《集散控制与现场总线》课程教学改革与实践_集散控制与现场总线

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《集散控制与现场总线》课程教学改革与实践

作者：陈怀忠 韩承江

来源：《职业·中旬》2010年第10期

一、引言

工业自动化技术根据控制对象特性分为过程自动化和制造自动化两大方向,《集散控制与现场总线》是过程自动化专业的一门核心专业课程。课程涉及到自动控制原理、过程控制技术、集散控制技术等课程的学习,在过程自动化高技能人才培养中占据较重要的地位。长期以来,在教学内容上侧重讲解四大变量的原理和各种经典控制算法,以讲解为主,同时开展验证性教学实验。课程内容陈旧,理论与实践相互脱节,基本上是“教师讲,学生听;教师写,学生抄;教师考,学生背”的比较呆板的教学模式。难以调动学生学习的积极性和主动性。为了改变这种教学状况,本教学团队近几年经过不断摸索实践,在课程体系构建、教学方法和手段等方面进行全面改革,将理论与实践紧密联系起来,大大调动了学生积极性。

二、基于工作工程课程体系构建

1.课程体系构建

首先对教学内容进行调整,构建基于工作工程的课程体系。以过程控制职业能力的培养和职业素质教育为主线,突出综合职业能力的培养,从明确岗位群——职业岗位分析——典型工作任务——设计学习领域——设计学习领域课程的顺序进行分析。《集散控制与现场总线》课程体系构建流程如图所示。

《集散控制与现场总线》课程体系构建流程图

具体教学内容包括三个模块:基础模块、应用模块和技能模块。基础模块以必需够用为度,弱化原理讲解。技能模块和应用模块以企业真实项目为载体,是针对高职高专生产过程自动化技术专业和自动化类专业学生的系统安装调试和操作维护岗位职业能力所需知识、能力、素质要求而设计。

课程体系构建以培养学生从事集散控制系统运行及维护岗位工作的核心职业能力为主线,使学生掌握过程控制系统的基本理论知识,并通过集散控制系统实训项目的操作训练,使学生熟悉集散控制系统的构成、工作原理,并具有一定生产过程自动控制系统的策略组态、系统运行维护能力、故障处理能力和管理能力;每个项目的学习和训练内容是依据过程控制系统维护员、仪表维修工职业岗位典型工作任务所需要的知识、能力、素质要求,依据核心能力、行业

通用能力和敢为专项能力的要求而设计的。项目的实施按照实际系统工作过程组织教学活动,融合了理论知识传授和职业岗位技能训练。

2.课程内容开发

整个项目训练内容以实际生产过程控制中液位、压力、温度、流量四大工业变量为主要控制参数,以测量与控制仪表、DCS控制系统为主要控制装置,以任务为驱动展开对学生职业能力的训练和培养,通过模拟真实企业工业环境等多种学习情境设置,充分发挥学生的积极性、能动性,激发学生的学习兴趣和创新意识,提高学生的技术应用能力,培养学生的职业素养,为学生今后胜任职业岗位工作,适合职业变化和可持续发展打下一定的基础。在课程内容的选择与排序中,围绕工作任务学习的需要,以工作任务为中心选择和组织《集散控制系统及现场总线》课程的核心内容,来体现综合职业素质的培养。将课程内容划分为互相联系的学习情景,以项目化教学来组织课程内容,通过对各学习情景中学习目标、主要内容、授课方式、师生要求等各项内容的描述,来规范课程所要求的内容。为了实现以上目标,根据实训装置需要编写相应一体化教材。

三、教学方法改革

为了适应企业对应用性技能人才的需求,有效实施

“教、学、做、工、融合”一体化教学模式的实施,本课程建设小组突破了传统教学方法,探索采取“行为引导型”教学法,教学团队于2008年开始,在《集散控制与现场总线》课程中展开了“行动导向”教学法实践研究,至今已有5个教学班级进行了该教学方法实践,收效较好。

1.“行动导向”教学法在课程中的应用

(1)教学准备阶段(课前确定)。教师根据班级学生的特点,将班级的学生进行分组。

(2)下达任务书(引导文)。教师在投影幕布上投影任务书(引导文),任务书(引导文)分教学目标、教学任务、操作步骤三块内容,以任务四进行“行动导向”教学法为例,任务书见表1。

(3)检查阶段。及时了解学生对任务的实施情况,对学生遇到的问题,作好引导,过程与答案由学生自己得出。

(4)项目成果展示阶段。根据分工,各小组推选一名主讲员上台讲解任务的完成情况及演示任务成果。

(5)学生互评阶段。小组根据对上台演讲同学的演讲内容、演讲体态、演讲方法、演讲手段、演示效果、表达能力、专业能力、合作能力等进行综合评价。

(6)教师评价阶段。引导学生开展深入的自我批评,指出每个小组完成任务的优点与缺点。

(7)成绩考核阶段。对学生核心能力的建立上采取个体能力评价与小组合作能力评价、小组成员评价与自我评价、笔试或口试与动手能力测试相结合,而不是一卷论成败。

2.“教、学、做、工融合”教学模式

集中式“教、学、做、工融合”一体课程教学模式是基于职教规律、课程的特点、高职生的学习特点,根据过程控制系统制造、现场安装与调试及在设备中的维护与维修等岗位的知识与能力需求以典型应用案例为主线重构课程体系与教学内容将课程学习的场地安排在实训室、生产现场,将原来该门课程学习分散安排在15周完成变为集中在3周时间内完。成老师边讲解、边演示,学生边学习、边实践、边提问,实现知识与技能相融合,学生在“教、学、做一体”的教学环境下,较快理解并掌握现场总线系统安装、接线、调试能力。

3.利用现代化多媒体教学手段

教师积极学习制作教学课件和动画,利用多媒体教室,采用多媒体教学手段,给学生提供更多的图片、资料,增大课堂的信息量,尤其是将集散控制设备中复杂的机构原理,单闭环电路控制过程等通过课件比较形象的展示出来。课程采用多层次立体化的现代教育技术,课堂教学全程采用现场教学、多媒体教学和网络教学,突出教学重点,分解教学难度,形象生动,有助于激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性,从而提高教学效率。

4.现场教学法

校内实训教学在实训室进行,现场教学在校外实训基地完成。在教授《集散控制与现场总线》课程中,教师直接将学生带到校外实训基地,现场对工厂DCS控制,现场总线设备的硬件系统运行和软件调试有关问题现场讲解,学生印象较深。

几年来,对该课程在课程体系、教学方法、教学模式等进行了一系列改革与实践,着眼于学生岗位职业能力和面向未来的迁移能力的培养,实现“教、学、做、工融合”的有机统一。按照职业岗位和工作任务设置课程,对课程内容进行取舍、重构。学生能在工厂仿真环境下接收职业指导,学生技能水平得到明显提高。

(作者单位:浙江工业职业技术学院)