“工作室学校”理念教学方法在集散控制系统教学中的应用

宋晓君 杨海蛟 孙洪伟

摘要：《集散控制系统》课程是我院热自、热动和集控专业一门重要的专业课，主要内容为自动控制的基本结构及原理，电厂常见模拟量控制系统结构及工作原理以及DCS系统在电厂中的配置、结构、原理及工作过程，学生毕业后可直接用于电厂实际工作。该课程抽象、理论性强，传统的课堂理论教学使学生难于深入掌握。本文针对这一问题提出一种新的教育理念即“工作室学校”任务驱动教学法，在兼具模拟现场实际工作过程的MATLAB仿真软件及硬件系统THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台及其对象的支持下，结合教学需要及现场实际工作过程，布置具体任务，驱动学生进行自主探索及团队协作式学习。

关键词：任务工作小组;集散控制系统;MATLAB软件仿真;硬件系统验证

“工作室学校”是二十世纪上半叶克里希那穆提在欧洲提出的一种教育创新理念，二十一世纪，该理念在英国蓬勃开展，通过工作室形式，把工作实践与学习过程有机结合，发挥教育界中的“智能多元论”，充分发挥每个学生擅长的智能领域，通过实验与工作结合使学习效益最大化，培養学生非认知技能即驱动力和适宜性技能。该理念的核心就是实践、团队与实际工作。该理念中。百分之八十的课程是通过商业机构的实际项目来完成，学生们置于实际工作环境中，针对工作要求来完成工作任务，并完成自身学习过程，掌握实践技能。

目前我国大型火电厂、核电厂蓬勃发展，广泛应用的控制系统就是DCS系统，电厂对控制专业技能人才的要求迫切且要求高。因其生产是一个连续的过程，参数高、控制及保护要求严格，必须由经验丰富的技术人员进行操作，无法与学校建立基于“工作室”理念的合作办学关系，因此本门课程通过能够部分模拟现场生产过程的硬件系统THSA-1型综合自动化实验平台和能够对控制过程进行仿真的MATLAB软件相结合，以任务工作小组的方式，按照“工作室”学校的教学理念进行教学组织，培养学生的学习能力、创新能力及合作意识。

本门课的教学方式是任务工作小组，将自动控制的基本原理以及电厂生产过程的控制科学合理的分配成若干任务作为前提，将具体任务分配给各组成员，各组成员以团队合作的方式完成任务。每一任务包括控制对象的分析、控制的基本原理、控制系统结构的搭建、软件仿真以及控制效果的验证。“工作室学校”理念在本课程教学中的特点如下：

1、生产实际工作是教学的起点和源头

“工作室学校”是一种旨在重点培养学生非认知性技能—即驱动力和适应性技能的学校，以工作室的形式，工作实践与学习过程的有机结合是其理念具体的应用方法，把学生看成面对实际工作的工人，把教学任务看成必须完成的工作任务，把教学效果看成生产过程的控制效果，让学生认真踏实的将工作任务当成一个必须解决的难题去攻克，培养学生分析问题、解决问题的能力，获得攻克难题的成就感和自信心，从而达到最佳的学习效果。

2、任务工作小组是教学的组织形式

我们如今的教育体制与形式奉行的是“智能一元论”，主流教育注重的是认知性技能，也就是一个人的学术能力。实际上大多数人的智力发展都是不平衡的，即教育界所称之的“智能多元论”，每个人都有自己最擅长的智能领域，即“核心竞争力”是不一样的，“工作室学校”理念的核心方式是实践、团队与实际工作，因此本课程是以团队合作即任务工作小组的方式来组织教学，充分发挥每个人擅长的智能领域，调动学生学习的主动性和积极性，激发其创新创造的热情，使每个学生真正找到属于自己的空间和平台，真正掌握相关知识及技能。

3、工作任务的恰当分配是教学的关键点

集散控制系统是一门控制理论与电厂实际控制系统相结合的课程，分为自动控制的基本概念、系统结构形式、蒸汽温度压力控制、给水控制、燃烧控制、协调控制、炉膛安全监控、热工保护等诸多章节，真实系统大而且复杂，THSA-1型过控综合自动化实验平台及其控制对象只能模仿部分实际工作过程，因此在分配任务时按照先简后繁、先局部后整体、先模拟控制后顺序控制、先原理探究再实际系统分析的原则进行分配，循序渐进，使学生逐渐掌握相关理论知识及实践技能。

4、软件仿真及硬件系统验证是教学特色

MATLAB软件具有方便快捷的动态系统仿真功能，针对具体任务，分析其对象模型，搭建控制系统并进行仿真，设置合适参数达到要求的控制效果;然后将THSA-1型过控综合自动化实验平台、THJ—3型高级过程控制对象系统、控制网络、工程师站进行链接，形成控制系统，设置之前设定的MATLAB仿真参数进行控制，必要时进行调整，对其控制效果进行验证，使学生对控制系统有更加直观、清晰的掌握。

5.总结

经过教学验证，基于“工作室学校”理念的教学方法在我校集散控制系统教学中获得了良好的教学效果，学生学习的积极性和成效性大为提高，毕业生就业后能够较快适应电厂实际工作，获得招聘方好评。当然在实际教学效果中也有一定欠缺，就是学生的理论知识掌握不够全面和扎实，部分学生对知识的系统性把握不足，这为以后工作室学校理念的教学指明了改进方向。

基金项目：

2017年度黑龙江省教育厅高等职业教育与继续教育教学改革研究一般项目，项目编号：SJGZY093，项目名称：基于“工作室学校”理念的集散控制系统教学改革与研究。

（作者单位：哈尔滨电力职业技术学院）