熊麗萍，甘桂亮，夏 至，戴冬燕

(1.浙江國際海運職業(yè)技術學院 石油化工學院，浙江 舟山 316021；2.浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000)

石化產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟重要的支柱產(chǎn)業(yè)和基礎產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度高、帶動性強、經(jīng)濟總量大、產(chǎn)品適用范圍廣，是具有傳統(tǒng)優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)。隨著現(xiàn)代科學的進步，在化工生產(chǎn)過程中，人們通過自動化裝置來管理生產(chǎn)，自動化裝置與生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備已然構成不可分割的整體。筆者所在學院目前開設的石化工藝類專業(yè)有石油化工技術和應用化工技術，涉及的就業(yè)方向大多是化工生產(chǎn)過程操作與控制。對該類學生來說，學習化工儀表和自動化方面的知識及技能，對管理化工生產(chǎn)過程是十分重要的?，F(xiàn)階段大多數(shù)高職高專院校化工類專業(yè)都設置了《化工儀表及自動化》的學習，學院的石化類各專業(yè)將《化工儀表及自動化》列為了專業(yè)核心課程，學時56。目前該課程理論授課居多，實踐環(huán)節(jié)較少，學生缺乏主動思考的空間和動手解決問題的時間，教學質(zhì)量不高。

《化工儀表及自動化》綜合了化工原理、化工制圖、檢測學、電工學、計算機，以及自控理論等學科，課程內(nèi)容多、知識面廣，是一門綜合實踐性很強的課程[1]。學院大部分學生文化基礎薄弱、電路和控制理論知識儲備低。如何讓復雜的問題簡單化，讓枯燥的知識形象化；如何調(diào)動學生學習此門課程的學習熱情，激發(fā)他們的學習興趣；進一步提升學生儀表自動化掌握程度，提高化工主控操作技能，都是亟需解決的問題。致力于解決這些問題，筆者所在教學團隊對《化工儀表及自動化》課程教學進行了優(yōu)化提升。

改革立足高職化工類專業(yè)對《化工儀表及自動化》的課程教學需求，從理論教學與實踐教學的結合，實訓體系的完善，深入“引企入?！钡乃悸?，引導企業(yè)多種方式參與實踐教學等方面進行研究實踐。

1 現(xiàn)狀分析

目前，該課程在教學過程中存在的問題如下：

1)內(nèi)容多且全，但系統(tǒng)關聯(lián)度低。此門課程在高職化工類專業(yè)教學中教學內(nèi)容是豐富的，對儀表基礎知識及在化工控制自動化方面都進行了涵蓋。但對于化工工藝類專業(yè)的學生來說，他們初次接觸自動控制理論，在較少的課時下要把此門課的內(nèi)容講解的清楚透徹是不切實際的。通過實際教學過程與效果反饋發(fā)現(xiàn)，學生對單個知識點的掌握程度高，但是對于這些知識點之間的聯(lián)系認知模糊，對如何使用這些知識去解決工程問題能力缺乏，特別是在化工過程仿真操作中，對于控制邏輯的分析暴露出其應用方面的短板。而且在傳統(tǒng)的教育模式下，學生所掌握的知識跟不上企業(yè)中生產(chǎn)技術的更新?lián)Q代。例如，現(xiàn)在石化企業(yè)的實際生產(chǎn)中多采用集散控制系統(tǒng)(DCS)，但在我們的教學中對此部分的內(nèi)容針對性不強，知識比較分散[2]。這一方面需要進行以任務為導向的模塊化教學改革，將零散的知識點重新整合為企業(yè)中常見的化工控制單元，讓學生參與控制過程的選擇及設計，強化其對知識體系的連貫性掌握及應用；另一方面需要根據(jù)合作企業(yè)的實際需求調(diào)整教學內(nèi)容，在授課內(nèi)容的制定上獲得企業(yè)參與。

2)應用性缺乏，教學模式落后。目前該課程的理論教學所占比例較大，大部分課程采用講授法為主的教學方法，不適應現(xiàn)在的學情[3]，也與此課程是綜合應用型課程的理念違背。化工儀表部分結構復雜、內(nèi)容抽象，高職類學生學習起來比較枯燥，容易喪失興趣，同時自動控制部分理論性強，學生難以理解。在教學中應該強化實踐部分，同時注重理論與實踐內(nèi)容側(cè)重點的選擇，對于控制理論中晦澀難懂的內(nèi)容。例如，描述儀表的結構原理時，讓學生進行重點儀表的拆解及安裝，內(nèi)部構造一目了然，同時可畫出其動作原理圖。還可以利用網(wǎng)絡教學平臺的媒體資源，以圖片、音頻、視頻等直觀的方式表達抽象的內(nèi)容。在對象特性建模、控制規(guī)律等內(nèi)容的教學時，可以在理論授課中適當弱化其數(shù)學推演過程，強調(diào)“理論儲備夠用為主”，把對該部分內(nèi)容的理解應用延伸到實訓中，重點突出學生對“對象特性”的認知，掌握何種對象采用何種控制規(guī)律，能夠完成簡單控制的參數(shù)整定及投用，實現(xiàn)學生從“學會、會做”到“會學、會思”的轉(zhuǎn)變。

2 實踐方法

2.1 更新教學內(nèi)容與手段

針對不同的教學內(nèi)容采用不同的教學方法，改變理論教學的現(xiàn)狀，減少課堂講授的占比，充分利用網(wǎng)絡教學平臺，做到“線上線下”混合式教學；對于儀表部分理實一體化的走進情境、接觸實物；化工自動化部分加大實訓的廣度和深度。

2.2 優(yōu)化實踐教學策略，增強實訓條件

加大專職實訓指導教師的企業(yè)掛職鍛煉力度，加強對企業(yè)最新的儀表自控技術學習，增加企業(yè)導師對學生的實訓指導。進一步完善化工儀表的實訓條件，“以學導做、以做促學、層層深入”地將實訓內(nèi)容分解填充到對應的教學模塊中。

2.3 提升人才培養(yǎng)質(zhì)量

以工作任務為驅(qū)動，服務于人才培養(yǎng)主線，強化學生的職業(yè)技能，與化工總控工取證、現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試職業(yè)能力大賽及化工設計大賽[4]的相關模塊緊密結合，提煉出相關模塊中涉及到的課程相關知識點，鼓勵學生取得“1+X”證書和參加職業(yè)能力大賽，做到“崗課賽證”融通的同時，也為今后崗位中的實際應用打下基礎。

3 教學舉措

3.1 重組教學內(nèi)容，整合課程體系

現(xiàn)有的《化工儀表及自動化》教材內(nèi)容理論性較強，內(nèi)容編寫上與化工類本科教材沒有太大的區(qū)別。我們結合現(xiàn)有的教學基礎，與企業(yè)儀表工程師一起探索，強調(diào)把授課內(nèi)容進行合理的設計和安排，設計出適用于符合自身教育特色的化工類高職學生的授課內(nèi)容和實訓內(nèi)容，把課程所要求的知識目標、能力目標、素質(zhì)目標融入到相應的課程中去，分模塊的組織實施課程內(nèi)容。

《化工儀表及自動化》由原來的48課時增加為56課時，在教學過程中強調(diào)學生對于基本概念、基本原理的掌握度和對自動化設計基本步驟及其在化工生產(chǎn)過程中應用的熟練度。課程體系重構后分為四大教學模塊：儲罐的液位控制；加熱爐溫度控制；精餾塔壓力控制；泵的流量控制。將相應的檢測儀表知識代入到具體的化工控制單元進行學習，能夠?qū)x表的選擇、安裝、校準、投用和相應的控制系統(tǒng)運用及參數(shù)整定進行整體化學習。

儲罐的液位控制模塊設計的教學思維導圖見圖1。課程教學依托儲罐的液位控制為學習任務，從自動化對于化工生產(chǎn)的意義入手，以簡單自動控制系統(tǒng)方塊圖為邏輯主線完成教學任務：讓學生自己去找到人工操作與自動控制的區(qū)別；討論對比人工操作，自動化在化工生產(chǎn)中的優(yōu)勢；總結自動控制替代的是人哪部分的勞動；理順自動控制所包含的環(huán)節(jié)、每個環(huán)節(jié)之間的信號聯(lián)系、每個信號的內(nèi)涵實質(zhì)；從而完成以任務為導向的課程學習。在整個教學過程中通過“儲罐液位控制”這樣典型的化工控制單元強調(diào)自動控制系統(tǒng)里每個環(huán)節(jié)的因果關系，讓看似凌亂繁多的知識點能夠連貫整合。

3.2 探索“眼→腦→手”的行動式“立體教學”內(nèi)容

1)眼：能讀懂會識別。依據(jù)知識目標，課程有些內(nèi)容，例如檢測元件與變送器知識點，對于化工儀表的結構原理部分，借助觀察儀表實物等手段，讓學生感官體驗，同時利用儀表拆裝實訓單元，讓學生動手拆裝有關儀器儀表，畫出結構原理簡圖，在實踐中總結歸納相關儀表的使用及安裝要點，這比教師直接講授更有益于學生的知識掌握。在儲罐的液位控制、加熱爐溫度控制、精餾塔壓力控制、泵的流量控制這四個教學模塊中，分別以典型的差壓式液位計、熱電偶溫度計、彈簧管壓力計、差壓式流量計的學習來帶動其他類型儀表的學習，側(cè)重于引導學生“漁技”的掌握，而非教師主導性地對學生“贈魚”。

2)腦：能思考會表達。整門課程的學習采用O-AMAS有效教學模型組織教學實施，例如液位控制教學模塊中，以儲罐液位控制作為課程學習任務目標，課堂實施遵循“課堂激活-多元學習-有效測評-簡要總結”4個環(huán)節(jié)[5]。教學方法上從“句號、感嘆號”向“問號、省略號”進行變革，在液位控制器控制規(guī)律的選擇時，基本控制規(guī)律知識點的學習采用“自探→認知→實踐→總結→評價”的遞進式思路開展，課前線上發(fā)布預習任務點，放置“雙位控制、比例控制、積分控制”的液位控制實例圖片，設置小組討論“查找實例對應的液位操作可能產(chǎn)生的現(xiàn)象”。課中檢測預習效果，小組演示匯報自己的調(diào)查成果，組間評論問答，快速調(diào)動學習主動性；隨后再由老師播放不同液位控制實例視頻，點撥學生討論結果與實際現(xiàn)象的差異，引導學生共同分析產(chǎn)生偏差的原因，探究控制規(guī)律的實質(zhì)內(nèi)涵，畫出不同控制規(guī)律對應的控制過程，隨后總結控制規(guī)律及其特點，通過“組內(nèi)評價、組間互評、教師賦分”給每位同學和每個小組進行積分，為課程考評提供數(shù)據(jù)支持。而特性參數(shù)對過渡過程的影響可以在緊接著的實訓練習中探索驗證，進一步鞏固認知，課后利用網(wǎng)絡學習平臺提交各種控制規(guī)律的特點及適用場合的歸納總結，同時還可以進行課后的線上討論，促進能力目標的達成。

3)手：能執(zhí)行會操作。教學中比起學生學會多少，更重要的是教會學生怎么去學，注重的是能力的培養(yǎng)和價值觀的重塑，能執(zhí)行會操作的不僅僅是某個具體任務點，而是更加強調(diào)觸類旁通，例如在自動控制系統(tǒng)方塊圖知識點學習時，不僅僅要求學生掌握此知識點，更要培養(yǎng)他們化繁為簡、舉一反三的能力，在遇到復雜問題時有一種抽絲剝繭的思路，同時結合綜合實踐內(nèi)容，強化學生達成素質(zhì)目標。例如，能以儲罐液位的簡單控制為指導，分析換熱器溫度自動控制系統(tǒng)，甚至是分析加熱爐溫度串級控制等系統(tǒng)的控制邏輯；能以簡單自動控制的理解指導其他復雜控制系統(tǒng)的分析，引導學生優(yōu)化工程案例中的控制系統(tǒng)；更是能夠用方塊圖的思路把生活工作中遇到的難題進行環(huán)節(jié)分解、逐個擊破。

圖1 課程模塊教學思維導圖

3.3 豐富實訓體系

《化工儀表及自動化》的學習導向是掌握學習內(nèi)容，最終將所學導入到生產(chǎn)實際。而實訓是達成這一培養(yǎng)目的的有效媒介，實訓構建分為三個階段：基礎實訓、能力實訓、綜合實訓[6]?；A實訓包括化工儀表的認知、拆裝和使用，目的是使學生熟悉儀表的結構特點、工作原理、使用與安裝，能夠根據(jù)工藝要求選擇合適的儀表，并完成拆裝、更換和投用。能力實訓借助化工儀表維修工技能大賽實操裝置設計出“一階單容上水箱對象特性測試實驗；鍋爐內(nèi)膽溫度二位式控制實驗；上水箱液位PID整定實驗；串上水箱液位和孔板流量串級控制實驗”等13個實訓項目，配合“壓力控制、溫度控制、液位控制、流量控制”這些不同的教學模塊進行選擇，教師參與指導，保障學生在整個實訓中的主體性；同時利用化工總控工取證實操軟件讓學生熟悉泵、精餾塔、反應器等化工單元的DCS仿真操作。綜合實訓依托校外實訓基地，企業(yè)導師指導學生親臨現(xiàn)場，觀摩生產(chǎn)；并分組通過實訓教師的指導，帶領學生參與“聚乙烯生產(chǎn)裝置”O(jiān)TS練習，從而提升化工裝置的操作技能和熟悉化工裝置的開停車、各種事故的應急處理等過程。“化工儀表基礎→自動控制基礎→化工操作員培訓系統(tǒng)練習”這樣分層次、層層遞進的實訓體系模式正好符合專業(yè)學生“校企共育、工學結合”的分段遞進式人才培養(yǎng)模式，達到課程建設與專業(yè)建設的統(tǒng)一。

3.4 完善課程評價體系

明確過程性考核和終結性考核的作用及配比，綜合考慮課程的參與度，側(cè)重點由分數(shù)向掌握度進行轉(zhuǎn)移，同時注重動手能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力的綜合評價。進行考核方式多樣化的嘗試，從“紙考”到“機考”，實現(xiàn)與職業(yè)能力鑒定和職業(yè)技能鑒定的無縫對接?？己嗽u價中職業(yè)素養(yǎng)10%，評團隊合作、評學習態(tài)度、評崗位技能；課堂表現(xiàn)40%，評過程、評參與度；成果評價40%，評課前探究、評自我收獲、評小組展現(xiàn)；拓展任務10%，評實踐延伸，評拓展研學。

3.5 強化課程思政

為企業(yè)輸送的具備儀表自動化操作技能的高素質(zhì)新時代建設者，不僅要專業(yè)素養(yǎng)和本領過硬，更要有社會責任感、創(chuàng)新精神和實踐能力[7]。在課程實施的過程中，筆者所在教學團隊將思政教育貫穿教學全過程，制定了“培養(yǎng)學生掌握化工檢測儀表的結構、原理及化工自動化的操作，強調(diào)專業(yè)知識的學習，同時讓學生了解自動化的發(fā)展，理解以改革創(chuàng)新為核心的時代精神是激發(fā)社會創(chuàng)造活力的強大力量，培養(yǎng)學生的社會責任感”的課程思政實施內(nèi)容，將思政內(nèi)涵在“課程標準→教學方案→課堂教學→課后提升”全過程展現(xiàn)。

4 小結

《化工儀表及自動化》的改革探究和實踐對教學效果有重要促進作用。我們通過重組教學內(nèi)容，探索立體化教學，改革教學方式方法，校企合作開發(fā)實訓項目等途徑，讓教學過程更加生動具體，教學層次分明，提高了學生的學習興趣，其動手和思考的能力也得到強化，真正實現(xiàn)知識向能力的轉(zhuǎn)化。