任務驅動法在化工儀表及自動化課程教學中的應用

周奎

【摘 要】本文分析化工儀表和自動化課程教學現狀，提出任務驅動法在化工儀表及自動化教學中應用的具體措施，并以精餾塔回流罐液位控制系統設計為例，設計具體的教學案例。

【關鍵詞】任務驅動法 化工儀表及自動化 教學活動

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）09B-0036-02

隨著國民經濟的不斷發展以及科學技術的不斷進步，我國逐步發展成為現代化的制造業大國。在這樣的背景下，企業對于相關生產設備安裝、維護等操作人員的要求越來越高。在中職教育中，培養與現代化的制造業發展相適應的機電一體化的高水準技能人才顯得尤為重要。

任務驅動法是一種互動式的、以解決問題和完成任務為主的多維教學方法。這種探究式的學習，讓學生保持積極的學習態度，能夠面對問題，結合自身的經驗積極尋找解決方法。任務驅動法滿足職業教育改革的要求，有助于中職教育更好地培養社會需要的高素質技能型人才。為此，本文試分析化工儀表和自動化課程教學現狀，提出任務驅動法在化工儀表及自動化教學中應用的具體措施，并以精餾塔回流罐液位控制系統設計為例，設計具體的教學案例，以促進機電一體化高水準技能人才的培養。

一、化工儀表及自動化課程教學現狀

化工儀表和自動化課程是中職化工、制藥等專業的必修課程，具有實用面廣、實踐性強等特點。該課程不僅涉及化工原理、化工單元操作等內容，而且還涉及電工電子、儀器表、自控等有關學科知識。換言之，化工儀表和自動化課程是一門多門學科綜合的技術性課程。

作為一門實踐應用型的課程，化工儀表和自動化課程所涉及的內容較廣，要求學生在學習的過程中要掌握關鍵性工藝參數檢測法、儀表基本原理及使用方法。學生通過對儀器表有關專業知識的學習，能夠充分結合化工生產基本知識，依據工藝需求，選用合適的儀器表。在課程的學習中，學生應掌握較為系統、全面的化工自動化相關基礎知識，同時能更好地理解基本規律，掌握相關參數與控制質量之間的關系。從工藝的需求出發，要求學生能全面地分析控制目標、操作變量、被控變量，與相關的專業人員制訂出的科學合理的自控方案，并設計出工作所需的可靠工藝參數及必要的條件。對自控系統工作、開停數據進行分析后，能夠初步掌握其相關的參數正定和投運工作，保證控制系統處于良好的工作狀態，實現生產自動化。

目前，接受化工儀表和自動化課程學習的大部分是中職化工相關專業學生，他們一般對自控有關的知識了解不到位，在平常的學習中更多的是對理論知識的學習和理解，且以原理和一般性原則為主。學生的學習興趣沒有得到很好的激發，缺乏思考問題和探索解決問題的能力，他們大多以被動接受為主，較難理解課程中的難點、重點問題等，這顯然不利于高素質化工類實用型人才的培養。

現階段，化工儀表和自動化課程的教學更注重理論知識，課程實驗只占很小的一部分，加上課時、實驗條件的制約，學生很難深入理解理論知識。課程實踐性活動難以開展，無法將該門課程和社會企業生產實際需求相結合。這也造成理論知識與具體實踐相分離，不利于學生對理論知識的理解和運用，降低了學生學習的效率。在教育改革的背景下，中職教育要積極進行相應課程的教學方式方法改革，充分結合課程特點，將教學課程與任務驅動模式進行科學結合，把真實企業的化工生產案例有效引入理論課教學中，并穿插有關概念、問題及實際解決方案等，提高學生學習的興趣，營造良好的教學氛圍，提高學生的學習效率。

二、任務驅動法在化工儀表及自動化教學中的應用

設置化工儀表及自動化課程旨在幫助化工類學生掌握相關的自動檢測儀表、控制系統理論和方法等，并將之運用到實際的化工生產過程中，妥善解決化工生產中遇到的實際問題，圓滿完成任務。開展任務驅動教學，應將課程理論知識較好地貫穿到實際實踐任務中，讓學生能更好地理解所學知識，培養和提升他們的專業思維能力。具體說來，任務驅動法的應用可從以下三個方面展開：

（一）提出任務要求，合理分解任務

教學任務是教學的依據。在實際的教學中，中職教師應先依照課程將所需學習和掌握的內容，向學生下達一定的學習任務，并明確相關要求。在具體的學習任務分配中，教師應以實際生產工藝和生產自控需求作為出發點，引導學生進行分析，以更為有效地培養學生分析和解決實際問題的能力。值得注意的是，在任務分配時教師應注意合理性問題，既保證一定的教學任務，又激發學生學習、探究的興趣。

（二）剖析問題，達成任務

對各教學任務予以細化，讓學生敢于去嘗試，積極去找尋解決問題的方法，這個過程能夠有效激發學生興趣，調動他們的思維，讓他們敢于提出自己的方案，對存在的問題進行歸納，應用自身所學知識有效解決實際問題。面對新的問題、新的知識，學生又會適時提出疑問，并解決疑問，這就是一個學生主動學習的過程。此階段主要由兩個部分構成：一是教師解決學生所提出的問題，詳細講解知識點概念、內容，學生基于興趣學習有關理論知識。二是針對學生提出的控制方法中存在的問題和缺陷，教師進行問題的查找，與學生一起解決問題，并有效引導學生更好地將理論知識學習和技能實踐相結合，充分調動學生主動學習的熱情。

（三）總結問題，梳理知識

教師針對學生整個任務中所遇到的問題進行總結、講解、指導，同時讓學生對自己在任務完成過程中的表現進行總結和反思。此外，梳理所學的知識，在任務驅動法的幫助下，讓學生學會解決實際工程項目中的問題，激發中職學生學習化工儀表及自動化知識的興趣，培養學生解決問題的思維能力。

三、化工儀表及自動化教學中任務驅動法的應用案例

接下來就以精餾塔回流罐液位控制系統設計為任務，展開相應的教學。需要按以下步驟展開：

（一）分析任務

精餾塔是一種廣泛運用于化工、煉油生產、石油化工中的進行精餾的塔式汽液接觸裝置。精餾是一個傳質傳熱過程，它可以使得混合液中的不同成分根據揮發情況予以分離，并達到一定純度。精餾塔旨在保證產品的合格，且保證塔的回收率和能耗水平，尋求以較低的成本投入獲取較高的利益。參照精餾塔回流罐液位控制工程項目的有關資料，對任務進行分析。在正常生產狀況下，回流罐處于工作狀態下，其回流比約為44。若回流罐進料量因塔頂壓力的變化而產生5個百分點的變動，要使得回流罐液位穩定，采出量也要發生變化，其變化幅度約為225%，即該波動較大，回流比也會波動，無法穩定。為保證產品的質量以及穩定回流罐的液位、進料量等，須做到以下幾個小點：一是掌握工藝流程，對設計控制方案進行分析；二是選擇合適的自控儀表；三是實施控制方案，解決接下來的小任務，細化相應的任務。

（二）實施任務

以第一個小任務為例。第一個小任務包含工藝的過程和產品質量指標，設備的操作原理及操作的過程，同時還要分析精餾塔液位的對象特性，分析控制指標，確定操縱變量等。掌握精餾塔的基本控制方案，針對塔內的幾個變量，如蒸汽量、回流量等，分析和確定相應的回流罐液位的控制方案。

（三）總結和改進

學生通過多種途徑和方法找出控制方案關鍵點，教師則應及時提出分析控制方案所存在的問題，引導學生進行思考，幫助學生完善自己的控制方案。學生在不斷地思考、尋找答案的過程中思維能力得到鍛煉，對理論知識的理解和掌握也提升了一個層次，有利于學生解決問題能力及動手操作能力的提升。在任務最后，教師應進行總結和分析，對教學內容進行梳理，并要提出相關問題給學生進行思考，幫助學生鞏固知識。

綜上可知，在化工儀表及自動化教學中運用任務驅動法進行教學，可以有效地激發中職學生學習化工儀表及自動化專業知識的興趣，有利于中職學校教學任務的完成，從而培養與現代化制造業發展相適應的機電一體化的高水準技能人才，滿足國家對機電一體化人才的需求。

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（責編 江月陽）