制藥過程自動化與儀表課程“串級控制系統(tǒng)”說課設(shè)計

呂 品，李朋偉，岳麗麗

（河南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，河南 鄭州 450008）

制藥過程自動化與儀表課程“串級控制系統(tǒng)”說課設(shè)計

呂 品，李朋偉，岳麗麗

（河南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，河南 鄭州 450008）

以“串級控制系統(tǒng)”為例，通過對教材、學(xué)情、教學(xué)目標、教學(xué)重點和難點、教法與學(xué)法、教學(xué)過程等方面進行闡述，展示本節(jié)課的整體設(shè)計過程，充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，切實提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

制藥過程自動化與儀表；串級控制系統(tǒng)；說課設(shè)計

說課是教師將教學(xué)理念與教學(xué)實踐相結(jié)合，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程進行設(shè)計，從而提高課堂教學(xué)效果、改善教學(xué)質(zhì)量的一項教研活動。說課可以調(diào)動教師參加教研的積極性，提升教師授課水平，是高校培養(yǎng)青年教師的有效途徑[1]。制藥過程自動化與儀表為我校制藥工程專業(yè)的主干課程之一，本文以該課程“串級控制系統(tǒng)”小節(jié)為例進行說課設(shè)計。

1 教材分析

我校制藥過程自動化與儀表課程選用“十二五”國家級規(guī)劃教材、厲玉鳴主編、化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化工儀表及自動化》，該教材集教學(xué)內(nèi)容的先進性與敘述的深入淺出為一體，能夠很好地滿足工科類學(xué)生需求?！按壙刂葡到y(tǒng)”為第七章“復(fù)雜控制系統(tǒng)”第一節(jié)內(nèi)容，屬于復(fù)雜控制系統(tǒng)的常見類型之一。串級控制系統(tǒng)是在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，更適應(yīng)現(xiàn)代化制藥工藝的需求，教學(xué)內(nèi)容貼近工業(yè)實際。

2 學(xué)情分析

該課程授課對象為制藥工程專業(yè)三年級學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)過機械制圖、化工原理等課程，這就為本課程學(xué)習(xí)打下了良好基礎(chǔ)，但同時大三學(xué)生專業(yè)課程較多，學(xué)習(xí)壓力較大，容易產(chǎn)生倦怠心理，給教學(xué)帶來一定困難。因此，教師要多借助一些直觀的教學(xué)手段，運用多種方法豐富課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。

3 教學(xué)目標

結(jié)合我校工科類人才培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱和課程內(nèi)容特點，制訂本小節(jié)教學(xué)目標，包括知識目標、能力目標和素質(zhì)目標3方面。

3.1 知識目標

（1）掌握串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成；（2）理解串級控制系統(tǒng)的工作過程及其特點；（3）了解主、副控制器控制規(guī)律及正、反作用的選擇。

3.2 能力目標

（1）能夠分析串級控制系統(tǒng)的控制過程及各環(huán)節(jié)的作用；（2）能夠運用所學(xué)知識分析被控對象的特性，對串級控制系統(tǒng)進行初步設(shè)計。

3.3 素質(zhì)目標

通過本小節(jié)的教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成主動思考和學(xué)習(xí)的習(xí)慣，培養(yǎng)分析問題和解決問題能力，同時提高學(xué)生團隊合作意識。

4 教學(xué)重點、難點

根據(jù)教學(xué)大綱和課程內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生實際情況，確定本小節(jié)教學(xué)重點和難點。重點：串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成；難點：串級控制系統(tǒng)的工作過程。

5 教法與學(xué)法

5.1 教法

制藥工程專業(yè)的培養(yǎng)目標和課程定位均注重實踐應(yīng)用，因此教學(xué)過程中，應(yīng)當強調(diào)將理論知識與實際生產(chǎn)相結(jié)合，重視學(xué)生工程素質(zhì)和設(shè)計能力培養(yǎng)[2]。根據(jù)這一教學(xué)理念，結(jié)合本小節(jié)教學(xué)目標，采用多媒體教學(xué)法、案例教學(xué)法、問題啟發(fā)式教學(xué)法、比較教學(xué)法、講練結(jié)合教學(xué)法開展教學(xué)活動，并讓學(xué)生以小組討論形式參與教學(xué)活動。

（1）多媒體教學(xué)法：以多媒體手段展示圖片和視頻等，借助多媒體直觀、形象的特點，集中學(xué)生注意力，同時以板書突出教學(xué)重點和難點。

（2）案例教學(xué)法：結(jié)合藥廠實際和制藥過程，選擇經(jīng)典的工程案例，將理論知識與實踐應(yīng)用有機融合。例如，串級控制系統(tǒng)適用于所受干擾比較劇烈、頻繁，滯后較大的對象，在案例選擇上，以工業(yè)常用的管式加熱爐為例來講授串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理。

（3）問題啟發(fā)式教學(xué)法：有目的地結(jié)合案例提出一些問題，如影響管式加熱爐出口溫度的因素有哪些？簡單控制系統(tǒng)能否滿足對爐出口溫度的嚴格要求？如何對簡單溫度控制系統(tǒng)進行改良設(shè)計？利用課堂提問調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生獨立思考或小組討論，引導(dǎo)學(xué)生對案例進行剖析。

（4）比較教學(xué)法：在講授新知識過程中，有意識地選擇講過的類似內(nèi)容進行比較，這樣既促進學(xué)生對新知識的理解，又復(fù)習(xí)了舊知識，一舉兩得。如在講串級控制系統(tǒng)方框圖時，可以將其與簡單控制系統(tǒng)方框圖進行對比，兩者的異同之處學(xué)生一目了然，很容易就記住了串級控制系統(tǒng)方框圖。

（5）講練結(jié)合教學(xué)法：將教師講授和學(xué)生練習(xí)結(jié)合起來，教師邊講解學(xué)生邊練習(xí)，不但能加深學(xué)生對知識的理解，還能及時反饋教學(xué)效果，便于教師調(diào)整教學(xué)過程。如串級控制系統(tǒng)中主副控制器正、反作用的選擇，在講解完例子后就讓學(xué)生做習(xí)題，檢查學(xué)生對該知識點的掌握情況。

5.2 學(xué)法

（1）該課程內(nèi)容抽象、邏輯性較強，學(xué)生要做好課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)工作，及時梳理知識脈絡(luò)，將新舊知識融合吸收。

（2）在案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)基礎(chǔ)上，學(xué)生進行思考和討論，陳述自己的觀點，鍛煉分析和解決問題能力。

6 教學(xué)過程

教學(xué)過程即教學(xué)活動的展開過程，是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，積極主動地獲取知識和經(jīng)驗的過程，也是教師和學(xué)生交往互動的過程。為了使教學(xué)有序、有效進行，將“串級控制系統(tǒng)”小節(jié)的教學(xué)過程分為5個環(huán)節(jié)。

6.1 復(fù)習(xí)鋪墊，導(dǎo)入新課

復(fù)習(xí)簡單控制系統(tǒng)相關(guān)知識和應(yīng)用情況，講述現(xiàn)代化制藥工業(yè)的發(fā)展趨勢、自動化控制技術(shù)以及更能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需要的復(fù)雜控制系統(tǒng)，從而引出復(fù)雜控制系統(tǒng)的一種常見形式——串級控制系統(tǒng)。這能使學(xué)生對串級控制系統(tǒng)有一個簡單的了解，同時激發(fā)學(xué)生的好奇心，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。

6.2 介紹案例，提出問題

以管式加熱爐為例講授串級控制系統(tǒng)。先用多媒體展示什么是管式加熱爐，播放實物圖片、動畫視頻等，讓學(xué)生熟悉其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后介紹管式加熱爐的加熱方式、加熱特點、對爐出口溫度的控制要求等，進而提出問題：如何對管式加熱爐設(shè)計溫度控制系統(tǒng)？簡單控制系統(tǒng)能否滿足爐出口溫度的控制要求？燃料波動對爐出口溫度會有怎樣的影響？在之后的案例分析過程中，教師要層層設(shè)疑，利用問題不斷激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生積極主動地思考。

6.3 小組討論，分析案例

安排學(xué)生開展小組交流，對提出的問題進行分析討論。分組時要考慮學(xué)生的特點。例如，男生對該課程興趣較濃，思維比較活躍，而女生思維相對較縝密，因此將男女生混合分組效果更好。在學(xué)生小組討論過程中，教師要發(fā)揮主導(dǎo)作用，勤于走動，仔細觀察，參與學(xué)生的討論，適時進行指導(dǎo)。如在分析管式加熱爐出口溫度的影響因素時，教師要層層深入設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生進行思考和討論，進而逐步引出串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成、工作過程等相關(guān)知識。提問、討論教學(xué)模式充分發(fā)揮了學(xué)生主體作用，使學(xué)生主動探究、思考，培養(yǎng)分析問題、解決問題能力。

6.4 練習(xí)鞏固，加深理解

分析完案例后，對串級控制系統(tǒng)相關(guān)知識點進行梳理，選擇一些典型例題，讓學(xué)生隨堂練習(xí)，加深對知識的理解，同時反饋知識掌握情況。如在講完管式加熱爐后，教師可列舉聚合釜反應(yīng)器，讓學(xué)生設(shè)計其溫度控制系統(tǒng)，并繪制控制系統(tǒng)的方框圖、敘述控制工作過程等，提高知識運用能力。

6.5 課堂小結(jié)，布置作業(yè)

在課堂的最后環(huán)節(jié)，教師對所講授內(nèi)容進行總結(jié)，回顧本小節(jié)重點、難點，幫助學(xué)生整合知識、厘清脈絡(luò)。另外，還要布置一些課后作業(yè)或思考題。如在制藥生產(chǎn)過程中，還有哪些對象使用串級控制系統(tǒng)？它們是怎樣工作的？這樣學(xué)生在查閱資料、解答問題過程中，會更加熟悉串級控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，進一步理解串級控制系統(tǒng)的工作原理等。

7 教學(xué)反思

制藥過程自動化與儀表是一門應(yīng)用性較強的課程，本次教學(xué)活動緊密聯(lián)系工業(yè)實際，以“現(xiàn)代化制藥工藝對自動控制的需求”為切入點，引出串級控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容。以工業(yè)常用的設(shè)備為例，通過圖片、視頻等豐富的教學(xué)資源，以問題為導(dǎo)向，啟發(fā)學(xué)生主動探究和學(xué)習(xí)，突出學(xué)生主體地位。通過課堂教學(xué)實踐，有效達到了教學(xué)目標，獲得了良好教學(xué)效果。同時也發(fā)現(xiàn)在小組討論環(huán)節(jié)，部分學(xué)生表現(xiàn)不夠積極，下一步要完善評價機制，促進學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)。

[1]付陳增．生物化學(xué)《酶的組成、分類與特點》說課設(shè)計[J]．中國校外教育，2015（5）：87．

[2]李朋偉，殷鵬輝，張景亞，等．制藥過程自動化與儀表課程教學(xué)方法改革[J]．中國西部科技，2014，13（4）：107-108．

G424．21

B

1671-1246（2017）19-0063-02

注：本文系河南中醫(yī)藥大學(xué)博士科研基金資助項目（BS JJ2016）