自动化仪表与过程控制课程探索

郑雪娜

摘 要：阐述了自动化仪表与过程控制这门课程的学习目标及重要性，分析了独立学院学生的学习情况。为了培养出创新型应用技术技能人才，从教学方法及教学手段这两方面进行改革。让学生融会贯通，掌握一定的工程实践能力。

关键词：过程控制；Matlab；工程实践能力

引言：自动化仪表与过程控制这门课程是电气工程及其自动化的专业课。教学目标是使学生掌握工业过程控制系统的基本构成、工作原理、一般的分析设计方法和基本的实训技能。了解过程控制新技术，基本掌握现场总线、远程监控及组态软件等技术，理解先进的控制策略等[1]。与其相对应的过程控制课程设计则是检验学生学习过程控制这门课程理论与实践成果的重要环节。先从系统测试，系统建模，再到系统仿真。从单容对象的单回路控制到串级控制。从传统PID控制到先进控制策略。根据控制系统的特性，通过Matlab进行参数整定，并进行设计与仿真调试，最后进行系统实际调试。让学生具有一定的分析问题和解决问题的能力，为从事与本专业相关的科学研究和工程技术等工作打下一定的基础[2]。

一、学情分析

独立学院的学生由于基础一般较差，上课时往往处于听不懂的边缘，久而久之就会产生厌学情绪，直接放弃听课，这种例子屡见不鲜。通过课后与学生交流后了解到，独立学院的学生大多对于动手实践类课程更为感兴趣，尤其是实验环节类课程。而自动化仪表与过程控制这门课程就属于应用实践类课程，所以本课程的某些章节内容就能吸引学生的注意力。但是也仅仅局限于学习了，了解了这门课程的部分内容，并没有达到能使同学们举一反三的目标。

二、改革与探索

（一）教学方法。以往的教学方法均是通过PPT及板书的方式进行授课，较为枯燥乏味，不能营造良好的课堂气氛，学生无法融入其中。为了调动学生的学习兴趣，项目驱动的教学方法就是必不可少的。例如：讲解第一章过程控制系统的组成，这章节的内容是全书的基础，也是全书的引论；以锅炉汽包水位控制系统为例阐述出过程控制系统的四大要素，被控对象，调节器，执行器及反馈装置。让5名学生为一组进行小组讨论，分析出各组成部分的作用，并由1名学生进行解说，另外4名学生进行角色扮演，完成对该过程控制系统工作原理的分析与阐述。

让学生参与其中后，由小组之间互相提出问题，进行分组讨论与演练，达到让同学们主动能动的去学习，去思考问题。除了上述方法外，还可以布置学生自习的内容，第二次上课时以作汇报的方式，让学生自行上台讲解今天的课程内容，最后结束由老师做总结，肯定正确的，纠正错误的观点，并给予相应的评分，作为期末考核的附加分。由此，锻炼了学生的演讲及文献搜集与整理的能力，也激励学生养成自我求真的好品质。

（二）教学手段。所谓教学手段，老师用来教授知识的媒体、设备或是工具。现今大学校园里常见的手段有：黑板，多媒体投影系统及实验教学装置。如何结合这几种设备来更好的完成教学成了重中之重。例如：讲解第二章自动化仪表，多媒体投影系统能将仪表细部进行放大，并能将仪表使用过程通过影片的方式放映出来，直观地让学生了解到仪表的构成及工作原理。但是，学生在学习的当下，学会了相应的课程内容，当学期末或是实验开课时，又需要重头教授课程内容，没有起到直观的教学效果。而将教学视频改为实际的仪表，将普通教室改为实验室，在实验室讲解仪表组成，并立即指导学生进行实训项目，并不断练习，加以巩固，效果立竿见影。对于被控对象建模这章内容，将课堂搬到Matlab机房，通过实训达到学习的目的。

最后，通过课程设计类综合实验，让学生将课本知识与实践知识得到应用，将PLC原理及应用、工业组态软件等课程融会贯通。首先，根据被控对象反应曲线得出其数学模型。然后，通过Matlab/Simulink组件搭建系统模型，通过PID参数整定方法，得出最佳控制参数；最后，将实际设备集成，通过PLC完成系统硬件组态，编写相应的梯形图，根据仿真所得PID参数，实现PID控制，并利用相应的工业组态软件绘制相应组态界面。从工程的角度出发，使学生能具有一定的动手能力，分析和解决问题的能力。

三、结束语

通过对教学方法及教学手段的分析与改革，使学生能积极主动地去学习自己感兴趣的前沿知识以及实践类知识。尤其是课程设计类综合实验，让学生将所学过的相关知识联系起来，从设计的最初到项目的实施，到最后的调试与投用。每一个环节都由相应的组员参与完成，训练学生的团队协作能力，工程实践能力，把学生培养成为更具竞争力的创新型应用技术技能型人才。

参考文献：

[1] 艾红.过程控制与集散控制系统教学实践的研究.实验技术与管理[J].2010，27（3），129-131.

[2] 张月静.过程控制系统课程设计性实验的探索与研究[J].实验室科学，2014，17（4）：19-22.