“過程控制工程”階梯式項目教學(xué)法+聯(lián)合導(dǎo)師制的教學(xué)實踐與研究

孟祥毅

(南京化工技師學(xué)院 江蘇南京 210048)

“過程控制工程”課程作為自動化類畢業(yè)設(shè)計的先導(dǎo)課程，主要涵蓋儀表、自動控制原理、PLC及計算機控制、化工原理等課程。它以控制系統(tǒng)工程設(shè)計與實施為核心任務(wù)，是流程工業(yè)過程控制系統(tǒng)工程設(shè)計的綜合性關(guān)鍵課程。教學(xué)任務(wù)有三個方面：學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠操作與控制現(xiàn)有的控制系統(tǒng)；對原有的系統(tǒng)進行重新設(shè)計及技術(shù)改造，能夠按照實際的生產(chǎn)過程，設(shè)計一些常見、典型的控制系統(tǒng)；掌握安裝、調(diào)試、運行維護與故障分析的能力，獲得相應(yīng)的職業(yè)技術(shù)等級證書。

一、實施階梯式項目教學(xué)法，滿足學(xué)生的就業(yè)需求

(一)以“立德樹人”為宗旨，以服務(wù)地方為己任

始建于1935年，由民族化工先驅(qū)范旭東先生開創(chuàng)的永利寧(南京)化學(xué)公司，如今已發(fā)展成為超級密集工業(yè)企業(yè)集群。區(qū)內(nèi)擁有冶金、電力、化工、石化、高科技電子，中國南車，汽車制造等高端裝備制造的科技、技術(shù)、資金密集型企業(yè)。我校的前身是南京化學(xué)工業(yè)集團公司技工學(xué)校，創(chuàng)辦于1961年，現(xiàn)已升級為國家級高級技工學(xué)校——江蘇省重點技師學(xué)院。幾十年來，我校為區(qū)內(nèi)企業(yè)輸送了大批的技術(shù)工人。

在這樣的社會背景下，學(xué)生普遍具有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和就業(yè)心理預(yù)期。他們在掌握了一定的自動化技術(shù)專業(yè)知識和技能的基礎(chǔ)上，由機電專業(yè)橫向擴展到儀表自動化專業(yè)，拓寬了未來的就業(yè)渠道，增強了對社會的適應(yīng)性。

學(xué)校教學(xué)面臨很大的問題是教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)。學(xué)生的就業(yè)企業(yè)為中石化南京化學(xué)工業(yè)集團公司、揚子石油化工有限公司檢修維修及安裝公司、南京鋼鐵股份有限公司等。這些企業(yè)對接納學(xué)生下廠實習(xí)比較謹(jǐn)慎。這就造成了工學(xué)結(jié)合十分困難，使學(xué)生很難獲得實際化工生產(chǎn)經(jīng)驗和有關(guān)的背景知識。于是，在江蘇省及南京市人社局的大力支持下，我校建成占地50余畝以化工工藝和化工分析為骨干特色示范專業(yè)及相應(yīng)的工廠車間化實訓(xùn)基地，為師生提供了優(yōu)良的實訓(xùn)環(huán)境。

(二)理論聯(lián)系企業(yè)的實際，項目教學(xué)與技術(shù)等級對接

“過程控制工程”課程教學(xué)的指導(dǎo)思想是培養(yǎng)學(xué)生具有初步的自動化工程實踐能力。短期目標(biāo)是完成自動化方向的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。我們選擇CE2000儀表維修工競技裝置作為突破點，圍繞“水”做文章，通過對其進行逆向工程設(shè)計，按照化工儀表維修工技能要素，從儀表接線調(diào)試、到回路設(shè)計控制，以通用流量、液位控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，擴展到復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計。學(xué)校按照工程設(shè)計流程，根據(jù)國家職業(yè)技術(shù)等級的專業(yè)要求，將任務(wù)有序分解到各個學(xué)期相關(guān)學(xué)科計劃之中。[1]

教學(xué)中存在的一些問題：一些先期完成的理論和實踐性課程，并沒有在統(tǒng)一的專業(yè)規(guī)劃下開展指導(dǎo)，有關(guān)教師僅僅是完成各自的過程性教學(xué)任務(wù)，教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)性不強。例如，DCS和PLC教學(xué)模塊與畢業(yè)設(shè)計脫節(jié)，形成了課程孤島現(xiàn)象。如何在這些孤島之間搭設(shè)橋梁，聯(lián)結(jié)成為一個網(wǎng)絡(luò)，讓各個模塊相對獨立，各司其職。這就需要建立專業(yè)指導(dǎo)委員會，統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)發(fā)展。

(三)提高技工院校職業(yè)教育質(zhì)量的新思考

其一，我們在教研室實行主任導(dǎo)師制。其優(yōu)點是在專業(yè)內(nèi)能夠調(diào)動各種資源，把專業(yè)做實、做厚，做出卓越成績的領(lǐng)軍人物。其出眾的職業(yè)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)能力，優(yōu)秀的思想品德，高尚的職業(yè)操守，是作為團隊凝聚力的核心價值體現(xiàn)；其二，我們開展專業(yè)內(nèi)外的聯(lián)合導(dǎo)師制。這是推進電修專業(yè)輔助方向有益的探索和拓展。

二、改進教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵的職業(yè)能力

(一)學(xué)生普遍存在的問題

筆者在進行該課程教學(xué)的同時，還指導(dǎo)一些學(xué)生進行儀表自動化畢業(yè)設(shè)計的初步設(shè)計階段。在此過程中，筆者發(fā)現(xiàn)這些學(xué)生存在一些問題：一是在確定論文的設(shè)計選題之后，對教師布置的任務(wù)不積極，坐享其成的思想嚴(yán)重；二是探索科學(xué)知識的動力嚴(yán)重不足，忽視搜集閱讀資料能力的自我培養(yǎng)；三是對于設(shè)計中用到的許多專業(yè)知識掌握得不夠深入，能力不強。這就倒逼教師在教學(xué)中，在畢業(yè)設(shè)計中用到的知識就要多講，講透徹，注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究真理、勤于思考等關(guān)鍵專業(yè)能力的培養(yǎng)。其中，設(shè)計好教學(xué)模塊是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

教師對于參差不齊的學(xué)生予以區(qū)別對待，在典型案例及實訓(xùn)項目的學(xué)習(xí)中，理論結(jié)合實訓(xùn)，理論從實踐中來，到實踐中去，圍繞實踐出真知的教學(xué)原則，實事求是地按照專業(yè)學(xué)習(xí)的自身規(guī)律，一步一個臺階，讓學(xué)生在自己的能力范圍之內(nèi)，由低到高、由簡單到復(fù)雜，教會學(xué)生“學(xué)會學(xué)習(xí)”。這是教師貫穿于教學(xué)始終的頭等大事。

(二)由傳統(tǒng)課堂教學(xué)向一體化教學(xué)的轉(zhuǎn)變

1.樹立敬業(yè)愛崗精神，加強教師隊伍建設(shè)

在專業(yè)教學(xué)方面，學(xué)校大力推行理論實踐一體化教學(xué)。各個實訓(xùn)模塊自編的實訓(xùn)講義、教學(xué)大綱主要是由年輕教師擔(dān)綱。然而，青年教師缺乏實踐磨練，教學(xué)經(jīng)驗積累不夠，授課過程多表現(xiàn)為驗證性實驗課。他們不少都是半路出家，非自動化科班出身，而聘請的企業(yè)退休師傅也沒有充分發(fā)揮他們豐富的實踐經(jīng)驗。這嚴(yán)重制約了專業(yè)教學(xué)水平的提高。錘煉一支朝氣蓬勃、愛崗敬業(yè)、老中青團結(jié)協(xié)作的教師隊伍，這是開展一體化教學(xué)、人才培養(yǎng)的保障。

2.深入企業(yè)實地調(diào)研，搭建校企合作平臺

筆者考察過中，在石化南京化學(xué)工業(yè)集團公司某廠一個消防泵站里，看到的是6千伏高壓電機和大功率水泵，雙機冗余的變頻器，規(guī)范、整齊有序的動力線路和儀表信號線路。我們把這些搬到學(xué)校是不現(xiàn)實的。校內(nèi)的變頻恒壓供水系統(tǒng)實驗裝置定位于驗證性實驗，不具備工程教學(xué)的價值。我們可以借鑒國內(nèi)一些高校的經(jīng)驗，自行設(shè)計，結(jié)合自己的辦學(xué)需要，聘請企業(yè)、設(shè)計院的有關(guān)工程技術(shù)專家、本校教師積極參與設(shè)計建造一些具有工程價值的教學(xué)實訓(xùn)裝置。

筆者近期考察了一家福建的上市國有大型聯(lián)合制漿造紙企業(yè)。其燒堿回收爐熱能利用鍋爐的控制系統(tǒng)，既有技術(shù)等級較高的DCS控制系統(tǒng)，也有常規(guī)儀表組合式控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制室有儀表盤，盤后有分類有序的信號線路。筆者從調(diào)查中得出一個結(jié)論：學(xué)校教學(xué)首先要根據(jù)企業(yè)的實際使用情況，從模擬儀表控制系統(tǒng)入手，由較為簡單的基礎(chǔ)性技術(shù)入手，培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的成體系的工程設(shè)計、施工、調(diào)試與維護的基本能力。這個能力也是儀表技師必須掌握的看家本領(lǐng)。

據(jù)了解，該企業(yè)實行的學(xué)徒制還是傳統(tǒng)意義上的，學(xué)徒工學(xué)習(xí)技術(shù)的積極性不高。其職業(yè)品質(zhì)和勞動素養(yǎng)的培養(yǎng)是企業(yè)關(guān)注的問題。

3.明確共同奮斗目標(biāo)，走聯(lián)合導(dǎo)師制之路

檢驗教學(xué)成果的最佳方法就是把各有專長的教師扭成一股繩，參加國家級行業(yè)技能大賽。我校2019年1月5日至7日，參加了由全國化工教育協(xié)會化學(xué)工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心主辦，山東化工技師學(xué)院承辦的第45屆世界技能大賽。在化學(xué)實驗技術(shù)項目化工行業(yè)全國選拔賽中，我校的2名參賽選手均獲得了二等獎，成績位列江蘇省第一、二名。學(xué)校為此組建了導(dǎo)師組，在校長的統(tǒng)一指揮下，參與的指導(dǎo)教師目標(biāo)一致、齊心協(xié)力、分工合作。這充分顯現(xiàn)出了團隊的力量。

筆者長期從事自動化教學(xué)，也是一個足球運動愛好者。這幾年，筆者擔(dān)任跨界足球教練，把控制理論的思想用于指導(dǎo)校足球隊的訓(xùn)練和比賽。學(xué)校采用雙導(dǎo)師指導(dǎo)模式，在去年的江蘇省職業(yè)學(xué)校省長杯足球聯(lián)賽中，我校獲得了高職組亞軍的好成績。筆者指導(dǎo)的關(guān)鍵技術(shù)頭球攻門和點球大戰(zhàn)，也在比賽中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，讓2名主力同學(xué)隨后也考取了國家足球教練員D級證書。

三、課程教學(xué)組織與實踐

校企共同參與制定可行的教學(xué)大綱和專業(yè)培養(yǎng)計劃，配置了適合化工技師學(xué)院一體化教學(xué)教材體系。學(xué)校選定余金壽、顧辛生編著的本科教材作為主教材；何衍慶，蔣蔚孫編著的《工業(yè)過程控制工程》為輔助教材；選配適合技工學(xué)校的項目式教學(xué)法教材，如《流量控制系統(tǒng)》《壓力控制系統(tǒng)》等。學(xué)校選取的這些教材都是圍繞企業(yè)工程實際、自動化系統(tǒng)的工程設(shè)計為教學(xué)主線開展教學(xué)的。

(一)慢工出細(xì)活，培養(yǎng)關(guān)鍵能力

教師的具體教學(xué)要做到“慢”：基礎(chǔ)知識準(zhǔn)備要慢，不能操之過急，急于求成；收集資料、分析加工要慢，要去粗取精，細(xì)致入微；關(guān)鍵環(huán)節(jié)要慢，要不斷地從實踐中來，到實踐中去，精益求精。教師要從會使用常用的儀器儀表，簡單控制系統(tǒng)的投運、調(diào)試、故障判斷和解決，到能夠進行現(xiàn)場儀表的調(diào)試與維護，逐步培養(yǎng)學(xué)生具有從事基本的工程實踐能力。

學(xué)生重要的專業(yè)能力主要有工程設(shè)計說明書寫作，控制方案的選擇，儀表的選型及參數(shù)數(shù)據(jù)，儀表流程圖的識讀和繪制；熟悉技術(shù)規(guī)程，儀表檢定規(guī)程、操作技術(shù)規(guī)程，能夠進行規(guī)范的操作。

(二)扎實基礎(chǔ)教學(xué)，做好協(xié)同配合

教學(xué)過程以具體的、典型工藝實例為基本路線，教學(xué)內(nèi)容組織及其展開都圍繞這條主線索。各個知識要素就是在這個主鏈上，每一個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。知識鏈條和技能鏈條組成的知識脈絡(luò)，構(gòu)成了中級儀表維修工的主體框架和輪廓。

學(xué)生探索創(chuàng)新精神的培養(yǎng)、工程實踐能力的培養(yǎng)，都是在師徒的共同努力下，逐步累積、循序漸進，由易到難，由少到多。工程實踐教育是貫穿于整個學(xué)習(xí)過程的。教師用學(xué)生熟悉的活動和語言，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，打好知識基礎(chǔ)，然后再延伸到實驗、課程設(shè)計、工學(xué)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計。這樣既有橫向延伸遞進，也有縱向梯次發(fā)展的立體金字塔結(jié)構(gòu)，[2]由塔尖向下分為四個層次。

第一個層次：職業(yè)興趣的引導(dǎo)和基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)；第二個層次，專業(yè)理論和課程實驗的有機結(jié)合，突出專業(yè)能力訓(xùn)練和崗位技能；第三個層次，學(xué)生通過具有工程性的實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，掌握必要的工程應(yīng)用能力；第四層次，學(xué)生進行綜合能力的訓(xùn)練。從整體考慮，第二層次的專業(yè)理論和專業(yè)實驗的專業(yè)動手能力是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。這個層次的相關(guān)課程、實驗內(nèi)容，實訓(xùn)裝置的配置和設(shè)計定位都是至關(guān)重要的，將會影響后續(xù)工程實踐能力的培養(yǎng)。

四、加強與企業(yè)的溝通，推進現(xiàn)代學(xué)徒制

學(xué)校通過聯(lián)合導(dǎo)師形式“專業(yè)指導(dǎo)委員會按照儀表維修中級工(高級工)的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”，從常規(guī)儀表到智能儀表；從簡單控制系統(tǒng)到復(fù)雜系統(tǒng)，專業(yè)知識和能力按照階梯式由低到高循序漸進地進行培養(yǎng)。

就畢業(yè)設(shè)計而言，學(xué)生只有在掌握了單回路簡單控制系統(tǒng)工程設(shè)計的基礎(chǔ)上，才能從事更為復(fù)雜的控制系統(tǒng)的設(shè)計。因此，學(xué)生掌握單回路系統(tǒng)的總體設(shè)計是至關(guān)重要的。

(一)課程教學(xué)與畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的對接

1.做好學(xué)校指導(dǎo)教師與企業(yè)師傅的任務(wù)劃分

畢業(yè)設(shè)計和頂崗實習(xí)階段，學(xué)生進行初步設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計，在工藝的基礎(chǔ)上要進行以下設(shè)計。首先，通過項目所涉及的化工原理、化工生產(chǎn)安全等課程的學(xué)習(xí)，完成初步設(shè)計首要任務(wù)“設(shè)計說明書”。其次，在說明書任務(wù)中設(shè)立一系列的子任務(wù)：一是主要說明，包括生產(chǎn)任務(wù)、主要工序和工藝流程的組成及環(huán)境特性的說明；二是確定工程項目的控制方式和自動化水平，說明儀表的選型原則，控制方式確定原則，控制方案的確定、說明工藝參數(shù)的檢測方法和檢測儀表的選型原則；三是說明自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理，主要工藝參數(shù)的信號報警及傳動設(shè)備連鎖裝置的動作原理，工藝過程控制系統(tǒng)的設(shè)置原則。

2.發(fā)揮現(xiàn)代通信技術(shù)的優(yōu)勢，全時空開展遠(yuǎn)程教育

軍人在戰(zhàn)爭中學(xué)習(xí)戰(zhàn)爭，運動員在比賽中學(xué)習(xí)比賽，學(xué)生過硬的技術(shù)只有在企業(yè)實際工作環(huán)境中錘煉而成。可是，不同的企業(yè)環(huán)境，學(xué)生在沒有充分熟知企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、掌握必要的職業(yè)安全意識的前提下，貿(mào)然進入，存在著較多的風(fēng)險。為此，我們可以充分利用現(xiàn)代移動通信5G技術(shù)，充分發(fā)揮社交軟件直播視頻優(yōu)勢。教師、師傅自己就是主持人，可以把現(xiàn)場工作人員的工作過程進行實時的遠(yuǎn)程教學(xué)解說；也可以把精心制作的微視頻，提供給學(xué)生反復(fù)收看，并通過QQ、微信等互動平臺及專門定制的教育APP，讓學(xué)生隨時隨地進行在線互動交流。[3]

五、結(jié)束語

總之，教師的教學(xué)方式、方法應(yīng)當(dāng)符合學(xué)生今后工作的需求，精選課題要具有典型性、可操作性。教師要把握好學(xué)生的課程學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和儀表工職業(yè)技能培養(yǎng)三個維度的關(guān)系；學(xué)校要通過制度來管理好參與的各方，充分發(fā)揮導(dǎo)師各自的專長，使學(xué)生成長為國家需要的工匠之才。