基于工程认证的控制仪表及系统课程教学研究

贾红艳 薛 薇 牛 弘

（天津科技大学，天津 300222）

基于工程认证的控制仪表及系统课程教学研究

贾红艳 薛 薇 牛 弘

（天津科技大学，天津 300222）

为了适应工程认证的要求，进行了控制仪表及系统课程教学研究，主要包括调整相应的授课内容，将原有的章节式教学的授课体系，转变为基于项目式的教学体系，以促进学生的自主学习和实践能力的培养，增强学生在就业市场中的竞争力。另外，在积极改进授课方式、加强互动式教学、增加结合实际工程的开放式作业的同时，也在积极探索该课程的考核环节的改革，增加了用来考察学生能力的一些创新性设计实验，进一步提升了学生的自主学习能力和解决实际工程问题的能力。

工程认证；项目式教学；互动式教学

工程教育专业认证是工程教育和工程师资格国际互认的基础。目前我国开展工程教育专业认证工作已有十多年的时间了。尤其是2016年我国正式加入《华盛顿协议》，这标志着我国高等教育工作取得了具有里程碑意义的突破。由于工程教育专业认证是进入国际就业市场的一张具有高含金量的通行证，所以，现在很多工科院校都在积极开展这项工作。

《工程教育专业认证标准》为我国高等工科院校在学生培养方面提供了标杆，顺利通过工程教育专业认证在今后的一段时间内将成为很多工科专业建设的重要工作内容。现在很多高校都在积极开展工程认证工作，在和其他高校同行交流过程中，我们深感这一工作的必要性和紧迫性。控制仪表及系统是自动化专业和电气工程专业一门重要的专业课，就课程的主要授课内容而言，是非常适合建立以项目为基础的教学体系的。近几年，我们针对控制仪表及系统这门课程的教学与考核方法已经做了一些改革，但从目前的工程教育专业认证的角度来看，还有很多不合适的地方。所以，为了适应这项工作的需要，我们也研究和探讨了一些新的改革内容。

一、调整教学内容，积极适应工程认证的需要

工程专业认证给我们工程专业教师提出了新的更高的要求。这就需要我们针对新的要求，及时调整教学大纲和相应的授课内容。我们采取的具体措施是在保证讲授基本内容的前提下，将一些原来在课堂讲授且适合自学或能够结合创新创业活动的内容，转为学生课下自主学习，同时从解决一些实际问题的角度布置一些开放性的作业，这样既保证了学生对专业课程的学习，同时也锻炼了学生的自主学习能力和动手实践能力，增强学生将来在就业市场的竞争力。

例如，控制仪表及系统这门课程在控制仪表部分的授课内容主要包括：要求掌握变送器、调节器和执行器等各种控制仪表构成、工作原理及其应用场合。调整教学内容前，我们在课堂上主要介绍各类仪表的组成、原理，甚至包括一些基本的电路原理图、线路图等。在学习这部分内容时，学生们普遍感觉比较枯燥。另外，通过毕业后学生的反馈来看，这些知识在将来的工作中也几乎不会用到。通常情况下，自动化专业和电气工程专业都是偏向应用的专业，换句话说，这两个专业绝大多数学生将来从事的工作，不是制造仪表，而是从市场上提供的各类控制仪表中，选出性价比更适合自己企业或公司需求的仪表。显然，我们的授课内容在一定程度上不仅不能满足工程专业认证的需要，而且也不能适应市场对人才的需求。

调整教学内容后，我们精简了一些关于各类仪表的组成、原理等具体理论内容的讲解，增加了各类仪表适用场合的介绍，同时，结合具体实例，介绍在实际工作中应该如何去选择仪表。我们通过与相关企业合作，了解了一些实际系统的工艺流程及工艺参数条件，结合这一课程内容的调整，可布置给学生一些开放作业，即要求学生结合具体的工艺流程及工艺参数选取合适的仪表，并解释说明所选仪表的构成及工作原理。通过这样的调整，不仅能够压缩授课学时以适应学分制改革要求，又能满足工程专业认证的需要，还能促使学生将理论与实践相结合，培养学生解决实际问题的能力。

二、面向工程认证，建立基于项目式的教学体系

基于项目式的教学体系是工程教育专业认证标准的基本要求。为了满足这一要求和激发学生的学习兴趣，我们将原来的一些授课内容调整为以项目的形式进行授课，这样能使授课内容更加形象生动。控制仪表及系统这门课程在控制系统部分的授课内容主要包括：要求掌握系统的一些基本概念及一些常见的控制系统，包括简单控制系统、复杂控制系统、计算机控制系统等。在以往的教学过程中，我们都是逐个地将内容以章节式的形式介绍给学生，学生在学习的过程中，有时显得很茫然。许多学生感觉不知道主要学什么，学这些有什么用，这是可以理解的。对于学生来说，初次接触这些知识，感觉跳跃性很强，一会儿是被控对象，一会儿是调节器，一会儿是变送器，这之间有什么联系吗？学生感到很迷茫。为此，在新修改的教学大纲中，结合工程专业认证需求，我们将原有的章节式教学的授课体系，转变为项目式的教学体系，即把原有的章节内容融入到一个个具体的实际控制系统的项目中，结合具体项目展开相应的教学工作。同时，将原有的以授课为主的授课方式，逐步改变为以项目为依托的授课和讨论相结合的方式，以增加学生课下自主学习的积极性和动力。

例如，以简单控制系统的授课内容为例，教学改革后，我们不再是照本宣科地介绍简单控制系统组成、原理、基本概念等，而是结合实际的一个项目来展开。以一个液位控制系统项目为例进行介绍，该项目中的简单控制系统的流程图和回路图分别如图1和图2所示。

图1 液位简单控制系统流程图

图2 液位简单控制系统回路图

在这个项目的设计中，我们首先会结合实际情况，讲解这个简单控制系统中各符号所代表的意义，该系统是如何实现的，可以用它来做什么工作，会达到什么样的控制效果等；然后，展开解释它的主要组成部分是什么，如何实现这个系统，该系统各组成部分的作用以及由哪些仪表来完成；再结合该项目的具体使用场合来讲解如何选用各类仪表以及其工作原理；最后，结合该项目介绍配电、安全防爆等其他需要注意的问题等。针对其他类型的控制系统的授课内容也是如此。通过这样的调整，我们就把所有需要讲授的内容，以一个个具体的项目展开，这样既结合了工程项目实际，满足了工程专业认证的要求，又激发了学生的学习兴趣，促进了学生的自主学习和实践能力的培养，增强了学生在就业市场中的竞争力。

三、深化课堂教学改革，积极开展互动式教学

1、改进授课方式，改革考核方式

针对目前的专业发展形式和工程教育专业认证要求，我们必须不断深化课堂教学改革，提高课堂教学质量，这是达到培养目标的重要前提。在课堂上，我们正逐步进行将现有的以教师授课为主的教学模式向以学生自主学习为主的教学模式转变；同时，也逐步增加了课堂提问环节，大多授课内容都是随着问题一起引出的，这很好地激发了学生的学习兴趣；课下，我们也同步布置了一些开放式作业，促进了知识课堂向能力课堂的转变。

由于实际中一些非常重要的专业知识，很多时候无法通过试卷来进行考核。换句话说，一张试卷不能很好地检验一个学生的专业能力。所以有时候通过试卷考核，很多学生考试取得分数很高，但真正的专业知识却很匮乏。为了尽可能地避免这种情况的发生，我们也结合基本授课内容和一些实践项目，进行了课程考核方式的改革，鼓励学生以创新或创业实践项目作为该课程考核依据。

例如，本门课程考核时，结合与企业合作的工程项目的一些内容，我们将一个工艺系统分成几部分，让学生选择其中的一个部分进行控制工程设计。设计要求是结合工艺条件及工艺要求，给出相应的控制方案，同时给出各类仪表的数据表、仪表索引表、控制回路图等各种图表以及简要的设计说明。

另外，也在积极探索其他适合控制仪表及系统课程的考核办法，例如，要求学生利用我校过程控制实验室的水力模型，首先设计一个串级控制系统，然后通过实验室的装置实现这个系统，同时通过实验说明串级控制的副回路的抗干扰能力等。或者，布置一个工程调研性质的题目，要求学生通过网络、实习等方式获取一些实际工程中需要解决的问题，同时针对这些问题，给出自己的解决思路。总之，我们一直在积极思考各种考核方式，以适应控制仪表及系统这类专业性强的课程考核的需要，力争使真正能力强的学生脱颖而出。

2、开展互动式教学，通过网络平台加强与学生联系

互动式教学，既可以激发学生的学习兴趣，又能让授课教师及时获得反馈，是保证好的教学效果的一个重要教学方式。所以，积极开展互动式教学，以及做好学生的课后反馈，一直以来都是我们非常重视的一项工作。我们通过加强与学生们的联系，同时结合工程认证的实际要求，及时改进了一些不合适的教学内容。

另外，为了更好和更方便地进行互动式教学，及时获得学生的反馈，在课堂外，我们也充分利用现有的许多网络交流平台，例如，建立QQ群、微信群等，加强与学生的课外联系，这些在为学生的学习、交流提供一个平台的同时，也能帮助授课教师在第一时间获得学生的课后反馈，以便对授课内容或授课方式等进行改进。

例如，我们布置的一些开放式作业或考题，学生在做的过程中，经常会遇到一些问题。有时老师的具体要求他们不是很理解，需要和老师沟通；或者经常出现这样的情况，做到一半时，不知道该如何进行下去，也需要及时得到老师的建议。这时，QQ群和微信群等就能帮助老师及时了解学生的情况，帮助学生快速解决问题，保证工作能够顺利进行下去。总之，通过开展互动式教学，教师的教学能力和学生的学习能力、解决问题能力都得到了提高。

四、结束语

通过近两年的教学改革研究，我们正逐步形成基于工程认证的控制仪表及系统课程教学体系。在调整该门课程的一些授课内容的同时，也将该门课程的很多内容进行了整合，初步形成了基于项目式的教学体系。同时增加了一些具体的实际工程案例，且结合实际工程问题也增加了一定的提升学生能力的开放式作业，加强了学生解决实际工程问题的能力。

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[3]章广清，高亮，罗萍萍，等.工程认证背景下电气工程专业实验教学改革研究[J].教育教学论坛，2017（14）：111-112.

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Research on the Control Instrument and System Course Teaching Based on Engineering Accreditation

JIA Hongyan,XUE Wei,NIU Hong
（Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222,China）

In order to adapt to the accreditation of engineering,a teaching research on the course of control instrument and system has been carried out,which is mainly to adjust the teaching contents and transform the customary section based teaching into project based teaching,so as to improve the students’independent study abilities and enhance their competitiveness in the job market.In addition,when improving the teaching method and strengthening interactive teaching,we also introduced the open-style assignment into the examination reform and got innovative designs involved.The new examination system is to check and promote the students’independent learning and problem solving abilities in engineering.

engineering accreditation;project based teaching;interactive teaching

G642.0

贾红艳（1972—），女，副教授，研究方向：非线性系统分析与控制。

姚歆烨）