有限课内提高“过程控制系统”教学质量的有效途径

有限课内提高“过程控制系统”教学质量的有效途径
王妍;李晶;金晓荧
【摘要】Process Control System is an important professional basic course of process equipment and control engineering specialty. This course is combined with the experimental teaching method, which emphasizes the cultivation of students’ solid theoretical foundation, flexible practical ability, and according to teaching practice. The curriculum content, teaching method, exercises and other aspects were reformed, and tested
in the teaching practice, under the condition of reducing theoretical hours and teaching content to remained as the same, the Process Control System teaching was effectively improved.%《过程控制系统》是过程装备及控制工程
专业的一门重要的专业基础课，本课程通过课堂理论讲授与实验相结合的教学方式，着重培养学生扎实的理论功底、灵活的动手能力，并根据教学实践。

本文主要从课程内容、教学手段、习题练习等方面进行改革，在教学实践中进行检验，在理论学时减少、教学内容基本保持不变的情况下，有效的提高了《过程控制系统》的教学效率。

【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2015(000)022
【总页数】2页(P231-232)
【关键词】过程控制系统;教学研究;教学实践
【作者】王妍;李晶;金晓荧
【作者单位】长春理工大学机电工程学院，吉林长春 130000;长春理工大学机电
工程学院，吉林长春 130000;哈尔滨建成集团有限公司，黑龙江哈尔滨 150000【正文语种】中文
【中图分类】TP39
过程装备与控制工程(后简称过装)专业在我国经济发展中发挥了不可替代的作用，所涉及的领域包括轻工、石油化工、制药等。

过程装备与控制工程专业涵盖“机械”和“化工”两个专业交叉与复合的主要特点。

随着经济发展，生产力水品的不断进步，对现代化生产的要求不断增强，对计算机的应用和控制理论在生产实践上的应用不断提出新的要求，所以对于过装专业的学生学习过程控制这一学科是必不可少的。

由于开设的专业课程增多，长春理工大学(后简称我校)将原来48学时的“过
程控制系统”减到40学时(32理论学时+8学时实验)，但是教学内容基本保持不变，并没有做较大的修改，这就要将每堂课的课后小结和相应的习题课进行缩减，造成了课程速度过快，从而使得学生对课程主干和脉络掌握起来更困难，对知识点掌握得死板、不灵活，对习题的解决方法一知半解，不能活学活用。

所以如何在大量缩短的学时的基础上，使学生在较短的时间内可以学好这门课程，提高学生的学习质量，就是本文着重研究的内容。

1 课程特点和教学中存在的问题
1.1 过程控制系统课程特点
过程控制系统是生产工艺、控制理论、计算机技术和仪器仪表等知识相结合的一门综合性应用学科，理论性、综合性和实践性都很强。

所涉及到的内容包括:古典控
制理论的拉普拉斯变换传递函数，PID控制，串级控制系统等内容，在介绍了经典控制理论的基础上，简单介绍了自适应控制，模糊控制等先进的控制方法［1］。

其中8学时的实验课，本校使用的是向北京化工大学购买的1套多功能综合实验
装置，应用本实验装置可做多项实验，如离心泵性能测定实验、应力测定实验、工压力降测试实验，以及各种控制参数的实验，主要有压力、温度、流量控制。

由于控制理论比较抽象，例如在课堂上用了大量学时讲授的PID控制理论，虽然在理
论上已经为学生详细讲解，但是具体应用时很难与生产实际中的对象结合起来，因此导致此课程难教难学。

1.2 教学中存在的问题
(1)目前我校将该专业设置在机电工程学院，并根据教学大纲的要求沿基本选取了
原化工机械专业的大部分课程，所以对于在控制方面的教学内容和教学体系都是相对落后，既跟不上如今前沿控制理论的发展，又没更新整个学科对于教学内容落后和教学体系不科学的现状。

(2)理论和实践结合薄弱，理论脱离实际，上课虽然是
以一些典型的控制为例，但只是看图片，单纯讲解，并没有见过相应的事物，而且将控制方法抽象出来，学生对课上老师的教学目的不清楚，不知道应该重点学习哪些内容，于是导致学生对课程不感兴趣，课后学习缺乏主动性，学习的理论只是知识点的简单罗列，不能将理论知识应用到实践，没有达到最后的教学目的。

(3)实
验课程不能满足教学要求，鉴于学时有限以及现阶段只有1套实验器具，导致只
能在实验课上开设2～3个实验内容，并且课堂上基本上很难实现全部实验自己动手去做，大多数都是教师在做演示实验，所以在学时被缩减.、内容基本保持不变
的情况下，如何处理好课堂理论内容与实验动手能力的关系、处理好在有限的教学条件和更好的培养学生的动手能力，这些是我们提高教学质量的最终目标［2］。

2 提高过程控制系统课程教学质量方法的实践
2.1 加强教学中对课程整体的脉络和把握，注重条理性和逻辑性
学生在学习时会感觉课程内容很多，学时又被压缩，教师在课上讲授的速度就很快了，于是对于课程学习过程中顾此失彼的现象就出现了，导致随后被许多问题困扰，
问题越积越多最后对课程失去兴趣。

这其中最主要的原因在于学生在学习过程中不清楚章与章之间、章节内部以及节与节之间存在的整体逻辑联系，所以教师必须对于课程条理性进行梳理，每次个关键点都要强调知识之间的关系。

授课教师在课程开始的绪论课上就将课程的章节之间的条理和逻辑给详细给学生进行讲解，使学生们知道这门课学的是什么、要干什么以及现在发展到什么情况［3］。

比如列举几个控制系统非常典型的应用实例让学生了解整个过程控制系统研究的内容，学生会对过程控制有一个全面性和概括性的了解。

我们在第一章会给出几个应用于工程上的过程控制系统的经典例子进行详细的结构和流程的讲解，使学生在第一节课就对整个课程有一个感性和整体的认识，基本了解系统在工作时的组成和特点，并且在后面的教学中围绕更多应用实例展开各种结构和算法的讲解。

然而，在授课过程中，不仅要重视条理性，同样需要关注的还有知识点之间的相互关系。

若只是重视条理性，而不关注逻辑性，那么学生只是单纯将这些知识点生硬的记住，所以在记住这些知识点的基础上，进一步讲到它们之间的逻辑关系，使得学生详细的有联系的来看整个课程内的知识点，避免简单的罗列，使教学效果从点到线最后到面全程铺展开。

2.2 根据教学要求，把握好重点和难点
为了使学生能够全面掌握过程控制系统的知识点，教师在教学时既要沿着主要脉络涉及到主干知识点，也要涉及到分散的小知识点;既要重视课程整体的脉络联系，
又要抓住知识点的特殊性。

在平时的课堂授课教师经常会满堂灌，而对于学生而言很少有1个学时45分钟的时间内可以一直精力完全集中的跟上教师讲课的思路。

所以在课前教师都要给出本节课的教学任务和教学重点，让学生带着目的和方向去听课，并且每堂课要留出回顾重点内容的时间，让学生有时间来消化更多的知识。

2.3 改进教学手段，充分利用好多媒体
在课程整体学时被压缩以后，教师为了正常完成教学任务，在讲课过程中要适当的
改进教学手段，加入多媒体进行辅助教学。

随着课时的减少，所讲授的内容量基本保持不变，使得每堂课的教学内容增多、信息量先对加大，学生每堂课需要理解的内容也增多，而使用了PPT以后缩短了传统教学中教师在黑板上写和画的过程中
需要的时间，而这正是学生用来消化理解所讲知识的时间。

在上课时，教师会根据PPT上的课前设计好的教学内容进行讲解，而学生注意力必须一直保持跟在教师
的教学内容上，一旦有所分神，就会漏掉很多重要的知识点，后续知识点就有可能听不懂，最后导致学生对这门课失去兴趣而放弃学习。

改进教学手段就是采用板书和多媒体共同使用进行教学，多媒体中包括典型过程控制系统动画和视频，这样可以在很大程度上提高知识传播的效率和学生的学习效率，生动的教学手段可以促进学生更好的理解一些抽象的问题，并且留下深刻的记忆。

2.4 合理利用习题课，有计划的进行随堂测试
学时数减少，而课程教学内容基本不变，要做到按时完成教学任务只能从两方面下手，一是使每节课所要讲的知识点增加，二是压缩习题课课时。

每一个课时学生都要学习多个知识点，课堂上基本都是教师一个人在讲授，学生在接收到知识后可以思考的时间很少，所以对知识的印象并不深，更别说将知识进行实际应用了，由于学生对课程的基础概念掌握的并不牢固，使得在解决实际的问题时不能灵活应用，如果整个课程的学习过程中一直存在这样的情况，那么学生最终的考试成绩将不会理想。

而习题课是教学计划中很重要的一项，习题课既可以基本概念，又能训练学生应用这些概念去解决问题的能力，所以有针对性的习题课与理论课是必不可少的，是在有限学时内提高教学质量的重要手段。

在课时减少后，教师可以将典型习题作为作业，通过对作业的批改，可以找打学生的共性问题，随后有针对性地进行讲解，这样在有限学时内使学生的习题量基本保持不变。

2.5 注重学生个人未来发展，追踪学科前沿发展
在教学过程中以学生为教学的主体是现代教育思想和教育观念，要求学生知识、能
力和素质的协调发展，注重对学生自学能力、对知识的应用能力、独立思考能力和创造力等多方面的培养。

将现代教育思想和观念作为指导，将过程控制系统理论的教学和大学生课外科技活动结合。

主要的到教学模式包括工业实用案例教学、传统教学内容授课与听专家讲座相结合、课后分组讨论等多种方法。

并且由于过程控制技术的不断发展特性，教师在准备教学内容时应紧密跟踪前沿技术，及时更新知识内容，将新的科技和应用案例融入教学。

例如，在介绍先进过程控制技术时，为了理解先进控制理论是如何应用于复杂对象的过程控制，我们通过课堂教学和课后讨论，要求学生自主查资料和小组讨论相结合，增强学生自主获取知识的能力。

3 结语
根据以上的几点在教学方法上进行改进，通过对教学内容的整理和调整，培养学生对本课程的学习兴趣，并在课后通过做习题对知识点进行回顾和复习，引导学生掌握科学的学习方法和学习习惯，合理设置问题情景，在学时缩短的前提下，提高《过程控制系统》的教学质量。

参考文献
［1］徐兆军，陆荣建，华洁.对过程装备与控制工程专业控制课程内容的思考［J］.科教文汇(下旬刊)，2010(6):.47，84.
［2］杨马英，李敏，陈伟锋.“过程控制系统”课程的实验教学改革［J］.电气电子教学学报，2015(2):106－108.
［3］黄宜庆.《过程控制系统》课程教学和实践环节的改革与创新探索［J］.科技视界，2014(5):25 －26.
［4］许锋，罗雄麟.“先进控制理论与技术”课程的教学实践［J］.电气电子教学学报，2011，33(3):36 －37.
［5］韩时林.注重师生互动，提高教学效果［J］.中国高教研究，2003(4):90－92.。