探究教学效果改善教学效果办法试述提高过程制约课成绩

摘要：过程控制课程是工业自动化专业的主干课。通过学习这门课程学生运用自动控制原理、利用自动化仪表和计算机从事对生产过程的分析、设计与开发研究工作的能力将有很大的提高。但随着本科生数量的迅速扩大，就业压力的增大使这门课程的成绩有明显的下降。针对这种情况我们对过程控制课的教学计划、课程内容以及考核做了较大的改进，从去年回访的情况看，取得了较好的效果。
关键词：提高；过程控制；成绩；考核办法
1674-9324（2013）45-0063-02
一、引言
过程控制是自动化专业的重要专业课，是与现实工程技术最接近的一门课程。其特点就是偏重实际应用，着重建立数学模型和经验公式。要学好这门课程首先要学好自动控制原理和检测技术及仪表等相关课程，同时要将控制理论中学到的知识与实际工业过程控制系统结合起来。要教会学生根据不同的对象采用不同的工艺、选用不同的控制方案。
为了让学生对工业过程控制有比较形象和直观的印象，我院与某公司联合研制了“DDD-Z05-IK型过控综合自动化控制系统实验平台”该装置是由实验控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。本实验装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。供水系统有三路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及手动调节阀组成。传感器有三类十一个，其中：三个压力传感器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测，其量程为0～5KP，精度为0.5级。装置中采用了六个Pt100铂热电阻温度传感器，分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）以及上水箱出口的水温。三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。“DDD-Z05-IK型过控综合自动化控制系统实验平台”（简称“过控实验平台”）主要由控制屏组件、智能仪表控制组件、远程数据采集控制组件、DCS分布式控制组件、PLC控制组件等几部分组成。同时，为了能够提高过程控制这门课教学效果，我们对这门课作了几方面的改进，取得了比较好的成绩。

二、几项教学改革措施

(一)调整过程控制课教学时数，重点介绍P、I、D参数的整定方法

为了适应本科生教学改革的需要，我们将过程控制课教学时数改为66学时（其中实验8学时）。教学内容以介绍PID控制为重点，以实际工程应用的整定P、I、D参数为主要内容，主要涉及参数改变对系统稳定性的影响以及怎样获得比较理想的P、I、D参数。在实验内容上增加了认识“过控实验平台”的课程，重点介绍如下。
被控对象由不锈钢储水箱、有机玻璃上水箱、不锈钢锅炉汽包、4.5KW三相电加热模拟锅炉、盘管和敷塑不锈钢管道等组成。（1）水箱：包括上水箱、储水箱。上水箱采用淡蓝色优质有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。上水箱和汽包可组成二阶系统、双闭环串级控制系统。（2）锅炉汽包：由不锈钢精制而成。可利用其进行虚假水位模拟实验。（3）模拟锅炉：是利用电加热管加热的常压锅炉，包括加热层（锅炉内胆）和冷却层（锅炉夹套），均由不锈钢精制而成。可利用其进行温度实验。（4）盘管：模拟工业现场的管道输送和滞后环节，长37米（43圈）。在盘管上有三个不同的温度检测点，其滞后时间常数不同。在实验过程中可根据不同的实验需要选择不同的温度检测点。（5）管道及阀门：整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，所有的手动阀门均采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。

(二)检测装置

1.压力传感器、变送器：三个压力传感器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测，其量程为0～5KP，精度为0.5级。
2.温度传感器：装置中采用了六个Pt100铂热电阻温度传感器，分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）以及上水箱出口的水温。
3.流量传感器、变送器：三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。

(三)执行机构

1.电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。

2.水泵：本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，进口直径：16㎜，出口直径：12㎜，温度：<=100℃，流量为30升/分，扬程为8米，功率为180W。
3.三相电加热管：由三根1.5KW电加热管星形连接而成，用来对锅炉内胆里的水进行加温，每根加热管的电阻值约为50Ω左右。

(四)加强对教学环节的管理，提高教学质量

我院原来将过程控制课安排在“大四”的第一学期讲授。前些年学生的工作单位比较好找，学习效果还比较好。但是随着电力企业对新就业大学生需求的减少，学生的就业压力增大，联系就业单位时间提前。且“大四”的成绩又不进入学生求职时的成绩单中。所以学生的学习积极性不高。学生上课不集中精力听课或做其他的事情，有一些干脆就不到课堂，迟到、矿课现象比较严重。针对以上情况我们作了几方面的改进：（1）将过程控制课由“大四”第一学期改为“大三”第二学期，使这门课的成绩进入学生求职的成绩单中。（2）上课前点名，掌握学生出勤情况，讲课时多增加一些实际工程实例，语言多些幽默成分。（3）加强实验课教学，提倡让每个学生都能够独立完成实验。

(五)加强平时教学效果抽查，督促学生自觉学习

过程控制课安排在“大四”时，学生上课不注意听讲，做其他事情的比较多。为了改变这种状态，我们增加了上课随时提问的环节，将回答情况作为平时成绩的一部分。实验课也增加了这个过程，并且采用教师出一些小题，学生当时就做的方法。这样学生必须时刻注意听课才能更好的回答教师随时提问的问题。具体做法是：上实验前一周要学生预习实验内容、写实验报告、十分钟左右的考试（部分同学下次课其他的同学）。下课前也考试，考试内容就是本节课所做的主要内容。经过两年多的时间，其效果比较理想。

(六)增强动手能力的培养，多给学生动手机会

学生在学习过程控制课的时候，对过程控制设备还是了解很少。因此我们特别安排了学生在实验中自己设计控制系统、连接导线、确定实验参数，让每个学生都有动手机会。
源于：论文的写法www.618jyw.com
具体做法是：安排一个课外实验，比如一个实际的温度控制装置，让学生独立设计一个过程控制系统，独立完成设计电路、整定P、I、D三个参数和控制方案。完成后教师根据实际控制效果、设计报告的质量给出成绩，作为学生平时成绩的一部分。

(七)兼顾理论与实验成绩

根据历届学生对过程控制的学习态度和效果的实际情况，我们增加了实验课成绩在整体成绩中所占的比例，由10%增加到15%。这15%包括出勤、预习报告、平时提问的情况。经过两年多的实践，我们取得了比较好的效果。
三、结语
通过以上对过程控制课程、教学及考核方法的改进，学生的成绩及动手能力有较明显的提高。通过对已经参加工作的学生的回访来看，去年毕业的学生比前几届的学生接受实际控制对象的能力有较明显的提高。但是，我们对“过程控制教学”改革的工作还有一些不足之处希望同行给予批评指正。愿这课程的学习与实践过程能给学生传授更多、更好的知识与能力，使学生能更好、更快地掌握相关设备。
参考文献：
王艳秋.基于MATLAB教学平台的自动控制理论教学改革与实践[J].辽宁工学院学报，2006，8（1）：122-124.
薄海梅，李俊，林锦国.过程控制工程课教学改革与实践[J].化工高等教育，2006，（5）：29-32.
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