应用型技术本科院校“过程控制系统”课程教学方法讨论

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摘要：“过程控制”是当前工科院校自动化专业开设的一门专业必修课。结合应用型技术本科院校特点，本文分析了我校开设该课程过程中所存在的问题，并对该课程的教学改革的方法和取得的一些成果进行阐述，有利于指导进一步的教学。

关键词：过程控制；教学改革；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）01-0170-02

一、引言

《过程控制系统》是工科院校自动化专业的一门核心专业课程，课程知识点涵盖了自动控制理论、自动化仪器仪表、工艺技术、计算机和网络技术等，是一门具有很强应用性和实践性的核心专业课。国内大多数理工科高校的自动化专业都开设了《过程控制系统》这门课程。我校作为技术应用型本科院校，也将“过程控制系统”课程作为我校自动化专业的一门重要专业课，本课程的教学要求学生能够掌握过程控制系统的基本特点、控制系统组成与基本控制原理；掌握控制系统数学模型及建立方法，掌握计算机集成控制系统、计算机网络控制系统结构与应用。开设本门课程之前学生已经学过“自动控制原理”、“计算机控制系统”等课程，目前，我们学校自动化专业获得了上海市试点专业资助建设，为我校自动化专业的特色专业课程建设提供了契机。

二、改进化教学方法

我校一直致力于培养具有扎实理论技术基础，具有较强技术创新和实践能力，能在一线生产现场从事工业技术应用、管理与技术服务的高等技术应用型人才，这使得我校的课程教学跟985研究型大学不能完全一样，需要紧跟办学仿真改革教学方法。

目前存在的问题：当代大学生多是独身子女，学习态度一般，特别专业性强的专业课，如果纯粹填鸭式理论教育，学生的收获不多。

针对以上所指问题，《过程控制系统》这门课的教学改革以如何激发并提升学生的学习兴趣、提高学生自主学习和创新能力为最终目的。教学改革的方法重点包括改进教学（包括实践环节）方法、授课方式等，将枯燥的理论与实际工业现场尽量联系起来，增加实践设计，包括实验设置的二次开发，或者购买新的实验设备，培养学生自主设计控制系统，对所学理论知识的应用能力。

（一）讲好绪论课，提高学习兴趣

如何在课程之初就吸引学生，提高学生的学习热情是课程组教研的重点内容之一。在绪论课上，老师首先向学生强调本课程的性质、任务及地位等，同时强调和其他已学课程的关联性，以及会和哪些后续环节相关联。同时讲述过程控制的历史发展和研究现状，重点给学生展示大量的实际工程应用案例以及学生利用课程设计与毕业设计开发的成品和教师在过程控制方面的科研成果。让学生对这门课充满期待，找到学习方向，以此来提高学生的学习兴趣。

（二）注重实际案例分析，培养学生的工程思维

在每个重要的控制系统讲授完成之后，都要讲授一个实际机组实例，实例中不但包含模拟量控制，还有相应的信号测量部分和手自动跟踪部分，同时结合控制逻辑进行讲解。同时基于安全考虑，介绍一些报警和连锁保护知识，这样，学生除了对知识有了系统认知，也培养了学生的安全意识。

（三）增加知识讲座，了解行业发展现状

希望学院每年都能请一些有工作经验的校友讲一些过程控制现场情况，以及企业对人才需求的方向，使学生更好地了解行业现状，毕业前应该进行哪些方面的知识储备。同时也希望请一些过程控制领域内的专家学者进行学术报告，让学生有机会了解过程控制的前沿研究，关注过程控制的未来发展。

三、改进教学手段

（一）高质量多媒体课件的研发与应用

过程控制课程是一门和实际结合紧密的学科，内容既有控制理论知识，又和工厂运行实际相结合。为了增加直观性，本课程已采用多媒体授课很多年，但是多以PPT课件为主，板书为辅，形式过于单一。将来希望课题组教师对本门课程的课件进行大力度的研发，多增加一些动画演示，与多媒体教学结合起来，使得知识点直接明了，授课方式更加生动，学生掌握起来更容易，同时也提高了学生的听课兴致和提升了学生的学习效率。

（二）网上教学平台的开发和应用

建立网络交流平台，可以使师生之间的协作不受时间和空间的限制。老师可以将教学的相关资料上传到网站上，并在网站上布置作业、网上答疑、讨论，学生能及时方便地得到老师和其他同学的解答。

（三）辅助教学软件的应用

过程控制课程的教学重点是给学生一个“系统”的概念，实际应用的过程控制系统，大多数都是闭环反馈控制系统，主要包括检测传感器、控制器，执行器和被控对象等组成。过程控制系统主要是根据控制指标的要求，进行系统建模和控制器设计计算，并对各部件进行选型并整定。在讲解过程中，应用Matlab软件里面的SIMULINK软件，根据过程对象的数学模型，搭建系统模型，并进行仿真验算，通过调整控制器参数，观察系统仿真输出曲线，直到达到系统要求的目标为止。尤其在控制器动态特性和各种复杂控制系统以及控制系统的整定等知识的讲解中，MATLAB仿真实例便于学生比较各种控制方法的优缺点，增强了直观性，同时也能让学生学到一种解决问题的方法和手段。

四、强化实践应用能力

实践环节包括实验环节、课程设计和后续的仿真培训等。

（一）实验设计

实验教学是过程控制系统课程教学的重要环节，实验环节是培养学生独立设计控制系统能力的重要实训手段。实验教学主要以突出学生独立自主完成系统设计能力的培养，学生为主，授课老师为辅。我校过程控制实验室设备是浙江天煌教仪研发的，学生可以在实验台上进行一些验证性和自主设计实验，包括单容液位定值控制系统、液位与进水流量串液级控制系统、锅炉内胆水温前馈――反馈控制系统等。另外，新建的PLC和DCS实验室也可以满足学生的一些自主设计实验的需求。

（二）课程设计改革