“互聯網+化工儀表及自動化”的教學與探索*

杜 妮，康順吉

(武漢工程大學郵電與信息工程學院，湖北 武漢 430073)

伴隨著科學技術的迅猛發展，自動化技術已成為當代舉世矚目的高技術之一。在化工生產中，自動化技術的應用不僅加快了生產的速度、提高了產品的質量，使生產過程更加連續化、規模化，這也要求廣大工藝生產技術人員需要學習和掌握必要的檢測技術及自動化方面的知識[1]。為適應現代化企業的需要，我校開設了《化工儀表及自動化》課程，但由于課程內容廣而課時量有限，教學效果還有待提高。本文結合學院辦學定位及現況，對化工專業而言，就當下化工類企業關于儀表自動化應用崗位的要求分析，結合“互聯網+”概念下的教育改革背景，通過不斷的實踐探索來提高教學質量，適應企業需求更促進學生自身成長。

1 現狀分析

在前期教學改革的推進下，本課程開設時間為第四學期，理論課時 36 學時，所用教材為化學工業出版社厲玉鳴主編的《化工儀表及自動化》第六版教材。第六版教材在針對工藝類學生特點的基礎上，減少了理論的推導，并且將設計課程內容的許多新概念、新系統、新方法和工具進行介紹，涵蓋了國內外化工儀表的最新技術和發展動態，來更好的滿足學生學習的需要[1]。并且在授課過程中結合企業儀表自動化應用崗位的要求[2]，重點講解儀表設備的選型、安裝、并增加儀表故障診斷、分析以及維修等知識的講授，解決了課程內容和企業實際需求脫軌且授課內容陳舊的問題。但由于課程內容涉及面廣，而化工類專業學生控制理論、計算機科學等跨學科課程上基礎薄弱，在課程理解上有一定困難，且課程與實踐的結合，由于授課教師、實驗條件、實踐側重內容等問題，難以協調。對此，如何在有限的資源條件下獲得更好的教學效果，在滿足企業對學生知識儲備、動手能力及發展的要求下提升教學質量，讓學生在課時有限的情況下獲得更多，在課程的引導下從掌握基本知識點到學會自己“學”是進行課程改革的主要思考方向。

2 課程改革思路

在現有的36理論學時條件下，結合本人的教學實踐，主要從教學方法、內容、考核方式幾個方面進行改革。

2.1 教學方法

(1)利用互聯網教學平臺，轉變理論教學方法

充分利用互聯網教育資源，尋找和本校課程內容大綱緊密結合的課程，將基本的概念這樣容易理解的理論知識點轉化為學生通過網絡課程來進行，例如化工自動化包含的內容、分類，簡單自動控制系統方框圖各部分含義等簡單知識點通過網絡課程和配套的網絡平臺練習題來讓學生完成，在課堂上利用生活中的自動化電器、工業生產的自動化裝置對比說明自動化包含的內容有哪些，轉化為方框圖后各個部分具體是什么，再添加典型的自動控制單元的練習來檢測學生理解的正確性與完整性。

(2)創新教學模式，任務驅動

教學模式的創新，主要體現在減少基礎知識傳授的同時，擴大學生關于課程內容的認知和應用范圍，并積極引導學生利用互聯網教育平臺，來優化學生的學習方式從而提高學習廣度和深度。比如以任務驅動模式，制作關于新型檢測儀表的Pecha Kucha。例如本課程中主要是對壓力、流量、物位、溫度四種檢測儀表工作原理及應用范圍進行的講授，但隨著生產過程的日益復雜化，為了提高檢測儀表的準確性適應在不同條件下的測量，各種新型儀表應運而生。以制作關于新型檢測儀表的Pecha Kucha為任務，需要學生搜集、整理文獻資料，并轉化為自己的理解來表達，一方面學生在搜集整理文獻資料的過程中，對檢測儀表現況、存在的問題、發展方向有更全面的了解，另一方面在制作Pecha Kucha的過程中，只有對查找的新型檢測儀表有透徹的認識，才能轉化為流暢的表達，也能同時鍛煉學生文獻檢索、PPT制作及口頭表達的能力。并且在新、舊儀表的學習中，通過對比、總結儀表結構、適用范圍等方面，不難發現新的檢測儀表有些是將不同的檢測方法進行了融合，有的是同一種檢測儀表的，有的是不同檢測儀表的部分結構，這樣的創新思維模式可以運用于儀表的研發也可以用于其他自動化裝置的改進等。在制作關于新型檢測儀表的Pecha Kucha任務過程中，有關Pecha Kucha的制作方法可以在MOOC平臺上通過《PPT從入門到精通》這門課程進行學習，有關文獻檢索的方法，新東方多媒體學習庫中的《文獻調研與信息檢索》課程也能讓學生受益匪淺。教學模式的創新，一方面希望就本課程而言，學生能夠在接受、理解知識點上有所提高，另一方面期望通過本課程的教學模式，讓學生真實的體會到自己可以通過互聯網平臺逐步提高學習的深度和廣度，并在這一體驗過程中感受自己獲取知識提升能力的樂趣。

2.2 教學內容

雖然已采用最新版教材，但由于課程涉及面廣，只能精選教學內容。首先需注意緒論內容的介紹，通過這部分使學生明確化工儀表及自動化在工業生產中的重要地位[3]，并注意結合當前企業崗位需求，使學生明白學習的側重點及應用方向。在此基礎上，增加化工領域如節能環保測控，適應領域細分需求的科學儀器和專用儀器等熱點研究內容[4]，通過互評、討論等方式依托互聯網教學平臺實現學生即時分享、共享信息獲取知識的能力，其次為實現與企業崗位需求的連接，將課程內容與化工原理實驗、化工單元仿真開停車、故障處理等實踐環節相結合，例如將化工儀表及自動化第三章液位及流量計檢測的學習結合化工單元仿真中離心泵及液位的控制進行說明，從檢測的準確性到控制的開停車操作再到離心泵故障的判斷與解決，并聯系化工設計大賽，使理論知識的學習能夠在實踐中得到鍛煉。

2.3 考核方式

課程考核的轉變主要體現在需要學生更多的參與到課程中來，在更加透徹理解課程內容的基礎之上，積極投入到互聯網平臺的學習提升中，在課程的帶動下，養成連續學習進而終身學習的態度與堅持。最終考核將有幾個部分組成：網絡課程學習證書(分數)(15%)、課堂表現(10%)、平時考勤(10%)、任務(15%)、討論作業完成情況(10%)以及期末測試(40%)。其中網絡課程的分數或獲得的證書這部分的考核，需要教師提前做好課程的學習、挑選與設計課程結合方式等工作。

3 可行性分析

在現有的條件下，結合本校該課程情況，基于互聯網的教學模式，突破了學習時間和空間的局限，在課堂上就能改變教學模式從而提高學生參與程度進而加深課程理解深度，省去了修改培養計劃、再制定教學計劃的較長周期，轉變了傳統的以教師為主體的授課方式，從教學方法、內容、考核方式上的可行性而言：

(1)教學方法上，通過MOOC平臺，可以搜集到和課程基礎理論部分比較契合的課程，如哈爾濱工業大學的《工業過程控制》，擴展課程華中科技大學《自動控制原理》、哈爾濱工業大學《傳感技術及應用》等。結合互聯網教育平臺，使學生在課前線上學習或預習，課上采用小組模式利用設計題進行練習和應用，提高探究能力及團隊合作意識，課后還可以反復觀看，將知識點進行補充、鞏固。

(2)教學內容上依托學院采用的優學院網絡平臺，教師推送課程資源，發布課程任務、學生上傳并互評制作成果。結合化工仿真軟件模擬實訓的DCS 操作生產過程、故障處理方法等環節，使課程教學內容與實踐即時、緊密的結合起來，避免了以往課程間銜接不連續無法既學既練的問題，通過DCS操作界面數據參數的截屏及描述提交至優學院平臺，評價實踐效果。

(3)考核方式上，增加了平時網絡課程、課堂表現、討論、任務完成的評價考核，在優學院平臺、微助教[5]等網絡教學平臺及應用工具的助力下，一方面通過選人、投票、搶答等課堂互動，將學生平時網絡課程的學習以游戲化的方式進行這部分的知識點的檢驗，并進行過程的記錄。另一方面布置的課程任務能夠在網絡平臺自由組隊、播放分享、學生互評及教師評價，這樣將任務成果展示在每位學生的眼前并相互評價的方式，使學生能更加認真積極的完成任務，在評價他人成果的同時吸取他人的優點并彌補自己的不足。需要注意的是在這個過程中，教師必須制定全面細致的評分條件，并審核評價結果。

4 結 語

在互聯網+教育的教學環境下，結合學院應用型人才的培養定位，不斷總結經驗，探索“互聯網+”與本課程的結合方式，提高學生課堂參與度、學習主動性，培養學生自己“學”、終身學的自我成長觀念，并促進自身教學水平的提升，為“互聯網+教育”的推廣進行積極實踐和探索。