摘"要：本文探討了“化工儀表及自動化”本科生課程在培養(yǎng)高素質(zhì)化工專業(yè)人才過程中的關鍵作用，分析了如何通過創(chuàng)新的課程改革和實踐教學的緊密結(jié)合全面提升大學生的專業(yè)素養(yǎng)和技術應用能力，探索了高素質(zhì)、應用型、復合型人才培養(yǎng)的新路徑。本文分析了傳統(tǒng)教學模式的若干不足，提出了針對性的教學改革措施，并將情緒價值與實踐教學進行融合，培養(yǎng)大學生的家國情懷和創(chuàng)新意識。本文強調(diào)了理論與實踐相結(jié)合的重要性，同時提倡將行業(yè)最新技術有機地融入課程之中，以滿足社會對應用型、復合型人才的需求。這些教學改革措施有助于提高學生們的綜合素質(zhì)和競爭力，培養(yǎng)出具備扎實理論基礎、擁有豐富實踐經(jīng)驗、兼具強烈社會責任感和高度創(chuàng)新精神的工科專業(yè)人才，為我國化工相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強有力的人力資源保障。

關鍵詞：化工儀表及自動化；教學改革與實踐；應用型人才培養(yǎng)

1"概述

“化工儀表及自動化”課程是應用化學、環(huán)境工程、安全工程、機械制造及自動化、控制科學等工科專業(yè)的必修課，是溝通實驗室研究和工業(yè)放大的重要橋梁，是實現(xiàn)化工產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)的必由路徑，是培養(yǎng)高素質(zhì)、應用型、復合型人才的重要抓手［1］。該課程在化工、制藥、分析化學、環(huán)境化學等眾多學科中發(fā)揮著橋梁和紐帶的作用，在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，從原材料的選擇到產(chǎn)品的最終成型，從安全生產(chǎn)的監(jiān)控到產(chǎn)品質(zhì)量的控制，都離不開這門課程所涵蓋的知識和技能。該門課程的主要教學內(nèi)容是化工儀器儀表的基本工作原理和自動控制理論，涉及軟件和硬件的多個層面，同時還需要學生掌握儀器儀表與化工工藝流程之間的關聯(lián)和匹配。隨著科技的不斷進步和工業(yè)的快速發(fā)展，當前社會對掌握這門課程的專業(yè)人才需求量越來越大［2］。因此，該課程的地位和重要性愈發(fā)凸顯，尤其需要關注其課堂教學效果。

2"課程教學難點

在講授“化工儀表及自動化”這門課程的過程中，教師們常常面臨以下教學難點，這些問題需要給予特別的重視，并形成良性的教學反饋［34］。

2.1"學科重視程度存在差異

化學、化工等相關專業(yè)的學生，對主干課程（如“無機化學”“有機化學”“化工原理”）通常較為重視，因為其與考研升學緊密相關。但對于“化工儀表”“自動控制”等偏向工程應用的課程，學生們的重視程度較低。

2.2"實際操作經(jīng)驗缺乏

在日常的生活和學習中，大學生對工業(yè)大型儀器設備的認知和操作方面往往接觸很少，缺乏經(jīng)驗。這會阻礙他們對該課程內(nèi)容的深入理解和應用，不利于工程系統(tǒng)思維的培養(yǎng)。

2.3"數(shù)理基礎薄弱

“化工儀表及自動化”課程涉及較多的數(shù)學和物理知識，尤其是一些數(shù)學公式和物理模型的推導。部分學生的數(shù)理基礎較為薄弱，導致他們在理解和應用這些知識時感到困難，從而缺乏深入學習該課程的信心。

2.4"編程能力不足

自動控制理論和計算機編程能力是該課程的兩個重要組成部分。然而，部分學生在這些方面存在不足，難以掌握相關知識和技能，在學習自動控制理論和實踐操作方面存在障礙。

為了克服上述這些教學難點，需要任課教師有針對性地采取多種教學策略，并通過與學生們進行個別溝通，了解他們的學習需求和困難，持續(xù)調(diào)整教學方法和技術手段。

3"課程教學經(jīng)驗及建議

經(jīng)過對“化工儀表及自動化”課程多年的教學，針對以上論述的傳統(tǒng)教學模式中存在的問題和不足，筆者積累了一些教學經(jīng)驗，并在此基礎上提出了以下幾個課程改革方向和建議。

3.1"融入情緒價值，強化課程價值觀

為了增強學生對課程重要性的認識并培養(yǎng)學生的社會責任感和職業(yè)道德，有必要在課堂教學中融入情緒價值元素［5］。教師通過引導學生們關注與該課程教學內(nèi)容相關的社會熱點問題、參與社會實踐等方式，尤其是涉及芯片制造、光刻膠、高端化工新材料、精密機床加工、傳感器、航空航天等技術難題，并結(jié)合人工智能AI與人類的互動從而帶給當代人的便利，突出課程的廣泛涉及領域、工業(yè)應用狀況以及情緒價值，并分析了該課程在化工工程師等證書的獲取方面的促進作用。這種教學方式不僅激發(fā)了學生們的學習興趣，還幫助他們樹立了“科技報國、奮發(fā)有為”的崇高理念，使其認識到自身在國家和社會發(fā)展過程中的重要角色和責任，增強其為社會做貢獻的意愿和能力。

3.2"引入先進技術，更新教學手段

隨著科技的不斷發(fā)展，化工儀表及自動化涉及的領域也在不斷更新和拓展。為了使學生們能夠了解并掌握最前沿的知識，教師應及時引入先進技術、更新教學內(nèi)容。筆者采用視頻教學、動畫、AI虛擬場景等數(shù)字化技術進行教學，同學們可以對工業(yè)儀器儀表具有直觀、深刻、全面的認識，避免了教材和PPT文件中簡單的文字描述帶來的枯燥感受［6］。這些技術為學生們提供了生動、形象的學習體驗，使他們能夠更加深刻地理解該課程的相關概念和基本科學原理。與此同時，筆者通過日常生活中的自動開關路燈、移動手機和固定電話、工業(yè)機器人等電子設備，將儀器儀表和工業(yè)傳感器的知識融入其中，增強了課程的趣味性和實用性。通過關注行業(yè)動態(tài)和技術發(fā)展趨勢，將24小時不間斷進行化學實驗操作的機器人、人造皮膚、柔性電子技術等最新的科研成果恰當?shù)厝谌胝n堂教學中，學生們能夠了解并掌握最新的技術和知識。此外，通過引入實際案例、組織實驗實訓等方式，學生能夠更直觀地理解理論知識及其在實際生產(chǎn)過程中的應用，提高其實踐能力和解決問題的能力。

3.3"加強師生交流，培養(yǎng)自主學習能力

教師第一次上課時需簡要復習大一階段學習的高等數(shù)學和物理的主干內(nèi)容以及與該課程相關的知識點，方便同學們在后續(xù)的學習過程中能夠?qū)W以致用，在課間休息時與同學們交流學習心得，了解學生們的數(shù)理基礎、專業(yè)能力水平和職業(yè)規(guī)劃，幫助其樹立學習信心。為了增強學生們的參與度和理解力，教師在課堂上采用黑板和粉筆推導方程式的方式，通過層層深入的啟發(fā)式教學方法，避免了單獨使用PPT展示可能帶來的學生課堂參與度不高的問題。此外，自主學習是提高學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要途徑。在課程教學中，教師可通過提供多樣化的學習資源和平臺，鼓勵學生主動探索、自主學習，培養(yǎng)其獨立思考和解決問題的能力［7］。通過組織課堂討論和小組合作，激發(fā)同學們的學習興趣和參與成就感，提高其主動學習的意識和解決實際問題的能力。

3.4"構(gòu)建知識體系，掌握先進的自動控制技術

為了幫助學生們更好地掌握教材中的自動控制理論，筆者將該部分內(nèi)容進行分類和總結(jié)（圖1），采用思維導圖的形式展示，學生們可以據(jù)此建立自己的知識框架體系［8］。結(jié)合錢學森先生的《工程控制論》以及近年來控制理論的發(fā)展狀況，學生們還可以深入了解并掌握更多關于控制理論的知識體系（圖2）。與此同時，結(jié)合學生們大一階段學習的Python計算機編程語言以及計算機二級考試的內(nèi)容要求，筆者強調(diào)學生們需要掌握基本的計算機編程能力和數(shù)據(jù)軟件處理能力。此外，還需要教授學生們PLC、DCS工業(yè)自動控制系統(tǒng)的編寫、運行、維護、程序升級等技能，使他們能夠在以后的實際工作中熟練運用這些技術。

圖1"課程的知識框架體系總結(jié)

圖2"先進自動控制技術的發(fā)展歷程導圖

3.5"加強實驗實訓環(huán)節(jié)，強化理論與實踐的結(jié)合

為了彌補學生缺乏實際操作經(jīng)驗這一缺陷，筆者增加了一次實踐課程，注重將理論與實踐相結(jié)合。在業(yè)余時間，筆者帶領學生參觀了自動化程度較高的化工企業(yè)，通過實地參觀工廠園區(qū)、儀器設備和DCS中控室，并親身體驗和實踐操作，學生們得以直觀地感受化工儀表及自動化的實際應用情況（圖3），深入地了解化工行業(yè)對該課程的實際需求和具體要求。筆者還邀請了企業(yè)工程師進行微課堂講解，分享他們對化工儀器儀表和中央控制系統(tǒng)的實際工作經(jīng)驗和操作技巧，拓寬了學生的視野和知識面，進一步增強了學生的實踐操作能力。此外，教師積極鼓勵學生參加浙江省以及國家級的大學生化工競賽，以賽促教，產(chǎn)教融合。通過實驗實訓等實踐教學環(huán)節(jié)，學生們能夠親身感受和操作化工儀表及自動化設備，加深了對理論知識的理解和掌握，極大地提高了學習熱情。同時，通過實驗實訓中的問題解決和創(chuàng)新實踐，學生的實踐能力和創(chuàng)新意識得到了顯著提高。

圖3"教學案例：簡單PLC控制系統(tǒng)設計流程圖

綜上所述，通過挖掘情緒價值、利用數(shù)字化技術、加強師生交流、構(gòu)建知識體系、強化理論與實踐結(jié)合等措施，任課教師可以有效地提高“化工儀表及自動化”課程的教學效果，激發(fā)同學們的學習興趣，鍛煉其化工專業(yè)素養(yǎng)和實踐動手能力，為未來職業(yè)生涯的上升打下堅實的基礎。

結(jié)語

總結(jié)來說，“化工儀表及自動化”這門課程作為化工相關專業(yè)的核心課程之一，不僅是實現(xiàn)化工產(chǎn)品安全、高效生產(chǎn)的關鍵因素之一，也是培養(yǎng)具備化工專業(yè)技能的高素質(zhì)人才的重要途徑。隨著大數(shù)據(jù)模型、人工智能以及先進自動控制理論的快速發(fā)展，目前掌握該課程內(nèi)容的人才缺口較大。本文從課程教學和應用型人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，分析和探討了課程改革與實踐教學的融合策略，通過將情緒價值有機融入課堂教學、強化理論與實踐的緊密結(jié)合、緊跟行業(yè)最新科技發(fā)展步伐、注重學生自主學習能力的培養(yǎng)以及加強校企合作育人等課程改革措施的實施，可以全面地培育同學們的專業(yè)素養(yǎng)和實踐能力。同時，教師們也應繼續(xù)探索和創(chuàng)新教學方法和策略，推動“化工儀表及自動化”課程的教學水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升，以適應不斷變化的社會需求和行業(yè)發(fā)展趨勢。

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項目基金資助：國家自然科學基金（鈮基復合氧化物的可控合成及其對含氯有機污染物的催化燃燒性能研究，項目批準號：21906106）；浙江省基礎公益研究計劃（鎢基固體超強酸的合成及對含氯VOCs的吸附/催化燃燒性能研究，項目批準號：LQ19B030004）；校企合作項目（浙江恒豐新材料有限公司：結(jié)構(gòu)型阻燃劑三聚氰胺類聚醚多元醇的研發(fā)，二氧化碳系列共聚物可降解材料的關鍵技術開發(fā)）

作者簡介：楊鵬（1988—"），男，漢族，河南平頂山人，化學博士，副教授，碩士研究生導師，研究方向：功能材料的控制合成、表征分析及工業(yè)應用。