《过程控制系统》课程工程实践教学项目设计

李小绵　杨燕　张琰

摘 要：“过程控制系统”工程实践项目教学是针对应用型自动化本科专业培养目标而设置的实践教学项目。在现有工业4.0实训基地的基础上，以增强学生工程应用实践能力，完成工程师基本训练为目标，开发出真实工程实践项目，在具有模拟工业生产环境下，实现教、学、做相结合，强化学生的综合应用所学知识，解决实际工程问题的能力。

关键词：工程实践 项目教学 过程控制

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（c）-0184-02

随着新型技术的迅速发展，社会对专业人才要求不断改变，以及学生学习途径的增多，现有“过程控制系统”教学已不能满足培养应用型专业人才的需求，我们在深入分析该课程的教学实际和系统总结教学经验的基础上，针对存在的问题提出了项目式教学思路，并经过多年研究与实践，取得了较好的效果。

实践教学项目的具体目标就是为工程教育创造出一个合理的、完整的、通用的、可概括的实践教学环境。它以专业知识应用能力的构思、设计、实施、运作的过程为载体，工程设计为导向，以项目训练为载体，让学生以主动的、实践的、有机联系课程之间关系的方式学习工程技术，增强实践能力。

“过程控制系统”课程是自动化专业一门实践性很强的专业课，该课程要求“学”与“用”密切联系，是学生多年学校理论学习与走上工作岗位的桥梁，因此该课程的教学重点就是对学生工程应用实践能力的培养。我校建立的省级重点实验室——基于工业4.0实训基地，为该课程实践教学提供了良好的教学平台。

以学生为本，建设实验实训教学中心，提供良好的实践教学环境。实践教学实施的硬件基础是实验实训设备，2015年以来自动化系对相关专业实验室进行整合，以人才培养的需求为出发点，从自动化专业培养方案的高度，合理整合现有实验室和组建新的实验室，与西门子公司联合建立了工业4.0实训基地，该中心占地5000m2，设备仪器投资约1500万，实验设备生均达到1.28万元。形成了新的满足自动化专业人才培养学期的实验教学中心，负责自动化专业“工程技术实践”和“专业综合实践”以及全校电类、控制类课程的实验教学。同时有效利用思源学院省级污水处理厂，学校供暖控制系统及学校恒压供水系统作为综合实践项目。

1 课题描述及项目教学总体构架

1.1 课题描述

“过程控制系统”工程实践项目教学是针对应用型自动化本科专业培养目标而设置的实践教学项目。在现有工业4.0实训基地的基础上，以增强学生工程应用实践能力，完成工程师基本训练为目标，开发出以工程应用能力培养为宗旨，以真实工程实践项目——12项工程实践项目为载体，每个实践项目都通过实验、分析、再设计开发、调试运行等内容融合为一体，在具有模拟工业生产环境下，实现教、学、做相结合，强化学生的综合应用所学知识，解决实际工程问题的能力。

1.2 项目教学总体构架

实践项目载体的选择和实施过程的设计是是顺利开展工程实践能力教学的重点，本课题的项目载体选用真实工业环境为背景——工业4.0实训基地，以完成工程师基本能力的训练为总目标，培训学生工程基础能力、个人能力、人际团队能力、工程系统能力。整个教学内容采用以工作过程为导向，设计若干个子项目，将专业知识内容模块化、任务化，以任务为载体，将自动化专业涉及的课程的知识融合起来。改变过去在“黑板上种田”的单一教学方式。使学生在一种真实的环境中按照企业的标准进行培养，以任务驱动方式展开教学，将“说、学、做”统一起来，使学生在项目完成过程中，强化对知识的理解，学会对知识的应用，让学生能够扎实掌握从事工程技术常规工作所需要的基本理论、基本技能，能适应现代控制系统分析和设计的需要，培养学生对自动化工厂的设计能力、创新能力、工程应用能力

2 课题目标设计

总体目标：通过本课程的学习，使学生具有过程控制系统的设计能力、强化创新能力和工程应用能力。

能力目标：（1）常用自动化仪表的使用、调试、维修、安装能力；（2）设计绘制控制流程图的能力；（3）自动化系统工程的设计、投运、调试等实施能力。

知识目标：（1）熟练掌握控制流程图的识图；（2）熟练掌握自动化仪表的基本知识及其选型方法；（3）掌握自动化系统工程的设计、投运、调试方法；（4）熟练掌握典型控制系统的设计方法；（5）熟练掌握控制参数的整定方法；（6）熟练掌握控制系统相关软件使用；

素质目标：（1）良好的职业道德和职业习惯；（2）熟练的职业技能、较强的创新意识；（3）良好的语言文学表达能力、沟通能力、团队协作精神；（4）安全规范操作意识；（5）严谨踏实的工作作风。

3 构建工程实践教学项目

3.1 实践项目的选用标准

实践项目教学法整个教学模式是以工业4.0实践基地实践项目为中心，围绕达成实践项目的完成来组织教学过程。因此实施实践项目教学的关键是设计恰当的实践项目，实践项目的选用应符合以下标准：

（1）学生的实际水平，恰当的项目要在学生的实际能力之内，同时也是学生乐意去做的项目。

（2）应紧扣教学大纲和教学目标，要以大纲为指引，力求使大纲中的知识点融合到各个项目中去。

（3）项目应有一定的使用價值。

（4）学生可以在一定的时间范围内自行组织，安排自己的学习行为。

（5）有明确而具体的成果展示，学生能自己克服处理项目工作中出现的困难和问题。

（6）要考虑学校的设备条件，项目要有可操作性。

3.2 工程实践教学项目

结合“做中学”的指导思想和本课题的特点，以能力培养为主线，以实践体系为主体，由简单到复杂，由单一到综合，逐层提高，逐级递进构建工程实践项目结构，按“完成工程师认知训练”到“完成工程师初步训练”向“完成工程师综合训练”延伸，直到完成“初步达到自动化工程师岗位要求”的四级项目训练，使学生能够接受“现场工程师”的完整训练。其课程过程控制系统工程实践教学项目结构如图1所示。

3.3 训练方式

以典型工程项目实施能力为主线，围绕岗位需求为目标进行训练，主要训练方法：（1）零距离接触专业实验室和生产现场；（2）采用任务驱动法、启发式教学、视频演示法、项目教学法、总结归纳法；（3）自动化仪表的实际使用及校验；（4）具体自动控制系统的构建及投运。

3.4 实践项目实施流程

实践项目教学法实施过程中应突出“以实践项目为主线、教师为主导、学生为主体”的特征，实施流程规定为：任务引入—收集信息—制订计划—实施计划—检查评估。第一，教师布置项目任务，学生讨论；第二，学生收集、查阅资料；第三，学生分组讨论，制订、修改计划，教师审查指导评定计划是否合理可行；第四，学生并明确分工合作实施项目计划，完成项目任务；第五，学生白评、小组互评、教师评价。

3.5 展示结果

为了保证工程项目训练效果，在每个项目训练结束时，需要进行实践结果展示，主要内容如下：（1）提交工程文件：自动控制系统工程实践项目设计、编程、调试、工程设计图等工程文件；（2）仪表识别：仪表选用是否合理；（3）项目操作：进行现场工程项目调试、运行，达到预期结果；（4）答辩：对工程综合应用能力考查；（5）提交工程项目实践报告。

4 结语

过程控制系统工程实践项目教学，以具体工程实践项目设计实施为手段，将理论与实践、知识与能力、教师的引导与学生的实践应用能力训练结合，有效的解决了工程应用能力培养难的问题。经过工程实践项目训练，学生进入企业后，能够迅速胜任岗位的需求，有利于培养高素质、高技能应用型人才。

参考文献

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[2] 邵雪卷，张井刚.“运动控制系统”课程教学改革与实践[J].电气与电子教学学报，2017，39（4）：66-68.

[3] 宗亚妹，李建启.“系列化项目教学的研究与实践”[J].中国大学教学，2013（11）：44-46.