《水工艺仪表与控制》技术探析

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【摘 要】 针对《水工艺仪表与控制》课程的教学特点，分析教学过程中存在的问题，为进一步提高教学效果，适应现代社会对给水排水专业人才培养的需求，必须以提高学生的创新能力和社会实践能力为目标。按照课程教学改革的基本原则，有针对性地对教学内容、教学方法手段、实践教学的问题，提出教学改革的方法和措施，通过改革，提高教学效果，增强学生的学习积极性和主动性，提高学生的创新能力和协作能力。

【关键词】 水工艺仪表与控制 教学改革 优化教学

在当前以信息为特征的知识经济时代，信息技术、仪表设备与通讯控制等技术已逐渐渗透到给水排水工程技术的各个领域，并对整个行业的发展起到了极大的推动作用。目前，国内大多数本科院校的给水排水工程专业均开设了《水工艺仪表与控制》课程，对于无论是即将走上工作岗位还是继续读研的学生来说，这都是一门非常实用的课程。然而，《水工艺仪表与控制》课程内容多，涉及的知识面广，既有深刻的理论阐述，又有很多的实践经验归纳。针对课程特点，本着“适应新形势”原则，提出了对本课程的改革设想。

1 《水工艺仪表与控制》课程的教学要求

1.1 课程特点与教学要求

《水工艺仪表与控制》是给水排水工程专业的一门重要的专业课程，它以物理学、电工电子学、流体力学、水质工程学等知识为基础，以掌握水泵、水处理工程、给水排水管网系统等专业知识为条件，主要内容包括：自动控制基础知识，给水排水自动化仪表与设备，管道系统的控制调节，給水处理系统的控制技术，污水处理厂的监控技术[1]等。

所以它是一门多学科交叉的课程，同时又是一门理论与实际应用紧密结合的课程，既涉及基础知识又包含专业知识，内容广泛。因此要求代课教师自身知识面宽，既了解控制技术又了解专业知识，并且能够将二者相互融合，在教学时不仅要讲清楚基本理论，还要能够理论联系实际。学生则要求基础扎实，专业牢靠，这样才能把所学的知识灵活运用到实践中去。

1.2 课程的发展与教学要求

信息技术、控制技术的发展日新月异，仪表设备技术的不断更新，对《水工艺仪表与控制》的教学内容也提出了更高的要求，教师应掌握相关技术发展的动态，教学要有一定的前瞻性，要能及时更新教学内容，讲授科学发展的最新成果。[2]

2 《水工艺仪表与控制》课程的教学现状

在近几年的教学中，发现《水工艺仪表与控制》课程教学中存在的诸多问题如下：

2.1 教学内容需不断更新

随着自动控制及计算机的快速发展，新型监测仪表，新的控制技术不断发展，一些老型仪表逐步被淘汰，使得部分教学内容显得陈旧且不实用，这就要求改革教学内容，使之与将来的工作实践相结合，适应社会潮流发展的趋势。如随着计算机的快速发展，集散控制系统（DCS）逐渐取代了PLC，在污水处理厂中所占的比例越来越大，但教材还是花费大量的章节讲解PLC，关于DCS的内容介绍的很少，如不更新教学内容，势必造成教学与应用的脱节。

2.2 实验及实践环节需要加强

自开设《水工艺仪表与控制》一课以来，一直采取的是多媒体教学的方式，然而在讲解各类监测仪表时困难较大，仪表结构原理比较枯燥，难于理解，学生的学习兴趣不高，而且学校缺乏相应的实调设备，学生只有到企业实训，但是，校外实训存在着费用高，联系繁琐且无保证的缺点，实际落实的非常少。

2.3 学生思想上对课程不够重视

很多学生对专业知识的理解比较狭隘，认为只有学好专业必修课才是硬道理，对于这门课程采取了忽视的态度，加上这门课程内容比较杂，很多理论难于理解，学生学习兴趣不高。甚至部分学生只在考试前对学习内容采取死记硬背的方式，考试过后，所学内容早已忘记了很多，大大影响了教学效果。

总之，为提高学生对《水工艺仪表与控制》课程的兴趣及教学效果，应该刻不容缓的针对当前存在的种种问题，进行教学改革与实践。

3 教学改革方法和措施

3.1 教学内容应精减，突出重点

目前，《水工艺仪表与控制》课程的教学课时只有32学时，在如此短的时间内要详细讲授全部的内容很不现实，因此教学当中应强调基础及其应用，重点突出。即在教学中适当降低理论要求，着重讲清结构、工作原理及选用方法，增强实用内容，减少微观分析，注重外部特性及其应用。

（1）被控对象数学模型：该部分涉及到高等数学微分等内容，且在今后的工作中用处不大，因此没有纳入教学计划中。（2）可编程控制仪表——PLC。将PLC部分的内容作为自学内容，不纳入教学计划中。（3）测量仪表。对于各类检测仪表与传感器，每一类只重点讲解一至两种，其他以简介和自学为主。“压力检测仪表 ”重点讲解弹性式和电气式压力计。“流量检测仪表 ”重点讲解差压式和转子式流量计。“液位检测仪表 ”重点介绍差压式液位变送器。而“温度检测仪表 ”以热电偶和热电阻温度计为主。这样即节约了课时，又突出了重点。

3.2 多媒体教学手段与“兴趣教学法”结合提高教学效果

在《水工艺仪表与控制》课程的教学过程中，应充分利用多媒体教学能利用图形、图像、文本、声音、动画等直观、生动的形式描述知识形成过程的特点，使学习活动处于积极状态，增强学生的学习兴趣，提高教学效果。

针对学生认为《水工艺仪表与控制》课程中很多内容枯燥且难于理解，学习兴趣不高的问题，采用“兴趣教学方法”，将生活中的事例结合教学内容，通过多媒体动画等制作，进行动态演示和讲解。

例如，在讲解“简单控制系统原理”时，结合了炉温控制的实际例子和动画，见图1。

某炉（被控对象）由于环境因素（干扰作用f）影响温度发生了变化，怎么办呢？首先是传感器（测量元件）测量炉温（被控变量y），得到炉温（测量值z）和正常炉温（给定值x）比较，大脑（控制器）根据比较结果（偏差e）给出方案（控制方案p），让电动机根据方案给阀门（被控对象）相应的指令（控制作用q），可能炉温情况会有变化，于是还得去测量炉温查看温度的改变情况，这样就形成了一个循环，形成一个简单控制系统，见图2。

兴趣教学手段提供了客观依据，激发了学生的学习兴趣，调动了学生内在的学习动力，提高了学生的理解能力，通过实践证明，采用这样的教学方式，教学效果得到了很大的提高。

3.3 加强实验及实践环节，注重培养学生的职业意识

进行实验及实践是配合理论教学必不可少的环节，尤其是《水工艺仪表与控制》一课的教学以实践应用为目的，缺乏实验及实践环节将严重影响教学效果。然而我校面临着现有实验室资源有限的不足，在这种情形之下，应想方设法克服缺点，加强该环节的教学。我们采取的方法是除了在现有条件下尽量开实验外，还有以下几种：第一：将该课程与学生的实习相结合，提前布置实习任务，利用同学到现场实习的机会，了解各类检测仪表及控制系统；第二，自行拍摄一些污水厂的仪表及控制系统及其操作过程，提高感性认识；第三，在课堂讲解仪表工作原理的同时，多向学生展示实物，并通过仿真软件适当增加演示实验的内容。

总的来说，实验及实践环节是该课必不可少的一个环节，必须引起足够的重视。通过这一环节，即增强了学生学习的感性认识和实际操作能力，又培养了学生的工程意识，锻炼了利用所学知识解决实际问题的能力。

4 结语

在《水工艺仪表与控制》课程的教学过程当中，只有不断改革，与时俱进，才能为快速发展的社会培养出符合时代要求的化工仪表类人才。在教学过程中，通过对教学内容、方法、手段等方面的改革，教学效果得到很大提高，学生的学习兴趣逐渐增强，学习成绩取得了很大进步。克服实践教学资料不足的影响，尽量让学生做到理论和实际相结合。在日后的教学过程中，还要不断改革，进一步提高教学质量，让《水工艺仪表与控制》课程成为受学生欢迎的一门课。

参考文献：

[1]崔福义.水工艺仪表与控制[M].第二版[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2]李永健.基于网络的协作学习平台在高校教学实践中的运用[J].中国青年政治学院学报，2009，（1）：121-125.

[3]刘建丽，田晶京.水工艺仪表与控制[M] .第一版[M].北京：中国电力出版社，2009.