張紅濤+李德偉

摘 要 依據(jù)“過程控制”課程的理論抽象、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，探索了一體化教學(xué)模式的改革與實(shí)踐。通過建立多層次模塊化課程體系，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容一體化，選取先進(jìn)教材，整合各種教學(xué)資源，打造優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建和諧師生關(guān)系，建立科學(xué)的考核評價機(jī)制，提高教學(xué)質(zhì)量的體系保障，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，提高了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 過程控制 一體化教學(xué) 教學(xué)資源 教學(xué)團(tuán)隊(duì) 質(zhì)量保障

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.11.043

Abstract The reform and practice of the integrated teaching mode is explored according to the characteristics of the theory of the process control and the practice of the curriculum. Through the establishment of a multi-level modular curriculum system， the course content integration， selection of advanced materials， integration of various teaching resources， create excellent teaching team， build a harmonious teacher-student relationship， establish a scientific evaluation mechanism， improve the teaching quality guarantee system， and further enhance the students' learning initiative and enthusiasm， improve the students the spirit of innovation and practice ability， improve the teaching effect.

Keywords process control； integrated teaching； teaching resources； teaching team； quality assurance

“過程控制”是自動化專業(yè)的重要專業(yè)課之一，也是理論性與實(shí)踐性結(jié)合非常緊密的一門課程，在自動化專業(yè)課程體系中處于非常重要的地位。“過程控制”課程的內(nèi)容豐富，專業(yè)術(shù)語多，理論抽象，實(shí)踐性強(qiáng)，涉及面廣，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式收不到較好的教學(xué)效果。本文結(jié)合“過程控制”課程多年的授課經(jīng)驗(yàn)，探索了該課程一體化教學(xué)模式的教學(xué)改革，以提升教學(xué)的效果，促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

1 建立多層次模塊化課程體系，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容一體化

根據(jù)當(dāng)前社會對自動化專業(yè)人才需求的變化，結(jié)合學(xué)校對自動化專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)和指導(dǎo)性教學(xué)計(jì)劃，在“過程控制”專業(yè)課的教學(xué)改革和實(shí)踐中，初步設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)概念、理論方法、基本控制、復(fù)雜控制、先進(jìn)控制五級模塊化課程體系，基本上形成了從簡單到復(fù)雜、從基礎(chǔ)到前沿，綜合能力培養(yǎng)逐級提高的多層次模塊化的課程新體系，如表1所示。為實(shí)現(xiàn)上述模塊所要求的能力，按照模塊化的教育理論，根據(jù)工科專業(yè)的特點(diǎn)，我們對項(xiàng)目驅(qū)動、現(xiàn)場教學(xué)、實(shí)踐性課程設(shè)計(jì)選題等不同的教學(xué)方法進(jìn)行了深入的探索和實(shí)踐。

1.1 項(xiàng)目驅(qū)動方法的教學(xué)實(shí)踐

對于過程控制模塊中的過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該模塊大部分內(nèi)容涉及的是控制系統(tǒng)構(gòu)建的步驟、方案及硬件選型，如果照本宣科，老師講起來比較抽象，學(xué)生聽起來非常枯燥，并且不便于理解，無助于提高工程能力。為此，我們采用項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方法，就是把學(xué)生置身于實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)場中，以一個典型項(xiàng)目為例，通過互動教學(xué)，以學(xué)生為主體，來完成該項(xiàng)目。①在液位、溫度等控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，都可采用項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方法，如雙容液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、鍋爐出口溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。通過項(xiàng)目驅(qū)動方法的教學(xué)實(shí)踐，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生真正理解和掌握過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟等。

1.2 實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)場教學(xué)方法的教學(xué)實(shí)踐

本課程很多模塊的實(shí)踐性都很強(qiáng)，比如在調(diào)節(jié)閥流量特性測試的教學(xué)中，學(xué)生缺乏工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基本上都沒有見過流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊等實(shí)物，對這些裝置沒有一個直觀的認(rèn)識，影響了教學(xué)效果。因此我們通過實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)場教學(xué)方法來完成教學(xué)，首先帶學(xué)生到實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)場了解調(diào)節(jié)閥流量特性測試系統(tǒng)的基本組成模塊，如流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、電磁閥、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊等裝置；然后到教室設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥流量特性測試系統(tǒng)，并分析其工作原理；利用課后時間對計(jì)算機(jī)控制的流量特性測試系統(tǒng)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)；最后學(xué)生分組到實(shí)訓(xùn)室對流量特性測試系統(tǒng)進(jìn)行分析調(diào)試，以完成本模塊的實(shí)踐教學(xué)。實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)場教學(xué)彌補(bǔ)了學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提升了學(xué)生的工程能力。

1.3 實(shí)踐性課程設(shè)計(jì)的選題實(shí)踐

實(shí)際上，過程控制與實(shí)際工業(yè)被控對象結(jié)合非常緊密，且過控系統(tǒng)的被控對象是多樣的。以往課程設(shè)計(jì)的選題大多偏重于理論，僅滿足于公式推導(dǎo)，計(jì)算機(jī)仿真模擬，學(xué)生不知道自己的設(shè)計(jì)能否滿足于生產(chǎn)實(shí)際的需要，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，而且也不能提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力?，F(xiàn)在，學(xué)生在任課教師、實(shí)訓(xùn)室工程師的共同指導(dǎo)下，以實(shí)訓(xùn)裝置為平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，并利用實(shí)訓(xùn)裝置來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)果。這樣學(xué)生不僅從理論上考慮設(shè)計(jì)問題的可行性，還要考慮實(shí)用、可靠、成本、效率等各方面的因素，更深入地理解和掌握了過程控制的原理及方法，為自己成為優(yōu)秀工程師打下良好的基礎(chǔ)。

2 選取先進(jìn)教材，整合各種教學(xué)資源

由于受到傳統(tǒng)教學(xué)模式和教育資源的限制，學(xué)生往往會喪失對過程控制基礎(chǔ)理論的興趣，并且不能使用過程控制中的基礎(chǔ)理論知識解決現(xiàn)實(shí)存在的問題。因此想要解決此問題，在選取先進(jìn)教材的同時，我們應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)開發(fā)了豐富的多元化教學(xué)資源，為學(xué)生構(gòu)建高水平的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺和實(shí)踐教學(xué)平臺，激發(fā)學(xué)生的積極性，達(dá)到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。

2.1 選取先進(jìn)教材

教材是多元化教學(xué)資源中的重要一環(huán)，它集中體現(xiàn)了專家、學(xué)者的專業(yè)知識和水平，是專家學(xué)者知識的結(jié)晶，是課程標(biāo)準(zhǔn)的代言人。我們選擇了國家精品課程“過程控制與集散系統(tǒng)”建設(shè)的主教材《過程控制系統(tǒng)》，該教材由方康玲教授主編，武漢理工大學(xué)出版社出版，全書體系合理，內(nèi)容豐富，專業(yè)知識系統(tǒng)和先進(jìn)，并有很多過程控制的典型案例，便于學(xué)生的學(xué)習(xí)與理解，可使學(xué)生更好地理論聯(lián)系實(shí)際。

2.2 構(gòu)建課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

為了加深學(xué)生對課堂內(nèi)容的理解與掌握，我們開發(fā)了“過程控制”課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，該平臺涵蓋了教學(xué)大綱、課堂教學(xué)課件、過程控制仿真庫、實(shí)驗(yàn)大綱、教學(xué)視頻、復(fù)習(xí)試題等。該網(wǎng)絡(luò)平臺可提供教學(xué)資源的學(xué)習(xí)、下載，及相關(guān)教學(xué)網(wǎng)站的鏈接等，可供學(xué)生開展自主探究學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。同時網(wǎng)絡(luò)平臺還提供了往屆學(xué)生的優(yōu)秀學(xué)習(xí)成果供學(xué)生學(xué)習(xí)和參考，同時也激勵學(xué)生以往屆的優(yōu)秀學(xué)生為榜樣，早日達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。②其中，過程控制課程仿真庫包含了數(shù)字PID控制、串級控制、比值控制、前饋控制等近60個仿真實(shí)例，這些仿真實(shí)例全部采用Matlab語句編程實(shí)現(xiàn)，可把控制系統(tǒng)的動態(tài)性能 “動態(tài)”逼真地展現(xiàn)出來，使原本一些不可見的動態(tài)響應(yīng)過程及響應(yīng)指標(biāo)（如超調(diào)量、上升時間、余差等）得以“可視化”，使抽象、陌生、深奧的問題變得具體、熟悉、淺顯，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性。

2.3 構(gòu)建開放式實(shí)踐教學(xué)平臺

過程控制的被控過程大多屬于連續(xù)工業(yè)的慢過程，因此過程控制的實(shí)驗(yàn)時間較長，一般每做一個實(shí)驗(yàn)需要花費(fèi)幾個小時。另外過程控制實(shí)驗(yàn)裝置的價格比較高，一般學(xué)校購置的套數(shù)有限。因此，為了切實(shí)保證實(shí)驗(yàn)效果，需要創(chuàng)造開放式實(shí)驗(yàn)環(huán)境，構(gòu)建過程控制實(shí)踐教育平臺。首先，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時，適量減少驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對部分綜合性實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，如前饋-反饋計(jì)算機(jī)控制，水箱液位與流量串級計(jì)算機(jī)控制等進(jìn)行開放式教學(xué)。其次，對過程控制實(shí)驗(yàn)室實(shí)行開放式管理，制定開放式實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)施辦法和相應(yīng)的配套措施，明確開放式實(shí)驗(yàn)的預(yù)約辦法、成績認(rèn)定辦法、工作量計(jì)算辦法等，以激勵學(xué)生以及任課教師和實(shí)驗(yàn)教師參與開放實(shí)驗(yàn)的積極性。再者，鼓勵學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室的條件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，提升學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)能力。

3 打造優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建和諧師生關(guān)系

3.1 打造優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)

優(yōu)秀的師資隊(duì)伍是“過程控制”課程教學(xué)資源的基本保障，同時也是教學(xué)質(zhì)量的決定因素。為構(gòu)建優(yōu)秀的過程控制教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的一體化，可采用外部引進(jìn)和內(nèi)部培養(yǎng)相結(jié)合的方式，全面提升教師的教學(xué)水平和指導(dǎo)能力，為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)提供保障。對于教師的引進(jìn)，應(yīng)從政治素質(zhì)、基本技能、科研能力等多方面進(jìn)行考察，通過試講、面試等環(huán)節(jié)考核把關(guān)，確保教師具有本學(xué)科的基本技能、理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)作風(fēng)、愛崗敬業(yè)的奉獻(xiàn)精神。同時，教師應(yīng)改進(jìn)教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)效果。教師應(yīng)根據(jù)專業(yè)方向的不同和學(xué)生水平的不同，任意選擇、組合教學(xué)模塊，提高教學(xué)的靈活性，建立科學(xué)合理的課程體系。再者，教師在課堂上應(yīng)合理利用現(xiàn)代教育資源，如多媒體課件、教學(xué)錄像、模擬實(shí)驗(yàn)和模擬現(xiàn)場等多種教學(xué)資源激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更容易理解基本的理論知識。③另外，教師還需從教育理念上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主意識，激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，在以學(xué)生為本協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)理念指導(dǎo)下，逐步形成引領(lǐng)和推動教學(xué)方法改革的優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

3.2 構(gòu)建和諧師生關(guān)系

根據(jù)多元智能理論的人際關(guān)系智能可知，教學(xué)過程中師生之間存在著非常緊密的關(guān)系，這種關(guān)系的和諧度直接影響了教學(xué)效果。首先，和諧師生關(guān)系的構(gòu)建是優(yōu)良教學(xué)效果的基礎(chǔ)和保障。在和諧的師生關(guān)系中，師生間相互尊重，教師尊重學(xué)生的個性發(fā)揮，學(xué)生的個體智能將得到釋放和提升。其次，在教學(xué)中師生應(yīng)該是多角色的。在具體的教學(xué)活動中，學(xué)生作為主體，教師起主導(dǎo)作用，教學(xué)資源起保障作用，教師不再僅僅是講授者，更是導(dǎo)學(xué)者、參與者和學(xué)習(xí)者。例如，對于液位測量中的擴(kuò)散硅壓力變送器的使用，教師首先要進(jìn)行必要的講授和示范，特別需要指出該變送器調(diào)零和調(diào)量程的方法，幫助學(xué)生盡快掌握它的使用方法，并避免不必要的儀器損壞。在教學(xué)過程中，教師要主動學(xué)習(xí)相關(guān)知識和技術(shù)，并積極參與到學(xué)生的研討學(xué)習(xí)中，這樣才能更加有效地進(jìn)行指導(dǎo)。在這樣的教學(xué)過程中，師生形成了平等合作的關(guān)系，學(xué)生由以往的被動學(xué)習(xí)變得更加主動和自覺。④在學(xué)習(xí)流量的自動測量方法時，要求學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的物理學(xué)知識，思考流體流量的自動測量方法。當(dāng)學(xué)生提出新的測量方法時，應(yīng)鼓勵學(xué)生說出自己的思路，并主動和學(xué)生一起研究完善測量方案。

4 建立考核評價機(jī)制，完善教學(xué)質(zhì)量保障體系

4.1 建立科學(xué)的考核和評價機(jī)制

科學(xué)的考核和評價機(jī)制是培養(yǎng)人才的重要環(huán)節(jié)之一，可評價課程的教學(xué)質(zhì)量，評判學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。建立客觀合理的考核和評價機(jī)制，對教學(xué)模式一體化的建設(shè)和實(shí)施具有尤為關(guān)鍵?？茖W(xué)的考核機(jī)制應(yīng)充分考慮學(xué)生素質(zhì)、能力和創(chuàng)新意識，在成績考核方面我們采用了平時作業(yè)、主動回答問題、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、開放式實(shí)驗(yàn)、期終考試等相結(jié)合的綜合考核評定方法，避免了只以期終考試定成績的弊端。⑤

為規(guī)范評價主體的打分行為、簡化績效整合計(jì)算過程，并結(jié)合“過程控制”課程的特點(diǎn)，這里采用李克特量表（Likert scale）法設(shè)計(jì)一體化教學(xué)系統(tǒng)的評價表格。每一葉結(jié)點(diǎn)的指標(biāo)，設(shè)置了“很理想”、“理想”、“一般”、“不理想”和“很不理想”五級量表，依據(jù)評價主體對評價指標(biāo)體系的各個葉結(jié)點(diǎn)的評價，直接將評價得分逐級向上匯總，以得到一級指標(biāo)“一體化教學(xué)綜合評價效果”。為了客觀反映指標(biāo)間的貢獻(xiàn)差異和評價主體的結(jié)構(gòu)變化，我們采用權(quán)重配置機(jī)制，以得到更為細(xì)膩的評價區(qū)分效果，避免評價的“粗糙”現(xiàn)象，從而更好地指導(dǎo)教學(xué)工作。

4.2 完善教學(xué)質(zhì)量的保障體系

建立自我完善、自我約束的教學(xué)質(zhì)量保障體系，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的前提，是人才培養(yǎng)工作自我評價的首要條件，是提高教學(xué)質(zhì)量的重要體系保障。首先，從教學(xué)運(yùn)行管理、教學(xué)質(zhì)量管理、實(shí)踐教學(xué)管理等方面，逐步完善管理制度體系，使教學(xué)管理做到有章可循，有據(jù)可依。其次，建立健全教學(xué)督導(dǎo)工作制度，對課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、考試考查等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，充分發(fā)揮“督教、督學(xué)、督管”作用。再者，建立并及時更新該課程的試題庫，嚴(yán)肅考試環(huán)節(jié)，評卷過程實(shí)行“教考分離”。另外，還制定了切實(shí)可行的教學(xué)研討、青年教師觀摩學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價、獎勵制度等各項(xiàng)制度，逐步形成多種機(jī)制的一體化，切實(shí)保證教學(xué)效果的提高，使人才培養(yǎng)的質(zhì)量與人才培養(yǎng)的目標(biāo)更加協(xié)調(diào)一致。

5 小結(jié)

結(jié)合“過程控制”課程的特點(diǎn)，通過建立多層次模塊化課程體系，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容一體化，選取先進(jìn)教材，整合各種教學(xué)資源，打造優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建和諧師生關(guān)系，建立考核評價機(jī)制，完善教學(xué)質(zhì)量保障體系等幾方面的教學(xué)改革及實(shí)踐，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提升了教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

資助項(xiàng)目：1. 華北水利水電大學(xué)2015年教育教學(xué)研究與改革立項(xiàng)項(xiàng)目（2015237）；2. 華北水利水電大學(xué)教學(xué)名師培育項(xiàng)目（2014108）

注釋

① 何冀軍，左兵，潘潔珠.項(xiàng)目驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2015.33（6）：86-88.

② 黃德群.基于高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的混合學(xué)習(xí)模式應(yīng)用研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2013.2（3）：64-70.

③ 盧俊.CAD/CAM應(yīng)用課程“教、學(xué)、做”一體化改革探索與實(shí)踐[J].長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015.32（3）：63-65.

④ 羅文廣.電氣信息類專業(yè)多元化實(shí)踐教學(xué)模式的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013.32（5）：138-141.

⑤ 賀超凱.如何加強(qiáng)高?？己斯芾?，完善學(xué)業(yè)評價體系[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2013.29（5）：86-87.