基于工作过程的总线过程控制技术课程设计

2013-07-13莫志娟

天津职业院校联合学报 2013年2期

莫志娟

（天津工程职业技术学院，天津 300280）

我院自动化专业实训基地具有中国高职特色，符合现代职教理念，装备新，技术领先，人才培养模式特色鲜明，教学环境具备职业性和开放性，适合改革课程体系和教学内容、改革教学方法和手段，融“教、学、做”为一体，强化学生能力的培养。先进的教学方式满足对先进自动化专业高技能人才培养的需要，是工学结合紧密、全国一流的实训基地。2005年开始学院投资80万元（其中中央财政支持50万元），建成了总线过程控制技术实训室，成为该基地重要的一员，先进的实训设备确保课程改革得以实施。

自2007年起，通过校企结合深入的研究讨论，以“工学结合”为指导，以工作过程为主线，按照“校企融合、工作导向、实境模拟、模块训教”的人才培养模式，形成 “以学生为本、注重职业能力培养，突出总线过程控制课程特色”的教学定位；开发出“课程项目化、项目课程化”的总线过程控制课程教学体系；应用与企业接近的实训设施，实施以过程为导向，任务为驱动，项目为载体的教、学、做一体化教学过程，达到在现实操作中获得职业能力。

一、课程设计的理念和特色

1．模拟企业真实生产环境：以实际生产过程为主线，本着生产过程控制“是一个综合的、时刻处于运动状态之中但结构相对固定的系统”的原则，专业教师和企业专家共同确定以液位（或温度、或流量）控制作为一个完整的工作过程，实施系统认识、系统投运、硬件组态、软件组态、参数整定、在线调试和控制流程图识读等项目教学。在这些项目中再通过一系列的训练，达到学会知识，具备操作能力和职业能力的培养目标。同时在实际操作中，强调工作和安全的重要性，逐步增强学生的责任意识。

2．职业性和开放性的教学环境：教师为开放性和职业性学习提供支持和要求，允许学生做，创造条件使学生能做，调动学生的积极性，使其愿意做，成为学习的主体。

总线过程控制技术是集电子技术、电机控制与应用、自动控制系统、控制仪表与装置、检测技术、晶闸管变流技术、变频技术、总线技术、网络与通信技术、可编程控制器、计算机控制技术、专业英语等于一体的控制系统，是当今工业生产中广泛应用的先进控制技术。采用传统的教学方法，只能教师主讲其中一小部分内容，即控制仪表的内部电路、原理和结构。而这些内容在生产现场中几乎不可能用得到，学用分离，只见树叶不见林，抽象难懂，学生不愿意学。

现在在实训室内，课堂与现实接近，是开放的职业行动领域，学生是主体，主动认识系统，学会系统的操作，学到解决实际问题的方法；教师确保学生能做，愿意做，做中学、学中做，有针对性地学习知识，避免不必要的学习内容，促进学生关键技能的提高，提升职业能力。

3．教无定法学无定量：根据“工作过程导向的课程的名称和内容不是指向科学。学科的子区域，而是来自职业行动领域里的工作过程”原则，突破“先理论后实践”的常规教学模式，以理论知识够用为度，把理论教学融入实践中。学生在教师指导下，可完成系统投运、硬件组态、软件组态、参数整定、在线调试等操作过程，在操作中教，并无定法，只强调工作过程、实践过程的系统性和完整性，突出职业化。在我院自动化技术应用人才培养的大平台上，突出生产过程控制技术方向人才的培养；系统投运、硬件组态、软件组态、参数整定、在线调试等模块既相对独立、又相互联系。每个模块又与多种技术接口，故可设置成基本型、综合型和创新型不同层次的实训项目，学生可根据自己的能力和自己的职业规划选择不同层次的实训项目。真正做到模块活、接口多，深度、广度可选择，灵活多样。

任务的设计和实施对教师提出了很高的要求，教师自身的素质是实施任务型教学模式的关键。在任务型活动中，教师是活动的组织者、引导者，不仅要传授给学生独立学习的技巧、操作技能、职业技能，还要充分发挥学生的聪明才智，调动学生的学习积极性，成为学习的真正主人。英语流利又具有实践能力和研究能力的“双师型”教师是一种无形的教育资源，使学生懂得什么是实干、创新，让学生充满对老师的佩服和敬慕，潜移默化地形成崇尚技术、崇尚能力的职业人才观。教师的多重功能包括：专业能力、组织能力、方法能力（协调能力、沟通能力、应急处理能力）、管理能力（管理学生和设备）、研究能力，此外还应具备丰富的教学经验，具备工作和教学的能力。

4．紧密结合生产实际的实训教材：在课程教材选取上，由两部分组成：基本素材和动态素材。基本素材部分的知识与能力，应能反映现代行业人才的基本要求和水平，内容成熟且没有多大变化（如PID算法，控制方框图，通用性仪表的安装与接线，网络协议和网络拓扑结构，控制流程图，动力系统等）。动态素材部分是反映各生产企业专业技术方面的新知识、新工艺、新材料、新成果的知识载体。素材的形成必须依赖网络平台（如西门子网站、工控网等等）和实际现场正在用的最新设备的说明书，收集这些方面的新知识、新技能，经过分类、加工、整理形成模块式或课题式的可用知识，以供学生灵活选用，打破一本教材学的低的传统模式，做到真正做到与生产实际相结合。

5．过程评价和结果评价相结合：以工作过程是“在企业里为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序”为依据，改革考核方式，改变考核方式和企业要求不一致的状况，力求考核内容与课程标准相一致。过程评价和结果评价相结合，即学期内操作学习的过程（包括规范操作、安全操作、文明操作、日常维护、故障应急处理等）和操作结果相结合进行考核。考核方式灵活多样，既注重专业能力也注重方法能力，既考核个人能力又考核团队合作。学生书写书面报告也是一项成绩，内容包括：工作日志（当天的工作任务，任务中所涉及的知识，主要知识点的摘录，操作步骤，工作过程中遇到的问题及解决方法等等）、项目流程、岗位职责、工作体会等。

二、课程任务和项目

课程任务和项目如图1所示。

其余项目的子任务模块如下：

系统投运：开、停车，硬件检测，远程诊断，设备连接。

硬件组态：组态硬件，控制仪表，执行装置，现场总线（PROFIBUS－PA，PROFIBUS－DP）可编程控制器（西门子CPU315－2DP），工业以太网，空气压缩机。

参数整定：PID算法，PID参数整定方法，单回路控制PID整定，比值控制PID整定，串级控制PID整定，前馈－反馈控制PID整定。

在线调试：程序调试，WinCC组态调试，WinCC与S7－PLC300的联接。

同理，温度和流量控制也是如此设置，仅仅是控制仪表不同。这两项任务作为反复练习巩固，进一步熟悉操作步骤。

每个子任务模块的内容和所涉及的知识点均可伸缩，为不同层次的学生提供不同的深度和广度。以上为基本型实训项目。综合型以液位温度、液位流量、流量温度、液位温度流量同时控制为任务，进行项目模块训教。创新型跟踪新产品、新技术、新设备对生产过程实施控制，如采用西门子S7－PLC400等等。

图1 课程任务和项目

三、更新教学方法，教学做一体，充分发挥实训室的功能

以培养学生职业能力为核心，以工作过程为主线，构建了“课程项目化、项目课程化，多项目综合，分模块训练，教学做一体”的实践教学体系和教学过程，充分发挥总线过程控制技术校内实训室的功能

改革教学方法和手段，融“教、学、做”为一体，采用完整的行为过程，在项目实施中学知识，在现实操作中获得职业能力，在工作过程中增强学生的责任意识，强化学生职业能力的培养

改革教师以“教”为主的课堂教学方式，突出学生的主导地位。突破“先理论后实践”的常规教学模式，以理论知识够用为度，把理论教学融入实践中。学生在教师指导下，完成操作过程，在操作中教，并无定法，只强调工作过程、实践过程的系统性和完整性，突出职业化。改革考核方式，注意过程评价和结果评价相结合。

实境模拟，模块训教。利用校内实训基地，以工作过程为导向，将职业标准融入课程体系，确定相应技术模块，规划课程核心和训练环节、确定课程标准，基础课与专业课融为一体；课堂教学与实践融为一体；“学生身份”与“员工身份”融为一体；教师“教”与学生“学”在行动导向教学中融合为一体。形成以学生为中心，充分发挥教师协助作用的教学思想。教学方式灵活机动，形式多样。学生在完成教学任务的同时达到职业标准要求，使学生具备更强的职业能力和创新能力。