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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
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”是一门实践性很强的课程，因此，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。课后作业以小组为单位来完成，在课堂上每个小组推举一个演讲者，留出几分钟让其中一个小组介绍自己的方案，并要求小组之间相互评价。经过大家讨论最终得到系统的最佳设计方案，使系统在先进性、可靠性、经济性、实用性等指标达到最佳，从而达到共同学习的目的。这种方式让学生真正参与的教学中，变被动学习为主动学习，对所学的知识牢固掌握。
为了避免课堂上空洞的讲解以及保证实验的实用性，让授课内容和工程相融合非常有必要。可以把学生将来参加实际生产工作要培训的部分内容放到学校的课程中完成，让教学更贴近实践应用。案例教学法也是经常采用的方式，和集散控制厂家联系，让对方提供一些实际采用的案例，这些案例来自实践更具有真实性，因此非常宝贵。通过分析案例，取其精华，让学生更加了解实际的需求以及工程设计的注意事项，找出自己案例设计的不足，使理论和实践相结合，使设计尽量达到能实际应用的目的。在课堂详细介绍系统工作原理，再根据企业的需求提出问题和设计指标，让学生思考并设计系统的硬件软件组成，包括硬件选择的模块、各部分的组成及控制算法的选择、操作员界面的组态等。
三、考核方式的改革
考核的目的是全面考查学生对知识的掌握情况。由于集散控制系统应用性、实践性强，与生产实际联系密切，因此仅仅凭借卷面成绩很难反映学生对知识的掌握情况，也不能反映学生解决问题的能力。[3]因此考核的最后成绩包括理论考试成绩、实验成绩以及最后的设计论文成绩。理论考试按照考核大纲闭卷100分钟，主要考查概念和基本原理性；实验成绩参考平时实验课得到，主要考查学生的动手能力；最后的设计论文成绩主要是课程结束的时候，结合实际生产给出的设计题目，以小组为单位完成，要求完成整个系统的软硬件设计，考查学生的综合设计能力。考核方式的改革，让学生既注重理论，又注重实践，达到了理论和实践相结合的目的，取得了良好的效果。
四、教学效果
通过正确引导，学生认识到集散控制系统在工厂自动化中的重要位置以及社会对这种人才的需求，调动了学习积极性。同学们不再依赖于考前的突击复习，课堂上也积极主动地思考和回答问题。由于很多设计和课下作业以小组为单位，组员之间也积极讨论，并分工完成任务，培养了同学之间的协作精神。从最后提交的设计报告来看，改革后的学生系统设计质量一届比一届高。对毕业学生的回访中发现，学生能很快适应集散控制系统相关的工作。本门课程先通过基础理论的学习，然后部分系统的设计，直到整个应用系统的设计，同学们逐渐掌握了集散控制系统的设计方法，在学习过程中充分发挥了主观能动性，提高了综合分析能力和创新能力。
五、结束语
“集散控制系统”课程知识涉及多个学科，并且实践性很强，所以让学生短时间内掌握集散控制系统的原理和使用非常困难。教学改革力求使学生能掌握基本的操作和设计知识，以便学生以后能尽快适应，这就达到了教学的目的。
参考文献：
[1]王轶卿.“集散控制系统”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2009，（1）：92-96.
[2]孙舒.浅谈教学中的案例引导式教学方式[J].中国科技信息，
2005，（16）：268-270.
[3]马乐，罗军，翁智生.计算机组成技术课程考核方式改革探究[J].河南教育学院学报（自然科学版），2009，（2）：62-64.
（责任编辑：宋秀丽）
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
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”是一门实践性很强的课程，因此，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。课后作业以小组为单位来完成，在课堂上每个小组推举一个演讲者，留出几分钟让其中一个小组介绍自己的方案，并要求小组之间相互评价。经过大家讨论最终得到系统的最佳设计方案，使系统在先进性、可靠性、经济性、实用性等指标达到最佳，从而达到共同学习的目的。这种方式让学生真正参与的教学中，变被动学习为主动学习，对所学的知识牢固掌握。
为了避免课堂上空洞的讲解以及保证实验的实用性，让授课内容和工程相融合非常有必要。可以把学生将来参加实际生产工作要培训的部分内容放到学校的课程中完成，让教学更贴近实践应用。案例教学法也是经常采用的方式，和集散控制厂家联系，让对方提供一些实际采用的案例，这些案例来自实践更具有真实性，因此非常宝贵。通过分析案例，取其精华，让学生更加了解实际的需求以及工程设计的注意事项，找出自己案例设计的不足，使理论和实践相结合，使设计尽量达到能实际应用的目的。在课堂详细介绍系统工作原理，再根据企业的需求提出问题和设计指标，让学生思考并设计系统的硬件软件组成，包括硬件选择的模块、各部分的组成及控制算法的选择、操作员界面的组态等。
三、考核方式的改革
考核的目的是全面考查学生对知识的掌握情况。由于集散控制系统应用性、实践性强，与生产实际联系密切，因此仅仅凭借卷面成绩很难反映学生对知识的掌握情况，也不能反映学生解决问题的能力。[3]因此考核的最后成绩包括理论考试成绩、实验成绩以及最后的设计论文成绩。理论考试按照考核大纲闭卷100分钟，主要考查概念和基本原理性；实验成绩参考平时实验课得到，主要考查学生的动手能力；最后的设计论文成绩主要是课程结束的时候，结合实际生产给出的设计题目，以小组为单位完成，要求完成整个系统的软硬件设计，考查学生的综合设计能力。考核方式的改革，让学生既注重理论，又注重实践，达到了理论和实践相结合的目的，取得了良好的效果。
四、教学效果
通过正确引导，学生认识到集散控制系统在工厂自动化中的重要位置以及社会对这种人才的需求，调动了学习积极性。同学们不再依赖于考前的突击复习，课堂上也积极主动地思考和回答问题。由于很多设计和课下作业以小组为单位，组员之间也积极讨论，并分工完成任务，培养了同学之间的协作精神。从最后提交的设计报告来看，改革后的学生系统设计质量一届比一届高。对毕业学生的回访中发现，学生能很快适应集散控制系统相关的工作。本门课程先通过基础理论的学习，然后部分系统的设计，直到整个应用系统的设计，同学们逐渐掌握了集散控制系统的设计方法，在学习过程中充分发挥了主观能动性，提高了综合分析能力和创新能力。
五、结束语
“集散控制系统”课程知识涉及多个学科，并且实践性很强，所以让学生短时间内掌握集散控制系统的原理和使用非常困难。教学改革力求使学生能掌握基本的操作和设计知识，以便学生以后能尽快适应，这就达到了教学的目的。
参考文献：
[1]王轶卿.“集散控制系统”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2009，（1）：92-96.
[2]孙舒.浅谈教学中的案例引导式教学方式[J].中国科技信息，
2005，（16）：268-270.
[3]马乐，罗军，翁智生.计算机组成技术课程考核方式改革探究[J].河南教育学院学报（自然科学版），2009，（2）：62-64.
（责任编辑：宋秀丽）