基于云班課的“熱工自動控制系統(tǒng)”課程改革初探

周 斌， 陳 晶， 程 蓓， 李 淼

(安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 安徽 合肥 230051)

0 引言

“熱工自動控制系統(tǒng)”課程是高職高專熱能與發(fā)電工程類專業(yè)的主干課程，本課程教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握自動控制的基本知識，比如自動控制系統(tǒng)的基本概念、單回路控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、前饋——反饋控制系統(tǒng)、導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)及比值控制系統(tǒng)等內(nèi)容。使學(xué)生能夠正確地處理火電廠典型控制系統(tǒng)的問題，比如單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、汽包鍋爐自動控制系統(tǒng)、直流鍋爐自動控制系統(tǒng)、汽輪機控制系統(tǒng)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)等，同時提高學(xué)生的基本素質(zhì)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師在課堂講授理論知識，在實訓(xùn)室訓(xùn)練實踐能力。近年來，在實際的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)不少問題：(1)學(xué)生上課精力不集中，玩手機、睡覺等行為影響教學(xué)質(zhì)量。(2)教學(xué)互動差，教師提問，學(xué)生不回答，課堂單調(diào)沉悶。(3)教師評價學(xué)生手段少，往往就是出勤、作業(yè)、考試，且不能快速公開，不能及時公開獎勵學(xué)生，形成競爭，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情?；谝陨弦蠛蛦栴}，筆者試探了借助云班課的工具來組織教學(xué)。

1 課程設(shè)計

筆者按照“為啥教、教什么、怎么教、用啥教、誰來教、教給誰”這一主線，來設(shè)計本課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)資源、師資配備和進行學(xué)情分析。

1.1 教學(xué)目標(biāo)

本次教改的專業(yè)為電廠熱工自動化技術(shù)，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，確定本課程的教學(xué)目標(biāo)為培養(yǎng)電廠熱工自動控制系統(tǒng)及自動控制裝置的安裝、調(diào)試和試驗人員；培養(yǎng)電廠熱工自動化儀表的安裝、調(diào)試、校驗以及維修人員；熱工自動控制系統(tǒng)及自動控制裝置的運行維護和檢修人員。

1.2 教學(xué)內(nèi)容

本課程以電廠主要熱工參數(shù)(水位、溫度、壓力、流量)為載體，以電廠典型的控制系統(tǒng)為引領(lǐng)，結(jié)合文群英教授的《熱工自動控制系統(tǒng)》和向賢兵教授的《熱工控制系統(tǒng)運行與維護》以及筆者所在學(xué)校的相關(guān)實訓(xùn)室的實訓(xùn)資源整合教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建由簡單到復(fù)雜的教學(xué)項目。

1.3 教學(xué)方法

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容確定本項目的教學(xué)適用翻轉(zhuǎn)課堂的理念，以任務(wù)為驅(qū)動，以虛擬和真實的過程控制對象為載體，以電廠典型的控制系統(tǒng)開發(fā)過程為主線，進行教學(xué)設(shè)計，突出“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)的特點，以學(xué)生為主體，在做中學(xué)、學(xué)中做，教師引導(dǎo)，小組合作探討，以任務(wù)驅(qū)動型的方式基于信息化環(huán)境完成整個教學(xué)過程，使學(xué)生完成特定的學(xué)習(xí)任務(wù)。

1.4 教學(xué)資源

采用的教材是中國電力出版社的職業(yè)教育規(guī)劃教材《熱工自動控制系統(tǒng)》，文群英教授主編；主推薦的教參是中國電力出版社的職業(yè)教育規(guī)劃教材《熱工控制系統(tǒng)運行與維護》，向賢兵教授主編。同時配以虛擬過程控制對象(A3000)說明書、實體對象的自動化儀器儀表實訓(xùn)系統(tǒng)實訓(xùn)指導(dǎo)書、和利時MACSV系統(tǒng)使用指導(dǎo)書。實訓(xùn)室有：虛擬控制實訓(xùn)室有20臺裝A3000軟件的計算機，控制儀表組裝實訓(xùn)室有6套自動化儀器儀表實訓(xùn)系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)實訓(xùn)室配有1套和利時MACSV主控單元。根據(jù)信息化教學(xué)的需要，在藍墨云平臺建立了“熱工自動控制系統(tǒng)”課程資源庫，上面有豐富的PPT、圖片、視頻等資源。

1.5 師資配備

本課程教學(xué)團隊為5人，相關(guān)情況是，學(xué)歷學(xué)位：碩士3人、本科2人；職稱：教授1人、副教授2人、講師和工程師各1人；雙師資格：高級雙師1人、中級雙師4人；年齡：40歲以上3人，40歲以下2人。充分保證了教學(xué)需要。

1.6 學(xué)情分析

所教授的對象為高職電廠熱工自動化技術(shù)專業(yè)二年級學(xué)生，具備一定的自動控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識，熟悉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制原理、檢測技術(shù)等知識，不熟悉電廠控制系統(tǒng)、控制裝置，及相關(guān)的軟硬件，缺乏操作規(guī)范意識、崗位認知能力，但是思維活躍，善于運用網(wǎng)絡(luò)，對計算機和實踐操作的學(xué)習(xí)比較感興趣，故而利用信息化教學(xué)平臺，充分使用教學(xué)資源進行“教、學(xué)、做”一體化、項目化教學(xué)，使學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)方式，效果會更加突出。

2 課程實施

借助云班課平臺，教學(xué)過程就不再限于課堂，延伸到了課前和課后，不同于傳統(tǒng)教學(xué)中，師生僅可以在課堂交流。云班課加強了師生的聯(lián)系，讓師生關(guān)系朋友化，真實交流的尷尬場面在虛擬網(wǎng)絡(luò)中不存在，更方便學(xué)生大膽地提問，老師及時回復(fù)，形成良性的交流互動，讓教師的人格魅力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.1 課前

在云班課平臺發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生明確本次課的教學(xué)目標(biāo)，了解學(xué)習(xí)任務(wù)、熟悉軟件和硬件操作。同時指導(dǎo)學(xué)生異質(zhì)分組，學(xué)生按照任務(wù)書的指導(dǎo)，通過小組交流討論，初步構(gòu)建控制系統(tǒng)的設(shè)計、實施、調(diào)試等方案。

2.2 課堂

教師講解相應(yīng)控制系統(tǒng)的實例，引起學(xué)生興趣，自然導(dǎo)入新課。采用任務(wù)驅(qū)動、教師示范操作、學(xué)生合作完成等方法，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作探究，充分發(fā)揮其學(xué)習(xí)主體作用，體現(xiàn)了學(xué)中做、做中學(xué)，教學(xué)做合一的教學(xué)理念。教學(xué)中借助云班課里上傳的電廠控制設(shè)備、控制系統(tǒng)的圖片和視頻，組態(tài)王軟件和虛擬過程控制對象軟件，真實的自動化儀器儀表實訓(xùn)室，使抽象問題具體化，解決了傳統(tǒng)教學(xué)的難題，突破了教學(xué)的難點，提高了學(xué)習(xí)效率，同時使學(xué)生真正“動”起來、“活”起來；利用云班課學(xué)習(xí)平臺的在線測試活動，讓學(xué)生學(xué)完后及時進行做題考核，并實時出現(xiàn)考核結(jié)果予以公示，形成了課堂與課下、教師與學(xué)生、過程與結(jié)果的多方面的評測系統(tǒng)，用于教師及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況并調(diào)整教學(xué)進度和重難點內(nèi)容。

2.3 課后

學(xué)生繼續(xù)完善項目任務(wù)，可以在云班課平臺下載組態(tài)王軟件和虛擬仿真軟件(A3000)安裝在自己的個人電腦上，隨時隨地進行項目練習(xí)。通過自己完成的任務(wù)與教師提供的實例比較分析，嘗試歸納出控制系統(tǒng)開發(fā)、運行、調(diào)試的技巧，構(gòu)建起完整的知識體系。

3 教學(xué)效果及反思

本課程教學(xué)基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法，以完成電廠典型控制系統(tǒng)開發(fā)、運行、調(diào)試為主線，借助信息化手段、虛實結(jié)合的實訓(xùn)設(shè)備，以學(xué)生為主體，完成理論、實踐一體化的教學(xué)，創(chuàng)新了線上線下、虛實結(jié)合的教學(xué)模式。

(1)利用虛擬的過程控制對象(A3000)軟件、視頻等信息化手段，幫助學(xué)生完成電廠典型控制系統(tǒng)開發(fā)、運行、調(diào)試的任務(wù)，實現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化、抽象問題形象化。虛擬軟件的應(yīng)用填補了實訓(xùn)室硬件的不足，讓學(xué)生真正可以做事，能做好事，可以隨時訓(xùn)練，加強技能培養(yǎng)，化解了教學(xué)的難點問題。

(2)利用課堂教學(xué)工具軟件進行一對多的任務(wù)實施作業(yè)指導(dǎo)，有針對性地對學(xué)生進行屏幕控制[1]，用手機戰(zhàn)勝手機，手把手地差異化指導(dǎo)，體現(xiàn)了學(xué)生的主體性[2]。

(3)利用藍墨云班課手機APP將教學(xué)擴展到不受時間、空間的限制，課前、課后、教室、寢室等線上學(xué)習(xí)，督促了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主訓(xùn)練，提高了學(xué)習(xí)的主動性[3]。

(4)教師利用藍墨云班課網(wǎng)站，實現(xiàn)了“資源”→“課程”→“資源”循環(huán)更新的信息化教學(xué)機制[4]，使得教學(xué)資源越來越豐富，方便了后期的教學(xué)。

(5)教師根據(jù)項目內(nèi)容及操作步驟制定詳細的打分規(guī)則，實現(xiàn)課堂訓(xùn)練及時公開、公平考核，使學(xué)生實時知曉自己的成績與排名，形成競爭機制，有效地促進了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自我約束性。

綜合考核表明，絕大多數(shù)同學(xué)都能完成教學(xué)任務(wù)要求，使學(xué)生的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)得到了很高的提升，當(dāng)然信息化課堂需要教師有較強的操控能力和靈活應(yīng)變能力，對教師自身的專業(yè)能力要求也較高，需要不斷地學(xué)習(xí)創(chuàng)新，與學(xué)生在互動中互相補充，彼此分享，方能實現(xiàn)教學(xué)相長。