“集散控制系统”教学改革和实践

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1、“集散控制系统”教学改革和实践　　摘要：“集散控制系统”作为自动化专业的核心课程，主要包括系统的硬件组态、界面组态、算法组态等内容，涉及知识面广，工程应用和操作性都很强。根据该课程的特点，经过不断探索，在教学内容、教学方法和考核方法等方面进行了有效的改革，通过两个学期的实践，取得了良好的教学效果。　　关键词：集散控制系统；实践教学；自动化专业　　集散控制系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。[1]近年来随着工业生产规模的不断扩大，对产品质量的要求不断提高，在过程控制领域例如造纸、石化、电力行业中，集散控制系统得到非常广泛的应用，并取得了良好的社会经

2、济效果。同时，社会也需要大量的懂原理、能操作、会组态的相关人才。为了适应社会对人才的需求开设了“集散控制系统”课程，该课程为自动化专业的一门核心专业课程，内容涉及知识面广，实践性非常强。笔者通过不断摸索，对教学内容、教学手段及考核方式上进行了教学改革，是把单一的教学过程与工程实践相结合，让学生将所学理论知识应用到工程实际中。在课堂中引入案例教学，让学生积极参与教学，分组设计，相互讨论，共同进步。根据课程特点，改进了考核方式，增加实验的考核以及课外设计题目的考核，经过两学期的试验，取得了良好的教学效果。　　一、教学内容改革6　　1.保持教学内容的前沿性　　集散控制系统是控制理论与方法、网络通信技

3、术、检测技术等多门技术和理论为基础的综合控制系统，其系统复杂，功能强大。随着科学技术不断发展，集散控制系统的技术进步速度很快，系统更新换代周期短，新知识新应用新技术层出不穷。为了适应社会的发展需求，在教学中应该不断关注新型的集散控制系统的特点及优势，同时比较各个厂家产品的差异与特点，与厂家保持联系更新教师的知识体系，使教学内容保持前沿性和时代感。对集散控系统来说，虽然新旧系统原理可能相似，但是实现方法和设计理念却千差万别，因此在掌握原理基础上更应该站在时代前列。在教学中力图以主流公司的主流产品给大家介绍，并相互比较各自优劣，使学生融会贯通。教学中以和利时的集散控制系统为例详细介绍了软硬件组态过

4、程以及算法和界面的组态，对其公司的几代产品都有介绍，使学生对集散控制系统的发展历程有所了解，同时对其他公司系统也作了对比，让学生对整个行业有所认识。教学内容方面针对用户界面的组态及显示方法，不仅介绍了其工作原理以及系统中的组态方法，也介绍了其他的专业界面组态软件，开阔了学生视野。在通信部分，着重介绍了各种现场总线工作原理、工业以太网的原理以及各种总线节点的设计。算法部分除了传统的内容之外，还增加了先进控制算法并介绍了行业的优化算法，同时与北京和利时公司积极沟通，建立良好关系，以便及时学习新知识和技术。　　2.注重实践环节，锻炼学生动手能力　　由于“集散控制系统”6是一门实践性很强的课程，因此，

5、实践是重中之重。有些课本内容简单地介绍原理后把时间留给同学去实际操作，这样学生更容易掌握。例如集散控制系统的显示部分，讲授一节课不如让学生实践20分钟的效果好。因此，只有把DCS课程的教学活动和具体的工程设计相结合，才能将单一课程的教学变为相关专业知识的综合运用和训练，才能真正培养学生自主学习的能力。为了让学生对集散控制系统有感性认识，学校要与多个企业建立良好的关系，带领学生去参观现场，并让工厂系统维护工程师给大家讲解系统的构成情况及运行情况。这既让学生对整个系统有感性认识，又激发了学生的学习热情。为了让学生有充足实践机会，除实验时间之外，课程期间每周下午实验室都会开放，供学生实践或完成课堂布

6、置的设计任务，并帮助实验室老师维护设备，这既减轻了实验老师的负担，又增加的学生实践的时间。学生在去实验室之前，要完成软件仿真以及其他资料的准备，然后再去实验室实际运行测试。课程结束前，会安排一个综合实验，让学生分组协调完成。每个小组根据系统控制要求，从方案选择、硬件组态、界面组图、算法设计、软件编程一直到最后的调试通过，实现整个设计的全过程，最后小组成员参加答辩，成绩计入考试总成绩，这样既锻炼了同学的动手能力，有增加了小组团队的协作能力。　　二、教学方式的改革　　课堂教学是整个教学最重要的环节，因此探讨有效的教学方法，充分调动学生的积极性6和创造性保证课堂教学质量是教育教学的关键。大学期间传授

7、扎实的基础知识是必不可少的，但学生独立学习的能力和创造性的培养也是非常重要的。[2]在课堂中，采用引导方式教学，遵循提出问题、思考问题和解决问题的思路，并让学生提出解决方案或者有些部分让学生来讲解，充分使学生参与到教学活动中。老师的积极鼓励，增强了学生信心，培养了学生的求知欲望。虽然每次只能让几个学生参与讨论，但是他们的方案和问题却具有共性，通过老师的讲解和点评，其他学生有则改之，无则加冕。课后作