基于云班课的“热工自动控制系统”课程改革初探

周 斌， 陈 晶， 程 蓓， 李 淼

(安徽电气工程职业技术学院， 安徽 合肥 230051)

0 引言

“热工自动控制系统”课程是高职高专热能与发电工程类专业的主干课程，本课程教学目标是让学生掌握自动控制的基本知识，比如自动控制系统的基本概念、单回路控制系统、串级控制系统、前馈——反馈控制系统、导前微分控制系统及比值控制系统等内容。使学生能够正确地处理火电厂典型控制系统的问题，比如单元机组协调控制系统、汽包锅炉自动控制系统、直流锅炉自动控制系统、汽轮机控制系统、炉膛安全监控系统等，同时提高学生的基本素质。传统的教学方式是教师在课堂讲授理论知识，在实训室训练实践能力。近年来，在实际的教学过程中发现不少问题：(1)学生上课精力不集中，玩手机、睡觉等行为影响教学质量。(2)教学互动差，教师提问，学生不回答，课堂单调沉闷。(3)教师评价学生手段少，往往就是出勤、作业、考试，且不能快速公开，不能及时公开奖励学生，形成竞争，激发学生学习的热情。基于以上要求和问题，笔者试探了借助云班课的工具来组织教学。

1 课程设计

笔者按照“为啥教、教什么、怎么教、用啥教、谁来教、教给谁”这一主线，来设计本课程的教学目标、教学内容、教学方法、教学资源、师资配备和进行学情分析。

1.1 教学目标

本次教改的专业为电厂热工自动化技术，根据专业人才培养方案，确定本课程的教学目标为培养电厂热工自动控制系统及自动控制装置的安装、调试和试验人员；培养电厂热工自动化仪表的安装、调试、校验以及维修人员；热工自动控制系统及自动控制装置的运行维护和检修人员。

1.2 教学内容

本课程以电厂主要热工参数(水位、温度、压力、流量)为载体，以电厂典型的控制系统为引领，结合文群英教授的《热工自动控制系统》和向贤兵教授的《热工控制系统运行与维护》以及笔者所在学校的相关实训室的实训资源整合教学内容，构建由简单到复杂的教学项目。

1.3 教学方法

根据教学目标和内容确定本项目的教学适用翻转课堂的理念，以任务为驱动，以虚拟和真实的过程控制对象为载体，以电厂典型的控制系统开发过程为主线，进行教学设计，突出“教、学、做”一体化教学的特点，以学生为主体，在做中学、学中做，教师引导，小组合作探讨，以任务驱动型的方式基于信息化环境完成整个教学过程，使学生完成特定的学习任务。

1.4 教学资源

采用的教材是中国电力出版社的职业教育规划教材《热工自动控制系统》，文群英教授主编；主推荐的教参是中国电力出版社的职业教育规划教材《热工控制系统运行与维护》，向贤兵教授主编。同时配以虚拟过程控制对象(A3000)说明书、实体对象的自动化仪器仪表实训系统实训指导书、和利时MACSV系统使用指导书。实训室有：虚拟控制实训室有20台装A3000软件的计算机，控制仪表组装实训室有6套自动化仪器仪表实训系统，DCS控制系统实训室配有1套和利时MACSV主控单元。根据信息化教学的需要，在蓝墨云平台建立了“热工自动控制系统”课程资源库，上面有丰富的PPT、图片、视频等资源。

1.5 师资配备

本课程教学团队为5人，相关情况是，学历学位：硕士3人、本科2人；职称：教授1人、副教授2人、讲师和工程师各1人；双师资格：高级双师1人、中级双师4人；年龄：40岁以上3人，40岁以下2人。充分保证了教学需要。

1.6 学情分析

所教授的对象为高职电厂热工自动化技术专业二年级学生，具备一定的自动控制系统基础知识，熟悉控制系统的结构、控制原理、检测技术等知识，不熟悉电厂控制系统、控制装置，及相关的软硬件，缺乏操作规范意识、岗位认知能力，但是思维活跃，善于运用网络，对计算机和实践操作的学习比较感兴趣，故而利用信息化教学平台，充分使用教学资源进行“教、学、做”一体化、项目化教学，使学生在做中学、学中做，培养良好的学习方式，效果会更加突出。

2 课程实施

借助云班课平台，教学过程就不再限于课堂，延伸到了课前和课后，不同于传统教学中，师生仅可以在课堂交流。云班课加强了师生的联系，让师生关系朋友化，真实交流的尴尬场面在虚拟网络中不存在，更方便学生大胆地提问，老师及时回复，形成良性的交流互动，让教师的人格魅力激发学生的学习热情。

2.1 课前

在云班课平台发布学习任务，让学生明确本次课的教学目标，了解学习任务、熟悉软件和硬件操作。同时指导学生异质分组，学生按照任务书的指导，通过小组交流讨论，初步构建控制系统的设计、实施、调试等方案。

2.2 课堂

教师讲解相应控制系统的实例，引起学生兴趣，自然导入新课。采用任务驱动、教师示范操作、学生合作完成等方法，促使学生自主学习、协作探究，充分发挥其学习主体作用，体现了学中做、做中学，教学做合一的教学理念。教学中借助云班课里上传的电厂控制设备、控制系统的图片和视频，组态王软件和虚拟过程控制对象软件，真实的自动化仪器仪表实训室，使抽象问题具体化，解决了传统教学的难题，突破了教学的难点，提高了学习效率，同时使学生真正“动”起来、“活”起来；利用云班课学习平台的在线测试活动，让学生学完后及时进行做题考核，并实时出现考核结果予以公示，形成了课堂与课下、教师与学生、过程与结果的多方面的评测系统，用于教师及时了解学生学习情况并调整教学进度和重难点内容。

2.3 课后

学生继续完善项目任务，可以在云班课平台下载组态王软件和虚拟仿真软件(A3000)安装在自己的个人电脑上，随时随地进行项目练习。通过自己完成的任务与教师提供的实例比较分析，尝试归纳出控制系统开发、运行、调试的技巧，构建起完整的知识体系。

3 教学效果及反思

本课程教学基于翻转课堂教学理念，采用任务驱动教学方法，以完成电厂典型控制系统开发、运行、调试为主线，借助信息化手段、虚实结合的实训设备，以学生为主体，完成理论、实践一体化的教学，创新了线上线下、虚实结合的教学模式。

(1)利用虚拟的过程控制对象(A3000)软件、视频等信息化手段，帮助学生完成电厂典型控制系统开发、运行、调试的任务，实现复杂问题简单化、抽象问题形象化。虚拟软件的应用填补了实训室硬件的不足，让学生真正可以做事，能做好事，可以随时训练，加强技能培养，化解了教学的难点问题。

(2)利用课堂教学工具软件进行一对多的任务实施作业指导，有针对性地对学生进行屏幕控制[1]，用手机战胜手机，手把手地差异化指导，体现了学生的主体性[2]。

(3)利用蓝墨云班课手机APP将教学扩展到不受时间、空间的限制，课前、课后、教室、寝室等线上学习，督促了学生自主学习、自主训练，提高了学习的主动性[3]。

(4)教师利用蓝墨云班课网站，实现了“资源”→“课程”→“资源”循环更新的信息化教学机制[4]，使得教学资源越来越丰富，方便了后期的教学。

(5)教师根据项目内容及操作步骤制定详细的打分规则，实现课堂训练及时公开、公平考核，使学生实时知晓自己的成绩与排名，形成竞争机制，有效地促进了学生学习的积极性和自我约束性。

综合考核表明，绝大多数同学都能完成教学任务要求，使学生的职业技能和职业素养得到了很高的提升，当然信息化课堂需要教师有较强的操控能力和灵活应变能力，对教师自身的专业能力要求也较高，需要不断地学习创新，与学生在互动中互相补充，彼此分享，方能实现教学相长。