制藥過程自動化與儀表課程“串級控制系統”說課設計

呂 品，李朋偉，岳麗麗

（河南中醫藥大學藥學院，河南 鄭州 450008）

制藥過程自動化與儀表課程“串級控制系統”說課設計

呂 品，李朋偉，岳麗麗

（河南中醫藥大學藥學院，河南 鄭州 450008）

以“串級控制系統”為例，通過對教材、學情、教學目標、教學重點和難點、教法與學法、教學過程等方面進行闡述，展示本節課的整體設計過程，充分發揮學生主體作用，切實提高課堂教學質量。

制藥過程自動化與儀表；串級控制系統；說課設計

說課是教師將教學理念與教學實踐相結合，對教學內容、教學過程進行設計，從而提高課堂教學效果、改善教學質量的一項教研活動。說課可以調動教師參加教研的積極性，提升教師授課水平，是高校培養青年教師的有效途徑[1]。制藥過程自動化與儀表為我校制藥工程專業的主干課程之一，本文以該課程“串級控制系統”小節為例進行說課設計。

1 教材分析

我校制藥過程自動化與儀表課程選用“十二五”國家級規劃教材、厲玉鳴主編、化學工業出版社出版的《化工儀表及自動化》，該教材集教學內容的先進性與敘述的深入淺出為一體，能夠很好地滿足工科類學生需求。“串級控制系統”為第七章“復雜控制系統”第一節內容，屬于復雜控制系統的常見類型之一。串級控制系統是在簡單控制系統的基礎上發展而來的，更適應現代化制藥工藝的需求，教學內容貼近工業實際。

2 學情分析

該課程授課對象為制藥工程專業三年級學生，他們已經學習過機械制圖、化工原理等課程，這就為本課程學習打下了良好基礎，但同時大三學生專業課程較多，學習壓力較大，容易產生倦怠心理，給教學帶來一定困難。因此，教師要多借助一些直觀的教學手段，運用多種方法豐富課堂教學，激發學生學習興趣，調動學習積極性。

3 教學目標

結合我校工科類人才培養方案、教學大綱和課程內容特點，制訂本小節教學目標，包括知識目標、能力目標和素質目標3方面。

3.1 知識目標

（1）掌握串級控制系統的結構和組成；（2）理解串級控制系統的工作過程及其特點；（3）了解主、副控制器控制規律及正、反作用的選擇。

3.2 能力目標

（1）能夠分析串級控制系統的控制過程及各環節的作用；（2）能夠運用所學知識分析被控對象的特性，對串級控制系統進行初步設計。

3.3 素質目標

通過本小節的教學活動，引導學生養成主動思考和學習的習慣，培養分析問題和解決問題能力，同時提高學生團隊合作意識。

4 教學重點、難點

根據教學大綱和課程內容，結合學生實際情況，確定本小節教學重點和難點。重點：串級控制系統的結構和組成；難點：串級控制系統的工作過程。

5 教法與學法

5.1 教法

制藥工程專業的培養目標和課程定位均注重實踐應用，因此教學過程中，應當強調將理論知識與實際生產相結合，重視學生工程素質和設計能力培養[2]。根據這一教學理念，結合本小節教學目標，采用多媒體教學法、案例教學法、問題啟發式教學法、比較教學法、講練結合教學法開展教學活動，并讓學生以小組討論形式參與教學活動。

（1）多媒體教學法：以多媒體手段展示圖片和視頻等，借助多媒體直觀、形象的特點，集中學生注意力，同時以板書突出教學重點和難點。

（2）案例教學法：結合藥廠實際和制藥過程，選擇經典的工程案例，將理論知識與實踐應用有機融合。例如，串級控制系統適用于所受干擾比較劇烈、頻繁，滯后較大的對象，在案例選擇上，以工業常用的管式加熱爐為例來講授串級控制系統的結構及工作原理。

（3）問題啟發式教學法：有目的地結合案例提出一些問題，如影響管式加熱爐出口溫度的因素有哪些？簡單控制系統能否滿足對爐出口溫度的嚴格要求？如何對簡單溫度控制系統進行改良設計？利用課堂提問調動學生學習積極性，讓學生獨立思考或小組討論，引導學生對案例進行剖析。

（4）比較教學法：在講授新知識過程中，有意識地選擇講過的類似內容進行比較，這樣既促進學生對新知識的理解，又復習了舊知識，一舉兩得。如在講串級控制系統方框圖時，可以將其與簡單控制系統方框圖進行對比，兩者的異同之處學生一目了然，很容易就記住了串級控制系統方框圖。

（5）講練結合教學法：將教師講授和學生練習結合起來，教師邊講解學生邊練習，不但能加深學生對知識的理解，還能及時反饋教學效果，便于教師調整教學過程。如串級控制系統中主副控制器正、反作用的選擇，在講解完例子后就讓學生做習題，檢查學生對該知識點的掌握情況。

5.2 學法

（1）該課程內容抽象、邏輯性較強，學生要做好課前預習和課后復習工作，及時梳理知識脈絡，將新舊知識融合吸收。

（2）在案例教學、啟發式教學基礎上，學生進行思考和討論，陳述自己的觀點，鍛煉分析和解決問題能力。

6 教學過程

教學過程即教學活動的展開過程，是學生在教師的指導下，積極主動地獲取知識和經驗的過程，也是教師和學生交往互動的過程。為了使教學有序、有效進行，將“串級控制系統”小節的教學過程分為5個環節。

6.1 復習鋪墊，導入新課

復習簡單控制系統相關知識和應用情況，講述現代化制藥工業的發展趨勢、自動化控制技術以及更能滿足現代化生產需要的復雜控制系統，從而引出復雜控制系統的一種常見形式——串級控制系統。這能使學生對串級控制系統有一個簡單的了解，同時激發學生的好奇心，調動學習積極性。

6.2 介紹案例，提出問題

以管式加熱爐為例講授串級控制系統。先用多媒體展示什么是管式加熱爐，播放實物圖片、動畫視頻等，讓學生熟悉其外形和內部結構，然后介紹管式加熱爐的加熱方式、加熱特點、對爐出口溫度的控制要求等，進而提出問題：如何對管式加熱爐設計溫度控制系統？簡單控制系統能否滿足爐出口溫度的控制要求？燃料波動對爐出口溫度會有怎樣的影響？在之后的案例分析過程中，教師要層層設疑，利用問題不斷激發學生興趣，讓學生積極主動地思考。

6.3 小組討論，分析案例

安排學生開展小組交流，對提出的問題進行分析討論。分組時要考慮學生的特點。例如，男生對該課程興趣較濃，思維比較活躍，而女生思維相對較縝密，因此將男女生混合分組效果更好。在學生小組討論過程中，教師要發揮主導作用，勤于走動，仔細觀察，參與學生的討論，適時進行指導。如在分析管式加熱爐出口溫度的影響因素時，教師要層層深入設問，引導學生進行思考和討論，進而逐步引出串級控制系統的結構和組成、工作過程等相關知識。提問、討論教學模式充分發揮了學生主體作用，使學生主動探究、思考，培養分析問題、解決問題能力。

6.4 練習鞏固，加深理解

分析完案例后，對串級控制系統相關知識點進行梳理，選擇一些典型例題，讓學生隨堂練習，加深對知識的理解，同時反饋知識掌握情況。如在講完管式加熱爐后，教師可列舉聚合釜反應器，讓學生設計其溫度控制系統，并繪制控制系統的方框圖、敘述控制工作過程等，提高知識運用能力。

6.5 課堂小結，布置作業

在課堂的最后環節，教師對所講授內容進行總結，回顧本小節重點、難點，幫助學生整合知識、厘清脈絡。另外，還要布置一些課后作業或思考題。如在制藥生產過程中，還有哪些對象使用串級控制系統？它們是怎樣工作的？這樣學生在查閱資料、解答問題過程中，會更加熟悉串級控制系統的應用范圍，進一步理解串級控制系統的工作原理等。

7 教學反思

制藥過程自動化與儀表是一門應用性較強的課程，本次教學活動緊密聯系工業實際，以“現代化制藥工藝對自動控制的需求”為切入點，引出串級控制系統教學內容。以工業常用的設備為例，通過圖片、視頻等豐富的教學資源，以問題為導向，啟發學生主動探究和學習，突出學生主體地位。通過課堂教學實踐，有效達到了教學目標，獲得了良好教學效果。同時也發現在小組討論環節，部分學生表現不夠積極，下一步要完善評價機制，促進學生積極主動地學習。

[1]付陳增．生物化學《酶的組成、分類與特點》說課設計[J]．中國校外教育，2015（5）：87．

[2]李朋偉，殷鵬輝，張景亞，等．制藥過程自動化與儀表課程教學方法改革[J]．中國西部科技，2014，13（4）：107-108．

G424．21

B

1671-1246（2017）19-0063-02

注：本文系河南中醫藥大學博士科研基金資助項目（BS JJ2016）