改進教學效果的方法 提高過程控制課成績

摘要：過程控制課程是工業自動化專業的主干課。通過學習這門課程學生運用自動控制原理、利用自動化儀表和計算機從事對生產過程的分析、設計與開發研究工作的能力將有很大的提高。但隨著本科生數量的迅速擴大，就業壓力的增大使這門課程的成績有明顯的下降。針對這種情況我們對過程控制課的教學計劃、課程內容以及考核做了較大的改進，從去年回訪的情況看，取得了較好的效果。

關鍵詞：提高；過程控制；成績；考核辦法

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A ？搖文章編號：1674-9324（2013）45-0063-02

一、引言

過程控制是自動化專業的重要專業課，是與現實工程技術最接近的一門課程。其特點就是偏重實際應用，著重建立數學模型和經驗公式。要學好這門課程首先要學好自動控制原理和檢測技術及儀表等相關課程，同時要將控制理論中學到的知識與實際工業過程控制系統結合起來。要教會學生根據不同的對象采用不同的工藝、選用不同的控制方案。

為了讓學生對工業過程控制有比較形象和直觀的印象，我院與某公司聯合研制了“DDD-Z05-IK型過控綜合自動化控制系統實驗平臺”該裝置是由實驗控制對象、實驗控制臺及上位監控PC機三部分組成。本實驗裝置對象主要由水箱、鍋爐和盤管三大部分組成。供水系統有三路：一路由三相（380V恒壓供水）磁力驅動泵、電動調節閥、直流電磁閥、渦輪流量計及手動調節閥組成；一路由變頻器、三相磁力驅動泵（220V變頻調速）、渦輪流量計及手動調節閥組成；另一路由變頻器、三相磁力驅動泵（220V變頻調速）、渦輪流量計及手動調節閥組成。傳感器有三類十一個，其中：三個壓力傳感器分別用來對上、中、下三個水箱的液位進行檢測，其量程為0～5KP，精度為0.5級。裝置中采用了六個Pt100鉑熱電阻溫度傳感器，分別用來檢測鍋爐內膽、鍋爐夾套、盤管（有3個測試點）以及上水箱出口的水溫。三個渦輪流量計分別用來對由電動調節閥控制的動力支路、由變頻器控制的動力支路及盤管出口處的流量進行檢測?！癉DD-Z05-IK型過控綜合自動化控制系統實驗平臺”（簡稱“過控實驗平臺”）主要由控制屏組件、智能儀表控制組件、遠程數據采集控制組件、DCS分布式控制組件、PLC控制組件等幾部分組成。同時，為了能夠提高過程控制這門課教學效果，我們對這門課作了幾方面的改進，取得了比較好的成績。

二、幾項教學改革措施

（一）調整過程控制課教學時數，重點介紹P、I、D參數的整定方法

為了適應本科生教學改革的需要，我們將過程控制課教學時數改為66學時（其中實驗8學時）。教學內容以介紹PID控制為重點，以實際工程應用的整定P、I、D參數為主要內容，主要涉及參數改變對系統穩定性的影響以及怎樣獲得比較理想的P、I、D參數。在實驗內容上增加了認識“過控實驗平臺”的課程，重點介紹如下。

被控對象由不銹鋼儲水箱、有機玻璃上水箱、不銹鋼鍋爐汽包、4.5KW三相電加熱模擬鍋爐、盤管和敷塑不銹鋼管道等組成。（1）水箱：包括上水箱、儲水箱。上水箱采用淡藍色優質有機玻璃，不但堅實耐用，而且透明度高，便于學生直接觀察液位的變化和記錄結果。上水箱和汽包可組成二階系統、雙閉環串級控制系統。（2）鍋爐汽包：由不銹鋼精制而成?？衫闷溥M行虛假水位模擬實驗。（3）模擬鍋爐：是利用電加熱管加熱的常壓鍋爐，包括加熱層（鍋爐內膽）和冷卻層（鍋爐夾套），均由不銹鋼精制而成?？衫闷溥M行溫度實驗。（4）盤管：模擬工業現場的管道輸送和滯后環節，長37米（43圈）。在盤管上有三個不同的溫度檢測點，其滯后時間常數不同。在實驗過程中可根據不同的實驗需要選擇不同的溫度檢測點。（5）管道及閥門：整個系統管道由敷塑不銹鋼管連接而成，所有的手動閥門均采用優質球閥，徹底避免了管道系統生銹的可能性。

（二）檢測裝置

1.壓力傳感器、變送器：三個壓力傳感器分別用來對上、中、下三個水箱的液位進行檢測，其量程為0～5KP，精度為0.5級。

2.溫度傳感器：裝置中采用了六個Pt100鉑熱電阻溫度傳感器，分別用來檢測鍋爐內膽、鍋爐夾套、盤管（有3個測試點）以及上水箱出口的水溫。

3.流量傳感器、變送器：三個渦輪流量計分別用來對由電動調節閥控制的動力支路、由變頻器控制的動力支路及盤管出口處的流量進行檢測。

（三）執行機構

1.電動調節閥：采用智能直行程電動調節閥，用來對控制回路的流量進行調節。

2.水泵：本裝置采用磁力驅動泵，型號為16CQ-8P，進口直徑：16㎜，出口直徑：12㎜，溫度：<=100℃，流量為30升/分，揚程為8米，功率為180W。

3.三相電加熱管：由三根1.5KW電加熱管星形連接而成，用來對鍋爐內膽里的水進行加溫，每根加熱管的電阻值約為50Ω左右。

（四）加強對教學環節的管理，提高教學質量

我院原來將過程控制課安排在“大四”的第一學期講授。前些年學生的工作單位比較好找，學習效果還比較好。但是隨著電力企業對新就業大學生需求的減少，學生的就業壓力增大，聯系就業單位時間提前。且“大四”的成績又不進入學生求職時的成績單中。所以學生的學習積極性不高。學生上課不集中精力聽課或做其他的事情，有一些干脆就不到課堂，遲到、礦課現象比較嚴重。針對以上情況我們作了幾方面的改進：（1）將過程控制課由“大四”第一學期改為“大三”第二學期，使這門課的成績進入學生求職的成績單中。（2）上課前點名，掌握學生出勤情況，講課時多增加一些實際工程實例，語言多些幽默成分。（3）加強實驗課教學，提倡讓每個學生都能夠獨立完成實驗。

（五）加強平時教學效果抽查，督促學生自覺學習

過程控制課安排在“大四”時，學生上課不注意聽講，做其他事情的比較多。為了改變這種狀態，我們增加了上課隨時提問的環節，將回答情況作為平時成績的一部分。實驗課也增加了這個過程，并且采用教師出一些小題，學生當時就做的方法。這樣學生必須時刻注意聽課才能更好的回答教師隨時提問的問題。具體做法是：上實驗前一周要學生預習實驗內容、寫實驗報告、十分鐘左右的考試（部分同學下次課其他的同學）。下課前也考試，考試內容就是本節課所做的主要內容。經過兩年多的時間，其效果比較理想。

（六）增強動手能力的培養，多給學生動手機會

學生在學習過程控制課的時候，對過程控制設備還是了解很少。因此我們特別安排了學生在實驗中自己設計控制系統、連接導線、確定實驗參數，讓每個學生都有動手機會。

具體做法是：安排一個課外實驗，比如一個實際的溫度控制裝置，讓學生獨立設計一個過程控制系統，獨立完成設計電路、整定P、I、D三個參數和控制方案。完成后教師根據實際控制效果、設計報告的質量給出成績，作為學生平時成績的一部分。

（七）兼顧理論與實驗成績

根據歷屆學生對過程控制的學習態度和效果的實際情況，我們增加了實驗課成績在整體成績中所占的比例，由10%增加到15%。這15%包括出勤、預習報告、平時提問的情況。經過兩年多的實踐，我們取得了比較好的效果。

三、結語

通過以上對過程控制課程、教學及考核方法的改進，學生的成績及動手能力有較明顯的提高。通過對已經參加工作的學生的回訪來看，去年畢業的學生比前幾屆的學生接受實際控制對象的能力有較明顯的提高。但是，我們對“過程控制教學”改革的工作還有一些不足之處希望同行給予批評指正。愿這課程的學習與實踐過程能給學生傳授更多、更好的知識與能力，使學生能更好、更快地掌握相關設備。

參考文獻：

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