基于工作過程的“化工自控系統構成”課程開發與實踐

吉林 王景芝

基于工作過程的“化工自控系統構成”課程開發與實踐

吉林 王景芝

本文敘述了基于工作過程的學習領域課程“化工自控系統構成”的開發實施過程，具體闡述了該課程的設計理念、設計思路、教學內容的設計和組織、課程的特色。

工作過程；學習領域；化工自控系統

引言

“化工自控系統構成”課程是生產過程自動化專業（化工方向）的核心課程，為了實現專業培養化工自動控制系統的安裝與調試、運行與維護技能的高素質技能型專門人才的目標，提高學生職業能力，克服以往課程理論與實踐相脫節，不利于技能形成這一弊端，進行課程改革，以滿足工學結合課程教學需要。

1 課程設計理念

以職業技能和職業素質培養為目標，以教育部2006年16號文件精神、化工儀表維修工國家職業標準和化工企業儀表崗位能力要求為依據，借鑒德國基于工作過程的課程開發理念，改革課程的教學內涵，與企業專家合作開發課程，課程內容依據崗位工作任務，培養學生在專業技術領域具備職業能力和可持續學習能力。

2 課程設計思路

根據崗位工作任務及化工自控系統安裝、調試崗位職業能力要求，與實踐專家共同進行基于工作過程課程開發與設計，明確課程的學習目標、內容和學時，學習內容用與本課程有關的職業工作任務來構成其基本成分，同時包括完成該工作任務所涉及的必要基礎知識，課程設計主要有教學內容設計、教學模式設計、課程考核方案設計三方面。

2.1 教學內容來自企業真實控制系統

教學內容來源于企業實際控制系統，選取時考慮內容的普適性、實用性、代表性，根據崗位實際工作任務所需要的知識、能力、素質要求，對實際工作任務進行分析、整合，選取化工生產過程中四大典型操作單元為載體，將生產實際工作任務融入相關的理論知識及行業職業標準，轉化為適合學生的教學內容。

2.2 采用“任務驅動，學做一體化”教學模式

在各學習情境學習中，以工作任務及其工作過程為依據進行組織和安排，通過在理實一體實訓室的學做一體化教學，完成學習領域課程的學習內容，達到學習目標，教師在教學中主要是組織、答疑、糾錯和評價作用，讓學生自主學習，在學做中提升應用能力、決策能力、創新能力。

2.3 考核方式靈活多樣

將學習結果考核評價與學習過程考核評價結合起來，考核不僅涵蓋職業技能和專業知識，還包括知識的運用能力、檢查、判斷能力等方法能力和與人溝通及團隊協作精神等社會能力。在考核評價中引導學生對自己在學習中的表現進行“自我反思性評價”，采取考核主體多元化，既有教師的單獨考核，也有教師、學生的聯合考評及學生互評、自評，每個學習情境的考核結果告之學生，并說明理由，使學生知道自己的不足，在下一個學習情境的學習過程中有所改進。

3 教學內容的設計、組織

通過專業課教師走訪企業，與行業企業專家、一線技術骨干反復研究討論，確定生產過程自動化專業學生的核心崗位是化工自控系統安裝與調試、運行與維護崗位，崗位的典型工作任務包括化工生產中四大參數（壓力、物位、流量、溫度）測量儀表、控制儀表、執行器及控制系統的安裝、調試、維護等工作任務，歸并與本課程有關的職業典型工作任務系列，對這些典型工作任務進行分析、整合，歸納出本課程的學習情境，學習情境的內容要涵蓋所要傳授的專業知識點，并將專業知識點與工作過程整合。

3.1 合理選擇載體

載體的選取本著來源于企業，適用于教學原則，化工生產中常用的設備有各種塔器、換熱器、冷凝器、分離器、槽、罐等，化工操作單元設備很多，控制系統各種各樣，本課程選擇化工生產典型操作單元離心泵、換熱器、精餾塔、反應器設備為學習情境載體，這四個典型單元控制方案不僅涵蓋了化工生產中四大參數，同時融合各種控制技術，既有簡單控制，又有復雜控制，使學生在學習過程中能夠將四個典型單元的特性、工藝條件與控制理論知識結合起來，更加貼近生產實際，通過這四個載體的控制方案完成從簡單控制系統到復雜控制系統學習過程。

3.2 課程內容融通職業標準

細化各學習情境的知識能力目標，在每個控制系統的方案設計、實施過程中，融入行業標準，如石油化工施工安全技術規程SH3505、石油化工儀表工程施工技術規程SH/T3521-2007、氣動調節閥GB/T4213-92、儀表檢修規程、儀表操作規程等，并參考化工儀表維修工國家職業標準要求掌握的內容，強化學生職業能力的培養。

3.3 教學內容的組織符合認知規律

本課程共設計九個學習情境，如第一個學習情境到第四個學習情境是培養學生初步了解涉及化工生產過程中物位、流量、壓力、溫度四大參數簡單控制系統構成、方案設計、實施。同時它們也是構成其他復雜控制系統的基本單元，是基礎。第五個學習情境到第八個學習情境為串級、均勻、比值、分程控制等復雜控制系統，第九個學習情境前面學習的基礎上進行綜合訓練，由淺入深、由簡單到復雜，符合學生認知過程。

3.4 學習情境設計考慮全面能力培養

學習情境的設計綜合考慮專業能力、社會能力和方法能力三方面的培養，在不同的學習情境中貫穿社會能力和方法能力的培養，有利于形成學生良好的職業素質習慣。

例如，學習情境1精餾塔塔底液位控制系統構成共有五個子情境，分別是：

1.1 精餾塔塔底液位控制系統構成方案4學時

1.2 差壓變送器的選型與應用4學時

1.3 執行器的選型與應用4學時

1.4 智能PID調節器的使用4學時

1.5 精餾塔塔底液位控制系統構成實施8學時

教學實施時首先布置任務，下發引導文，引導文使學生了解要完成工作任務，需要進行哪些技術資料查詢、學習哪些知識、需要哪些工具、儀器設備等，通過五個方面的引導完成本學習情境的學習，在子情境1.1精餾塔塔底液位控制系統構成方案中，要求學生以小組方式通過查閱圖書資料或上網查詢，熟悉單回路液位控制系統的組成及各部分作用，分析所給工藝，在方案設計時，小組成員討論，一致通過方案，共同完成控制系統控制圖繪制，在這個過程中主要培養學生資料收集與整理能力，制定、實施工作計劃的能力等方法能力；在子情境1.2差壓變送器的選型與應用、1.3執行器的選型與應用、1.4智能PID調節器的使用三個子情境中，要求學生能讀懂產品說明書、會儀表基本操作及調試、選型等，通過這三個子情境的學習，培養學生根據工藝與控制要求合理選擇常用的溫度、壓力、流量和物位檢測儀表、控制儀表、執行器等專業技能；子情境1.5精餾塔塔底液位控制系統構成實施，要求學生以小組方式在規定時間內使用常用工具和專用儀表及計算機軟件完成精餾塔塔底液位控制系統構成、初步調試等工作，并對所遇問題提出解決方案，這個過程主要培養學生精餾塔塔底液位控制系統安裝、調試等專業能力，分析問題、解決問題的能力等社會能力，而小組學習方式，培養了學生的溝通能力及團隊協作精神。

4 教學組織

教學內容和教學過程要通過課堂的組織實施來完成，在實施中通過實際崗位工作過程和工作任務，引導學生在動手過程中動腦，有利于技能與知識的綜合運用，能盡早讓學生進入工作實踐，實現從學生到工人的角色轉換。教師在教學過程中負責教學的設計、教學環節的安排、教學資源的準備、知識點的講解、技能要領的傳授和考核考評，完成從知識傳授者到學習過程的組織者、指導者、評估者的角色轉換。

4.1 學生為主體的工作過程

采用小組學習方式，每組5-6人，強調合作和交流，學生為主體，根據布置的工作任務，按照實際工作流程學習，采用獨立學習、協作學習、企業參觀、報告撰寫及答辯等方式，充分調動學生的學習興趣，培養學生的方法能力和社會能力。

4.2 教師主導，多種教學方法并用

教師的主導作用體現在：教師制定任務，并給出評價指標，啟發、調動學生主動參與和積極思考，不束縛學生的主動性。教學中重點采用引導文教學法、六步教學法。

4.2.1 引導文教學法

引導文是指導學生獨自完成學習過程的引導材料，供學生參考。將專業理論知識和工作任務融合其中，引導文教學包括五個步驟：工作任務分析、現有工作條件的確定、控制系統有關問題的分析、控制系統的實施、檢查與評估。

4.2.2 六步教學法

按照“資訊→計劃→決策→實施→檢查→評估”完整的“行動”過程來進行教學組織。資訊：學生通過查閱圖書資料或上網查詢，了解工作任務所需知識。計劃：擬定控制方案，繪制控制圖。決策：對擬定控制方案進行修改和完善，最終確定實施方案。實施：學生根據計劃，構建控制系統并調試。檢查：教師與學生對學生的工作結果共同做出評價。每個步驟都有工作方法要求和完成時間要求。

教學過程是以學生為主體，以學生動手為主，實現在“做中學、學中做”的過程。教師在教學過程中，既是一個引導者、被咨詢者，回答學生遇到的各種問題，同時又是一個學習情境的創建者、組織者，充分調動學生的學習積極性。

4.3 師生共同參與考核評價

以工作過程為主線的工學結合教學模式，要求教師對學生工作過程進行管理，教師不僅指導學生，還要對學生的工作過程及成果進行評價，注重學生在完成工作任務的同時到底“學到了什么”，課程實施中采用過程評價而不是單純的測試，培養學生獨立制定計劃、實施計劃、并對成果評價的能力，強調學生的參與，因此，在考核評價中引導學生對自己在學習中的表現進行“自我反思性評價”，考核方式采取學生自我評價+相互評價+教師評估的方式，由教師與學生共同參與，考核包括對學生的學習態度、工作方法、方案制作、職業操作規范、儀器操作及知識的測驗、技術報告的編寫等方面。九個學習情境各占權重百分之十，理論筆試占百分之十，側重過程考核，既考核知識和技能，又考核工作質量、職業素質和能力。

5 課程特色

5.1 引入化工企業真實案例，強化職業能力

以工學結合為切入點，工作過程為導向，引入企業化工典型單元控制系統真實案例設計學習情境，教學過程采用“任務驅動、教學做一體化”教學模式，使學生能較快適應生產實際的要求，對應化工儀表維修工崗位工作職責，培養學生的職業能力和職業素養。

5.2 以崗位要求為考核依據，實現雙證融通

將化工儀表維修工（中級、高級）國家職業標準融入教學內容中，為學生獲得職業資格證夯實基礎，實現職業資格證書與學歷證書相結合。

5.3 校企全程共建課程

聘請來自生產一線石化企業五位實踐專家，參與課程開發全過程，包括課程設置、教學環境建設、教學內容設計、考核管理及教材編寫等課程建設的每個環節。

6 結束語

基于工作過程的“化工自控系統構成”課程開發，是對職業崗位充分調研基礎上，進行崗位典型工作任務分析、整合，并融入職業資格標準，教學中學、做結合，課程在教學模式、教學方法、課程內容的改革上進行了有益的探索和嘗試，從課程實施效果看，由于在學習過程中實際操作能力的針對性和目標性加強，學生能夠獲得更貼近職業崗位的技能實踐鍛煉，學習興趣增強，完成工作任務時,效果也有明顯的提高。另外，課程開發的經驗和模式對高職相關課程開發有一定的借鑒意義。

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（作者單位：吉林工業職業技術學院）

（編輯 王旸）