独立学院“过程控制”课程教学改革探索.docx

独立学院“过程控制”课程教学改革探索【摘要】本文针对独立学院“过程控制”课程教学中存在的内容涉及范围广、工程实践性强等问题提出在“过程控制”课程教学中采用理论、实验、实训三合一的教学模式并将Matlab/Simulink、PLC、单片机等相关知识穿插在“过程控制”课程的不同阶段使该课程的软件与硬件、理论与实践等知识有机地结合在一起探索出有助于培养独立学院自动化专业学生创新能力的教学方法。【关键词】独立学院过程控制课程实践教学教学模式【中图分类号】G【文献标识码】A【文章编号】0450-9889（2017）03C-0066-02过程控制是自动化专业极为重要的专业课程。由于该课程具有内容涉及面广、紧跟学科发展的前沿、理论与实践紧密结合等众多特点因此学生很难理解和掌握该课程的内容做不到融会贯通。据调查目前国内绝大多数高校开设过程控制课程的理论教学大部分采用多媒体课件进行授课。为了给学生获得工程现场的感性认识教师在授课的过程中除了讲授理论知识外还展示了大量的工程现场图片或视频。课程的实验通常采用两种方法：第一学生在购买或自主研发的过程控制实验装置上进行实验。第二学生利用Simulink软件利用Simulink建模和控制算法仿真对工业对象进行单纯的控制算法仿真验证。由于学生从学完课程的理论知识到进行实验的时间一般很久因此对于第一种实验方法大部分学生往往会忘记很多理论知识同时由于实验课程时间有限很多同学难以完成实验更谈不上将理论知识运用到实践中去做到学以致用。而对于第二种实验方法由于学生采用仿真软件进行实验没有硬件的支撑因此学生很难有工程环境的概念。针对过程控制课程教学存在的问题本文从立学院培养学生的应用能力和工程实践能力这一目标出发对该课程进行了教学改革探索。一、教学模式设计桂林电子科技大学信息科技学院自动化专业过程控制实验室具有两套由杭州云创仪器设备有限公司提供的YCGK-1型过程控制综合实验装置和41台计算机。实验装置由如图1所示的实验控制对象、实验控制平台（PLC、采集卡、DDC控制模块）以及上位监控PC机共三部分组成。该实验装置将自动化仪表技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术以及现场总线技术集为一体可实现温度、压力、流量、液位等热工参数的控制系统参数辨识单回路控制串级控制滞后控制比值控制解耦控制等多种控制方式。实验装置可以连接局域网并通过局域网中的计算机实现对各种控制方式的选择。教学模式从理论、实验和实训共三个方面进行设计教学内容根据工程应用的实际情况和学生的接受能力进行安排使它们成为一个有机的教学整体。教学模式具体设计和做法如下：过程控制课程的研究内容、分类、发展、任务、工程表示及指标等内容安排在理论课堂上完成课堂上将要讲授的内容通过文字、图片和视频等多媒体方式展示给学生使要讲授的理论知识点尽可能的容易理解做到通俗易懂。对象数学模型的建立是生产过程实现良好控制必不可少的条件因此对象数学模型的建立内容是过程控制课程教学的重点之一除了理论知识的教学外该部分内容还应加强实验教学内容的设计采用Matlab/Simulink软件对过程对象进行建模与分析计算。单回路控制系统（简单控制系统）是所有控制系统的基础其他的控制系统多数以单回路控制系统为基础实现而且该部分内容涵盖了单回路控制系统各组成部分的模型（传递函数）分析、各部分相关参数对系统的影响、执行器的选择、控制器的选择、控制规律的选择、控制参数的整定等多方面内容。因此该部分内容既是课程教学的重点也是难点在增加理论知识课时量的同时更应注重该部分内容的工程实践应用增加学生亲自动手操作的机会加强该部分实验教学内容的设计实验教学采用DDC控制系统。串级控制、比值控制、前馈控制、选择控制和其他控制系统的教学采用在理论课堂上将其基本原理介绍清楚（单回路控制系统的延伸）对其中较为典型的串级控制系统的实验内容进行了设计并加强了实验环节。实验环节的课时数安排了16学时4个实验每个实验4学时并进行了开放性实验以加强学生对理论知识的理解做到学以致用。由于实验室只有2台过程控制实验设备不能让每个学生同时进行操作因此只能让学生分时操作实验设备没有轮到使用到实验设备的学生进行实验项目相关的仿真任务练习。实验内容的设计分为4个实验分别为：（1）过程对象的建模实验；（2）实验设备认识及仪表特性实验；（3）单回路控制系统设计与参数整定；（4）串级控制系统设计与参数整定。在进行实验设备采购时要求厂家将所有传感器与执行器的信号接口留出。为了进一步提高学生的实践动手能力利用实验室有限的实验设备设计了该课程的实训。实训题目设计有：（1）单容水箱液位控制系统；（2