行动导向法在“集散控制系统组态与应用”课程中的实践

初红霞等

[摘 要]为了满足卓越工程师教育培养计划的要求，培养具有创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的工程技术人才，根据自动化专业学生的就业以及今后工作的特点，对集散控制系统组态与应用课程进行改革，在教学过程中引入基于工作过程的“行动导向”教学方法，将“教、学、做”紧密结合起来设计课程教学内容，从课程实施过程中的几个不同角度进行探索和实践，这些措施在提高学生学习兴趣，培养学生的应用能力和创新精神等方面取得了良好效果。

[关键词]行动导向法 集散控制系统组态与应用 教学法

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）09-0140-03

“集散控制系统组态与应用”是自动化专业群的一门专业性和综合性都很强的专业课程，对自动化专业应用型人才和卓越工程师的培养起着重要作用。然而由于课程本身实践性强、操作性强、工程施工方法多、知识综合性强等特点，以及学生接触工程现场的机会有限，缺乏现场经验，现有的教学方法主要通过视频、课内实验、参观实训基地模型来实现，不能很好地激发学生的学习兴趣，不能很好地培养学生的动手操作能力，故学习效果不够理想。行动导向教学法为“集散控制系统组态与应用”课程教学提供了新的思路。

一、行动导向教学法与传统教学法的对比分析

传统教学方法在教学内容处理上，更多的强调理论知识的讲解，注重书本上已有知识的强化，而与实践环节相互割裂；在教学组织形式上，传统教学方法习惯用外在手段迫使学生学习。传统教学方法总体表现为重理论轻实践，重成绩轻能力，重结果轻过程，重模拟轻创新，重验证轻综合的弊病，它阻碍了学生认识潜能的发挥，不利于应用型和卓越型人才的培养。而行动导向教学法以培养学生自主学习为教学的最终目标，通过各种自主型的教学方式和合作解决问题的形式使学生获得专业能力、创造能力和社会能力。“行动导向”教学模式（如图1所示），教学设计和实施顺序是由实践向理论的反馈过程，学习过程首先以实践为主，然后通过实践过程学习和应用理论知识相结合，进而促进理论教学的完善，教学过程和实践过程是相辅相成的。行动导向教学模式更重视技能应用的掌握和熟练程度，强调技能的熟练程度和综合能力的养成。

行动导向教学法的基本思想在于：明确了学生在教与学中的主体地位，使学生能够独立自主地参与从计划到考核的完整学习过程，有利于培养学生系统地分析和解决问题的能力，更好地发展和促进学生的自我反思能力、行为协调能力及通力协作能力，有利于理论教学与工程实践接轨，素质教育与职业生涯接轨，进而构建更丰富的经验和知识体系。

二、行动导向教学法在“集散控制系统组态与应用”课程中的实践

在授课过程中，将工作过程分解为准备、决策、计划、实施、检查、考核六个步骤，在每一个步骤中给学生分配具体的工作任务和目标，教师只充当学习的指导者，充分发挥学生的自主学习能力，训练学生的专业能力、个人能力、社会能力、方法能力。将上述方法在所教授的课程“集散控制系统组态及应用实训”中加以应用，具体情况如下。

（一）能力目标

要求学生能够对生产过程自动控制系统进行策略组态，能够对典型的集散控制系统（DCS）工程项目进行管理，对工程控制系统进行运行维护，对常见故障进行处理并能够对生产过程自动控制设备进行管理。同时，使学生养成职业道德和敬业精神、社会实践能力和社会适应能力、吃苦耐劳和踏实肯干的工作精神；养成独立思考的自主学习能力和团队合作、互相借鉴补充的协作精神。

（二）课程实施的各个阶段

1.准备阶段。因为要在实验设备台上进行讲解，并且要实现软件和硬件的组态工作，实施难度较大，涉及面广，因此前期的准备工作量大且复杂，很多具体的东西需要提前准备好。工作的主要任务有：设计文件（包括工程服务说明、测点清单设计、常规或复杂对象控制方案设计、流程图设计、工艺说明、系统控制方案设计、连锁原理图、控制室布置图、报表设计以及相关设计文档、显示和操作画面要求等），工程设计完成后，应形成包括《测点清单》、《系统配置清册》、《控制柜布置图》、《控制方案》、《I / O卡件布置图》、《控制方案》等技术文件；设备选型（包括各种传感器的选择、执行器的选择、DCS的选择、I / O卡件的配置等）；工程实施过程中涉及的人员分配（主要是小组成员的分配），各种设备的成本和整个工程的成本核算。

2.决策阶段。以小组为单位，展开讨论，分别确定各组的控制方案，包括DCS的控制范围、DCS的控制深度、DCS的控制方式，明确所要完成的任务，熟悉项目的主要流程以及所需要的主要设备的调配。

3.计划阶段。完成对DCS控制系统的工程设计（包括总体设计、初步设计、详细设计），硬件设计，软件组态，出厂测试预验收；系统现场实施；系统运行与维护，人员分配，任务分派。

4.实施阶段。组态的流程如图2所示。根据使用DCS控制过程系统的计划中的人员、设备进行总体信息设置，控制站的组态实施（包括系统配置的组态、系统硬件的组态、控制算法的组态、控制与通信接口方面的组态），运行员操作站的组态（包括操作小组设置、控制分组、趋势图、总貌画面、数据一览画面、控制流程图、报表和运行日志的设计实施）等工作过程的实施。

5.检查阶段。完成系统软件和硬件调试，并进行故障排除和系统的操作维护。

6.考核阶段。通过小组在实训台上实际上机操作、显示运行动画、运行设备等方式展示成果。首先，由小组之间互评，以组为单位，选派代表通过抽签的方法抽中问题，每组发言限时，组内成员可以相互补充；然后由教师进行总体考核，包括对DCS的硬件、软件的性能进行验收，通电检测和在线测试；最后结合出勤、表现等给出最终结果。

（三）课程实施要点描述

1.工作描述

依据给定项目的任务书，结合校内西门子综合实训设备。分组进行项目工作。包括设备的总体工程设计、控制系统的组态实施、运行员操作站的组态实施等工作过程的实施。同时完成系统软、硬调试及故障排除、操作维护。

2.工作场所

实训室——西门子先进自动化技术联合实训室和控制工程实训室。

3.职位要求

要求学生身体健康，并具有良好的组织能力、高度的责任感、团队协作精神，具备相关的专业知识。这种完整工作过程的教学活动设计包括咨询、设计、决策、执行、控制、评价等关键步骤，使学生经历完整的工作过程，培养他们的职业能力。

4.专业能力

要求学生具备过程控制相关的专业知识，熟悉控制系统与控制流程，具有解决问题的方法与方案，项目工作的设计与组织，操作规程及实施细则，懂得设备的选择与使用，行业的规范与标准，进行工程项目的实施、管理、质量保证与售后服务等。

5.方法能力

具有工作目标的确立、独立制订工作计划、项目方案的实施和选择、信息的获取途径、工作过程的选择、分析与解决问题、工作计划的评估与修订、工作方式与技巧、目标的审核等的能力。

6.社会能力

具有团队合作能力、完成任务能力、独立工作能力、道德行为能力、自我认知识能力、问题的识别与解决方法、自我批评能力、可以进行角色及利益的定位。

7.个人能力

包括组织能力、沟通能力、领导能力、创新能力、学习能力、号召能力、适应能力。

三、总结

“集散控制系统组态与应用实训”采用行动导向教学法后，实现了以“能力为本”的教学模式，学生成为实训过程的中心，老师则只是指导者和组织人，充分体现了学生的主体地位，在整个行动导向教学实践过程中，绝大多数学生的参与热情很高，兴趣很浓，实训效果很好。学生在实训过程中不仅学到了知识，增长了技能，提高了素质，也为他们将来适应企业工作岗位奠定了良好的基础。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 罗永刚.“集散控制系统”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2013（11）：54-55.

[2] 蒋冬珍.行动导向教学法在《纺织品市场营销》课程教学改革初探[J].职业教育，2014（25）：14.

[3] 刘邦祥，吴全全.德国职业教育行动导向的教学组织研究[J].中国职业技术教育，2007（5）：75-77.

[责任编辑：钟 岚]