制药过程自动化与仪表课程“串级控制系统”说课设计

吕 品，李朋伟，岳丽丽

（河南中医药大学药学院，河南 郑州 450008）

制药过程自动化与仪表课程“串级控制系统”说课设计

吕 品，李朋伟，岳丽丽

（河南中医药大学药学院，河南 郑州 450008）

以“串级控制系统”为例，通过对教材、学情、教学目标、教学重点和难点、教法与学法、教学过程等方面进行阐述，展示本节课的整体设计过程，充分发挥学生主体作用，切实提高课堂教学质量。

制药过程自动化与仪表；串级控制系统；说课设计

说课是教师将教学理念与教学实践相结合，对教学内容、教学过程进行设计，从而提高课堂教学效果、改善教学质量的一项教研活动。说课可以调动教师参加教研的积极性，提升教师授课水平，是高校培养青年教师的有效途径[1]。制药过程自动化与仪表为我校制药工程专业的主干课程之一，本文以该课程“串级控制系统”小节为例进行说课设计。

1 教材分析

我校制药过程自动化与仪表课程选用“十二五”国家级规划教材、厉玉鸣主编、化学工业出版社出版的《化工仪表及自动化》，该教材集教学内容的先进性与叙述的深入浅出为一体，能够很好地满足工科类学生需求。“串级控制系统”为第七章“复杂控制系统”第一节内容，属于复杂控制系统的常见类型之一。串级控制系统是在简单控制系统的基础上发展而来的，更适应现代化制药工艺的需求，教学内容贴近工业实际。

2 学情分析

该课程授课对象为制药工程专业三年级学生，他们已经学习过机械制图、化工原理等课程，这就为本课程学习打下了良好基础，但同时大三学生专业课程较多，学习压力较大，容易产生倦怠心理，给教学带来一定困难。因此，教师要多借助一些直观的教学手段，运用多种方法丰富课堂教学，激发学生学习兴趣，调动学习积极性。

3 教学目标

结合我校工科类人才培养方案、教学大纲和课程内容特点，制订本小节教学目标，包括知识目标、能力目标和素质目标3方面。

3.1 知识目标

（1）掌握串级控制系统的结构和组成；（2）理解串级控制系统的工作过程及其特点；（3）了解主、副控制器控制规律及正、反作用的选择。

3.2 能力目标

（1）能够分析串级控制系统的控制过程及各环节的作用；（2）能够运用所学知识分析被控对象的特性，对串级控制系统进行初步设计。

3.3 素质目标

通过本小节的教学活动，引导学生养成主动思考和学习的习惯，培养分析问题和解决问题能力，同时提高学生团队合作意识。

4 教学重点、难点

根据教学大纲和课程内容，结合学生实际情况，确定本小节教学重点和难点。重点：串级控制系统的结构和组成；难点：串级控制系统的工作过程。

5 教法与学法

5.1 教法

制药工程专业的培养目标和课程定位均注重实践应用，因此教学过程中，应当强调将理论知识与实际生产相结合，重视学生工程素质和设计能力培养[2]。根据这一教学理念，结合本小节教学目标，采用多媒体教学法、案例教学法、问题启发式教学法、比较教学法、讲练结合教学法开展教学活动，并让学生以小组讨论形式参与教学活动。

（1）多媒体教学法：以多媒体手段展示图片和视频等，借助多媒体直观、形象的特点，集中学生注意力，同时以板书突出教学重点和难点。

（2）案例教学法：结合药厂实际和制药过程，选择经典的工程案例，将理论知识与实践应用有机融合。例如，串级控制系统适用于所受干扰比较剧烈、频繁，滞后较大的对象，在案例选择上，以工业常用的管式加热炉为例来讲授串级控制系统的结构及工作原理。

（3）问题启发式教学法：有目的地结合案例提出一些问题，如影响管式加热炉出口温度的因素有哪些？简单控制系统能否满足对炉出口温度的严格要求？如何对简单温度控制系统进行改良设计？利用课堂提问调动学生学习积极性，让学生独立思考或小组讨论，引导学生对案例进行剖析。

（4）比较教学法：在讲授新知识过程中，有意识地选择讲过的类似内容进行比较，这样既促进学生对新知识的理解，又复习了旧知识，一举两得。如在讲串级控制系统方框图时，可以将其与简单控制系统方框图进行对比，两者的异同之处学生一目了然，很容易就记住了串级控制系统方框图。

（5）讲练结合教学法：将教师讲授和学生练习结合起来，教师边讲解学生边练习，不但能加深学生对知识的理解，还能及时反馈教学效果，便于教师调整教学过程。如串级控制系统中主副控制器正、反作用的选择，在讲解完例子后就让学生做习题，检查学生对该知识点的掌握情况。

5.2 学法

（1）该课程内容抽象、逻辑性较强，学生要做好课前预习和课后复习工作，及时梳理知识脉络，将新旧知识融合吸收。

（2）在案例教学、启发式教学基础上，学生进行思考和讨论，陈述自己的观点，锻炼分析和解决问题能力。

6 教学过程

教学过程即教学活动的展开过程，是学生在教师的指导下，积极主动地获取知识和经验的过程，也是教师和学生交往互动的过程。为了使教学有序、有效进行，将“串级控制系统”小节的教学过程分为5个环节。

6.1 复习铺垫，导入新课

复习简单控制系统相关知识和应用情况，讲述现代化制药工业的发展趋势、自动化控制技术以及更能满足现代化生产需要的复杂控制系统，从而引出复杂控制系统的一种常见形式——串级控制系统。这能使学生对串级控制系统有一个简单的了解，同时激发学生的好奇心，调动学习积极性。

6.2 介绍案例，提出问题

以管式加热炉为例讲授串级控制系统。先用多媒体展示什么是管式加热炉，播放实物图片、动画视频等，让学生熟悉其外形和内部结构，然后介绍管式加热炉的加热方式、加热特点、对炉出口温度的控制要求等，进而提出问题：如何对管式加热炉设计温度控制系统？简单控制系统能否满足炉出口温度的控制要求？燃料波动对炉出口温度会有怎样的影响？在之后的案例分析过程中，教师要层层设疑，利用问题不断激发学生兴趣，让学生积极主动地思考。

6.3 小组讨论，分析案例

安排学生开展小组交流，对提出的问题进行分析讨论。分组时要考虑学生的特点。例如，男生对该课程兴趣较浓，思维比较活跃，而女生思维相对较缜密，因此将男女生混合分组效果更好。在学生小组讨论过程中，教师要发挥主导作用，勤于走动，仔细观察，参与学生的讨论，适时进行指导。如在分析管式加热炉出口温度的影响因素时，教师要层层深入设问，引导学生进行思考和讨论，进而逐步引出串级控制系统的结构和组成、工作过程等相关知识。提问、讨论教学模式充分发挥了学生主体作用，使学生主动探究、思考，培养分析问题、解决问题能力。

6.4 练习巩固，加深理解

分析完案例后，对串级控制系统相关知识点进行梳理，选择一些典型例题，让学生随堂练习，加深对知识的理解，同时反馈知识掌握情况。如在讲完管式加热炉后，教师可列举聚合釜反应器，让学生设计其温度控制系统，并绘制控制系统的方框图、叙述控制工作过程等，提高知识运用能力。

6.5 课堂小结，布置作业

在课堂的最后环节，教师对所讲授内容进行总结，回顾本小节重点、难点，帮助学生整合知识、厘清脉络。另外，还要布置一些课后作业或思考题。如在制药生产过程中，还有哪些对象使用串级控制系统？它们是怎样工作的？这样学生在查阅资料、解答问题过程中，会更加熟悉串级控制系统的应用范围，进一步理解串级控制系统的工作原理等。

7 教学反思

制药过程自动化与仪表是一门应用性较强的课程，本次教学活动紧密联系工业实际，以“现代化制药工艺对自动控制的需求”为切入点，引出串级控制系统教学内容。以工业常用的设备为例，通过图片、视频等丰富的教学资源，以问题为导向，启发学生主动探究和学习，突出学生主体地位。通过课堂教学实践，有效达到了教学目标，获得了良好教学效果。同时也发现在小组讨论环节，部分学生表现不够积极，下一步要完善评价机制，促进学生积极主动地学习。

[1]付陈增．生物化学《酶的组成、分类与特点》说课设计[J]．中国校外教育，2015（5）：87．

[2]李朋伟，殷鹏辉，张景亚，等．制药过程自动化与仪表课程教学方法改革[J]．中国西部科技，2014，13（4）：107-108．

G424．21

B

1671-1246（2017）19-0063-02

注：本文系河南中医药大学博士科研基金资助项目（BS JJ2016）