“控制儀表及裝置”課程教學改革研究

平玉環

摘 要：“控制儀表及裝置”是自動化專業的主干課程，主要是使學生掌握各類控制儀表的構成及工作原理，了解儀表的選擇和應用，運用各類控制儀表設計組建實際過程控制系統。此次針對如何將理論和實踐緊密地結合起來，如何使該課程在自動化專業中與其他課程得到很好銜接，分別在課程內容設置、理論教學、實踐教學和考核機制等方面進行改革。從而增強學生分析問題和解決問題的能力，調動學生學習的主動性，使課堂效率得到提高。

關鍵詞：課程內容設置 理論教學改革 實踐教學改革 考核機制

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0092-02

Research on the Teaching Reform in "Control Instrument and Device"

Ping Yuhuan

（North China Electric Power University，Baoding Heibei，071003，China）

Abstract： “Control instrument and device” is the main course of automation， which enables students to master the composition and working principle of all kinds of control instruments， understand the choice and application of the instrument， design and build the actual process control system. In order to make the theory and practice closely together and connect with other automated specialty courses， this article carries on the teaching reform from various aspects， for example the course content design ，theory teaching， the practice teaching and examination mechanism and so on. The teaching reform enhances students' ability to analyze and solve problems， arouses the initiative of students'learning， and improves the efficiency of classroom teaching.

Key Words：Course content design；Theoretical teaching reform；Practice teaching reform；Examination mechanism

“控制儀表及裝置”課程是自動化的專業主干課程[1]，課程的先修課為：模擬電子技術、微機原理及應用、自動控制原理及單片機技術等，在學習該課程的基礎上開設有過程控制系統和集散控制系統等后續課程，所以“控制儀表及裝置”在自動化專業的學習中起到的是承上啟下的作用。內容主要講授組建過程控制系統所用控制儀表及裝置的工作原理、應用及儀表的發展，學生應該在學完本課程后能夠對控制儀表進行構成原理的分析、在實際工業過程控制系統中能正確使用，具備能夠利用合適的控制儀表組建簡單工業過程控制系統的能力。但在實際教學中發現課程偏重于理論教學，與工程實踐幾乎結合不上，內容比較零散，使得前后聯系不起來，同時由于部分學生對先修課程如模擬電子技術等方面知識的學習比較欠缺，造成學生在學習該課程時出現困難，課堂上缺乏學習興趣，以致造成部分學生產生厭學情緒。 “控制儀表及裝置”課程此次教學改革從課程內容設置、理論教學、實踐教學、考核機制方面進行探索，以使得課堂效率得到提高，學生學習的積極性和主動性得到增強。

1 課程內容的設置

“控制儀表及裝置”課程在自動化專業的學習中處于承上啟下的地位。在教學中發現只是單純地按照教材分散地介紹各類控制儀表的構成原理、應用，學生對課程知識的掌握也是分散的，并沒有在整個自動化專業的學習中形成體系。為此該課程在先修課程的基礎上進行課程內容的整體設置。第一大部分首先依據自動控制系統的一般組成介紹如何構建工業本安防爆控制系統，控制儀表都有哪些，控制儀表的使用現狀；組建控制系統信號的聯絡方式及傳輸方式；有關安全防爆的基本知識[2]。基于工程實例如液位自動控制系統使得學生對各類控制儀表在控制系統中的地位有初步認識。最后介紹控制儀表的分析方法，使學生在掌握儀表分析方法的基礎上對各類儀表進行分析[2]。第二大部分介紹控制器的構成原理及應用，首先使學生了解控制器的控制規律，補充模擬電子技術的知識基礎上介紹DDZ-Ⅲ型控制器儀表的構成原理[3]，介紹可編程控制器的構成原理，以KMM調節器為例介紹儀表的使用[3]。第三大部分介紹變送器儀表的原理及在實例應用中的一些共性問題，以電容式差壓變送器為例介紹儀表的構成及使用。第三部分介紹執行器的原理及應用，以電動執行機構為例介紹執行機構部分的原理，以部分調節閥為例介紹調節機構的結構特點、工作原理及使用。第四大部分在以上學習各類控制儀表的基礎上討論如何運用控制儀表進行實際過程控制系統如主汽溫控制系統的設計。基于以上對課程的整體內容實行整體—局部—整體的設置。使得課程在自動化專業學習中起到承上與自動控制原理、模擬電子技術等課程相接，啟下為后續過程控制等課程的學習打下良好的基礎。

2 理論教學改革

“控制儀表及裝置”是一門對理論知識要求較高的課程，要求學生有較高的理論做依據[4]。由于學生對先修課如模擬電子技術、電路等課程的掌握程度參差不齊，在教授調節器構成、電容式差壓變送器的構成電路時涉及到這些先修課知識的部分。可以先提出問題，比如運算放大器、二極管、三極管、振蕩器、解調器等元件組成的簡單電路的分析，由學生課下復習查閱。再次上課可以讓學生進行課堂討論，由學生上講臺講述如何分析這些簡單電路。在學生初步了解之后進而再教授如何分析調節器、電容式差壓變送器、電動執行機構等控制儀表。由此來調動學生學習的能動性，幫助學生提高解決問題的能力。另外，鑒于在介紹變送器、閥門等儀表的構成和工作原理時，內容較為抽象，傳統教學方式只能通過儀表簡單示意圖、公式等的形式去介紹，學生學習起來難以理解，浪費課堂時間。而多媒體課件教學形式多樣，甚至可以設置Flash動畫形象直觀地將看不到的控制儀表內部結構展示出來[5]。如介紹各類調節閥門的結構和特點時通過多媒體動畫形象地展示，同時將實際小型調節閥實物拿到課堂上，在學生對控制儀表有了初步認識的基礎上再進一步介紹調節機構的工作原理，使得學生對此控制儀表的認識及應用更加深入。

3 實踐教學改革

控制儀表及裝置作為自動化專業的專業課程在掌握理論知識的基礎上還需要對儀表的應用有實踐的認識[6]。

該課程在整體—局部—整體的內容設置基礎上，在介紹各類控制儀表時聯系實際應用，如介紹控制儀表及裝置的概念時，基于實際過程控制系統實例來介紹各個控制儀表的地位和作用；介紹變送器儀表的構成原理及應用時，以差壓變送器在液位測量系統及流量測量系統中的應用為例對變送器的零點調整和量程調整意義詳細介紹，并以汽包水位測量系統為例敘述差壓變送器在控制系統使用中需要注意的問題[7]；介紹數字調節器工作原理及應用時，針對實際過程被控對象如除氧器水位系統、汽包鍋爐水位系統、主汽溫系統、鍋爐爐膛負壓等系統采用合適的調節手段，基于數字調節器進行組態設計控制系統，使學生充分認識數字調節器在實際控制系統中的作用和地位；介紹調節機構的結構特點及應用時，根據各類調節機構的特點引出使用的場所都有哪些，如何進行調節機構的選型。

4 考核機制改革

合理的考核機制是評價學生對“控制儀表及裝置”課程中各類控制儀表的工作原理及使用的掌握情況的關鍵。目前該課程的考核包含了平時成績和期末的考試成績。為了能更好地使學生掌握該課程主要內容，及時彌補學生在學習過程中的不足，該課程在考核機制上進行了詳細劃分。

平時成績方面，每介紹一類控制儀表，在課堂上進行分組討論，每組發放若干思考習題，在規定時間內通過學生思考討論考核每組的掌握情況，由此也能增強學生的團隊意識。若檢查學生的考核情況較差，及時進一步結合應用進行講解使得學生能徹底掌握此類控制儀表的基本知識，循序漸進地使學生能充分掌握各類控制儀表的工作原理及應用，進而也可以活躍課堂氣氛，調動學生學習的積極性。對于該課程的實驗環節由于設備有限采取兩人一組，在做實驗之前首先將實驗過程進行講解引導學生思考實驗中會出現的問題，在學生實驗過程對每人的表現情況進行打分，這樣使得學生對儀表的實際應用有深入的認識，也能對學生實驗的評價做到公平。期末成績方面實行考卷制，在考卷內容設置上對各類控制儀表的考核采用原理和實踐應用相結合的方式進行，使得學生將理論基礎知識靈活地運用到實際系統中去。

通過上述考核方式，不僅使學生具有扎實的理論基礎，還能鍛煉學生分析問題和解決實際問題的能力。

5 結語

目前“控制儀表及裝置”教學改革工作取得一定的成果，如課堂氣氛較為活躍，學生到課率得到提高，學習的積極性和主動性也得到改善，但所做只是初步嘗試。隨著自動化各類新型儀表的不斷改進，還需要不斷地調整課程內容，尋找新的改革思路以保證學生的學習效果。

參考文獻

[1] 周澤魁.控制儀表與計算機裝置[M].北京：化學工業出版社，2002.

[2] 李正強，李艇.控制儀表及裝置課程[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[3] 吳勤勤.控制儀表及裝置[M].北京：化學工業出版社，2007.

[4] 王瑩.“控制儀表與裝置”教學改革與實踐[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2010（9）：46-47.

[5] 康玨.企業課程《控制儀表及裝置》學習模式的探討與實踐[J].探索與實踐，2013（23）：211-213.

[6] 趙璐，柏逢明，田瑞.“自動化儀表與過程控制”課程教學改革與實踐[J].長春理工大學學報，2011（6）：196-197.

[7] 楊慶柏.熱工控制儀表[M].北京：中國電力出版社，2014.