“工作室學(xué)校”理念教學(xué)方法在集散控制系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用

宋曉君 楊海蛟 孫洪偉

摘要：《集散控制系統(tǒng)》課程是我院熱自、熱動和集控專業(yè)一門重要的專業(yè)課，主要內(nèi)容為自動控制的基本結(jié)構(gòu)及原理，電廠常見模擬量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理以及DCS系統(tǒng)在電廠中的配置、結(jié)構(gòu)、原理及工作過程，學(xué)生畢業(yè)后可直接用于電廠實(shí)際工作。該課程抽象、理論性強(qiáng)，傳統(tǒng)的課堂理論教學(xué)使學(xué)生難于深入掌握。本文針對這一問題提出一種新的教育理念即“工作室學(xué)校”任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，在兼具模擬現(xiàn)場實(shí)際工作過程的MATLAB仿真軟件及硬件系統(tǒng)THSA-1型過控綜合自動化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺及其對象的支持下，結(jié)合教學(xué)需要及現(xiàn)場實(shí)際工作過程，布置具體任務(wù)，驅(qū)動學(xué)生進(jìn)行自主探索及團(tuán)隊協(xié)作式學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：任務(wù)工作小組;集散控制系統(tǒng);MATLAB軟件仿真;硬件系統(tǒng)驗(yàn)證

“工作室學(xué)校”是二十世紀(jì)上半葉克里希那穆提在歐洲提出的一種教育創(chuàng)新理念，二十一世紀(jì)，該理念在英國蓬勃開展，通過工作室形式，把工作實(shí)踐與學(xué)習(xí)過程有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮教育界中的“智能多元論”，充分發(fā)揮每個學(xué)生擅長的智能領(lǐng)域，通過實(shí)驗(yàn)與工作結(jié)合使學(xué)習(xí)效益最大化，培養(yǎng)學(xué)生非認(rèn)知技能即驅(qū)動力和適宜性技能。該理念的核心就是實(shí)踐、團(tuán)隊與實(shí)際工作。該理念中。百分之八十的課程是通過商業(yè)機(jī)構(gòu)的實(shí)際項目來完成，學(xué)生們置于實(shí)際工作環(huán)境中，針對工作要求來完成工作任務(wù)，并完成自身學(xué)習(xí)過程，掌握實(shí)踐技能。

目前我國大型火電廠、核電廠蓬勃發(fā)展，廣泛應(yīng)用的控制系統(tǒng)就是DCS系統(tǒng)，電廠對控制專業(yè)技能人才的要求迫切且要求高。因其生產(chǎn)是一個連續(xù)的過程，參數(shù)高、控制及保護(hù)要求嚴(yán)格，必須由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員進(jìn)行操作，無法與學(xué)校建立基于“工作室”理念的合作辦學(xué)關(guān)系，因此本門課程通過能夠部分模擬現(xiàn)場生產(chǎn)過程的硬件系統(tǒng)THSA-1型綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺和能夠?qū)刂七^程進(jìn)行仿真的MATLAB軟件相結(jié)合，以任務(wù)工作小組的方式，按照“工作室”學(xué)校的教學(xué)理念進(jìn)行教學(xué)組織，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力及合作意識。

本門課的教學(xué)方式是任務(wù)工作小組，將自動控制的基本原理以及電廠生產(chǎn)過程的控制科學(xué)合理的分配成若干任務(wù)作為前提，將具體任務(wù)分配給各組成員，各組成員以團(tuán)隊合作的方式完成任務(wù)。每一任務(wù)包括控制對象的分析、控制的基本原理、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的搭建、軟件仿真以及控制效果的驗(yàn)證。“工作室學(xué)校”理念在本課程教學(xué)中的特點(diǎn)如下：

1、生產(chǎn)實(shí)際工作是教學(xué)的起點(diǎn)和源頭

“工作室學(xué)校”是一種旨在重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生非認(rèn)知性技能—即驅(qū)動力和適應(yīng)性技能的學(xué)校，以工作室的形式，工作實(shí)踐與學(xué)習(xí)過程的有機(jī)結(jié)合是其理念具體的應(yīng)用方法，把學(xué)生看成面對實(shí)際工作的工人，把教學(xué)任務(wù)看成必須完成的工作任務(wù)，把教學(xué)效果看成生產(chǎn)過程的控制效果，讓學(xué)生認(rèn)真踏實(shí)的將工作任務(wù)當(dāng)成一個必須解決的難題去攻克，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，獲得攻克難題的成就感和自信心，從而達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。

2、任務(wù)工作小組是教學(xué)的組織形式

我們?nèi)缃竦慕逃w制與形式奉行的是“智能一元論”，主流教育注重的是認(rèn)知性技能，也就是一個人的學(xué)術(shù)能力。實(shí)際上大多數(shù)人的智力發(fā)展都是不平衡的，即教育界所稱之的“智能多元論”，每個人都有自己最擅長的智能領(lǐng)域，即“核心競爭力”是不一樣的，“工作室學(xué)校”理念的核心方式是實(shí)踐、團(tuán)隊與實(shí)際工作，因此本課程是以團(tuán)隊合作即任務(wù)工作小組的方式來組織教學(xué)，充分發(fā)揮每個人擅長的智能領(lǐng)域，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，激發(fā)其創(chuàng)新創(chuàng)造的熱情，使每個學(xué)生真正找到屬于自己的空間和平臺，真正掌握相關(guān)知識及技能。

3、工作任務(wù)的恰當(dāng)分配是教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)

集散控制系統(tǒng)是一門控制理論與電廠實(shí)際控制系統(tǒng)相結(jié)合的課程，分為自動控制的基本概念、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、蒸汽溫度壓力控制、給水控制、燃燒控制、協(xié)調(diào)控制、爐膛安全監(jiān)控、熱工保護(hù)等諸多章節(jié)，真實(shí)系統(tǒng)大而且復(fù)雜，THSA-1型過控綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺及其控制對象只能模仿部分實(shí)際工作過程，因此在分配任務(wù)時按照先簡后繁、先局部后整體、先模擬控制后順序控制、先原理探究再實(shí)際系統(tǒng)分析的原則進(jìn)行分配，循序漸進(jìn)，使學(xué)生逐漸掌握相關(guān)理論知識及實(shí)踐技能。

4、軟件仿真及硬件系統(tǒng)驗(yàn)證是教學(xué)特色

MATLAB軟件具有方便快捷的動態(tài)系統(tǒng)仿真功能，針對具體任務(wù)，分析其對象模型，搭建控制系統(tǒng)并進(jìn)行仿真，設(shè)置合適參數(shù)達(dá)到要求的控制效果;然后將THSA-1型過控綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺、THJ—3型高級過程控制對象系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)、工程師站進(jìn)行鏈接，形成控制系統(tǒng)，設(shè)置之前設(shè)定的MATLAB仿真參數(shù)進(jìn)行控制，必要時進(jìn)行調(diào)整，對其控制效果進(jìn)行驗(yàn)證，使學(xué)生對控制系統(tǒng)有更加直觀、清晰的掌握。

5.總結(jié)

經(jīng)過教學(xué)驗(yàn)證，基于“工作室學(xué)校”理念的教學(xué)方法在我校集散控制系統(tǒng)教學(xué)中獲得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和成效性大為提高，畢業(yè)生就業(yè)后能夠較快適應(yīng)電廠實(shí)際工作，獲得招聘方好評。當(dāng)然在實(shí)際教學(xué)效果中也有一定欠缺，就是學(xué)生的理論知識掌握不夠全面和扎實(shí)，部分學(xué)生對知識的系統(tǒng)性把握不足，這為以后工作室學(xué)校理念的教學(xué)指明了改進(jìn)方向。

基金項目：

2017年度黑龍江省教育廳高等職業(yè)教育與繼續(xù)教育教學(xué)改革研究一般項目，項目編號：SJGZY093，項目名稱：基于“工作室學(xué)校”理念的集散控制系統(tǒng)教學(xué)改革與研究。

（作者單位：哈爾濱電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院）