过程控制课程教学实践与改革探索

王　伟，郭丽峰，李建立，林顺英

(北京石油化工学院 机械工程学院，北京　102617)



过程控制课程教学实践与改革探索

王伟，郭丽峰，李建立，林顺英

(北京石油化工学院 机械工程学院，北京102617)

摘要：本文结合《过程控制》课程的教学实践，针对教学过程中存在的问题，提出了过程控制的改革思想和改进措施，以提高课程的教学质量.实践证明，通过我们的改革实践，不仅调动了学生的学习兴趣，而且加深了学生对课程的理解，收到很好的教学效果.

关键词：过程控制；教学方法；改革

引言

“过程控制”是以生产工艺过程为对象、控制理论为基础、常规仪表为工具、生产过程自动化为核心的一门综合性课程，课程内容繁杂，且与实际生产过程结合十分紧密[1，2].主要针对四大参数温度、压力、流量、液位的控制问题，既能在新建的结构复杂的工业生产过程中发挥重要的作用，又能在传统工业的改造中节约能源和原材料、提高质量、减少污染.过程控制技术包括理论性较强的自动控制理论、实用性较强的检测技术及其仪器仪表技术、先进的计算机控制技术和生产过程联系紧密的工艺技术等[3-7].

由于“过程控制”在工业生产中的重要性，我校过程装备与控制工程专业将该课程作为重要专业课进行教学设计安排，但该课程涉及的专业领域较为宽泛，而且教学内容较为抽象，给教学工作带来较大困难.一是学生的先修课程基础差.《过程控制》课程的先修课程有高等数学、电路分析、控制工程基础，我们在教学过程中发现过程装备与控制工程专业的学生数学基础较差，电工电子技术学习的内容较少，不能较好理解过程控制的知识和原理.二是《过程控制》课程内容分散.该课程包含过程系统数学模型、调节器、执行器、传感器等方面的知识，况且各章节内容之间相互独立，知识点多而广、难理解.

为了帮助学生对控制理论抽象概念理解，提高学生分析问题和解决问题的能力，本文总结我校“过程控制”的教学实践经验，从理论教学上来讨论课程教学方法的改革，以提高课程教学质量，加深学生对基本概念的理解、提高学生分析和设计过程控制系统的能力.

1教学方法改革实践

本文主要针对过程控制抽象难懂，知识点多杂，应用多变等问题，进行了实践和探索，摸索了一套行之有效的教学方法.

1.1引导式教学方法

“过程控制”是一门实践性很强的课程，在教学过程中，很多学生反映有很多内容枯燥且难于理解，特别是过程控制策略抽象难懂，因而学习兴趣不高，对课程学习有畏难情绪.针对这种情况，我们在教学过程中采用引导式教学方法，通过具体案例来引导同学很自然地理解如何“提出问题”、“解决问题”的方法.同时通过形象的类比使学生很直观对控制系统的理解，让学生对这门课程产生浓厚的兴趣，提高学生学习的主动性和学习的热情.例如，在讲解“单回路控制系统”时，以“锅炉水位控制系统”(如图1所示)为例，由手动控制系统引出“单回路控制系统”的构成、各部分作用和设计原则等，使学生理解抽象的过程控制术语，在头脑中构建“过程控制系统”的概念和基本组成.

图1　锅炉水位控制系统(a)手动控制系统　(b)自动控制系统

1.2系统性教学方法

“过程控制”课程知识点多、内容杂且不完全相关联，学生理解和记忆都很困难.我们采用以一个典型控制系统案例将相关知识点贯穿起来，方便学生对相关知识点的深入理解.例如，我们在教学中以单回路控制系统的组成方框图(如图2所示)为主线索，将全书的主要内容有机的串联起来，使学生对控制系统有一个系统性的认识，同时有利于学生理解、记忆和掌握，更有助于学生综合运用所学的知识.

图2　单回路控制系统的基本组成

1.3灵活性教学方法

评价过程控制系统是否满足生产需求的标准是过程控制系统的单项性能指标和综合性能指标.对于某个过程参数的控制，控制方案也不唯一，因此在教学过程中我们积极注意引导学生进行研究性学习，提出和探究不同控制方案的可行性，培养学生具体问题具体分析的思维方式，以提高学生工程实践能力.例如，图3所示的水箱水位过程控制系统，两个控制系统都能实现水箱水位的控制，通过调节器参数选择都能满足工艺要求，学生在设计控制系统时可以根据实际情况选择更适合的控制方案.

图3　水箱水位控制系统

2总结

过程控制是一门比较抽象、需要基础知识较多的课程，要使学生能够真正理解课程内容，一是要加强学生基础知识的学习，使学生对过程控制理论的理解；二是通过教学方式方法改革，将抽象难懂的知识用形象的类比方法使学生更加容易理解和记忆；三是充分调动了学生内在的学习动力，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的理解能力.通过实践证明，我们采用本文的教学方式方法，教学效果得到了很大的提高，不仅使学生很好地理解和掌握各部分的知识，而且培养了学生的工程概念和能力.

参考文献：

[1]张利辉,李静.“过程控制”课程建设与教学改革[J].教育教学论坛,2015，(5):126-127.

[2]李天华,施国英,侯加林.改革过程控制系统课程提高学生应用能力[J].实验室研究与探索，2013，(1):111-113.

[3]刘丽华,王巧玲,艾红.过程控制课程教学改革的探索与实践[J].科技信息,2012，(32):485-487.

[4]郭志波,张天平,谢勇,管旗,方宇.过程控制课程教学与实践方法的研究[J].中国科教创新导刊,2013，(2):46-48.

[5]李夭华,侯加林,施国英.过程控制系统教学改革的探讨[J].实验室科学,2012，(4):43-45.

[6]王伟，叶真，李瑞杰.在线参数自整定模糊PID控制器的设计与仿真[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2013，36(2)：133-136.

[7]王伟，申爱明.《控制工程基础》课程教学改革研究与探索[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2007，30(2)：139-141.

Teaching Practice and Reform on Process Control Course

WANG Wei，GUO Li-feng，LI Jian-li，LIN Shun-ying

(School of Mechanical Engineering，Beijing Institute of Petro-Chemical Technology，Beijing 102617，China)

Abstract:The paper proposed reform thoughts of process control and improvement measures to improve the quality of teaching curriculum for the problems in the teaching process, by “Process Control” course teaching practice. Our practice of reform has proved that not only the study inteerests of students are aroused, but also their understanding of the course is deepened. The teaching effect is well obtained.

Key words:process control； teaching method； reform

中图分类号：G423.07

文献标志码：A

文章编号：1001-2443(2016)02-137-03

作者简介：王伟( 1968-) ，女，北京市人，副教授，硕士，从事测量与控制方面的教学和科研工作.

基金项目：北京石油化工学院教育教学改革与研究项目(ZD20140203、YB20150202).

收稿日期：2015-11-17

DOI：10.14182/J.cnki.1001-2443.2016.02.008

引用格式：王伟，郭丽峰，李建立，等.过程控制课程教学实践与改革探索[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2016，39(2)：137-139.