控制仪表及系统课程教学与考核方法的研究与探讨

贾红艳　李炳锋　冯爱惠

（1.天津科技大学，天津 300222；2.大连金重英派克化工工程有限公司天津分公司，天津 300400）

控制仪表及系统课程教学与考核方法的研究与探讨

贾红艳1李炳锋2冯爱惠1

（1.天津科技大学，天津 300222；2.大连金重英派克化工工程有限公司天津分公司，天津 300400）

为提高学生的竞争力，吸引学生的学习兴趣，开展了控制仪表及系统课程的教学与考核方法的改革和尝试工作。紧密结合工程实际的提问、讨论式的授课方式，灵活的考核办法，既能使每个学生发挥其主观能动性，又能使老师及时了解学生掌握知识情况，取得了较好的教学效果。

控制仪表及系统；课程教学；考核方法

为拓宽专业口径，提高学生在就业中的竞争力，从2006年开始，我校电气工程及自动化专业和自动化专业分别将各自的主要专业课程整合后，在对方专业开设了彼此的专业课程，其中，控制仪表及系统是我校自动化专业将所有主要专业课程整合精炼后，面向电气工程及自动化专业学生开业的一门专业课程。课程主要涵盖了工业过程控制参数的检测及变送器、调节器及其工作原理、执行器、简单控制系统分析与设计、复杂控制系统分析与设计等方面的内容。尽管课程的内容是围绕控制系统展开的，但经过几年的教学后，我们发现对于初次接触该课程的学生而言，内容还是显得比较分散，看似不成体系，有时还有一些枯燥无味。怎样才能吸引学生，激发学生的学习兴趣，让学生比较容易的掌握这门课程呢？最近几年我们一直在研究和探讨这方面的问题，也收获了一些经验。

一、精心准备绪论，激发学生的兴趣

每门课程都会有一个绪论或概论，对于老师而言，是非常熟悉的内容，似乎没什么好讲的。如果照本宣科地介绍一下，看似没什么不妥，但对于初学者而言，其实是非常重要的，它会告诉他们这门课程的来龙去脉，以及学好这门课程后能获得什么样的知识和技能。所以，在这部分知识的教授过程中，我们都会精心准备，查阅大量的资料，然后进行精炼，提取精华部分，把这门课的主要内容用通俗易懂的方式介绍给同学们。我们采取的方式是搜集一些同学们比较熟悉的现实生活中的自动控制系统例子，例如，我校设在教学主楼里的开水炉温度自动控制系统或我校自动化实验室的液位自动控制系统等。首先，介绍这些控制系统的功能及用处，让学生利用课余时间熟悉这些身边看得见的例子。例如实验室的液位控制系统（如图1）。

图1　液位控制系统

然后，再深入介绍如何构成这样一个系统，进而告诉同学们本门课程要学习的内容。最后，通过多媒体技术向同学们展示各种各样的自动控制系统，告诉他们在生产和生活中自动控制系统是无处不在的，甚至在他们今后的日常生活中，完全可以利用自己学到的本课程的知识改善自己的生活。经过几年的教学后，我们发现在绪论课后，同学们的学习兴趣确实很浓厚。

二、紧密联系实际，进行授课方式的改革

1.结合工程实际进行提问式授课

控制仪表及系统课程是一门和实际联系非常紧密的课程，任何一部分内容，都和实际情况是息息相关的，如果仅就课本内容进行课堂授课，将显得非常枯燥，学生们的学习热情很难延续下去。所以，就需要我们千方百计地设计课程内容，时刻引导和吸引学生。借助去大连金重英派克化工工程有限公司天津分公司实践的机会，在该公司的帮助下，我们在控制仪表及系统这门课程的教学过程中，结合了大量的工程实际，使课程的讲授变得更加生动。例如，以往我们在介绍安全的基本概念时，只是按照教材上的内容分别介绍危险场所的分级、分类；爆炸性物质的分级分组；防爆电气设备的分类、分组和防爆标志等。学生听起来很枯燥，直接的反映就是上课打瞌睡、聊天等。我们结合实际的改进方式是先不介绍这些概念，取而代之的是在这部分知识讲授的前一次课上先提出一个问题：某生产过程中，可能存在的介质（如表1），请你查出这些介质的分级分组，填入表1中的第2行，然后根据它们的分组情况，选择适合的仪表的防爆等级，填在表1中的第3行，最后请说明在该生产过程中，仪表的防爆等级应该如何选取。

表1　某生产过程的工艺介质及其防爆等级的分级分组（需学生自行完成）

为了完成这个表格，学生们在上课前就要查一些资料，然后填写表格，回答相应的问题。这样，在上课之前，学生们不仅有了一定的感性认识，而且也了解到了安全防爆知识在实际工作中的重要程度。在接下来的课程知识讲授过程中，也是结合这个问题展开的。首先，我们先检查学生们的完成情况，然后对他们出现的一些问题进行点评，最后讲解书上所介绍的安全防爆的基本知识，完成表1中第2行和第3行的填写（如表2）。

表2　某生产过程的工艺介质及其防爆等级的分级分组（老师提供参考）

考虑到所选仪表的一致性，同时结合市场上所提供的仪表情况，最后我们推荐学生在这个生产过程中，我们选用的所有的仪表的防爆等级为Ⅱ类B级T4组。这样当我们完成这个表格后，学生们也掌握了相应的安全防爆知识，懂得了安全防爆在生产中的重要性。特别是滨海新区危险品爆炸事故后，在进行这部分内容的教学时，同学都意识到了这部分的重要性，注意力、积极性和兴趣都大大提升了。对于本课程的其他内容也大多采用这种紧密结合实际的提问式授课方式，学生们的学习热情很高，很多学生反应通过学习很有成就感，同时对所学的知识有了更深的理解。

2.结合工程实际和学生所学内容安排拓展能力练习

现在学生们学了很多知识，可很多学生不知道如何利用这些知识解决实际问题。在授课过程中我们发现了这一现象，为了帮助学生提高这方面的能力，同时也为了激发学生们学习本门课程的兴趣，我们在授课过程中，有针对性地设计了一些实际问题，同时告诉他们这些问题在实际中有一些行之有效的解决方法，但老师还是希望用你们自己所学的知识解决这些问题，或许你们的方法会更实用、更有创造性。

例如，我们布置了这样一个作业，某换热器系统，流过管线的导热油的密度863Kg/m3，温度为265-300℃，阀前压力428KPa（A），阀后压力280KPa（A），最大流量Qmax=76m3/h，正常流量Qnor=63m3/h，最小流量Qmin= 37.8m3/h，气（电）源故障时阀的状态为关，管道规格φ159×4.5。请你先计算并选择合适的控制阀口径，然后利用你所学过的知识编写一个实用的口径计算程序以简化烦琐的口径计算，同时用你前面的运算数据进行验算。

令人欣慰的是，我们的学生都非常踊跃，绝大多数同学都独立完成了这个作业，并且给出了自己的设计思路、实现的方法和相应的程序。有用单片机实现计算的，有用VB实现计算的，有用VC实现计算的，有用EXCELL表格实现计算的，有用ACTIVE控件实现的，学生的方法各有千秋。每一种方法的背后，我们能感觉到学生的努力和探索精神，我们的90后学生，并不像传说中的那样不羁，他们的能力不输给任何一代。更可喜的是，为了验证自己所设计程序的正确性，很多学生都非常认真地进行了调节阀口径的手工计算，他们不再觉得这个计算枯燥无聊，有的学生甚至反复计算了好几遍，当手工计算与程序计算得出的结论一致时，学生们都非常兴奋地跑来向老师汇报。这样，在浓厚的兴趣中，学生学到了知识，锻炼了能力。

三、结合工程实际，改进课程考核方法

在开课的最初几年，我们就是按部就班的进行闭卷考试，学生们一般也能掌握课程要求的基本知识和概念，顺利通过考试。但是，在课程结束一年或两年以后的学生反馈中，学生们认为当时学的知识并没有真正理解，所以很快就忘记了，即使没忘的知识，也不知道怎么用，总是感觉和工程实际有一定的差距，到了工作岗位以后，总是感觉所学的专业知识不够接地气。估计这也是许多大学生面临的问题，面对这一问题，我们也进行了反思，是不是我们现在教出的学生只是考试机器，一遇到具体问题就束手无策了？这或许也正是许多高校专业课老师面临的问题，很多情况下，我们都是通过考试促使学生认真学习，使其掌握所要学的专业知识，这在一定时期确实取得了很好的效果。但在科学技术日益发展的今天，对有些课程显然有些不合适了。

我们现在面临的学生是90后，他们获取信息的手段和方式要远远高于以往的学生，他们有很强的求知欲，也有着自己独特的追求。所以通过考试逼迫他们学习的手段有时在他们身上并不奏效。他们在学习知识的过程中，更在意实用性，更崇尚自己解决一些问题时所获得的成就感。所以我们改革了课程考核方法，为了充分尊重学生的学习兴趣，我们提供了两种选择，只要任选其一，完成后，我们会根据其完成情况，给予其分数。一个选择是独立完成一个小的工程设计来代替课程的闭卷考试，例如，我们给学生一个工艺管道及控制流程图，并提出相应的控制要求，让学生自行完成系统设计、仪表选择、回路图绘制，安装图绘制等内容。这样一个小的工程设计既考核了学生的知识掌握情况，也考核了实际解决问题的能力，当然这需要学生一定的理解能力和查阅资料能力。如果能够完成的话，也就说明学生很好的掌握了该门课程的精髓。学生的另一个选择是完成几个大作业，这些大作业是都是针对各章节内容设计，需要结合教材和查阅一定的资料来完成，这一考核形式比较适合知识掌握情况一般，灵活运用知识能力不强的学生。当然，由于其难度相对工程设计的题目来说较容易，所以选做这一内容的学生的最好成绩只能到良好。经过两年的实践，我们发现绝大多数学生都能很好地完成自己的工作，并会让你耳目一新。

四、结束语

经过近5年的改革与尝试，我们初步完善了控制仪表及系统课程的教学方法和课程考核方法，激发了学生的求知欲和学习兴趣，激发了学生的解决实际问题的能力，也取得了一些可喜的效果。但在实施过程中，也发现了一些问题，例如，有个别学生比教懒惰，完成考核作业应付成分多，导致其考核作业完成质量不高。接下来，我们将进一步研究该课程的教学改革，力争充分调动每个学生学习的主动性和积极性，让我们的学生带者满满的收获走上自己的工作岗位。

［1］崔春仙，么敬霞.卓越人才实验班无机及分析化学实验课程的教学改革［J］.中国轻工教育，2014（6）：74-76.

［2］时建伟，腾晓旭，徐建华，等.以培养学生工程实践能力为目的的化工仪表及自动化教学改革与实践［J］.化工高等教育，2014（5）：29-31.

［3］于歆杰，朱桂萍，陆文娟，等.“电路原理”课程教学改革的理念与实践［J］.电气电子教学学报，2012（1）：1-8.

［4］袁琦，刘晓梅，易细龙.《PLC应用技术》课程教学改革的研究与实践［J］.教育教学论坛，2015（4）：122-124.

［5］魏小英.基于创业导向的专业教学模式改革［J］.教育与职业，2015（2）：115-116.

［6］王向辉，崔巍，徐俊丽.基于CDIO的数据库课程教学改革方案研究［J］.计算机教育，2011（2）：38-41.

（责任编辑：姚歆烨）

On the Teaching and Examination of the course of Control Instruments and System

JIA Hongyan1，LI Bingfeng2，FENG Aihui1
（1.Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222，China；2.Dalian JHM-EPC Chemical engineering Co.，Ltd.Tianjin Branch，Tianjin 300400，China）

In order to improve the competitiveness of students and increase their learning interest，a reform in the course teaching and examination of control instruments and system has been carried out at our university. Our teaching now is based on discussion and closely related to engineering practice，and the evaluation methods are flexible，which has not only improved the students'autonomous learning，but also helped the teachers to have a better idea about the students'academic workand achieved more satisfactory teaching results.

control instruments and system；course teaching；examination method

G642.0

贾红艳（1972—），女，副教授，研究方向：非线性系统分析与控制。