西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 徐 倩 于春雨

一、目前教學(xué)存在的問題

過程控制技術(shù)是我校過程裝備與控制工程專業(yè)的核心專業(yè)課之一，課程主要分為兩大部分，一是自動(dòng)化儀器儀表，主要介紹檢測(cè)儀表、執(zhí)行器、控制器等；二是過程控制系統(tǒng)，主要介紹簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)以及先進(jìn)控制系統(tǒng)。過程控制技術(shù)這門課程屬于理論與實(shí)踐高度結(jié)合的一門課程，既要求學(xué)生掌握一定的理論知識(shí)，又要將理論結(jié)合實(shí)際，解決實(shí)際的工程問題。在目前的教學(xué)中，主要存在以下問題。

（一）課堂教學(xué)

目前，課堂教學(xué)還是采用比較傳統(tǒng)的教學(xué)方式，即PPT結(jié)合板書。但是由于相關(guān)的理論知識(shí)比較抽象，一些儀器儀表即使結(jié)合視頻或動(dòng)畫介紹，學(xué)生學(xué)習(xí)起來還是不夠直觀。最后的考核則是以教科書上的理論知識(shí)為主，基本上通過死記硬背記住理論知識(shí)或是控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，就可以得到中等甚至良好的成績(jī)，但實(shí)際上，學(xué)生一到現(xiàn)場(chǎng)根本無法將記憶的理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況結(jié)合起來，無法解決實(shí)際的工程問題。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)課程是幫助學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要手段之一，目前我校過程控制技術(shù)課程總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)偏少。設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程的目的是讓學(xué)生能將理論知識(shí)與工程實(shí)際相結(jié)合，但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式卻無法達(dá)到這個(gè)目的。絕大部分的實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書按部就班地進(jìn)行操作、記錄數(shù)據(jù)、進(jìn)行計(jì)算，最后進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，而對(duì)實(shí)驗(yàn)原理沒有理解透徹，更談不上進(jìn)行工程應(yīng)用。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)類型大多是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，無法激發(fā)學(xué)生的探索欲。再加上實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法快速更新?lián)Q代，配套數(shù)量也有限，讓學(xué)生感覺實(shí)驗(yàn)效果不佳，甚至覺得實(shí)驗(yàn)課就是走過場(chǎng)。

教學(xué)中的這些問題，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)了課程的相關(guān)知識(shí)后，在工作中卻感覺到理論和實(shí)際是脫節(jié)的，用人單位也因?qū)W生無法快速適應(yīng)工作崗位而不滿意。為改變這種狀況，我們?cè)谶^程控制技術(shù)的教學(xué)中引入OBE理念，從課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩方面進(jìn)行了課程教學(xué)改革。

二、OBE理念的引入

OBE是成果導(dǎo)向教育（Outcome based education）的簡(jiǎn)稱，與傳統(tǒng)的學(xué)科導(dǎo)向在教學(xué)設(shè)計(jì)中更注重學(xué)科的需要不同，OBE在教學(xué)設(shè)計(jì)中是從需求開始，由需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，由培養(yǎng)目標(biāo)決定畢業(yè)要求，再由畢業(yè)要求決定課程體系。

（一）成果導(dǎo)向的課堂教學(xué)

我校為一所石油院校，雖然近年來在石油石化行業(yè)就業(yè)的學(xué)生比例有所下降，但還是有相當(dāng)大的一部分學(xué)生最終在石油石化行業(yè)就業(yè)。從往屆畢業(yè)生的反饋來看，我專業(yè)在各大油田氣田或石化廠就業(yè)后，剛開始很多從事的是儀器儀表的巡檢工作，按照同學(xué)們的說法，就是“整天都在和那些儀器儀表打交道”。而在原來的教學(xué)設(shè)計(jì)中，儀器儀表是作為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)進(jìn)行介紹的，儀器儀表部分的學(xué)時(shí)數(shù)為19學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)數(shù)較少，而且在教學(xué)時(shí)主要是按照教材的內(nèi)容以介紹儀器儀表的原理為主。引入OBE理念后，根據(jù)行業(yè)及用人單位的需要和學(xué)生的就業(yè)情況，我們做了以下改進(jìn)。

1.調(diào)整課程教學(xué)大綱，增加儀器儀表部分學(xué)時(shí)數(shù)

重視儀器儀表相關(guān)知識(shí)，增加儀器儀表部分的學(xué)時(shí)數(shù)，將儀器儀表部分的學(xué)時(shí)數(shù)由19學(xué)時(shí)增加到22學(xué)時(shí)。其中檢測(cè)儀表部分增加4學(xué)時(shí)，而將顯示儀表作為自學(xué)部分，由原來的1學(xué)時(shí)變?yōu)椴徽紝W(xué)時(shí)數(shù)，過程特性一章由2學(xué)時(shí)調(diào)整為1學(xué)時(shí)，過程控制系統(tǒng)部分減少2學(xué)時(shí)，由19學(xué)時(shí)調(diào)整為17學(xué)時(shí)，緒論學(xué)時(shí)數(shù)維持原來的2學(xué)時(shí)不變。

2.改變教學(xué)內(nèi)容，以教材內(nèi)容為主變?yōu)榻滩暮脱a(bǔ)充知識(shí)相結(jié)合

由于客觀原因，教材一般存在滯后性。如今科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，新的檢測(cè)技術(shù)和新的儀器儀表層出不窮，因此，如果只介紹教材內(nèi)容，有可能讓學(xué)生在工作后發(fā)現(xiàn)很多儀器儀表都從未聽說過，更未見過，從而產(chǎn)生學(xué)校學(xué)的知識(shí)已經(jīng)過時(shí)的想法，這也不利于學(xué)生盡快地投入到工作中去。由此，在儀器儀表部分，我們?cè)诮榻B了教材中儀器儀表的基本原理之后，補(bǔ)充介紹了當(dāng)下比較新的檢測(cè)方法及檢測(cè)儀表。此外，結(jié)合用人單位的實(shí)際需求，對(duì)儀器儀表的教學(xué)重點(diǎn)也從原來的工作原理轉(zhuǎn)移到儀器儀表的結(jié)構(gòu)，以及儀器儀表的選擇、使用以及簡(jiǎn)單的故障排除。

3.改革教學(xué)模式，增加小組討論

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師講、學(xué)生聽，課堂教學(xué)以教師為主體，這樣的方式使得學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，缺乏自主思考訓(xùn)練。為了使學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)，在介紹“現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展”這一節(jié)以及“先進(jìn)控制系統(tǒng)”這一章時(shí)，我們采用分組討論的模式，先給每個(gè)小組布置任務(wù)，學(xué)生通過自行查閱資料學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容后，每人寫出一份小報(bào)告。經(jīng)過小組討論總結(jié)任務(wù)，每組再選一代表匯報(bào)小組成果。

4.優(yōu)化考核方式

以前本課程的考核是由結(jié)業(yè)考試（70%）+平時(shí)成績(jī)（20%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（10%）構(gòu)成，其中平時(shí)成績(jī)由考勤和平時(shí)作業(yè)構(gòu)成。改革后，將成績(jī)考核的比例調(diào)整為結(jié)業(yè)考試（55%）+平時(shí)成績(jī)（30%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（15%），其中平時(shí)成績(jī)由考勤、課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)以及完成學(xué)習(xí)通的學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)四項(xiàng)構(gòu)成。

增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的占比，主要是讓學(xué)生重視動(dòng)手能力的培養(yǎng)。原來的平時(shí)成績(jī)所占比例較少，成績(jī)構(gòu)成也較單一，不能有效反映學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)情況。為此，我們制定了更能有效反映學(xué)生實(shí)際水平的平時(shí)成績(jī)考核標(biāo)準(zhǔn)，即提高平時(shí)成績(jī)的比例，改變?cè)瓉砥綍r(shí)成績(jī)的構(gòu)成，增加完成學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)的考核。同時(shí)，將課堂表現(xiàn)納入評(píng)分體系之中，希望能促使學(xué)生在課堂上積極思考，提高課堂學(xué)習(xí)效率。

（二）成果導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

基于OBE理念的過程控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)，主要是從實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的修訂、建設(shè)多層次多模塊教學(xué)體系、制定達(dá)成性評(píng)價(jià)機(jī)制、開展虛擬仿真教學(xué)四個(gè)方面進(jìn)行。

1.修訂實(shí)驗(yàn)大綱，制定符合專業(yè)特色的過程控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

基于OBE理念，結(jié)合行業(yè)需求，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，加強(qiáng)理論與工程實(shí)際的結(jié)合，根據(jù)現(xiàn)有過程裝備與控制專業(yè)特點(diǎn)制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。

2.建設(shè)多層次多模塊的過程控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的自主式教學(xué)

利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有CS4000高級(jí)過程控制實(shí)驗(yàn)裝置，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為基礎(chǔ)階段、進(jìn)階階段和成果導(dǎo)向階段三部分?；A(chǔ)階段主要進(jìn)行原理及操作簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，例如“一階單容水箱液位特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)”“一階單容水箱液位PID控制實(shí)驗(yàn)”等，主要目的是使學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備、掌握實(shí)驗(yàn)基本操作方法，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)打基礎(chǔ)。進(jìn)階階段將進(jìn)行難度系數(shù)較大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如“二階雙容水箱液位特性測(cè)試試驗(yàn)”等，主要目的是讓學(xué)生掌握常規(guī)編程軟件，能夠獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)硬件的連接及調(diào)試，解決工程實(shí)際中的簡(jiǎn)單問題。成果導(dǎo)向階段則由學(xué)生根據(jù)工程實(shí)際的需要，自主命題、編程、硬件調(diào)試、參數(shù)調(diào)整，并在實(shí)驗(yàn)裝置上實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容探究。

3.制定OBE理念下的實(shí)驗(yàn)達(dá)成性評(píng)價(jià)機(jī)制

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核由實(shí)驗(yàn)報(bào)告+實(shí)驗(yàn)操作構(gòu)成，改革后的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)機(jī)制將大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、課外開放實(shí)驗(yàn)、教師科研項(xiàng)目及其他相關(guān)類競(jìng)賽作為評(píng)價(jià)體系的補(bǔ)充，以成果為導(dǎo)向，培養(yǎng)服務(wù)社會(huì)、服務(wù)企業(yè)的卓越人才。

4.開展仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合

由于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)少，實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)不多，在課內(nèi)無法讓每個(gè)學(xué)生都能充分地利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。因此，我們鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間，將信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，利用WinCC、Matlab等開展PID控制系統(tǒng)仿真研究、比值控制系統(tǒng)仿真研究、串級(jí)控制系統(tǒng)仿真研究等，既可以解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊缺的實(shí)際問題，又能培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科融合能力。

三、初步效果

對(duì)過程控制技術(shù)基于OBE理念的課程教學(xué)改革以來，學(xué)生課堂參與度提高了，課后也能更多地利用學(xué)習(xí)通進(jìn)行課后的鞏固和拓展學(xué)習(xí)。學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性也較以前有所提高，除了完成基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)之外，還有部分同學(xué)主動(dòng)申請(qǐng)參與成果導(dǎo)向階段的實(shí)驗(yàn)，這也為學(xué)生參加各種競(jìng)賽打下了較好的基礎(chǔ)。

當(dāng)然，采取這些改革措施是否真正實(shí)現(xiàn)了OBE理念的教學(xué)目標(biāo)，更重要的檢驗(yàn)還是在學(xué)生就業(yè)后，學(xué)生在學(xué)校所學(xué)知識(shí)是否能適應(yīng)行業(yè)和用人單位的需求，是否能解決比較復(fù)雜的工程問題，還有待學(xué)生就業(yè)后收集用人單位和學(xué)生的反饋進(jìn)行評(píng)價(jià)。