研究性教学在过程控制授课中的探索

梁燕华　蔡成涛

[摘要]研究型教学是促进高校教学模式的创新理念，以突出工程设计与工程应用的过程控制授课为例对研究性教学在实践层面进行了探索。讨论了应用研究性教学的方法和效果，及针对目前研究性教学模式的不足展望了未来教学改革的任务。

[关键词]研究型教学 过程控制

[中图分类号]G421 [文献标识码]A [文章编号]1006-5962（2013）05（a）-0009-02

引言

过程控制这门课程主要讲授过程建模，并将数字检测、数字控制仪表与计算机控制贯穿于全书内容中，使模拟与数字技术融于全书，突出了系统的工程设计与工程应用。鉴于过程控制的内容特点，传统的“灌输式教学”和“接受式教学”是无法完成高校授课任务的。研究性授课模式正是在这样的背景下提出的，它作为一种新的教学理念和教学模式，是以探索和研究为基础的教学，它以促进学生的个性发展为宗旨，通过改革学生单纯地、被动地接收知识的学习方式，在帮助学生进行接受式间接学习的同时，形成一种对知识的主动式直接探索。上世纪90年代在我国开始试行并推广研究性教学，2005年，教育部明确提出要积极推动研究性教学、提高大学生的创新能力，研究性教学逐渐成为我国高校教育教学改革的重要内容。

文章以过程控制课程为例，针对高校在推进本科教学改革中对研究性教学模式进行探索与实践，形成自己许多教学改革的经验，归纳和总结过程控制研究性授课的经验和心得，对于推荐和深化本科教学改革和提高授课质量具有重要意义。

1.应用研究性成果帮助学生明确学习目标

过程控制课程是在学生学完电子技术基础、微型计算机原理与自动控制理论等课程之后开设的。课程着重研究根据连续工业过程的生产特点与要求，应用自动控制理论、控制技术和自动化仪表来设计过程控制系统，以及在实际工程应用中的有关问题。通过学习，不仅能达到解决过程控制工程中的一般问题，并具有分析和设计较复杂的过程控制系统的能力。

过程控制作为自动化技术的重要组成部分，发展速度很快，并广泛应用于石油、化工、电力、冶金、机械、轻功、原子能、环保等等许多国民经济的重要领域。因此，课程授课目标是贯穿学生创新意识与创新能力的培养，教师授课应该立足干让学生学会学习、学会研究、实现由注入式教学到研究性教学的飞跃。过程控制课程大纲的编写是在微电子与计算机技术的飞跃发展、数字检测、计算机控制与分级、分散计算机控制系统在过程控制工程中日新月异条件下进行的，因此，授课内容从常规仪表控制到计算机分散控制的各个阶段，更应突出计算机控制的内容。教材涵盖面广、设计领域宽，学生要想把课程学好、学懂，教师授课必须采取有的放矢，帮助学生一边认识这门课程、认识过程控制技术，一边让学生在学习控制理论相关课程基础上主动探索课程中讲授的控制技术。

作为一名科研型人员进入高校工作，在教学工作的同时必然还从事着大量的科研工作，也取得了一些相应的科研成果。作为研究性教学模式的探索，就是把科研成果第一时间在授课过程中与学生分享，一是让学生真正看到控制理论是如何应用到工业过程控制领域中，以及理论应用到实际的控制效果；二是让学生看到当今的控制领域研究水平，以及未来发展的潜力。这些都会极大刺激学生的认知力和求知欲，让他们感受到所学课程的重要性从而激发他们主动求知的学习态度。这些正是当今大学生所应该具备的学习态度和学习热情，也是教师传授课程知识的目的和动力。例如在讲授过热蒸汽温度控制系统时，不但介绍了温度控制系统的组成结构，还会细致阐述一下当前温控系统的控制器设计概况、技术发展状况。基于个人在之前带毕业设计时指导过基于模糊控制的温度控制系统设计，所以在授课过程中，会给学生从以下三个层面讲解内容：首先是阐述温度过程控制系统的构成、控制目的及运行条件；其次讲解如何针对被控对象及其他系统环节设计控制器参数；最后可以依据个人研究成果向学生介绍一下目前温控系统的控制策略设计发展情况，可以把之前指导的毕业设计课题有的放矢的与学生分享，以使学生知道课程对今后毕业设计有着重要的帮助，还可以参考教师的科研成果来了解过程控制这门课程的重要性及在控制研究领域中的地位和发展状况。这种授课方式使学生了解过程控制课程的适用性，明确了学习该课程的目标，从而开启学生的学习兴趣和热情。目前，很多高校学生在迈入专业课程学习时，经过很长时间都进入不了学习状态，甚至到课程结束时都不知道为什么学习这门课程，那么学习的效果就可想而知。所以，教师如果从小处着手，以毕业设计为导向引领学生树立学习目标，通过教师传授的控制系统的设计方法来学习如何做毕业设计；从大处着手，教师则是让学生明确过程控制这门课程在工业控制领域中的定位，过程控制技术是自动化技术的重要组成部分。更应该了解到过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率i节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力等方面起着越来越巨大的作用。

2.结合实验讲解控制系统的工程设计

过程控制是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表知识等相结合的一门综合性应用科学。课程是以过程控制系统为主体，以过程检测控制仪表为工具，仪表与系统密切联系、相互依存。因为课程与实际联系的非常紧密，教师在授课过程中如果能展示一些实际的设计过程、实验程序及程序运行结果。学生则可以直接感性接触到控制系统设计思想、设计过程及如何验证设计效果。因此，在备课过程中，结合自己在多年研究中接触到的案例，应用MATLAB中的SIMULINK来编制程序，并在授课中利用多媒体直接演示程序及运行结果。学生从运行结果可以看到系统的性能指标情况，可以真正主动式地去学习、弄懂课程内容。这种授课方式即是对自己科研产出的总结，也是提高授课效果、培养学生研究能力、科学精神及创新能力的尝试。这种研究性教学的理论研究成果对于高校创新课程教学模式、推进教育教学改革起了很大的促进作用。学生和授课教师双方的感官在课堂上都被调动起来，互动性和交流性有了很大的提高。因此，研究性教学对学生和教师的益处是相辅相成的，在研究性教学探索过程中，师生的互动性、交流都被激发出来，授课效果达到了一个良性状态。研究性教学改革探索的目标很明确，把学习的主动权还给学生，以问题或任务的形式使学生主动参与到学习、实践过程中，激发出学习专业知识的兴趣，同时在课堂上为学生提供充分的跨领域学习和实践的机会，促进学生学会自主学习。

目前，研究性教学理论层次的探索还滞后于教学改革的实践，其实践上的探索还存在一些不尽人意的地方。一是研究性教学理念没有确立，二是缺乏可操作性的整体规划；三是评价体系有待构建；四是研究性教学推进的教育教学条件有待完善。几年来，个人在专业课程授课中推进研究性教学的应用性，纵观高校本科教学工作也逐步出现了根本性的变化，注重学生创新意识和实践能力培养应该成为人才培养的主线。结合近年来高校关于研究性教学的研究成果及个人探索心得，有以下几个方向值得继续努力探索。

一是注重研究性教学本质，提升理论研究的目标性，结合我国高等教育的实情做到理论研究与实践探索的统一；二是理解研究性教学与科学研究的不同，研究性教学始终注重的是教学，是为了实现学生的成长与成才。三是研究性教学不再局限于具体课程教学，而是着眼于整体教育教学改革。加速教育理念更新、教师队伍培养、教学内容调整、管理机制创新及教学评价体系等因素，从而加快研究性教学进程；四是研究性教学必须保证在高校教学秩序稳定前提下开展，从而必须处理好科学研究与研究性教学关系、传统教学模式与研究型教学模式的关系以及教学进程中学校、教师与学生三者的关系等等。

3.结论

本文以突出工程设计与工程应用的过程控制授课为例对研究性教学在实践层面进行了探索。讨论了应用研究性教学的方法和效果，并针对目前研究性教学模式的不足展望了未来教学改革的任务。