池雄飞，张科强，张宁芳
（1.鄂尔多斯职业学院，内蒙古鄂尔多斯 017010；2.鄂尔多斯市云东农林牧产业投资集团有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 017200）
过程控制技术课程是高职院校自动化类专业非常重要的一门课程，过程控制技术在化工、冶金、装备制造等领域有广泛的应用。随着社会发展对人才培养提出了新要求，过程控制技术课程的教学模式改革也势在必行。
一些发达国家已经形成了较为成熟的高职课程教学模式，如德国的双元制职业教育[1]，双元制职业教育的特点是学生在企业和职业院校交替完成学习过程，在企业完成60%～70%的实践教学, 在学校完成30%～40%的理论教学，企业与职业院校共同培养学生[2]。美国职业教育主要由社区学院承担，多数专业具备完善的专业认证体系，认证标准由行业、企业和学校根据职业资格标准共同制定。这种教育模式促进了职业教育的规范化和标准化[3-4]。澳大利亚的TAFE（Technical And Further Education）建立了以技术与继续教育学院为代表的现代职业教育体系，从而解决了技能人才紧缺的问题[5]。发达国家的高职教育模式虽有其特点和先进性，但不能直接照搬其做法，我国高职院校有自身特点，需立足实际情况开展职业教育。
我国高职教育产生于20 世纪90 年代，出现较晚，高职课程教学方法仍处于研究和探索中。对于过程控制技术课程而言，大多数高职院校采用理论教学或理实一体化教学，虽然理实一体化教学法，如任务驱动法、项目驱动法等有其优点，可以让学生动手完成设定好的任务，提升了学生的技能，但同时还需要考虑学生的知识水平和兴趣爱好等，需对不同项目组的学生进行合理划分，以优化项目教学实施的流程[6]。
基于此，本文提出了一种新的教学方法——过程控制技术课程典型项目开发式教学法。该方法旨在使学生在教师引导下开发已设定的5 个过程控制技术课程的典型项目，在开发过程中，每个学生都能全程参与。该方法不仅能提高高职学生学习的主动性和综合实践能力，也能提升学生的沟通和协作能力，解决了学生基础薄弱、学习难度大等问题，为高职院校其他课程的教学提供了一种新的教学方法。
1 过程控制技术课程的项目开发式教学法
过程控制技术课程是高职院校自动化类专业的一门综合性课程，实践性较强，学习难度较大。为了让学生掌握过程控制技术课程的主要内容，同时培养学生的学习能力和创新能力，依照该课程的内容和特点，将课程分为5 个典型项目，5 个典型项目由教师设定。在教学过程中，教师负责项目说明书的制定并指导学生开发项目。学生在教师的指导和帮助下开发完成过程控制技术课程的典型项目。在项目开发过程中，学生按照项目要求承担一定的任务，参与项目的开发、实施全程，虽然课程学习难度较大、实践性强，但因每名学生都有具体的项目任务，可促使其主动参与项目。
按照过程控制技术课程的主要内容，设计该课程的5 个典型项目，分别是压力仪表控制、温度仪表控制、流量仪表控制、液位仪表控制和PID 串级控制，教师根据实验实训设备提前制定每个项目的说明书，说明书要明确需要实现的功能、所用到的仪表设备、操作流程，学生依据项目说明书提前查阅硬件和设备资料等。项目说明书包含了硬件组成、接线方式、软件编程、项目开发等过程。项目开发前，首先，教师将班级学生按实训设备台数分为8 小组，每个小组由3～4 人组成；其次，小组组长负责整个项目的实施过程，组长对本组成员进行分工,组员依据分配的任务开展项目工作；最后，组长负责安排和协调开发过程，完成整个项目的开发[7-9]。在项目开发的过程中，教师的主要任务是辅导学生，当学生遇到问题时，教师及时指导学生，并提出解决问题的方法，推进项目的开发进度，学生在课程教学学时内需完成5 个项目的开发。项目开发式教学流程如图1 所示。
图1 项目开发式教学流程图
在教学过程中，学生需学习各项目的说明书、操作流程、接线方式、程序设计等，需投入大量时间查找资料，并与其他学生积极沟通、合作，共同开发整个项目。
2 过程控制技术课程典型项目实施过程
2.1 典型项目资料查阅与分析
过程控制技术课程典型项目开展前，教师应将班级学生进行分组，为了平衡各个小组的综合能力，分组时每个小组由3 个层次的组员（学习能力强、学习能力中等、学习能力较弱）组成，然后每组指定一名综合能力和协调能力较强的学生为组长，剩余的学生为组员。各小组在组长的安排下针对各具体项目查阅资料，开展项目开发工作[10-12]。
教师将项目说明书下发给小组，组长拿到说明书后，和组员认真分析该项目，共同查阅相关资料，如实训室仪表的种类、结构、工作原理、接线及控制方式等方面的书籍和电子资料，然后将项目具体工作分配给各组员。
2.2 典型项目系统设计
以“压力仪表及控制”典型项目为例，该项目系统设计由主讲教师以文件形式下发到各个小组，在主讲教师的指导下，小组组长按照项目说明书安排开展项目设计和系统文件学习工作。组长安排组员认真阅读项目系统设计文件，了解机械式指针压力仪表的硬件组装、接线、调试等设计知识，分析电容式压力仪表的硬件组装、接线、调试等内容，并认真查阅实训室的压力仪表和PLC 控制器等参数信息，组织组员学习该实训室控制器（西门子300 系列）的相关资料，进行下一个阶段的工作。
2.3 典型项目硬件组装
设计并阅读典型项目说明书后，组长先安排组员完成硬件组装和调试工作，每名组员承担一部分工作，如压力仪表电源连接、信号线接线端子的连接、阻尼调节、零点调节等工作；为了完成压力信号采集和控制，选用313C-2 DP 控制器完成系统控制，压力仪表要连接到模拟量输入输出模块，模拟量输入模块采用SM331，模拟量输出模块采用SM332，学生依照模块相应的说明书给定电流接线方式完成连接。在硬件组装过程中，组长应检查各组员的工作，同时协调、解决出现的问题，将开展情况及时反馈给任课教师，在任课教师的辅导下完成硬件组装过程。
2.4 典型项目软件编程和调试
完成典型项目硬件组装后，小组成员进入项目软件编程和调试阶段。该项目采用西门子Simatic Manager 软件对典型项目进行硬件组态、编程和调试工作，小组要先对所有硬件模块进行组态，将各个模块信息下载到控制器中，然后针对项目要求编写，该项目的主要程序，如通过模拟量模块（SM331）采集锅炉压力信号，编程时调用FC105 功能块采集压力信号；通过模拟量模块（SM332）控制压力阀的输出开度，调用FC106功能块和PID控制块完成锅炉系统压力的控制。在软件程序编写过程中，每个小组会遇到不同的问题，如PLC 的硬件组态与通信、功能块的调用、引脚参数设定等，教师要及时讲解，指导学生明确“压力仪表及控制”典型项目的编程思路。
在典型项目硬件组装和软件编程完成后，项目进入调试阶段，该阶段的主要任务为核验典型项目是否达到了设计功能，若项目不能达到设计要求，小组要认真分析出现问题的原因，提出相应的解决方法；若小组不能解决项目问题，组长要将情况反馈给教师，教师及时介入解决项目存在的问题，并指导完成该项目调试工作[13]。
2.5 典型项目总结
小组成员通过参与典型项目资料查询、硬件组装、软件开发和调试等过程，开发完成了一个典型项目，小组成员要总结整个典型项目开发过程中存在的问题和不足，为下一个典型项目开发做好准备。
通过典型项目的开发，学生学会了沟通、协调、配合和协作，同时提升了分析和解决问题的能力。学生从被动学习转变为主动学习，从而进一步理解了学习内容[14]。当某个学生遇到困难时，会及时查阅资料或与教师和其他学生沟通，在教师和同学的帮助下解决问题，在该过程中，学生能体会到学习的乐趣。
在典型项目开发过程中，授课教师主要发挥了引导和辅助的作用，小组的每个成员都是开发项目的主角，每名成员在项目中都有自己的任务，需要及时完成自己的工作。这种以小组成员为主导、以主讲教师为引导的项目开发式教学不仅提升了学生的学习兴趣，也提高了高职院校的教学质量。
3 结语
过程控制技术课程的典型项目开发式教学方法，是在教师的引导下由小组成员自己开发每个典型项目，每名小组成员按照项目说明书完成相应任务，在开发过程中提升了学习的积极性和主动性。该教学方法使学生由被动学习转变为主动学习，使学生慢慢掌握了分析和解决问题的能力。典型项目开发式教学方法不仅培养了学生独立思考的能力，而且培养了学生协作配合的能力，有效解决了当前高职院校学生基础薄弱、课程学习难度大等问题。
