“控制仪表及装置”课程教学改革研究

摘 要：“控制仪表及装置”是自动化专业的主干课程，主要是使学生掌握各类控制仪表的构成及工作原理，了解仪表的选择和应用，运用各类控制仪表设计组建实际过程控制系统。此次针对如何将理论和实践紧密地结合起来，如何使该课程在自动化专业中与其他课程得到很好衔接，分别在课程内容设置、理论教学、实践教学和考核机制等方面进行改革。从而增强学生分析问题和解决问题的能力，调动学生学习的主动性，使课堂效率得到提高。

关键词：课程内容设置 理论教学改革 实践教学改革 考核机制

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（b）-0092-02

Research on the Teaching Reform in "Control Instrument and Device"

Ping Yuhuan

（North China Electric Power University，Baoding Heibei，071003，China）

Abstract： “Control instrument and device” is the main course of automation， which enables students to master the composition and working principle of all kinds of control instruments， understand the choice and application of the instrument， design and build the actual process control system. In order to make the theory and practice closely together and connect with other automated specialty courses， this article carries on the teaching reform from various aspects， for example the course content design ，theory teaching， the practice teaching and examination mechanism and so on. The teaching reform enhances students" ability to analyze and solve problems， arouses the initiative of students"learning， and improves the efficiency of classroom teaching.

Key Words：Course content design；Theoretical teaching reform；Practice teaching reform；Examination mechanism

“控制仪表及装置”课程是自动化的专业主干课程[1]，课程的先修课为：模拟电子技术、微机原理及应用、自动控制原理及单片机技术等，在学习该课程的基础上开设有过程控制系统和集散控制系统等后续课程，所以“控制仪表及装置”在自动化专业的学习中起到的是承上启下的作用。内容主要讲授组建过程控制系统所用控制仪表及装置的工作原理、应用及仪表的发展，学生应该在学完本课程后能够对控制仪表进行构成原理的分析、在实际工业过程控制系统中能正确使用，具备能够利用合适的控制仪表组建简单工业过程控制系统的能力。但在实际教学中发现课程偏重于理论教学，与工程实践几乎结合不上，内容比较零散，使得前后联系不起来，同时由于部分学生对先修课程如模拟电子技术等方面知识的学习比较欠缺，造成学生在学习该课程时出现困难，课堂上缺乏学习兴趣，以致造成部分学生产生厌学情绪。 “控制仪表及装置”课程此次教学改革从课程内容设置、理论教学、实践教学、考核机制方面进行探索，以使得课堂效率得到提高，学生学习的积极性和主动性得到增强。

1 课程内容的设置

“控制仪表及装置”课程在自动化专业的学习中处于承上启下的地位。在教学中发现只是单纯地按照教材分散地介绍各类控制仪表的构成原理、应用，学生对课程知识的掌握也是分散的，并没有在整个自动化专业的学习中形成体系。为此该课程在先修课程的基础上进行课程内容的整体设置。第一大部分首先依据自动控制系统的一般组成介绍如何构建工业本安防爆控制系统，控制仪表都有哪些，控制仪表的使用现状；组建控制系统信号的联络方式及传输方式；有关安全防爆的基本知识[2]。基于工程实例如液位自动控制系统使得学生对各类控制仪表在控制系统中的地位有初步认识。最后介绍控制仪表的分析方法，使学生在掌握仪表分析方法的基础上对各类仪表进行分析[2]。第二大部分介绍控制器的构成原理及应用，首先使学生了解控制器的控制规律，补充模拟电子技术的知识基础上介绍DDZ-Ⅲ型控制器仪表的构成原理[3]，介绍可编程控制器的构成原理，以KMM调节器为例介绍仪表的使用[3]。第三大部分介绍变送器仪表的原理及在实例应用中的一些共性问题，以电容式差压变送器为例介绍仪表的构成及使用。第三部分介绍执行器的原理及应用，以电动执行机构为例介绍执行机构部分的原理，以部分调节阀为例介绍调节机构的结构特点、工作原理及使用。第四大部分在以上学习各类控制仪表的基础上讨论如何运用控制仪表进行实际过程控制系统如主汽温控制系统的设计。基于以上对课程的整体内容实行整体—局部—整体的设置。使得课程在自动化专业学习中起到承上与自动控制原理、模拟电子技术等课程相接，启下为后续过程控制等课程的学习打下良好的基础。

2 理论教学改革

“控制仪表及装置”是一门对理论知识要求较高的课程，要求学生有较高的理论做依据[4]。由于学生对先修课如模拟电子技术、电路等课程的掌握程度参差不齐，在教授调节器构成、电容式差压变送器的构成电路时涉及到这些先修课知识的部分。可以先提出问题，比如运算放大器、二极管、三极管、振荡器、解调器等元件组成的简单电路的分析，由学生课下复习查阅。再次上课可以让学生进行课堂讨论，由学生上讲台讲述如何分析这些简单电路。在学生初步了解之后进而再教授如何分析调节器、电容式差压变送器、电动执行机构等控制仪表。由此来调动学生学习的能动性，帮助学生提高解决问题的能力。另外，鉴于在介绍变送器、阀门等仪表的构成和工作原理时，内容较为抽象，传统教学方式只能通过仪表简单示意图、公式等的形式去介绍，学生学习起来难以理解，浪费课堂时间。而多媒体课件教学形式多样，甚至可以设置Flash动画形象直观地将看不到的控制仪表内部结构展示出来[5]。如介绍各类调节阀门的结构和特点时通过多媒体动画形象地展示，同时将实际小型调节阀实物拿到课堂上，在学生对控制仪表有了初步认识的基础上再进一步介绍调节机构的工作原理，使得学生对此控制仪表的认识及应用更加深入。

3 实践教学改革

控制仪表及装置作为自动化专业的专业课程在掌握理论知识的基础上还需要对仪表的应用有实践的认识[6]。

该课程在整体—局部—整体的内容设置基础上，在介绍各类控制仪表时联系实际应用，如介绍控制仪表及装置的概念时，基于实际过程控制系统实例来介绍各个控制仪表的地位和作用；介绍变送器仪表的构成原理及应用时，以差压变送器在液位测量系统及流量测量系统中的应用为例对变送器的零点调整和量程调整意义详细介绍，并以汽包水位测量系统为例叙述差压变送器在控制系统使用中需要注意的问题[7]；介绍数字调节器工作原理及应用时，针对实际过程被控对象如除氧器水位系统、汽包锅炉水位系统、主汽温系统、锅炉炉膛负压等系统采用合适的调节手段，基于数字调节器进行组态设计控制系统，使学生充分认识数字调节器在实际控制系统中的作用和地位；介绍调节机构的结构特点及应用时，根据各类调节机构的特点引出使用的场所都有哪些，如何进行调节机构的选型。

4 考核机制改革

合理的考核机制是评价学生对“控制仪表及装置”课程中各类控制仪表的工作原理及使用的掌握情况的关键。目前该课程的考核包含了平时成绩和期末的考试成绩。为了能更好地使学生掌握该课程主要内容，及时弥补学生在学习过程中的不足，该课程在考核机制上进行了详细划分。

平时成绩方面，每介绍一类控制仪表，在课堂上进行分组讨论，每组发放若干思考习题，在规定时间内通过学生思考讨论考核每组的掌握情况，由此也能增强学生的团队意识。若检查学生的考核情况较差，及时进一步结合应用进行讲解使得学生能彻底掌握此类控制仪表的基本知识，循序渐进地使学生能充分掌握各类控制仪表的工作原理及应用，进而也可以活跃课堂气氛，调动学生学习的积极性。对于该课程的实验环节由于设备有限采取两人一组，在做实验之前首先将实验过程进行讲解引导学生思考实验中会出现的问题，在学生实验过程对每人的表现情况进行打分，这样使得学生对仪表的实际应用有深入的认识，也能对学生实验的评价做到公平。期末成绩方面实行考卷制，在考卷内容设置上对各类控制仪表的考核采用原理和实践应用相结合的方式进行，使得学生将理论基础知识灵活地运用到实际系统中去。

通过上述考核方式，不仅使学生具有扎实的理论基础，还能锻炼学生分析问题和解决实际问题的能力。

5 结语

目前“控制仪表及装置”教学改革工作取得一定的成果，如课堂气氛较为活跃，学生到课率得到提高，学习的积极性和主动性也得到改善，但所做只是初步尝试。随着自动化各类新型仪表的不断改进，还需要不断地调整课程内容，寻找新的改革思路以保证学生的学习效果。

参考文献

[1]周泽魁.控制仪表与计算机装置[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2]李正强，李艇.控制仪表及装置课程[M].北京：人民邮电出版社，2013.

[3]吴勤勤.控制仪表及装置[M].北京：化学工业出版社，2007.

[4]王莹.“控制仪表与装置”教学改革与实践[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2010（9）：46-47.

[5]康珏.企业课程《控制仪表及装置》学习模式的探讨与实践[J].探索与实践，2013（23）：211-213.

[6]赵璐，柏逢明，田瑞.“自动化仪表与过程控制”课程教学改革与实践[J].长春理工大学学报，2011（6）：196-197.

[7]杨庆柏.热工控制仪表[M].北京：中国电力出版社，2014.

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