比較教學(xué)法在《化工儀表及自動(dòng)化》課程教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐

摘#8195;要:在《化工儀表及自動(dòng)化》教學(xué)過(guò)程中合理、恰當(dāng)?shù)乩帽容^教學(xué)法，有助于教學(xué)重難點(diǎn)的突破，提高教學(xué)效率，是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生更好地掌握所學(xué)儀表的工作原理、操作方法、理解化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制理論的有效途徑。

關(guān)鍵詞:《化工儀表及自動(dòng)化》教學(xué) 比較教學(xué)法學(xué)習(xí)積極性 突破重難點(diǎn)

《化工儀表及自動(dòng)化》是中職學(xué)?；I(yè)的基礎(chǔ)課，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)這是一門比較枯燥且難度較大的課程，因?yàn)槠渚C合性較強(qiáng)，需要學(xué)生有一定的機(jī)械傳動(dòng)知識(shí)和電子電路知識(shí)做基礎(chǔ)，還需要對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程有一定的感性認(rèn)識(shí)。但是在中職學(xué)校化工類專業(yè)中《化工生產(chǎn)基礎(chǔ)》與《化工儀表及自動(dòng)化》是同步開(kāi)設(shè)的課程，學(xué)生的機(jī)械傳動(dòng)知識(shí)、電子電路知識(shí)相對(duì)比較薄弱，所以在學(xué)習(xí)這門課程的時(shí)候感覺(jué)很困難。應(yīng)用比較教學(xué)法可以解決這些問(wèn)題。

一、能夠提高教學(xué)效率

比較教學(xué)法就是把具有某種聯(lián)系的教學(xué)內(nèi)容放在一起加以對(duì)比分析，確定它們的異同關(guān)系，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)其相互聯(lián)系和本質(zhì)差異的教學(xué)方法。在《化工儀表及自動(dòng)化》這門課程中，有的儀表在外型和工作原理上有很多相似之處，化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的原理與日常生活經(jīng)驗(yàn)也有相通的地方。在教學(xué)過(guò)程中合理恰當(dāng)?shù)乩帽容^教學(xué)法，將有助于教學(xué)重難點(diǎn)的突破，提高教學(xué)效率;是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生更好地掌握所學(xué)儀表的工作原理、操作方法，以及理解化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制理論的有效途徑。

例如在溫度測(cè)量這一章節(jié)，采用比較教學(xué)法來(lái)突破重難點(diǎn)可以取得事半功倍的效果。化工生產(chǎn)中常用的測(cè)溫儀表是熱電偶和熱電阻，兩者在外形和結(jié)構(gòu)上非常相似，但在測(cè)溫原理上卻是完全不同的。在學(xué)生理解了兩種測(cè)溫元件為什么能進(jìn)行溫度測(cè)量后，將其分成幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，把兩種測(cè)溫元件都發(fā)給他們。指導(dǎo)學(xué)生自己去觀察兩者的外形，掌握熱電偶和熱電阻的識(shí)別方法，再指導(dǎo)他們將熱電偶和熱電阻拆開(kāi)，比較它們?cè)趦?nèi)部結(jié)構(gòu)上的相同和不同之處。一開(kāi)始很多學(xué)生都說(shuō)“老師，這里面也是完全一樣的”，可是當(dāng)他們?cè)僮屑?xì)觀察比較之后，就有學(xué)生能指出兩種測(cè)溫元件的一兩個(gè)相同的地方和不同的地方，最后大家相互補(bǔ)充得出結(jié)論:“熱電偶和熱電阻都是由四個(gè)部分組成的，其中保護(hù)套管、絕緣子、接線盒三個(gè)部分的形狀、結(jié)構(gòu)、作用都差不多一樣，但是感溫的主體部分不一樣:熱電偶的感溫部分是兩根熱電極，熱電阻的感溫部分是電阻體。”得出結(jié)論后再引導(dǎo)學(xué)生思考幾個(gè)問(wèn)題:熱電偶和熱電阻的感溫主體不同，輸出信號(hào)是否相同?這兩種測(cè)溫元件的使用場(chǎng)合有什么不同?它們的顯示儀表儀表能否相同?這幾個(gè)問(wèn)題的提出一方面把學(xué)生引回到了熱電偶和熱電阻的測(cè)溫原理上來(lái)，通過(guò)討論和回顧能讓學(xué)生把熱電偶和熱電阻的測(cè)溫原理再鞏固一次，并加深對(duì)熱電偶和熱電阻的測(cè)溫原理等內(nèi)容的理解;另一方面為溫度顯示儀表的工作原理的教學(xué)留下伏筆。這部分內(nèi)容的教學(xué)在學(xué)生自己對(duì)儀表的比較中能夠很輕松地達(dá)到教學(xué)目的。

二、能夠加深學(xué)生對(duì)重要知識(shí)的理解

熱電偶和熱電阻所配用的顯示儀表分別是電子自動(dòng)電位差計(jì)和電子自動(dòng)平衡電橋。這兩種儀表在結(jié)構(gòu)上有許多相同的地方，而且測(cè)量中都用到了電橋，所以學(xué)生也很容易混淆。儀表的工作原理是這部分內(nèi)容的重點(diǎn)，而其測(cè)量橋路在教與學(xué)的雙方都是難點(diǎn)，采用比較教學(xué)法能有效地將這些重難點(diǎn)各個(gè)擊破。首先讓學(xué)生自己觀察、比較、分析電子自動(dòng)電位差計(jì)和電子自動(dòng)平衡電橋的外形和結(jié)構(gòu)組成，找出兩者的共同之處，學(xué)生通過(guò)對(duì)儀表的觀察很快就能發(fā)現(xiàn)兩種儀表在指示記錄機(jī)構(gòu)方面的各種部件，如可逆電機(jī)、同步電機(jī)等都是完全一樣的。通過(guò)對(duì)兩種儀表的結(jié)構(gòu)比較，學(xué)生們不但能夠記住它們的主要結(jié)構(gòu)組成，還能夠分析出其怎樣通過(guò)可逆電機(jī)、同步電機(jī)以及機(jī)械傳動(dòng)部分來(lái)進(jìn)行指示記錄。因?yàn)橹新殞W(xué)校的學(xué)生在電子電路方面的知識(shí)很薄弱，以他們的能力不能理解這兩種儀表在測(cè)量電路方面的差別，這就需要教師的指導(dǎo)。這兩種儀表的測(cè)量電路都是通過(guò)電橋來(lái)完成的，只不過(guò)電子自動(dòng)平衡電橋是利用電橋的平衡來(lái)工作，而電子電位差計(jì)卻是利用不平衡電橋輸出的不平衡電壓與熱電勢(shì)形成電壓平衡來(lái)工作的。所以，在這里要通過(guò)對(duì)兩種儀表的測(cè)量電路中的電橋進(jìn)行比較分析，讓學(xué)生主動(dòng)比對(duì)兩種電橋在與感溫原件的連接方式、接收信號(hào)、輸出電壓等方面的不同。學(xué)生能更容易理解電子自動(dòng)電位差計(jì)怎樣把熱電偶傳來(lái)的熱電勢(shì)信號(hào)轉(zhuǎn)化成記錄值，而電子自動(dòng)平衡電橋又是如何把熱電阻傳輸來(lái)的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化成記錄值。

通過(guò)這樣的一個(gè)教學(xué)過(guò)程，學(xué)生對(duì)熱電偶和熱電阻這兩種測(cè)溫元件的結(jié)構(gòu)、使用場(chǎng)合及測(cè)溫原理等重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)都記憶比較深刻;能夠比較好地掌握與熱電偶和熱電阻配用的顯示儀表:電子自動(dòng)電位差計(jì)和電子自動(dòng)平衡電橋的工作原理和測(cè)量電路。既達(dá)到了知識(shí)傳授的目標(biāo)，又培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、協(xié)作能力和分析能力。而且在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，課堂氣氛非常熱烈，學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒也比較高漲，觀察、比較、分析、總結(jié)、解決問(wèn)題都是學(xué)生自己完成的。學(xué)生成為了課堂的主體，教師只是在教學(xué)過(guò)程中推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程，通過(guò)師生互動(dòng)引導(dǎo)教學(xué)過(guò)程的發(fā)展，使學(xué)生產(chǎn)生探索知識(shí)的主動(dòng)性。

三、能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣

《化工儀表及自動(dòng)化》的第二個(gè)組成部分是化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制理論。由于缺乏感性認(rèn)識(shí)，很多學(xué)生覺(jué)得這部分內(nèi)容很難理解。教師在課堂上如果就理論講理論，用概念解釋概念，往往事倍功半，還會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的厭學(xué)情緒。比較教學(xué)法在這里就能“大顯身手”，把日常生活中的實(shí)際事例與生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制進(jìn)行比較，會(huì)使得教學(xué)更為生動(dòng)形象，有利于學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制理論的理解。

例如，在講解自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成這一章節(jié)中，如果只是把簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的組成方塊圖畫給學(xué)生，告訴他們化工生產(chǎn)中的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是由控制器、執(zhí)行器、控制對(duì)象和檢測(cè)變送器四個(gè)部分構(gòu)成的。學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)和被控變量、給定值、偏差、控制變量、干擾等這些抽象概念只是死記硬背，根本不能理解其真正含義。因此，可以設(shè)計(jì)一個(gè)讓學(xué)生把燒杯中的水加熱并保持在一定溫度(如70℃)的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，讓學(xué)生將燒杯中的水加熱之后用溫度計(jì)測(cè)量水溫，如果溫度過(guò)高，就必須停止加熱，冷卻一陣后再測(cè)量溫度;可能水溫會(huì)太低了，又要加熱。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)量和調(diào)整，水溫達(dá)到要求，這時(shí)候加入冷水，水溫又會(huì)降低，又需要不斷地調(diào)節(jié)，重復(fù)剛才的控制過(guò)程。把這個(gè)生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程與溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)中的燒杯就好比自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控對(duì)象，水溫就是控制的目標(biāo)參數(shù)(被控變量)，溫度計(jì)就是測(cè)量?jī)x表，溫度控制目標(biāo)值就是給定值，溫度計(jì)的讀數(shù)與控制目標(biāo)值(70℃)間的差就是偏差。這個(gè)差值是人腦計(jì)算的，人根據(jù)溫度計(jì)的讀數(shù)與控制目標(biāo)值(70℃)間的差值決定是要繼續(xù)加熱，還是要冷卻。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，這一過(guò)程是由控制器來(lái)完成的。通過(guò)比較控制器和人腦在控制系統(tǒng)中作用，學(xué)生很容易理解控制器在系統(tǒng)中的作用就相當(dāng)于大腦，加冷水相當(dāng)于給被控對(duì)象加入干擾，使被控變量偏離目標(biāo)值。經(jīng)過(guò)這樣的比較，自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)以及被控變量、給定值、偏差、控制變量、干擾等這些難于理解的概念就很容易理解了。

(作者單位:福建省三明市技工學(xué)校)