基于应用型人才培养的化工仪表及自动化课程教学改革与实践

冯建华,吴 刚,葛秀涛,郑建东,李永红,王俊海

滁州学院材料与化学工程学院,安徽滁州,239000

基于应用型人才培养的化工仪表及自动化课程教学改革与实践

冯建华,吴 刚,葛秀涛,郑建东,李永红,王俊海

滁州学院材料与化学工程学院,安徽滁州,239000

根据滁州学院化学工程与工艺专业特点,以培养应用型化工人才为出发点,从教学内容、教学方法及考核模式三个方面对化工仪表及自动化课程的教学改革与实践进行了探讨。面向滁州地方化工企业实际生产控制,优化教学内容;利用校企合作班,加大实践教学力度,采取适应应用型化工人才培养的灵活多样的教学方法与手段;建立了“N+ 2”考核模式 ,以能力考核为本。

应用型人才;化工仪表及自动化;教学;改革;实践

化工仪表及自动化课程是化学工程与工艺专业本科生的专业必修课。该课程是一门综合了化工原理、物理学、电工学、电子技术及自动控制技术等理论知识的综合性技术学科,综合性、交叉性强,涉及的专业基础知识范围非常广泛[1]。本课程从研究生产工艺参数(温度、压力、流量及物位)的基本测量方法和仪表的工作原理及特点入手,探求化工对象的基本特性及其对控制过程的影响,掌握其基本控制规律;让学生了解化工仪表及自动化的基本知识,根据工艺需要与自动控制设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案;正确选择常见的测量仪表和控制仪表;在自动控制系统运行过程中,分析、发现和解决出现的一些问题,对于学生专业课的学习、专业实习和综合素质的培养与提高起着至关重要的作用。本课程的建设对于培养应用型化学、化工人才,促进科技成果产业化,实现科学技术更好地为经济建设、科技进步和社会发展服务具有重要的意义[2]。新建地方应用型本科院校的化工仪表及自动化课程教学与传统教学有一定区别:在仪表及控制规律理论方面要求有所降低,但在化工仪表及自动控制应用技能方面有所加强。该课程的发展要与滁州学院“培养高素质应用型人才,服务地方经济社会发展”的要求相适应,学生通过本课程的学习,掌握自控系统基本知识和常见自动化仪表的特点及其使用方法,了解化工生产过程自动化的现状和发展方向,逐步培养起参与自动控制系统选型、设计、改造以及现场操作控制能力;强调工程观点,提倡理论与实际的结合,着重对学生设计能力的训练及提高学生分析问题与解决问题的能力。滁州学院材料与化学工程学院的化工仪表及自动化课程从 2007级化学工程与工艺专业开设,目前已面向四届化学工程与工艺专业 271名本科生开展了化工仪表及自动化教学工作。在教学过程中,将化工仪表及自动控制系统的理论和在化工生产实际中的应用作为教学重点,在教学内容、教学方法及考核方式等方面进行了探索和实践。

1 面向滁州地方化工企业实际生产控制,优化教学内容

根据滁州学院服务地方经济社会全面发展的要求,结合化学工程与工艺专业培养应用型高等化工专业技术人才的培养目标,针对新建地方应用型本科院校的特点,在已有应用型人才培养探索与实践成果的基础上,面向滁州地方化工企业实际生产控制过程,构建适宜于培养应用型化学化工人才的化工仪表及自动化课程教学体系与教学内容。在优化化工仪表及自动化课程教学内容时,针对滁州地方化工企业发展及人才战略需求,结合定远盐化工、安徽中普石油能源有限公司及安徽金禾化工有限公司等滁州地方化工企业的实际要求,构建了符合应用型人才培养要求的化工仪表及自动化课程教学内容。校企合作,引企入校,以地方化工企业化工仪表和化工生产控制实际为依据,以培养地方化工企业化工仪表及自动化操作和维护的技能型人才为目标,以生产过程控制为导向,对化工仪表及自动化课程教学内容进行适当的调整,确定适用于地方化工企业化工仪表及自动控制操作和维护能力培养的教学内容,重点要求学生掌握化学工业生产过程中自动控制系统方面的基本知识,熟悉化工仪表的结构和性能,熟悉各类检测器、控制器、执行器,了解各类控制系统的基本原理,能够根据说明书,结合理论原理对仪器仪表进行操作,熟悉计算机控制系统和DCS系统,能够评价各类控制方案的优劣;结合滁州地方化工企业实际生产控制过程,讨论有代表性的几种典型化工单元操作的控制方案,掌握地方企业常见自动化仪表的特点及其使用方法,了解化工生产过程自动化的现状和发展方向,逐步培养学生参与自动控制系统选型、设计、改造以及现场操作控制的能力。

为进一步提高滁州学院应用型化学化工人才培养水平,推进“双能型”师资队伍建设,提升专业课和实践课教师职业技术能力,增强教师对专业前沿和发展趋势的了解与掌握,促进校企间的沟通与交流,加快专业课教学改革步伐,化工仪表及自动化课程任课教师集中时间到滁州地方化工企业进行生产实践锻炼,认真学习企业员工手册,并经考核合格后进入具体岗位。通过深入车间生产实践锻炼,对企业采用的仪表类型、结构、工作原理及化工自动控制系统的组成、设计等有了较为详尽的了解,并对具体岗位的生产控制、分析过程进行了总结;进一步结合生产控制实际,将典型的仪表及化工单元控制方案应用于化工仪表及自动化课程教学中,引入滁州地方化工企业实际生产控制过程作为教学内容的一部分,提高了学生的学习兴趣及教学效果,同时也进一步为学生毕业实习、就业、服务地方等打下了较好的基础,对化工专业学生理论联系实际能力的提高起到了促进作用。

2 采取适合应用型化工人才培养的灵活多样的教学方法与手段

通过生产实践锻炼,把实际生产中的案例拿到课堂上用于学生分析,结合具体案例去教学,将企业淘汰的各种仪表、器件、装置等作为实物教具,结合实物进行展示讲解,学生可以动手拆装,老师边讲边演示,学生边观看边动手,这样生动直观的教学能引导学生积极参与到教与学的过程中,激发学生的学习兴趣,突出了专业理论知识应用和实践能力培养的结合,增强了专业课教学的针对性和实用性,学生分析、解决问题的能力有了极大的提高[3]。根据滁州地方企业生产的特点,讲述麦芽酚、硫酸和甲基叔丁基醚的生产控制过程,将教学搬进化工仪表及自动化实训中心或化工生产企业中。基于化工生产过程,按照参数检测的实际结果,对企业目前存在的问题,引导学生讨论,为企业出谋划策,激发了学生学习兴趣,巩固了所学的知识,突出了以培养应用型化工人才为目的的教学特色,为滁州地方化工企业服务。在实施互动式等教学方法中,要突出重点,精选内容,考虑教学进度、知识难度,要注意学生接受能力,尊重学生的心理需要,倾听学生对问题的想法。教学中,还可结合问答式、比较式等多种教学方法,调动学生学习的主动性、积极性、创造性。同时,通过互动教学,建立良好的师生关系。另外,在教学中,让假期进入工厂实习的“金禾化工班”同学介绍车间实际生产控制方法,开展学生报告式教学。以学生为主体,教师为主导,在课堂教学过程中,随时观察学生的反应,根据学生具体情况因材施教,使学生从被动的接受变为主动的思考和参与。把锻炼所得应用于人才培养,带着学习计划进驻企业,在实践中学习技术和技能,接受企业新技术、新理念,将在实践活动中的收获切实应用到教育教学当中,拉近了课堂教学与企业生产实践的距离。

由于 2012版应用型人才培养方案中化工仪表及自动化课时较少,内容较多,如果只采用传统的教学方法,很难取得令人满意的教学效果。充分利用多媒体技术,将文字、图形、动画、视频、声音等多种信息加工组合在一起,以直观、生动的形式描述知识形成过程,提高学生的学习兴趣,进而提高教学效果。例如,对于控制阀,通过 FLASH动画,学生能很清楚地看到各种阀门的差别。在讲解弹簧管压力计时,以动画的方式进行原理的演示;利用图片进行实际设备的展示;利用视频短片进行工业现场操作的回放;利用学生已了解的生活常识,将生活实际应用中常见的仪表及自动控制引入课堂教学,比如,医院和实验室常见的气体钢瓶上所使用的弹性式压力表、家庭电饭煲中常用的位式控制系统等,教师结合生活实际的讲解及师生之间探讨式的互动交流,取得了很好的教学效果[4-5]。在学习典型化工单元控制方案时,将一些小的案例穿插在讲授过程中,以案例为模型辅助理论内容的讲述,当该部分章节内容讲授完毕后,以课题的形式布置典型化工单元控制方案。如精馏操作过程的自动控制方案,让学生通过分组查阅文献资料,根据自己所掌握的控制系统理论和原则去找出控制方案的控制点、被控变量、操纵变量等,各小组分别拿出完整的设计控制方案。在每个小组对案例形成自己的见解后,再组织讨论,各小组代表详细阐述他们对案例的看法,然后由其他小组对他们的见解进行质疑和讨论,提出自己不同的观点,在老师组织引导下,对各小组观点进行对比和分析,找出其中不合理的地方并加以改进,最终得到最优化的控制系统方案。鼓励学生查阅网络上和图书馆里的技术刊物,调查仪表自动化技术的发展状况,写出调查报告。另外,对于比较难理解的部分章节可走出课堂,到滁州化工企业边实习边讲课,同时也可以让学校外聘的企业工程师参与教学工作,完成一部分教学任务。利用“金禾化工班”学生到工厂生产实习的机会,提前布置关于检测仪表及自动控制方面的实习任务,让学生带着问题在化工生产的第一线仔细了解,认真请教,从而提高了学生的感性认识,加深了对理论知识的掌握。将抽象的理论知识同化工生产实际结合起来,有助于学生更好地理解与掌握基本理论知识,也有利于加强学生工程意识的培养,符合滁州学院应用型化工人才培养的要求。

3 建立以能力考核为本的“N+2”考核模式

传统的教学效果和学生能力的评价考核采取以期末卷面考试为主的考核方式,不能够全面地考核学生的综合能力,已不能适应新建地方应用型本科院校人才培养的需要。科学合理的考核形式和内容,能够更好地激发学生学习的积极性,培养学生的创新能力,有利于学生个性的发展。围绕“培养和提高学生的专业技能”来设置考核内容和形式,变单一的考核为多种形式的考核,提高学习过程中测试成绩所占比例,建立面向应用型人才培养模式需求的、注重能力发展的考核模式。

“N+2”考核模式注重平时学习过程的考核与能力考核,改变了传统的一考定结果的考核方式。在“N+2”考核模式中,“2”代表期末考试(占总成绩的50%)和课程学习记录(占总成绩的 10%),“N”代表除了“2”之外的考核次数(占总成绩的40%),N的内容可以是课堂讨论、平时出勤、单元测验、以“典型化工单元控制方案”为主题的小组报告会、课外创新活动、章节小结等,教师可以根据实际情况,选择 N的内容。在化工仪表及自动化课程考核改革中,实行“N+ 2”考核模式,注重能力和素质的考察,较为合理、公正地反映了学生的成绩,同时促进了学生知识、能力、素质的协调发展,对于应用型化工人才的培养具有重要意义。

4 结束语

作为新建的地方应用型本科院校,化学工程与工艺专业要顺应化工行业的进步和现代科学技术的迅速发展,加大对现代化应用型化工人才的培养力度。为适应学校“培养高素质应用型人才,服务地方经济社会发展”的要求,从2011年起,材料与化学工程学院对化学工程与工艺专业化工仪表及自动化课程的教学内容、教学方法与手段及考核模式等方面进行了改革,通过优化教学内容、采取适应应用型化工人才培养的灵活多样的教学方法与手段、利用校企合作“金禾化工班”加大实践教学力度、建立以能力考核为本的“N+2”考核模式等方面探索与实践,取得了很好的教学效果。随着专业改革的不断深入和应用型化工人才培养力度的不断加大,在化工仪表及自动化课程教学过程中,结合生产实际更新、优化教学内容,突出工程应用,加强实验及实践环节,不断探索注重学生应用及创新能力培养的课程教育方式是十分必要的。在新建地方应用型本科院校化工仪表及自动化课程教学过程中,只有不断进行教学改革,与时俱进,从学校培养目标及地方企业需要出发,才能为快速发展的社会培养出符合地方化工企业需要的高素质应用型化工人才。

[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化 [M].4版.北京:化学工业出版社,2006:1-2

[2]孟华,刘娜,厉玉鸣.化工仪表及自动化 [M].北京:化学工业出版社,2009:2-4

[3]周建伟.化工仪表及自动化课程改革初探 [J].平原大学学报,2003,20(2):33-34

[4]刘鸿雁,李金红,居荫轩.《化工仪表及自动化》中的教学改革与实践[J].河北工业大学成人教育学院学报,2007,22(1):9-11

[5]石梅,李中,郝红,等.化工仪表及自动化教学内容与教学模式的改革与探讨[J].化工高等教育,2010(2):78-80

G642

A

1673-2006(2013)10-0100-03

10.3969/j.issn.1673-2006.2013.10.031

2013-08-30

安徽省质量工程项目(2012jyxm536);安徽省质量工程项目“应用化学省级重点学科建设”(200802187C);安徽省教育厅教学研究重点项目(20101038);安徽省质量工程项目(2012jyxm534)。

冯建华(1981-),河南太康人 ,硕士,讲师,主要研究方向:精细化工工艺。

(责任编辑:刘小阳)