應(yīng)用轉(zhuǎn)型下化工儀表及自動化教學(xué)方式的思考

付思+朱玉華

[摘 要]在高等教育改革創(chuàng)新大背景下，以沈陽工業(yè)大學(xué)化工過程自動化學(xué)院應(yīng)用型轉(zhuǎn)型人才培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需求為出發(fā)點(diǎn)，針對化工儀表及自動化課程的教學(xué)方式存在的問題與不足，結(jié)合學(xué)科自身特點(diǎn)，優(yōu)化更新教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方式特別注重加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)等方式進(jìn)行思考，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、實(shí)踐水平高的應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新意識；應(yīng)用型；化工儀表及自動化；教學(xué)方式；改革

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.40.171

2016年4月15號，李克強(qiáng)在高等教育改革創(chuàng)新座談會上作重要講話，指出教育是國家發(fā)展的基礎(chǔ)，關(guān)系民族的未來，高水平教育是國家綜合競爭力的重要體現(xiàn)。應(yīng)該讓學(xué)校辦出特色，分類發(fā)展，不能搞一個模式。這都是和創(chuàng)新緊密相連的。現(xiàn)在我們同質(zhì)化的傾向比較普遍，學(xué)校應(yīng)該有學(xué)校的特色。關(guān)鍵還是要有創(chuàng)新的意識，要有實(shí)踐的能力。

沈陽工業(yè)大學(xué)遼陽校區(qū)多年來在辦學(xué)過程中，始終堅(jiān)持石油化工的專業(yè)特色和行業(yè)特色。目前校區(qū)有七個獲批的應(yīng)用型轉(zhuǎn)型專業(yè)，針對沈陽工業(yè)大學(xué)遼陽校區(qū)（下簡稱我校）的應(yīng)用型轉(zhuǎn)型人才培養(yǎng)方向，在總結(jié)前期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對校區(qū)高分子材料與工程、油氣儲運(yùn)工程等幾個轉(zhuǎn)型專業(yè)的化工儀表及自動化教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了思考與探索，包括如何加強(qiáng)化工儀表及自動化教學(xué)效果；強(qiáng)調(diào)課程的特色性，以工程的視角與化工生產(chǎn)實(shí)際接軌，提高學(xué)生的實(shí)踐能力；怎樣培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的工程技術(shù)人才，這些問題亟待解決。

1 化工儀表及自動化課程目前地位與現(xiàn)狀

現(xiàn)代社會工業(yè)化水平不斷提高，大規(guī)模、高效率、連續(xù)生產(chǎn)、綜合利用的石油化工生產(chǎn)過程已成常態(tài)，技術(shù)人員需要有較高的在線檢測與實(shí)時控制技術(shù)。所以，化工工藝類及設(shè)備類專業(yè)學(xué)生掌握化工生產(chǎn)過程中參數(shù)檢測與控制技術(shù)是滿足行業(yè)發(fā)展的必然要求。

有研究對國內(nèi)院?；ゎ悓I(yè)的化工儀表及自動化課程教學(xué)情況做了調(diào)研，也調(diào)查了一些畢業(yè)生和高年級學(xué)生。從反饋信息來看，多數(shù)學(xué)生感到內(nèi)容陳舊，與專業(yè)結(jié)合不夠密切，要用的知識沒有講透，專業(yè)方向的應(yīng)用方面講得不多。一般情況下，大部分工藝專業(yè)的畢業(yè)生在工藝崗位從事設(shè)計(jì)、操作、控制及與其相關(guān)的工藝工作，這些工作都要和儀表打交道，所以要求能夠正確使用和選擇儀表。作為工藝技術(shù)人員，具有一定的儀表知識，無論在技術(shù)設(shè)計(jì)和正常運(yùn)行中，都可以同自控專業(yè)人員迅速配合、正確處理有關(guān)問題。但是，沒必要要求他們具有與自控人員同樣的水平。所以，化工儀表及自動化應(yīng)以實(shí)際工作應(yīng)用為主旨，即滿足實(shí)際工作對工藝專業(yè)學(xué)生在儀表及自動化方面的要求，主要考慮學(xué)生在工藝類專業(yè)相關(guān)工作崗位對儀表知識及能力的需要。

我?；x表及自動化課程的特點(diǎn)是：內(nèi)容多，知識面廣，內(nèi)容更新速度快，跨度較大。由于化工工藝類及設(shè)備類學(xué)生對電學(xué)、自動控制原理等基礎(chǔ)知識了解較少，學(xué)習(xí)中會感到難度較大，加之教學(xué)學(xué)時少，使得本課程的授課更是難上加難。該課程采用的是純理論的講授教學(xué)方法，使學(xué)生感覺內(nèi)容枯燥乏味，而該課程又沒有實(shí)驗(yàn)學(xué)時，無法在有限的課堂時間里，提高學(xué)生的感性認(rèn)識，又很難加深學(xué)生對理性知識的理解，所以難以達(dá)到理想的教學(xué)效果。

2 課程改革的幾點(diǎn)想法

2.1 理論教學(xué)部分

由于專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃設(shè)置，總學(xué)時為32學(xué)時，要把教材全部內(nèi)容講得清晰透徹是較困難的，故教學(xué)過程中只給學(xué)生講最基本的內(nèi)容，對儀表基本原理、使用、安裝和維護(hù)進(jìn)行介紹，而不講如何制造儀表和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。同時，不需要把所有的檢測儀表、控制技術(shù)全部講解，而是對基礎(chǔ)的測量方法、檢測儀表進(jìn)行講授，觸類旁通，讓學(xué)生掌握一定的理論知識以適應(yīng)新的控制技術(shù)和新型檢測儀表。

在教學(xué)內(nèi)容中，避開一些已經(jīng)在行業(yè)中被淘汰的儀表類型，增加實(shí)際常用的類型。例如在物位檢測及儀表這一節(jié)中，按現(xiàn)有教學(xué)大綱的要求，主要介紹差壓式液位變送器的原理及零點(diǎn)遷移內(nèi)容，其他物位計(jì)在大綱中并未體現(xiàn)。而實(shí)際上隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展，對物料儀表的精度提出更高要求，精度較高的磁致伸縮式（0.05%）、雷達(dá)式（0.3%）和矩陣渦流式（±1mm）液位計(jì)應(yīng)用廣泛。對于應(yīng)用廣泛的物位儀表在大綱中需增加這部分內(nèi)容。

例如計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的部分內(nèi)容，在企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，工藝類人員（非程序設(shè)計(jì)人員）的主要任務(wù)是面對控制界面，了解、掌握及會操作這些軟件程序，而不是去掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的制作和核心原理。在工作過程中能理解該部分軟件的說明書和操作程序，按要求操作即可。所以，在大綱中應(yīng)刪減一些過于高端理論化知識章節(jié)。

在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下化工儀表及自動化教學(xué)改革的首要任務(wù)是調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用，適當(dāng)降低理論要求，著重講清結(jié)構(gòu)、工作原理及選用方法，減少微觀深度分析，注重外部特性及應(yīng)用。

2.2 課堂教學(xué)方式

由于該課程內(nèi)容多而雜的特點(diǎn)，宜采用多媒體和板書相結(jié)合進(jìn)行課堂教學(xué)。利用多媒體技術(shù)，將知識點(diǎn)、儀表圖片、動作狀態(tài)等多種信息結(jié)合起來，將各類型儀表結(jié)構(gòu)原理以及工作狀態(tài)生動地表現(xiàn)出來。例如，在講解彈簧管壓力計(jì)時，以動畫形式演示彈性元件的工作形態(tài)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動作過程，再利用圖片展示在實(shí)際設(shè)備上的應(yīng)用。多媒體教學(xué)的同時再配合板書教學(xué)，既加強(qiáng)了直觀性，又調(diào)動了學(xué)生的主動性。同時提高在有限學(xué)時中的課程容量和質(zhì)量，彌補(bǔ)少學(xué)時所帶來的缺失。

2.3 實(shí)踐教學(xué)部分

化工儀表及自動化的教學(xué)應(yīng)以實(shí)踐應(yīng)用為目的，缺乏實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)會嚴(yán)重影響教學(xué)效果。校區(qū)面臨著現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源有限，所以應(yīng)想方設(shè)法克服困難，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。

首先，認(rèn)知實(shí)踐，聯(lián)系本專業(yè)其他實(shí)驗(yàn)課程上所用到的與儀表及自動化相關(guān)的儀器設(shè)備，讓同學(xué)們回憶或在做實(shí)驗(yàn)時特別留意所接觸到的有關(guān)檢測儀表與自動控制系統(tǒng)的實(shí)物及其工作原理。

其次，仿真實(shí)踐，利用教學(xué)仿真軟件系統(tǒng)搭建的仿真平臺，在模擬教學(xué)過程中，學(xué)生根據(jù)軟件的提示，發(fā)現(xiàn)和掌握控制規(guī)律，在模擬環(huán)境下實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對化工儀表及自動控制專業(yè)知識的理解能力，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，為應(yīng)用型、具有創(chuàng)新意識的人才培養(yǎng)提供一種理想的學(xué)習(xí)平臺。

再次，組裝設(shè)計(jì)實(shí)踐，利用有限資源設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)室能夠?qū)嵤┑膶?shí)驗(yàn)，盡量做到實(shí)驗(yàn)與所學(xué)緊密結(jié)合，學(xué)以致用，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解消化理論知識。例如，鼓勵學(xué)生利用簡單熱電阻或熱電偶等動手組裝和檢驗(yàn)恒溫水槽，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動手能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而掌握所學(xué)知識。

最后，加強(qiáng)與專業(yè)課實(shí)踐環(huán)節(jié)的結(jié)合，提高實(shí)踐時效，為綜合并聯(lián)實(shí)踐。例如，學(xué)校最近引進(jìn)浙江中控的化工儀表自動控制裝置及精細(xì)化工實(shí)訓(xùn)裝置各一套，本課程與專業(yè)課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)結(jié)合，在課程設(shè)計(jì)或?qū)嵱?xùn)中增加少量學(xué)時，讓學(xué)生利用做大作業(yè)的時間完成子作業(yè)，比如要求學(xué)生總結(jié)在常減壓精餾實(shí)訓(xùn)過程中所使用的各類檢測儀表及控制系統(tǒng)。要求學(xué)生從自己選擇的某一段工藝流程出發(fā)，總結(jié)所用的簡單控制系統(tǒng)，其內(nèi)容必須明確指出被控對象，對象特性分析，在工藝流程中的作用；被控變量的確定，測量元件變送器的確定，控制器及其控制規(guī)律的分析和確定；執(zhí)行器的選擇確定；操縱變量的選擇確定；以及當(dāng)被控變量偏離給定值時，自動控制系統(tǒng)使其恢復(fù)到給定值的控制過程分析。

實(shí)踐教學(xué)分幾個主要組成部分，所占比例如下圖所示。

實(shí)踐環(huán)節(jié)各組成部分

縮減理論教學(xué)學(xué)時，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時。若增加8學(xué)時實(shí)踐課時，其中應(yīng)包括水箱液位簡單控制系統(tǒng)的實(shí)踐與認(rèn)知2學(xué)時，利用Cu50熱電阻組裝并檢驗(yàn)超級恒溫水箱2學(xué)時，化工過程控制仿真實(shí)驗(yàn)室典型化工單元的仿真實(shí)驗(yàn)2學(xué)時，綜合實(shí)踐對專業(yè)實(shí)訓(xùn)中儀表及控制系統(tǒng)的使用總結(jié)分析2學(xué)時。只有強(qiáng)調(diào)學(xué)生動手，將所學(xué)知識與實(shí)踐相結(jié)合，才有利于提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而為培養(yǎng)應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。

2.4 考核方式

我校的化工儀表及自動化課程，目前的評價考核體系大多采取規(guī)范的卷面考核方式。為了適應(yīng)應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下的課程要求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須對考核方式進(jìn)行改革。采取多種形式的“3+3+2+2”為“隨堂測驗(yàn)+大作業(yè)+實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)+平時表現(xiàn)”考核方式，通過考核方式的改變，旨在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，改變以往平時不學(xué)習(xí)、期末突擊復(fù)習(xí)的現(xiàn)象，加深學(xué)生對基本知識的掌握。

為了驗(yàn)證課堂上基礎(chǔ)知識的掌握情況，仍需對課程必要的知識進(jìn)行考核，采用隨堂測驗(yàn)的形式，題量及占用比重減少，同時增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核和占用比重。另外結(jié)合專業(yè)課程設(shè)計(jì)（同上小節(jié)中內(nèi)容），增加大作業(yè)，這個作業(yè)是結(jié)合專業(yè)課程設(shè)計(jì)一起分組進(jìn)行，不同組的學(xué)生題目不同，所需的儀表和控制系統(tǒng)也不同，如果時間充足，還可以進(jìn)行課堂討論，形成良好的課堂氛圍和教學(xué)互動。同時對整個課程復(fù)習(xí)與回顧，學(xué)生在完成作業(yè)的同時，就完成了對課程的復(fù)習(xí)和所有知識的融會貫通，形成了對自動控制系統(tǒng)的全面理解。這種考核方式能促使學(xué)生主動理論聯(lián)系實(shí)際，將課程與工藝過程聯(lián)系起來，培養(yǎng)良好工程意識。

2.5 外部環(huán)境的激勵

為進(jìn)一步提高學(xué)生對實(shí)際知識應(yīng)用，本課程不應(yīng)只局限于課堂和實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，更應(yīng)該走出課堂。

根據(jù)我校服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會全面發(fā)展的要求，面向遼陽地方化工企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)控制過程，校企合作，引企入校，將教學(xué)搬進(jìn)化工儀表及自動化實(shí)訓(xùn)中心或化工生產(chǎn)企業(yè)?；诨どa(chǎn)過程，按照參數(shù)檢測的實(shí)際結(jié)果，對企業(yè)目前存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生討論，為企業(yè)出謀劃策，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鞏固所學(xué)的知識，突出以培養(yǎng)應(yīng)用型化工人才為目的的教學(xué)特色，為地方化工企業(yè)服務(wù)。

同時，近年來興起的全國性化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)大賽，我校學(xué)生在大賽中也取得較好的成績，這對“化工儀表及自動化”的學(xué)習(xí)帶來直接的好處，將所學(xué)的化工儀表與自動控制原理及知識應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)軟件中，參與化工設(shè)計(jì)。通過這種外部激勵，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對化工儀表及自動化知識的進(jìn)一步了解和應(yīng)用，為以后工作中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

3 結(jié) 論

應(yīng)用型本科高校作為培養(yǎng)優(yōu)秀技術(shù)人才的搖籃，也面臨著教育改革的艱巨任務(wù)。在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下我校正面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為適應(yīng)學(xué)?！芭囵B(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)”的要求，化工儀表及自動化課程在教學(xué)中，只有以崗位需求為導(dǎo)向，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出工程應(yīng)用，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，建立以能力考核為本的靈活考核模式，才能著力培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的應(yīng)用型人才，才能切實(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐能力、就業(yè)能力和創(chuàng)新能力。

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