考核方式采取学生自我评价+相互评价+教师评估的方式，由教师与学生共同参与，考核包括对学生的学习态度、工作方法、方案制作、职业操作规范、仪器操作及知识的测验、技术报告的编写等方面。九个学习情境各占权重百分之十，理论笔试占百分之十，侧重过程考核，既考核知识和技能，又考核工作质量、职业素质和能力。

5 课程特色

5.1 引入化工企业真实案例，强化职业能力

以工学结合为切入点，工作过程为导向，引入企业化工典型单元控制系统真实案例设计学习情境，教学过程采用“任务驱动、教学做一体化”教学模式，使学生能较快适应生产实际的要求，对应化工仪表维修工岗位工作职责，培养学生的职业能力和职业素养。

5.2 以岗位要求为考核依据，实现双证融通

将化工仪表维修工（中级、高级）国家职业标准融入教学内容中，为学生获得职业资格证夯实基础，实现职业资格证书与学历证书相结合。

5.3 校企全程共建课程

聘请来自生产一线石化企业五位实践专家，参与课程开发全过程，包括课程设置、教学环境建设、教学内容设计、考核管理及教材编写等课程建设的每个环节。

6 结束语

基于工作过程的“化工自控系统构成”课程开发，是对职业岗位充分调研基础上，进行岗位典型工作任务分析、整合，并融入职业资格标准，教学中学、做结合，课程在教学模式、教学方法、课程内容的改革上进行了有益的探索和尝试，从课程实施效果看，由于在学习过程中实际操作能力的针对性和目标性加强，学生能够获得更贴近职业岗位的技能实践锻炼，学习兴趣增强，完成工作任务时,效果也有明显的提高。另外，课程开发的经验和模式对高职相关课程开发有一定的借鉴意义。

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（作者单位：吉林工业职业技术学院）

（编辑 王旸）