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应用转型下化工仪表及自动化教学方式的思考

范文

付思+朱玉华

[摘要]在高等教育改革创新大背景下，以沈阳工业大学化工过程自动化学院应用型转型人才培养的现实需求为出发点，针对化工仪表及自动化课程的教学方式存在的问题与不足，结合学科自身特点，优化更新教学内容、改革教学方式特别注重加强实践能力培养等方式进行思考，为培养具有创新意识、实践水平高的应用型人才打下坚实基础。

[关键词]创新意识；应用型；化工仪表及自动化；教学方式；改革

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.40.171

2016年4月15号，李克强在高等教育改革创新座谈会上作重要讲话，指出教育是国家发展的基础，关系民族的未来，高水平教育是国家综合竞争力的重要体现。应该让学校办出特色，分类发展，不能搞一个模式。这都是和创新紧密相连的。现在我们同质化的倾向比较普遍，学校应该有学校的特色。关键还是要有创新的意识，要有实践的能力。

沈阳工业大学辽阳校区多年来在办学过程中，始终坚持石油化工的专业特色和行业特色。目前校区有七个获批的应用型转型专业，针对沈阳工业大学辽阳校区（下简称我校）的应用型转型人才培养方向，在总结前期教学经验的基础上，对校区高分子材料与工程、油气储运工程等几个转型专业的化工仪表及自动化教学现状进行了思考与探索，包括如何加强化工仪表及自动化教学效果；强调课程的特色性，以工程的视角与化工生产实际接轨，提高学生的实践能力；怎样培养具有创新意识的工程技术人才，这些问题亟待解决。

1 化工仪表及自动化课程目前地位与现状

现代社会工业化水平不断提高，大规模、高效率、连续生产、综合利用的石油化工生产过程已成常态，技术人员需要有较高的在线检测与实时控制技术。所以，化工工艺类及设备类专业学生掌握化工生产过程中参数检测与控制技术是满足行业发展的必然要求。

有研究对国内院校化工类专业的化工仪表及自动化课程教学情况做了调研，也调查了一些毕业生和高年级学生。从反馈信息来看，多数学生感到内容陈旧，与专业结合不够密切，要用的知识没有讲透，专业方向的应用方面讲得不多。一般情况下，大部分工艺专业的毕业生在工艺岗位从事设计、操作、控制及与其相关的工艺工作，这些工作都要和仪表打交道，所以要求能够正确使用和选择仪表。作为工艺技术人员，具有一定的仪表知识，无论在技术设计和正常运行中，都可以同自控专业人员迅速配合、正确处理有关问题。但是，没必要要求他们具有与自控人员同样的水平。所以，化工仪表及自动化应以实际工作应用为主旨，即满足实际工作对工艺专业学生在仪表及自动化方面的要求，主要考虑学生在工艺类专业相关工作岗位对仪表知识及能力的需要。

我校化工仪表及自动化课程的特点是：内容多，知识面广，内容更新速度快，跨度较大。由于化工工艺类及设备类学生对电学、自动控制原理等基础知识了解较少，学习中会感到难度较大，加之教学学时少，使得本课程的授课更是难上加难。该课程采用的是纯理论的讲授教学方法，使学生感觉内容枯燥乏味，而该课程又没有实验学时，无法在有限的课堂时间里，提高学生的感性认识，又很难加深学生对理性知识的理解，所以难以达到理想的教学效果。

2 课程改革的几点想法

2.1 理论教学部分

由于专业培养计划设置，总学时为32学时，要把教材全部内容讲得清晰透彻是较困难的，故教学过程中只给学生讲最基本的内容，对仪表基本原理、使用、安装和维护进行介绍，而不讲如何制造仪表和设计控制系统。同时，不需要把所有的检测仪表、控制技术全部讲解，而是对基础的测量方法、检测仪表进行讲授，触类旁通，让学生掌握一定的理论知识以适应新的控制技术和新型检测仪表。

在教学内容中，避开一些已经在行业中被淘汰的仪表类型，增加实际常用的类型。例如在物位检测及仪表这一节中，按现有教学大纲的要求，主要介绍差压式液位变送器的原理及零点迁移内容，其他物位计在大纲中并未体现。而实际上随着化工行业的不断发展，对物料仪表的精度提出更高要求，精度较高的磁致伸缩式（0.05%）、雷达式（0.3%）和矩阵涡流式（±1mm）液位计应用广泛。对于应用广泛的物位仪表在大纲中需增加这部分内容。

例如计算机控制系统的部分内容，在企业实际生产应用中，工艺类人员（非程序设计人员）的主要任务是面对控制界面，了解、掌握及会操作这些软件程序，而不是去掌握计算机控制系统的制作和核心原理。在工作过程中能理解该部分软件的说明书和操作程序，按要求操作即可。所以，在大纲中应删减一些过于高端理论化知识章节。

在应用型转型下化工仪表及自动化教学改革的首要任务是调整教学内容，强调教学内容的应用，适当降低理论要求，着重讲清结构、工作原理及选用方法，减少微观深度分析，注重外部特性及应用。

2.2 课堂教学方式

由于该课程内容多而杂的特点，宜采用多媒体和板书相结合进行课堂教学。利用多媒体技术，将知识点、仪表图片、动作状态等多种信息结合起来，将各类型仪表结构原理以及工作状态生动地表现出来。例如，在讲解弹簧管压力计时，以动画形式演示弹性元件的工作形态，内部结构的动作过程，再利用图片展示在实际设备上的应用。多媒体教学的同时再配合板书教学，既加强了直观性，又调动了学生的主动性。同时提高在有限学时中的课程容量和质量，弥补少学时所带来的缺失。

2.3 实践教学部分

化工仪表及自动化的教学应以实践应用为目的，缺乏实验和实践环节会严重影响教学效果。校区面临着现有实验室资源有限，所以应想方设法克服困难，加强实践环节的教学。

首先，认知实践，联系本专业其他实验课程上所用到的与仪表及自动化相关的仪器设备，让同学们回忆或在做实验时特别留意所接触到的有关检测仪表与自动控制系统的实物及其工作原理。

其次，仿真实践，利用教学仿真软件系统搭建的仿真平台，在模拟教学过程中，学生根据软件的提示，发现和掌握控制规律，在模拟环境下实验，提高学生对化工仪表及自动控制专业知识的理解能力，充分培养学生的创新能力，为应用型、具有创新意识的人才培养提供一种理想的学习平台。

再次，组装设计实践，利用有限资源设计出实验室能够实施的实验，尽量做到实验与所学紧密结合，学以致用，通过实验进一步理解消化理论知识。例如，鼓励学生利用简单热电阻或热电偶等动手组装和检验恒温水槽，通过设计实验增强学生的实际动手能力，提高学生的学习兴趣，进而掌握所学知识。

最后，加强与专业课实践环节的结合，提高实践时效，为综合并联实践。例如，学校最近引进浙江中控的化工仪表自动控制装置及精细化工实训装置各一套，本课程与专业课程设计和实训结合，在课程设计或实训中增加少量学时，让学生利用做大作业的时间完成子作业，比如要求学生总结在常减压精馏实训过程中所使用的各类检测仪表及控制系统。要求学生从自己选择的某一段工艺流程出发，总结所用的简单控制系统，其内容必须明确指出被控对象，对象特性分析，在工艺流程中的作用；被控变量的确定，测量元件变送器的确定，控制器及其控制规律的分析和确定；执行器的选择确定；操纵变量的选择确定；以及当被控变量偏离给定值时，自动控制系统使其恢复到给定值的控制过程分析。

实践教学分几个主要组成部分，所占比例如下图所示。

实践环节各组成部分

缩减理论教学学时，加强实验及实践环节学时。若增加8学时实践课时，其中应包括水箱液位简单控制系统的实践与认知2学时，利用Cu50热电阻组装并检验超级恒温水箱2学时，化工过程控制仿真实验室典型化工单元的仿真实验2学时，综合实践对专业实训中仪表及控制系统的使用总结分析2学时。只有强调学生动手，将所学知识与实践相结合，才有利于提高学生的自我学习能力，激发学生学习兴趣，从而为培养应用型人才打下良好的基础。

2.4 考核方式

我校的化工仪表及自动化课程，目前的评价考核体系大多采取规范的卷面考核方式。为了适应应用型转型下的课程要求，提高学生的学习兴趣及主动性，激发学生的创新能力，必须对考核方式进行改革。采取多种形式的“3+3+2+2”为“随堂测验+大作业+实验表现+平时表现”考核方式，通过考核方式的改变，旨在调动学生学习的主动性，改变以往平时不学习、期末突击复习的现象，加深学生对基本知识的掌握。

为了验证课堂上基础知识的掌握情况，仍需对课程必要的知识进行考核，采用随堂测验的形式，题量及占用比重减少，同时增加实践环节的考核和占用比重。另外结合专业课程设计（同上小节中内容），增加大作业，这个作业是结合专业课程设计一起分组进行，不同组的学生题目不同，所需的仪表和控制系统也不同，如果时间充足，还可以进行课堂讨论，形成良好的课堂氛围和教学互动。同时对整个课程复习与回顾，学生在完成作业的同时，就完成了对课程的复习和所有知识的融会贯通，形成了对自动控制系统的全面理解。这种考核方式能促使学生主动理论联系实际，将课程与工艺过程联系起来，培养良好工程意识。

2.5 外部环境的激励

为进一步提高学生对实际知识应用，本课程不应只局限于课堂和实验室教学，更应该走出课堂。

根据我校服务地方经济社会全面发展的要求，面向辽阳地方化工企业实际生产控制过程，校企合作，引企入校，将教学搬进化工仪表及自动化实训中心或化工生产企业。基于化工生产过程，按照参数检测的实际结果，对企业目前存在的问题，引导学生讨论，为企业出谋划策，激发学生学习兴趣，巩固所学的知识，突出以培养应用型化工人才为目的的教学特色，为地方化工企业服务。

同时，近年来兴起的全国性化学工业设计大赛，我校学生在大赛中也取得较好的成绩，这对“化工仪表及自动化”的学习带来直接的好处，将所学的化工仪表与自动控制原理及知识应用于化工设计软件中，参与化工设计。通过这种外部激励，激发学生的学习兴趣，提高学生对化工仪表及自动化知识的进一步了解和应用，为以后工作中的应用打下基础。

3 结论

应用型本科高校作为培养优秀技术人才的摇篮，也面临着教育改革的艰巨任务。在应用型转型下我校正面临着前所未有的机遇和挑战，为适应学校“培养高素质应用型人才，服务地方经济”的要求，化工仪表及自动化课程在教学中，只有以岗位需求为导向，优化教学内容，突出工程应用，加强实践环节，建立以能力考核为本的灵活考核模式，才能着力培养具有创新意识的应用型人才，才能切实提升学生的实践能力、就业能力和创新能力。

参考文献：

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[4]曾珞亚，李学聪，冯燕.《化工仪表及自动化》跨专业跨学科教学特点研究[J].高教论坛，2009（5）：75-77.

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