淺析過(guò)程控制工程課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)研究

1、淺析過(guò)程控制工程課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)研究摘要:“中國(guó)制造2025”將是中國(guó)工業(yè)未來(lái)用三個(gè)十年左右時(shí)間實(shí)現(xiàn)制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。基于“中國(guó)制造2025”的背景下，本文闡述了“過(guò)程控制工程”課程思政政教學(xué)的必要性及可行性，設(shè)計(jì)了四個(gè)與課程教學(xué)內(nèi)容相匹配的“課程思政”教學(xué)案例，結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)與課程特色，探索在“過(guò)程控制工程”課程中實(shí)施課程思政的應(yīng)用與融合，科學(xué)有效地推動(dòng)大學(xué)“過(guò)程控制工程”教學(xué)工作的發(fā)展。關(guān)鍵詞:“過(guò)程控制工程”;課程思政;“中國(guó)制造2025”“中國(guó)制造2025”將是中國(guó)工業(yè)正在實(shí)施的發(fā)展綱領(lǐng)、頂層設(shè)計(jì)。產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型勢(shì)不可擋，為了實(shí)現(xiàn)“中國(guó)智造”和“中國(guó)創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)

2、變，除了科技的發(fā)展，提高制造業(yè)的國(guó)際化水平，還需要形成優(yōu)秀的思維品質(zhì)?；凇爸袊?guó)制造2025”的背景下，通過(guò)“過(guò)程控制工程”課程思政政教學(xué)，使工科思維同思政思維相輔，塑造完善的人生價(jià)值，工科知識(shí)同思政知識(shí)相成，形成健全的知識(shí)儲(chǔ)備，工科精神同思政精神相融，構(gòu)建完善的精神素養(yǎng)。過(guò)程控制工程是工科電氣專(zhuān)業(yè)一門(mén)必不可少的工科基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是聯(lián)系理論和實(shí)踐的一道橋梁，目前課程教學(xué)引導(dǎo)性較差，過(guò)度依賴(lài)考試結(jié)果，從而引發(fā)知識(shí)領(lǐng)悟與價(jià)值體系之間的斷層。所以，如何利用課堂教學(xué)作為主戰(zhàn)場(chǎng)，將思政元素與專(zhuān)業(yè)課程相融合，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神和人文素養(yǎng)，顯得至關(guān)重要。1課程思政教學(xué)目標(biāo)課程的培養(yǎng)目標(biāo)是學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)

3、習(xí)，能夠全面了解工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用的控制系統(tǒng)和控制方案，以此作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行較為系統(tǒng)的闡述，從基本理論分析到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施深入淺出，一一探討，如單回路控制、比值控制、選擇性控制、前饋控制等。掌握過(guò)程控制的基本概念、基本理論、過(guò)程控制系統(tǒng)的各種分析方法及線性系統(tǒng)的投運(yùn)和整定，同時(shí)適當(dāng)運(yùn)用控制理論對(duì)工業(yè)工程，進(jìn)行必要的定量或定性分析，從物理概念上予以解釋。過(guò)程控制理論課程思政的建設(shè)目標(biāo):一是通過(guò)國(guó)內(nèi)外控制系統(tǒng)的發(fā)展史培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷、民族自信和大國(guó)工匠精神;二是以單回路控制系統(tǒng)啟發(fā)學(xué)生“持之以恒”的思想，理解作為未來(lái)過(guò)程控制的工程技術(shù)人員應(yīng)具有的社會(huì)責(zé)任意識(shí)，于工作中遵守職業(yè)規(guī)范，掌握?qǐng)F(tuán)隊(duì)協(xié)作

4、理念;三是以比值控制系統(tǒng)啟發(fā)學(xué)生“相得益彰”的真理，從選擇性控制系統(tǒng)啟發(fā)學(xué)生“擇善而從”中的價(jià)值觀，幫助學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀，用辯證的思維思考客觀世界。2教學(xué)案例設(shè)計(jì)過(guò)程控制工程是一門(mén)理論性較強(qiáng)的課程，需要深入梳理過(guò)程控制工程課程思政教育的內(nèi)容，根據(jù)每一章課程知識(shí)不同的側(cè)重點(diǎn)，探索對(duì)應(yīng)的思政元素和人文價(jià)值，潛移默化的融合在日常教學(xué)中，筆者通過(guò)不斷拆解課本知識(shí)重難點(diǎn)，集中通過(guò)四個(gè)點(diǎn)來(lái)剖析和設(shè)計(jì)“課程思政”教學(xué)案例:(1)控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)發(fā)展史部分。在現(xiàn)代工業(yè)控制中，過(guò)程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。從鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)到改革開(kāi)放，從實(shí)業(yè)救國(guó)到民族復(fù)興，我國(guó)工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了翻天覆地的變化，一戰(zhàn)時(shí)

5、期近代民族工業(yè)的“黃金時(shí)代”與現(xiàn)代工業(yè)國(guó)際化、全球化的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展對(duì)比，每一個(gè)時(shí)期都充斥著濃厚的民族自信和愛(ài)國(guó)主義精神。(2)單回路控制系統(tǒng)部分。單回路控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容里面展示的是單回路閉環(huán)控制的方法，單回路反應(yīng)的是獨(dú)立與堅(jiān)強(qiáng)，閉環(huán)反饋反應(yīng)的是堅(jiān)持不懈，兩者都讓我們受益匪淺。人生的道路中，不經(jīng)歷艱難，就不懂得堅(jiān)持的意義有多么重要;不遭遇挫折，永遠(yuǎn)不會(huì)學(xué)會(huì)獨(dú)立成長(zhǎng)。(3)比值控制系統(tǒng)部分。比值控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容里面展示的理論啟發(fā)的是相得益彰的真理。成功的前提互相配合，互相輔助，缺一不可。融入團(tuán)隊(duì)，把自己當(dāng)成團(tuán)隊(duì)的協(xié)作者，“人生戰(zhàn)略的起點(diǎn)不是競(jìng)爭(zhēng)，而是利他。我們通過(guò)給他人帶來(lái)價(jià)值而獲得利益，通過(guò)讓更多人

6、獲得價(jià)值而讓自己的利益最化?！?4)選擇性控制系統(tǒng)部分。選擇性控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容通過(guò)理論啟發(fā)我們“擇善而從”中的價(jià)值觀。三人行，必有我?guī)熝?擇其善者而從之，其不善者而改之。集思廣益，博采眾長(zhǎng)，在集聚各方智慧的基礎(chǔ)上擇善而從，迅速做出科學(xué)決斷，并使之立即付諸實(shí)施。21課程思政案例211案例說(shuō)明過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展史就是近代工業(yè)的發(fā)展史，1895年，張謇在“工業(yè)救國(guó)”的工業(yè)大潮中啟動(dòng)籌劃建設(shè)紡織廠。第二年開(kāi)始置地設(shè)廠。初始預(yù)計(jì)投資六十萬(wàn)兩，第三年籌備不到五萬(wàn)兩。1898年，張謇經(jīng)過(guò)劉坤一介紹，引入湖北官紗局置于上海未啟動(dòng)的紡紗機(jī)，估價(jià)25萬(wàn)兩，以國(guó)有股份投資工廠，盈則收取利息，虧則國(guó)家承擔(dān)。第四年工廠

7、在江南通州啟動(dòng)生產(chǎn)。工廠附近擁有大量物美價(jià)廉的原材料。當(dāng)時(shí)人工費(fèi)用亦是低廉，苛捐雜稅也有所減免。并且當(dāng)時(shí)本土紡織業(yè)需求大量工廠產(chǎn)品，為工廠創(chuàng)造了優(yōu)越的市場(chǎng)條件，致使工廠收入持續(xù)攀高。1903年增紗錠408萬(wàn)枚，又以盈余添購(gòu)26萬(wàn)紗錠開(kāi)設(shè)大生二廠，1907年投產(chǎn)。1915年增設(shè)分廠，同時(shí)在海門(mén)籌設(shè)第三廠。212思政的融合點(diǎn)本案例主要了解張謇的生活簡(jiǎn)歷，知道他的創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，探究他創(chuàng)業(yè)的精神動(dòng)力。通過(guò)對(duì)張謇創(chuàng)業(yè)的曲折經(jīng)歷，使同學(xué)了解近代中國(guó)工業(yè)發(fā)展的苦與甜。同時(shí)思考為什么這一時(shí)期會(huì)出現(xiàn)“設(shè)廠自救”的浪潮?這一時(shí)期的大生紗廠將會(huì)面臨哪些困難，又有哪些有利因素?通過(guò)近代中國(guó)民族工業(yè)的崎嶇發(fā)展路，從而引發(fā)同

8、學(xué)們愛(ài)國(guó)和強(qiáng)國(guó)的大義之情。22課程思政案例221案例說(shuō)明單回路控制回路又稱(chēng)單回路反饋控制。通常是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)元件及傳感器(或變送器)、一個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。因?yàn)樵谌糠答伩刂浦斜容^，單回路其控制、結(jié)構(gòu)原理都是最基礎(chǔ)和簡(jiǎn)單的一種，因此，其又被稱(chēng)為簡(jiǎn)單控制。步入大學(xué)后，很多同學(xué)首先要面對(duì)的就是獨(dú)立自主，如何獨(dú)立生活與學(xué)習(xí)，陌生帶來(lái)的諸多挫折，需要持之以恒的決心。人生就是不斷試錯(cuò)不斷改進(jìn)的過(guò)程，一件事情的成功，試錯(cuò)的過(guò)程是占了99%，1%才是成功，犯錯(cuò)是一個(gè)正常的狀態(tài)，成功是一個(gè)極少的狀態(tài)，所以我們需要堅(jiān)持不懈的努力奮斗，如同反饋系統(tǒng)一樣，不斷試錯(cuò)后終會(huì)找到最優(yōu)

9、的方法。222思政的融合點(diǎn)本案例主要通過(guò)介紹單回路控制的基本原理說(shuō)明:單回路反應(yīng)的是獨(dú)立與堅(jiān)強(qiáng)，閉環(huán)反饋反應(yīng)的是堅(jiān)持不懈，幫助青年學(xué)生明白一個(gè)道理:成長(zhǎng)需要我們擁有獨(dú)立思考的能力，聽(tīng)取別人的意見(jiàn)非常重要，但更重要的是傾聽(tīng)自己內(nèi)心的想法，重視自己的感受，只有自己的反饋才是實(shí)際的回應(yīng)。通過(guò)分析自己掌握的學(xué)習(xí)效果和知識(shí)目標(biāo)規(guī)劃之間的差距，不斷修補(bǔ)，使差距趨于零左右?！疤煜码y事必作于易，天下大事必作于細(xì)”。以每一個(gè)小目標(biāo)作為終點(diǎn)不斷靠攏，最后匯聚所有目標(biāo)掌控全局。23課程思政案例231案例說(shuō)明比值控制系統(tǒng)是指完成兩個(gè)或者兩個(gè)以上參數(shù)，符合特定的比例關(guān)系的控制系統(tǒng)。在重油氣化的造氣生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)入氣化爐

10、的氧氣和重油流量應(yīng)保持一定的比例，若氧油比過(guò)高，因爐溫過(guò)高使噴嘴和耐火磚燒壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)馉t子爆炸;如果氧量過(guò)低，則生成的炭黑增多，還會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象。所以保持合理的氧油比，不僅為了使生產(chǎn)能正常進(jìn)行，且對(duì)安全生產(chǎn)來(lái)說(shuō)具有重要意義。再如在鍋爐燃燒過(guò)程中，必須保證空氣量和燃料量服從特定比例標(biāo)準(zhǔn)，在送入爐膛內(nèi)，這樣才可以發(fā)揮其最高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。232思政的融合點(diǎn)本案例主要通過(guò)重油氣化的造氣生產(chǎn)過(guò)程和鍋爐燃燒過(guò)程來(lái)啟發(fā)比指控制系統(tǒng)中的相輔相成，使學(xué)生明白天上的繁星無(wú)數(shù)，合作像一顆巨大而明亮的恒星，吸引光芒微弱的行星，才形成的浩如煙海的廣袤星云。一人則形單影只，于團(tuán)隊(duì)中方可事半功倍;一滴水落地蒸發(fā)，涌入

11、大江大河則驚濤駭浪。假如你只是滄海一粟，擁抱整個(gè)大海，全世界將任你翱翔，這就是融入的力量合作雙贏，人生精彩。24課程思政案例241案例說(shuō)明選擇性控制是在生產(chǎn)加工中，把一些工業(yè)比例的約束條件所達(dá)成的邏輯關(guān)系，增加到普通的自動(dòng)控制系統(tǒng)上的組合控制方案。正?？刂婆c取代控制構(gòu)成完整的系統(tǒng)，大多數(shù)情況下正?？刂仆瓿扇蝿?wù)，取代控制保持不動(dòng)，一旦工作過(guò)程中間有參數(shù)趨于危險(xiǎn)極限的邊界值時(shí)，一部分取代控制參與其中，一部分正常工作開(kāi)始停擺，直至所有工作重回中點(diǎn)，此后之前停擺的一本分正常工作開(kāi)始運(yùn)作。精餾塔的液泛現(xiàn)象是各種原因造成液相堆積超過(guò)其所處空間范圍，針對(duì)精餾塔的工作，其正常工作的所有參數(shù)指標(biāo)必須達(dá)標(biāo)，當(dāng)其中

12、有參數(shù)出現(xiàn)臨界值時(shí)，系統(tǒng)首先自我剖析做出正確的預(yù)判，假如系統(tǒng)出現(xiàn)了一系列異常值致使產(chǎn)品質(zhì)量下降后，才做出反饋，常常會(huì)得不償失，浪費(fèi)更多材料和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。242思政的融合點(diǎn)本案例主要通過(guò)精餾塔的液泛現(xiàn)象來(lái)啟發(fā)選擇性控制系統(tǒng)中擇善從之的價(jià)值觀，指導(dǎo)學(xué)生努力讓正確的選擇成為當(dāng)下最好的那一個(gè)，很多選擇都不是立馬見(jiàn)效，我們能做的就是在確定正確前提下，全力以赴，完成基本的積累過(guò)程，讓量變引起質(zhì)變。選擇的過(guò)程就是實(shí)踐。通過(guò)實(shí)踐，我們驗(yàn)證、升級(jí)了自我認(rèn)知，讓自己的價(jià)值觀越來(lái)越成熟，在面對(duì)未知事物時(shí)能夠做出更好地選擇。只有知道自己有什么，要什么，該放棄什么，我們才不會(huì)迷茫。參考文獻(xiàn)1提升課程思政建設(shè)的意識(shí)和能力(新論)N人民日?qǐng)?bào)，2021-07-28(7)2楊超，蘇暢，田聰，等“中國(guó)制造2025”背景下煤電化電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)