基于工作過程的總線過程控制技術(shù)課程設(shè)計

莫志娟

（天津工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300280）

我院自動化專業(yè)實訓(xùn)基地具有中國高職特色，符合現(xiàn)代職教理念，裝備新，技術(shù)領(lǐng)先，人才培養(yǎng)模式特色鮮明，教學(xué)環(huán)境具備職業(yè)性和開放性，適合改革課程體系和教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法和手段，融“教、學(xué)、做”為一體，強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)。先進(jìn)的教學(xué)方式滿足對先進(jìn)自動化專業(yè)高技能人才培養(yǎng)的需要，是工學(xué)結(jié)合緊密、全國一流的實訓(xùn)基地。2005年開始學(xué)院投資80萬元（其中中央財政支持50萬元），建成了總線過程控制技術(shù)實訓(xùn)室，成為該基地重要的一員，先進(jìn)的實訓(xùn)設(shè)備確保課程改革得以實施。

自2007年起，通過校企結(jié)合深入的研究討論，以“工學(xué)結(jié)合”為指導(dǎo)，以工作過程為主線，按照“校企融合、工作導(dǎo)向、實境模擬、模塊訓(xùn)教”的人才培養(yǎng)模式，形成 “以學(xué)生為本、注重職業(yè)能力培養(yǎng)，突出總線過程控制課程特色”的教學(xué)定位；開發(fā)出“課程項目化、項目課程化”的總線過程控制課程教學(xué)體系；應(yīng)用與企業(yè)接近的實訓(xùn)設(shè)施，實施以過程為導(dǎo)向，任務(wù)為驅(qū)動，項目為載體的教、學(xué)、做一體化教學(xué)過程，達(dá)到在現(xiàn)實操作中獲得職業(yè)能力。

一、課程設(shè)計的理念和特色

1．模擬企業(yè)真實生產(chǎn)環(huán)境：以實際生產(chǎn)過程為主線，本著生產(chǎn)過程控制“是一個綜合的、時刻處于運(yùn)動狀態(tài)之中但結(jié)構(gòu)相對固定的系統(tǒng)”的原則，專業(yè)教師和企業(yè)專家共同確定以液位（或溫度、或流量）控制作為一個完整的工作過程，實施系統(tǒng)認(rèn)識、系統(tǒng)投運(yùn)、硬件組態(tài)、軟件組態(tài)、參數(shù)整定、在線調(diào)試和控制流程圖識讀等項目教學(xué)。在這些項目中再通過一系列的訓(xùn)練，達(dá)到學(xué)會知識，具備操作能力和職業(yè)能力的培養(yǎng)目標(biāo)。同時在實際操作中，強(qiáng)調(diào)工作和安全的重要性，逐步增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識。

2．職業(yè)性和開放性的教學(xué)環(huán)境：教師為開放性和職業(yè)性學(xué)習(xí)提供支持和要求，允許學(xué)生做，創(chuàng)造條件使學(xué)生能做，調(diào)動學(xué)生的積極性，使其愿意做，成為學(xué)習(xí)的主體。

總線過程控制技術(shù)是集電子技術(shù)、電機(jī)控制與應(yīng)用、自動控制系統(tǒng)、控制儀表與裝置、檢測技術(shù)、晶閘管變流技術(shù)、變頻技術(shù)、總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、可編程控制器、計算機(jī)控制技術(shù)、專業(yè)英語等于一體的控制系統(tǒng)，是當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的先進(jìn)控制技術(shù)。采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，只能教師主講其中一小部分內(nèi)容，即控制儀表的內(nèi)部電路、原理和結(jié)構(gòu)。而這些內(nèi)容在生產(chǎn)現(xiàn)場中幾乎不可能用得到，學(xué)用分離，只見樹葉不見林，抽象難懂，學(xué)生不愿意學(xué)。

現(xiàn)在在實訓(xùn)室內(nèi)，課堂與現(xiàn)實接近，是開放的職業(yè)行動領(lǐng)域，學(xué)生是主體，主動認(rèn)識系統(tǒng)，學(xué)會系統(tǒng)的操作，學(xué)到解決實際問題的方法；教師確保學(xué)生能做，愿意做，做中學(xué)、學(xué)中做，有針對性地學(xué)習(xí)知識，避免不必要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生關(guān)鍵技能的提高，提升職業(yè)能力。

3．教無定法學(xué)無定量：根據(jù)“工作過程導(dǎo)向的課程的名稱和內(nèi)容不是指向科學(xué)。學(xué)科的子區(qū)域，而是來自職業(yè)行動領(lǐng)域里的工作過程”原則，突破“先理論后實踐”的常規(guī)教學(xué)模式，以理論知識夠用為度，把理論教學(xué)融入實踐中。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，可完成系統(tǒng)投運(yùn)、硬件組態(tài)、軟件組態(tài)、參數(shù)整定、在線調(diào)試等操作過程，在操作中教，并無定法，只強(qiáng)調(diào)工作過程、實踐過程的系統(tǒng)性和完整性，突出職業(yè)化。在我院自動化技術(shù)應(yīng)用人才培養(yǎng)的大平臺上，突出生產(chǎn)過程控制技術(shù)方向人才的培養(yǎng)；系統(tǒng)投運(yùn)、硬件組態(tài)、軟件組態(tài)、參數(shù)整定、在線調(diào)試等模塊既相對獨立、又相互聯(lián)系。每個模塊又與多種技術(shù)接口，故可設(shè)置成基本型、綜合型和創(chuàng)新型不同層次的實訓(xùn)項目，學(xué)生可根據(jù)自己的能力和自己的職業(yè)規(guī)劃選擇不同層次的實訓(xùn)項目。真正做到模塊活、接口多，深度、廣度可選擇，靈活多樣。

任務(wù)的設(shè)計和實施對教師提出了很高的要求，教師自身的素質(zhì)是實施任務(wù)型教學(xué)模式的關(guān)鍵。在任務(wù)型活動中，教師是活動的組織者、引導(dǎo)者，不僅要傳授給學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的技巧、操作技能、職業(yè)技能，還要充分發(fā)揮學(xué)生的聰明才智，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，成為學(xué)習(xí)的真正主人。英語流利又具有實踐能力和研究能力的“雙師型”教師是一種無形的教育資源，使學(xué)生懂得什么是實干、創(chuàng)新，讓學(xué)生充滿對老師的佩服和敬慕，潛移默化地形成崇尚技術(shù)、崇尚能力的職業(yè)人才觀。教師的多重功能包括：專業(yè)能力、組織能力、方法能力（協(xié)調(diào)能力、溝通能力、應(yīng)急處理能力）、管理能力（管理學(xué)生和設(shè)備）、研究能力，此外還應(yīng)具備豐富的教學(xué)經(jīng)驗，具備工作和教學(xué)的能力。

4．緊密結(jié)合生產(chǎn)實際的實訓(xùn)教材：在課程教材選取上，由兩部分組成：基本素材和動態(tài)素材?；舅夭牟糠值闹R與能力，應(yīng)能反映現(xiàn)代行業(yè)人才的基本要求和水平，內(nèi)容成熟且沒有多大變化（如PID算法，控制方框圖，通用性儀表的安裝與接線，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制流程圖，動力系統(tǒng)等）。動態(tài)素材部分是反映各生產(chǎn)企業(yè)專業(yè)技術(shù)方面的新知識、新工藝、新材料、新成果的知識載體。素材的形成必須依賴網(wǎng)絡(luò)平臺（如西門子網(wǎng)站、工控網(wǎng)等等）和實際現(xiàn)場正在用的最新設(shè)備的說明書，收集這些方面的新知識、新技能，經(jīng)過分類、加工、整理形成模塊式或課題式的可用知識，以供學(xué)生靈活選用，打破一本教材學(xué)的低的傳統(tǒng)模式，做到真正做到與生產(chǎn)實際相結(jié)合。

5．過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合：以工作過程是“在企業(yè)里為完成一件工作任務(wù)并 獲得工作成果而進(jìn)行的一個完整的工作程序”為依據(jù)，改革考核方式，改變考核方式和企業(yè)要求不一致的狀況，力求考核內(nèi)容與課程標(biāo)準(zhǔn)相一致。過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合，即學(xué)期內(nèi)操作學(xué)習(xí)的過程（包括規(guī)范操作、安全操作、文明操作、日常維護(hù)、故障應(yīng)急處理等）和操作結(jié)果相結(jié)合進(jìn)行考核?？己朔绞届`活多樣，既注重專業(yè)能力也注重方法能力，既考核個人能力又考核團(tuán)隊合作。學(xué)生書寫書面報告也是一項成績，內(nèi)容包括：工作日志（當(dāng)天的工作任務(wù)，任務(wù)中所涉及的知識，主要知識點的摘錄，操作步驟，工作過程中遇到的問題及解決方法等等）、項目流程、崗位職責(zé)、工作體會等。

二、課程任務(wù)和項目

課程任務(wù)和項目如圖1所示。

其余項目的子任務(wù)模塊如下：

系統(tǒng)投運(yùn)：開、停車，硬件檢測，遠(yuǎn)程診斷，設(shè)備連接。

硬件組態(tài)：組態(tài)硬件，控制儀表，執(zhí)行裝置，現(xiàn)場總線（PROFIBUS－PA，PROFIBUS－DP）可編程控制器（西門子CPU315－2DP），工業(yè)以太網(wǎng)，空氣壓縮機(jī)。

參數(shù)整定：PID算法，PID參數(shù)整定方法，單回路控制PID整定，比值控制PID整定，串級控制PID整定，前饋－反饋控制PID整定。

在線調(diào)試：程序調(diào)試，WinCC組態(tài)調(diào)試，WinCC與S7－PLC300的聯(lián)接。

同理，溫度和流量控制也是如此設(shè)置，僅僅是控制儀表不同。這兩項任務(wù)作為反復(fù)練習(xí)鞏固，進(jìn)一步熟悉操作步驟。

每個子任務(wù)模塊的內(nèi)容和所涉及的知識點均可伸縮，為不同層次的學(xué)生提供不同的深度和廣度。以上為基本型實訓(xùn)項目。綜合型以液位溫度、液位流量、流量溫度、液位溫度流量同時控制為任務(wù)，進(jìn)行項目模塊訓(xùn)教。創(chuàng)新型跟蹤新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設(shè)備對生產(chǎn)過程實施控制，如采用西門子S7－PLC400等等。

圖1 課程任務(wù)和項目

三、更新教學(xué)方法，教學(xué)做一體，充分發(fā)揮實訓(xùn)室的功能

以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為核心，以工作過程為主線，構(gòu)建了“課程項目化、項目課程化，多項目綜合，分模塊訓(xùn)練，教學(xué)做一體”的實踐教學(xué)體系和教學(xué)過程，充分發(fā)揮總線過程控制技術(shù)校內(nèi)實訓(xùn)室的功能

改革教學(xué)方法和手段，融“教、學(xué)、做”為一體，采用完整的行為過程，在項目實施中學(xué)知識，在現(xiàn)實操作中獲得職業(yè)能力，在工作過程中增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識，強(qiáng)化學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)

改革教師以“教”為主的課堂教學(xué)方式，突出學(xué)生的主導(dǎo)地位。突破“先理論后實踐”的常規(guī)教學(xué)模式，以理論知識夠用為度，把理論教學(xué)融入實踐中。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，完成操作過程，在操作中教，并無定法，只強(qiáng)調(diào)工作過程、實踐過程的系統(tǒng)性和完整性，突出職業(yè)化。改革考核方式，注意過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合。

實境模擬，模塊訓(xùn)教。利用校內(nèi)實訓(xùn)基地，以工作過程為導(dǎo)向，將職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)融入課程體系，確定相應(yīng)技術(shù)模塊，規(guī)劃課程核心和訓(xùn)練環(huán)節(jié)、確定課程標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)課與專業(yè)課融為一體；課堂教學(xué)與實踐融為一體；“學(xué)生身份”與“員工身份”融為一體；教師“教”與學(xué)生“學(xué)”在行動導(dǎo)向教學(xué)中融合為一體。形成以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮教師協(xié)助作用的教學(xué)思想。教學(xué)方式靈活機(jī)動，形式多樣。學(xué)生在完成教學(xué)任務(wù)的同時達(dá)到職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，使學(xué)生具備更強(qiáng)的職業(yè)能力和創(chuàng)新能力。

四、課程的引領(lǐng)和帶動作用

四年來，計算機(jī)控制技術(shù)06級和電氣自動化07、08、09級，共計450余名學(xué)生在總線過程控制實訓(xùn)室得到了很好的職業(yè)技能訓(xùn)練，其中電氣自動化80%、機(jī)控06級50%的學(xué)生在相應(yīng)專業(yè)崗位就業(yè)，實現(xiàn)了高質(zhì)量的就業(yè)。

該課程起到了示范、引領(lǐng)和輻射作用?？偩€過程控制課程設(shè)計對我電氣自動化專業(yè)和其它相關(guān)專業(yè)起到了示范、引領(lǐng)和輻射作用。為我院維修電工、檢測技術(shù)、電力系統(tǒng)自動化、可編程控制器以及數(shù)控技術(shù)等課程樹立了榜樣。

利用實訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行國內(nèi)外先進(jìn)教學(xué)理念、課程開發(fā)理念和先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)的推廣；與同行進(jìn)行交流與合作。該課程使優(yōu)質(zhì)核心課程建設(shè)得以實現(xiàn)，先進(jìn)設(shè)備得以充分利用，達(dá)到專業(yè)內(nèi)涵和教學(xué)質(zhì)量的提高；該項目要求教師具有多重功能，促進(jìn)教師教學(xué)理念的改變，全面提高教師的綜合能力。

［1］呂景泉．“核心技術(shù)一體化”建設(shè)模式實踐與探索［J］．天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報，2010，（02）．

［2］西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán)．深入淺出西門子S7－300PLC［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005．