王香兰

(武汉生物工程学院化学与环境工程系，湖北 武汉 430415)

随着科技发展，信息技术及自动化在化工领域的发展逐渐取代人工，可以实现企业精细化、自动化、绿色化发展模式，并带来可观的经济效益[1]。化工仪表及自动化是应用化学专业的一门专业任选课程，该课程的教学内容主要包括绍温度、压力、流量及物位等主要工艺参数的检测方法及调节器、自动控制的基本概念、控制器、执行器和典型化工单元的控制方案等部分。课程所涉及的知识面广泛，理论相对比较抽象，内容跨度较大。我校应用化学专业学生对自动控制、仪器仪表学科知识较薄弱，化工仪表及自动化课程存在教学课时的不足、与实际生产结合少等难题。为培养适应智能化及高精度化的化学工程发展，并具有分析较复杂的化工单元过程控制过程的能力的化学化工类人才，作者采用精细化任务分解的教学方式，对《化工仪表及自动化》课程的内容和教学方法的改革作了一些初步的探索。

1 整合教学内容，重点突出

《化工仪表及自动化》课程主要包含化工检测仪表的基本知识及化工自动化基础两大版块的内容。化工检测仪表的基本知识部分重点讲授压力、流量、物位、温度的检测原理及相应的仪表结构选用。化工自动化基础主要涉及自动控制系统的组成，控制原理级具体的化工工艺过程和典型化工设备的控制方案。因此，在课程教学内容方面，应从专业岗位能力入手，精心设计教学内容，依据化工企业的生产实际，按照“少而精”的原则对化工仪表及自动化课程内容进行精选，构建“先总后分再总”的课程内容主线[2]。内容优化过程应适合化工行业应用性人才培养特点的教学模式，突出行业的特殊性。教师在教学中应遵循满足实际生产对化学化工专业学生在仪表及自动化方面的要求，根据化工生产实际工艺增强实用内容。如在《化工仪表及自动化》授课过程中，引入典型化工工艺流程图的讲解和对比，加深学生对管道及仪表流程图的理解和应用[3]。可培养学生在工作过程中根据工艺的需要为自控设计提供正确的工艺条件和数据。

2 整合教学手段，积极互动

化工仪表种类及控制参数繁多，控制规律抽象，学生在日常生活中不易接触到化工仪表，难以直观了解其内部构造，学习难度大，课堂参与度不高。因此，教师授课过程中运用微课、微视频等将传统的抽象教学转化为形象、具体、立体的过程演示，为学生提供针对性、及时性以及便捷性的教学资源，增强学生的学习兴趣[4 ]。如在化工检测仪表的知识版块中，压力检测原理及相应的仪表结构选用中，单圈弹簧管式压力表是最常用的压力检测仪器。其工作原理对于没有实习实践经历的学生来说，非常抽象难懂。教师可通过制作微视频，flash等动态演示弹簧管压力计的内部结构、工作原理及运行过程，将抽象的知识具体化，增强学生的学习兴趣。对结构及工作原理贴近生活的的仪表，还可运用比喻教学法、情景教学提高课堂教学效果。如在实际化工生产过程中，常需要把压力控制在某一范围内，这就用到电接点信号压力表。它能在压力偏离给定范围时，及时发出信号，以提醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制，其结构可运用生活中常见的闹钟设定响铃，到位后释放闹钟响铃类比，通俗易通。整合教学手段，交叉融合多种教学方法的教学方式可有效激发学生的兴趣。

3 注重工程实际问题分析，渗透工程观念

《化工仪表及自动化》课程是一门实用性强的学科，课程教学中不光要有仪器仪表基本工作原理，还要加入实际操作和维护以及故障消除等内容。以温度测量仪表为例，温度仪表系统的指示值突然变到最大或最小，一般为仪表系统故障。教师可在课堂讲授过程中针对不同的温度测量仪表具体说明，例如热电偶、热电阻补偿导线断线、短路或变送器失灵，也可能为温度控制系统本身的故障，需检查调节阀定位器。一般来说，仪表指示出现异常现象，可能为仪表真实准确的反映出工艺异常情况，但也可能由于仪表(测量系统)某一环节出现故障而导致工艺参数指示与实际不符。因此，教师在授课过程中不仅要透彻地了解相关仪表系统，还要将与生产过程紧密相连的化工工艺学、化工原理等课程知识融会贯通，才能保证学生在工作过程中结合具体的生产过程、生产工艺情况做到对整个操作流程步骤准确，对温度、压力、流量、液位、组分分析等参数精准到位[5-6]。

另外，化工仪表及自动化内容理论比较抽象、内容跨度较大，这些理论内容如果不建立在具体案例上，就会显得很空洞，学生不好理解[7]。教师在教学过程中可采取让学生分组查阅文献资料、讨论、设计自控方案的方式。项目设置必须涵盖所要求的知识点，在方案的设计过程中不仅要对整个操作流程步骤准确更要对温度、压力、流量、液位、组分分析等参数精准到位，还要包括被控对象、被控变量的选取，测量变送装置的确立、控制器及其控制规律的分析与选择、执行器的选取、操纵变量的确定，以及当被控变量偏离给定值时，自动控制系统使其回复到给定值的控制过程分析。为了锻炼学生综合运用化工仪表及自动化理论课上各章节的内容，提高其文献查阅、总结概括及论文书写能力，要求学生挑选自己较为熟悉的工艺流程选取一对象，设计一个简单控制系统。由“全面教学”转向“精细化任务分解教学”，教师还可结合化工典型单元操作或过程的自动化控制工程案例结合工程实际案例开展教学，有意识地引导学生运用所学的基础知识分析问题，指出课程教学内容与实际的区别[8]。教学过程中渗透工程观念，让学生做到 “学以致用”。

4 结 语

《化工仪表及自动化》是化学、化工类专业学生从事现代化化工生产、研究开发以及设计等工作不可或缺的重要理论基础。针对课程涉及的知识面太宽等难题，笔者倡导通过增加工程案例、项目导向等教学模式来组织教学，让学生在完成具体项目中学习掌握各种化工仪表及自动化设备；通过对《化工仪表及自动化》课程教学内容、教学手段的整合，采取案例教学与项目教学相结合、注重工程实际问题分析，渗透工程观念等措施，达到《化工仪表及自动化》课程教学培养学生独立完成方案设计、故障分析、参数整定的创新意识以及分析和解决实际问题的能力。