任务驱动法在化工仪表及自动化课程教学中的应用

周奎

【摘 要】本文分析化工仪表和自动化课程教学现状，提出任务驱动法在化工仪表及自动化教学中应用的具体措施，并以精馏塔回流罐液位控制系统设计为例，设计具体的教学案例。

【关键词】任务驱动法 化工仪表及自动化 教学活动

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）09B-0036-02

随着国民经济的不断发展以及科学技术的不断进步，我国逐步发展成为现代化的制造业大国。在这样的背景下，企业对于相关生产设备安装、维护等操作人员的要求越来越高。在中职教育中，培养与现代化的制造业发展相适应的机电一体化的高水准技能人才显得尤为重要。

任务驱动法是一种互动式的、以解决问题和完成任务为主的多维教学方法。这种探究式的学习，让学生保持积极的学习态度，能够面对问题，结合自身的经验积极寻找解决方法。任务驱动法满足职业教育改革的要求，有助于中职教育更好地培养社会需要的高素质技能型人才。为此，本文试分析化工仪表和自动化课程教学现状，提出任务驱动法在化工仪表及自动化教学中应用的具体措施，并以精馏塔回流罐液位控制系统设计为例，设计具体的教学案例，以促进机电一体化高水准技能人才的培养。

一、化工仪表及自动化课程教学现状

化工仪表和自动化课程是中职化工、制药等专业的必修课程，具有实用面广、实践性强等特点。该课程不仅涉及化工原理、化工单元操作等内容，而且还涉及电工电子、仪器表、自控等有关学科知识。换言之，化工仪表和自动化课程是一门多门学科综合的技术性课程。

作为一门实践应用型的课程，化工仪表和自动化课程所涉及的内容较广，要求学生在学习的过程中要掌握关键性工艺参数检测法、仪表基本原理及使用方法。学生通过对仪器表有关专业知识的学习，能够充分结合化工生产基本知识，依据工艺需求，选用合适的仪器表。在课程的学习中，学生应掌握较为系统、全面的化工自动化相关基础知识，同时能更好地理解基本规律，掌握相关参数与控制质量之间的关系。从工艺的需求出发，要求学生能全面地分析控制目标、操作变量、被控变量，与相关的专业人员制订出的科学合理的自控方案，并设计出工作所需的可靠工艺参数及必要的条件。对自控系统工作、开停数据进行分析后，能够初步掌握其相关的参数正定和投运工作，保证控制系统处于良好的工作状态，实现生产自动化。

目前，接受化工仪表和自动化课程学习的大部分是中职化工相关专业学生，他们一般对自控有关的知识了解不到位，在平常的学习中更多的是对理论知识的学习和理解，且以原理和一般性原则为主。学生的学习兴趣没有得到很好的激发，缺乏思考问题和探索解决问题的能力，他们大多以被动接受为主，较难理解课程中的难点、重点问题等，这显然不利于高素质化工类实用型人才的培养。

现阶段，化工仪表和自动化课程的教学更注重理论知识，课程实验只占很小的一部分，加上课时、实验条件的制约，学生很难深入理解理论知识。课程实践性活动难以开展，无法将该门课程和社会企业生产实际需求相结合。这也造成理论知识与具体实践相分离，不利于学生对理论知识的理解和运用，降低了学生学习的效率。在教育改革的背景下，中职教育要积极进行相应课程的教学方式方法改革，充分结合课程特点，将教学课程与任务驱动模式进行科学结合，把真实企业的化工生产案例有效引入理论课教学中，并穿插有关概念、问题及实际解决方案等，提高学生学习的兴趣，营造良好的教学氛围，提高学生的学习效率。

二、任务驱动法在化工仪表及自动化教学中的应用

设置化工仪表及自动化课程旨在帮助化工类学生掌握相关的自动检测仪表、控制系统理论和方法等，并将之运用到实际的化工生产过程中，妥善解决化工生产中遇到的实际问题，圆满完成任务。开展任务驱动教学，应将课程理论知识较好地贯穿到实际实践任务中，让学生能更好地理解所学知识，培养和提升他们的专业思维能力。具体说来，任务驱动法的应用可从以下三个方面展开：

（一）提出任务要求，合理分解任务

教学任务是教学的依据。在实际的教学中，中职教师应先依照课程将所需学习和掌握的内容，向学生下达一定的学习任务，并明确相关要求。在具体的学习任务分配中，教师应以实际生产工艺和生产自控需求作为出发点，引导学生进行分析，以更为有效地培养学生分析和解决实际问题的能力。值得注意的是，在任务分配时教师应注意合理性问题，既保证一定的教学任务，又激发学生学习、探究的兴趣。

（二）剖析问题，达成任务

对各教学任务予以细化，让学生敢于去尝试，积极去找寻解决问题的方法，这个过程能够有效激发学生兴趣，调动他们的思维，让他们敢于提出自己的方案，对存在的问题进行归纳，应用自身所学知识有效解决实际问题。面对新的问题、新的知识，学生又会适时提出疑问，并解决疑问，这就是一个学生主动学习的过程。此阶段主要由两个部分构成：一是教师解决学生所提出的问题，详细讲解知识点概念、内容，学生基于兴趣学习有关理论知识。二是针对学生提出的控制方法中存在的问题和缺陷，教师进行问题的查找，与学生一起解决问题，并有效引导学生更好地将理论知识学习和技能实践相结合，充分调动学生主动学习的热情。

（三）总结问题，梳理知识

教师针对学生整个任务中所遇到的问题进行总结、讲解、指导，同时让学生对自己在任务完成过程中的表现进行总结和反思。此外，梳理所学的知识，在任务驱动法的帮助下，让学生学会解决实际工程项目中的问题，激发中职学生学习化工仪表及自动化知识的兴趣，培养学生解决问题的思维能力。

三、化工仪表及自动化教学中任务驱动法的应用案例

接下来就以精馏塔回流罐液位控制系统设计为任务，展开相应的教学。需要按以下步骤展开：

（一）分析任务

精馏塔是一种广泛运用于化工、炼油生产、石油化工中的进行精馏的塔式汽液接触装置。精馏是一个传质传热过程，它可以使得混合液中的不同成分根据挥发情况予以分离，并达到一定纯度。精馏塔旨在保证产品的合格，且保证塔的回收率和能耗水平，寻求以较低的成本投入获取较高的利益。参照精馏塔回流罐液位控制工程项目的有关资料，对任务进行分析。在正常生产状况下，回流罐处于工作状态下，其回流比约为44。若回流罐进料量因塔顶压力的变化而产生5个百分点的变动，要使得回流罐液位稳定，采出量也要发生变化，其变化幅度约为225%，即该波动较大，回流比也会波动，无法稳定。为保证产品的质量以及稳定回流罐的液位、进料量等，须做到以下几个小点：一是掌握工艺流程，对设计控制方案进行分析；二是选择合适的自控仪表；三是实施控制方案，解决接下来的小任务，细化相应的任务。

（二）实施任务

以第一个小任务为例。第一个小任务包含工艺的过程和产品质量指标，设备的操作原理及操作的过程，同时还要分析精馏塔液位的对象特性，分析控制指标，确定操纵变量等。掌握精馏塔的基本控制方案，针对塔内的几个变量，如蒸汽量、回流量等，分析和确定相应的回流罐液位的控制方案。

（三）总结和改进

学生通过多种途径和方法找出控制方案关键点，教师则应及时提出分析控制方案所存在的问题，引导学生进行思考，帮助学生完善自己的控制方案。学生在不断地思考、寻找答案的过程中思维能力得到锻炼，对理论知识的理解和掌握也提升了一个层次，有利于学生解决问题能力及动手操作能力的提升。在任务最后，教师应进行总结和分析，对教学内容进行梳理，并要提出相关问题给学生进行思考，帮助学生巩固知识。

综上可知，在化工仪表及自动化教学中运用任务驱动法进行教学，可以有效地激发中职学生学习化工仪表及自动化专业知识的兴趣，有利于中职学校教学任务的完成，从而培养与现代化制造业发展相适应的机电一体化的高水准技能人才，满足国家对机电一体化人才的需求。

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（责编 江月阳）