应用型本科院校《化工仪表及自动化》教学改革与实践

张 华，郑建东，丁中建，孟 潜

(1.滁州学院 材料与化学工程学院，安徽 滁州 239000 2.安徽东部矿山设计研究院，安徽 合肥 230000)

《化工仪表及自动化》是化学工程与工艺专业的一门专业选修课程，其内容综合了化工原理、电子学、自动控制理论及计算机等相关知识，是一门综合性应用学科。自动化技术应用于化工生产科加快生产速度、提高产品产量和质量，减轻劳动强度、保证生产的安全等作用。随着化工生产过程朝着规模化、连续化、综合利用等方面的迅速发展，该课程对化工专业学生的影响日益显著[1]。本文结合滁州学院应用型高校的办学定位，针对化学工程与工艺专业学生的特点，以前期课程教学存在的问题为基础，对《化工仪表及自动化》课程进行了教学改革探讨与实践，培养学生的创新能力和工程实践能力，以满足当代经济社会对高素质应用型人才的需求。

1 我校《化工仪表及自动化》课程教学存在的问题分析

一是课时较少，课程讲解不能面面俱到，而我校化学工程与工艺专业学生的自动控制及计算机基础较为薄弱，而该门课程的内容范围广、跨度大，需要对课程内容进行优选。二是教学模式单一，教学中一直采用传统的以教师为主体的教学模式，学生多是被动接受，缺乏学习的兴趣及主动性。三是缺乏实践教学环节，学生的动手操作能力得不到提高，无法培养学生的实践能力和工程观念。四是考核方式单一，目前我校该门课程的考核是传统的期末考试为主要依据，试卷成绩只能反映出学生对理论知识的理解和掌握，无法体现出学生对化工仪表及自动控制系统的应用能力。因此，我们以培养学生实践能力和工程应用能力为目标，对我校《化工仪表及自动化》课程进行教学内容优化、教学模式改革、实践教学的增设以及改革考核体系等一系列措施，激发学生学习兴趣，提高实践应用能力，为培养高素质应用型技术人才提供基础。

2 我校《化工仪表及自动化》课程教学改革措施

2.1 精选教学内容

我校化学工程与工艺专业第6学期开设《化工仪表及自动化》课程，教材选用厉玉鸣主编《化工仪表及自动化》第六版，该本教材是“十二五”本科国家级规划教材，针对工艺类专业学生的需要，去除了过多的理论推导和电路分析内容，简明清晰的叙述了化工仪表的基本概念，基本内容以及新型自动控制系统，同时还对许多典型的化工生产过程控制进行了介绍，教学内容新颖、专业面宽，实用性较强[2]。

目前化工仪表及自动化课程总共32个学时，由于课时较少，教材的知识不能全部讲授，针对化学工程与工艺专业学生，应该注意内容的难易程度，注重基础知识的教学和应用。因此，需要选择部分内容侧重讲解。首先是注重绪论的内容介绍，通过这个部分的学习使学生认识到化工仪表及自动控制系统在化工生产中所处的重要地位，根据检测仪表的结构原理，应用实例对其使用方法和场合进行详细讲述。例如，在讲到第三章检测仪表与传感器时，主要对常用到的检测仪表“孔板流量计、转子流量计、差压式液位计、弹簧式压力表、热电偶及热电阻温度计”进行详细介绍其测量原理及使用，对于教材上所列举的其他检测仪表可以让学生课下自己了解，并结合网络资源学习新型的一些化工仪表[3-4]。

2.2 创新教学模式

对于实践性较强的交叉性学科课程，双师同堂教学模式是一种很好的促进教学效果的新方法。传统的教学模式通常注重基础知识的传授，教师作为知识的载体，自身建设是提高学生工程观念的重要保证，而高校教师具有较好的理论基础，但缺乏现场实践经验。为此改革教学模式，采用双师同堂的教学模式[5]。

为了设计好教学内容，切实提高教学质量，需要本校教师和企业工程师相互协调，共同配合，在教学过程中各有侧重点，本校教师主要从化工仪表的使用出发，对其主要原理、基本结构、产业现状及发展趋势进行介绍，使学生了解化工仪表的相关原理，并对现代化的技术和最新的研究现状有所关注。由自动化专业的企业工程师向学生介绍检测仪表在化工生产中的应用实例[6]。使学生在掌握基本理论知识的同时能够对于检测仪表的生产实际应用有更深的认识，有助于学生更好地掌握化工仪表和自动控制理论知识，增强工程应用能力，例如第三章检测仪表与传感器部分，本专业教师可以先向学生讲述各检测仪表的基本原理，由校外工程师具体讲解在实际的生产中所用到的仪表类型、安装结构及使用特点等。在自动控制系统设计章节，企业工程师可以举例说明实际应用的自动控制系统，例如空调的自动控制等。这种教学形式可以增加课程的吸引力，提高学生学习的兴趣，促进师生互动，学生与企业工程师近距离接触，也能够及时真实的了解企业对于人才的需求情况。

2.3 增加实践教学

《化工仪表及自动化》是一门注重实用性和实践性的课程，主要体现在常用仪表的认识和使用、自动控制系统的使用原理及条件上。在传统的理论教学过程中，学生大部分都是被动接受，对学生思考问题和探索能力的培养不够，由于课程内容的特点，学生对仪表的基本原理理解较为困难，使得学生的学习兴趣和主观能动性不够。因此在理论教学之外，还应该提供尽可能多的实践内容，以提高学生的应用能力[7]。在讲课的过程中可以与化工原理实验、实习实训等实践课程相联系，使学生回忆在这些课程中所接触到的化工检测仪表的实物使用，可以使学生在以后的实习实践中特别留意与之相关的检测仪表和自动控制系统。

利用学院化工实训精馏装置和流体输送管路拆装实训进行实践教学。本课程典型化工单元控制方案中对化工通用设备精馏塔进行了控制方案的介绍，对于化工生产中常用的分离设备，仅通过教材的范例进行学习不能使学生深刻理解其应用。因此，利用本学院的化工实训精馏装置进行实践教学，对乙醇溶液进行精馏模拟操作，利用大赛精馏实训设备，将乙醇水溶液进行分离，确定分离目标为精馏塔塔顶产品乙醇浓度不少于90%，首先需要在原料釜内加入一定量质量分数15%-20%的乙醇水溶液，通过预热器加热至泡点进料，塔顶全回流，收集塔顶产品，整个精馏过程都通过中控装置进行操作，包括进料板位置、塔板温度、预热器及再沸器加热功率等，在精馏实训中用到液位仪表，温度仪表，压力仪表及流量仪表，通过精馏实训操作，使学生进一步理解和领会各种检测仪表、自动控制技术，连续自动化模拟控制操作，并熟悉各种检测技术的原理等知识。再通过流体输送管路拆装实训，让学生了解流量计仪表的结构与安装方法，并用于管路中流体流量的检测，使学生掌握流量计的使用方法。

另外，课程教学与全国大学生化工设计大赛相联系，我院化学工程与工艺专业学生近三年均组队参加全国大学生设计竞赛，在课堂上可以以本专业往届参赛题目为例向学生讲解带控制点的工艺流程图，既可以通过实例向学生展现化工仪表自动化的应用，又可以让学生熟悉竞赛规则与内容，为下一届化工设计竞赛做好充分的准备。

2.4 改革考核体系

由于教学方式的多样化，需要转变传统的单一考核形式为多种形式并存的考核方式，全面考察学生的学习和掌握情况。对于双师同堂的教学模式改革和实践教学，除了通过期末考试的形式考核外，还应考察师生互动情况，并结合实践环节进行综合成绩评定。通过考核方式的改变，调动学生学习的主动性，改变学生平时不学习，期末进行突击复习的现象，加深学生对本课程知识的掌握。

3 结语

新时期下，国家综合国力的激烈竞争，人才培养放在了首要的位置上，应用型本科院校作为培养优秀人才的摇篮，面临着教育改革的艰巨任务，教师在教学的过程中总结经验，进行了一系列的课程教学内容和教学模式改革后，极大地提高了学生的学习主动性，取得了良好的教学效果，学生的实践能力和创新能力均得到提升，对高校创新应用型人才培养目标的实现起到了重要的促进作用。