過程控制工程課程思政教學設計研究
時間:2022-08-17 11:40:17
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摘要:“中國制造2025”將是中國工業未來用三個十年左右時間實現制造業大國向制造業強國的轉變?;凇爸袊圃?025”的背景下,本文闡述了“過程控制工程”課程思政政教學的必要性及可行性,設計了四個與課程教學內容相匹配的“課程思政”教學案例,結合電氣工程及其自動化專業的特點與課程特色,探索在“過程控制工程”課程中實施課程思政的應用與融合,科學有效地推動大學“過程控制工程”教學工作的發展。
關鍵詞:“過程控制工程”;課程思政;“中國制造
2025”“中國制造2025”將是中國工業正在實施的發展綱領、頂層設計。產業的轉型勢不可擋,為了實現“中國智造”和“中國創造”的轉變,除了科技的發展,提高制造業的國際化水平,還需要形成優秀的思維品質?;凇爸袊圃?025”的背景下,通過“過程控制工程”課程思政政教學,使工科思維同思政思維相輔,塑造完善的人生價值,工科知識同思政知識相成,形成健全的知識儲備,工科精神同思政精神相融,構建完善的精神素養?!哆^程控制工程》是工科電氣專業一門必不可少的工科基礎課程,同時也是聯系理論和實踐的一道橋梁,目前課程教學引導性較差,過度依賴考試結果,從而引發知識領悟與價值體系之間的斷層。所以,如何利用課堂教學作為主戰場,將思政元素與專業課程相融合,培養學生的工匠精神和人文素養,顯得至關重要。
1課程思政教學目標
課程的培養目標是學生通過本課程的學習,能夠全面了解工業生產過程中,應用的控制系統和控制方案,以此作為重點內容進行較為系統的闡述,從基本理論分析到生產現場的實施深入淺出,一一探討,如單回路控制、比值控制、選擇性控制、前饋控制等。掌握過程控制的基本概念、基本理論、過程控制系統的各種分析方法及線性系統的投運和整定,同時適當運用控制理論對工業工程,進行必要的定量或定性分析,從物理概念上予以解釋?!哆^程控制理論》課程思政的建設目標:一是通過國內外控制系統的發展史培養學生的愛國情懷、民族自信和大國工匠精神;二是以單回路控制系統啟發學生“持之以恒”的思想,理解作為未來過程控制的工程技術人員應具有的社會責任意識,于工作中遵守職業規范,掌握團隊協作理念;三是以比值控制系統啟發學生“相得益彰”的真理,從選擇性控制系統啟發學生“擇善而從”中的價值觀,幫助學生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀,用辯證的思維思考客觀世界。
2教學案例設計
《過程控制工程》是一門理論性較強的課程,需要深入梳理《過程控制工程》課程思政教育的內容,根據每一章課程知識不同的側重點,探索對應的思政元素和人文價值,潛移默化的融合在日常教學中,筆者通過不斷拆解課本知識重難點,集中通過四個點來剖析和設計“課程思政”教學案例:(1)控制系統國內發展史部分。在現代工業控制中,過程控制技術是一歷史較為久遠的分支。從鴉片戰爭到改革開放,從實業救國到民族復興,我國工業發展經歷了翻天覆地的變化,一戰時期近代民族工業的“黃金時代”與現代工業國際化、全球化的競爭發展對比,每一個時期都充斥著濃厚的民族自信和愛國主義精神。(2)單回路控制系統部分。單回路控制系統教學內容里面展示的是單回路閉環控制的方法,單回路反應的是獨立與堅強,閉環反饋反應的是堅持不懈,兩者都讓我們受益匪淺。人生的道路中,不經歷艱難,就不懂得堅持的意義有多么重要;不遭遇挫折,永遠不會學會獨立成長。(3)比值控制系統部分。比值控制系統教學內容里面展示的理論啟發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。融入團隊,把自己當成團隊的協作者,“人生戰略的起點不是競爭,而是利他。我們通過給他人帶來價值而獲得利益,通過讓更多人獲得價值而讓自己的利益最化?!?4)選擇性控制系統部分。選擇性控制系統教學內容通過理論啟發我們“擇善而從”中的價值觀。三人行,必有我師焉;擇其善者而從之,其不善者而改之。集思廣益,博采眾長,在集聚各方智慧的基礎上擇善而從,迅速做出科學決斷,并使之立即付諸實施。
2.1課程思政案例
2.1.1案例說明過程控制技術的發展史就是近代工業的發展史,1895年,張謇在“工業救國”的工業大潮中啟動籌劃建設紡織廠。第二年開始置地設廠。初始預計投資六十萬兩,第三年籌備不到五萬兩。1898年,張謇經過劉坤一介紹,引入湖北官紗局置于上海未啟動的紡紗機,估價25萬兩,以國有股份投資工廠,盈則收取利息,虧則國家承擔。第四年工廠在江南通州啟動生產。工廠附近擁有大量物美價廉的原材料。當時人工費用亦是低廉,苛捐雜稅也有所減免。并且當時本土紡織業需求大量工廠產品,為工廠創造了優越的市場條件,致使工廠收入持續攀高。1903年增紗錠4.08萬枚,又以盈余添購2.6萬紗錠開設大生二廠,1907年投產。1915年增設分廠,同時在海門籌設第三廠。2.1.2思政的融合點本案例主要了解張謇的生活簡歷,知道他的創業活動,探究他創業的精神動力。通過對張謇創業的曲折經歷,使同學了解近代中國工業發展的苦與甜。同時思考為什么這一時期會出現“設廠自救”的浪潮?這一時期的大生紗廠將會面臨哪些困難,又有哪些有利因素?通過近代中國民族工業的崎嶇發展路,從而引發同學們愛國和強國的大義之情。
2.2課程思政案例
2.2.1案例說明單回路控制回路又稱單回路反饋控制。通常是指由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器(或變送器)、一個調節器和一個執行器所構成的單閉環控制系統。因為在全部反饋控制中比較,單回路其控制、結構原理都是最基礎和簡單的一種,因此,其又被稱為簡單控制。步入大學后,很多同學首先要面對的就是獨立自主,如何獨立生活與學習,陌生帶來的諸多挫折,需要持之以恒的決心。人生就是不斷試錯不斷改進的過程,一件事情的成功,試錯的過程是占了99%,1%才是成功,犯錯是一個正常的狀態,成功是一個極少的狀態,所以我們需要堅持不懈的努力奮斗,如同反饋系統一樣,不斷試錯后終會找到最優的方法。2.2.2思政的融合點本案例主要通過介紹單回路控制的基本原理說明:單回路反應的是獨立與堅強,閉環反饋反應的是堅持不懈,幫助青年學生明白一個道理:成長需要我們擁有獨立思考的能力,聽取別人的意見非常重要,但更重要的是傾聽自己內心的想法,重視自己的感受,只有自己的反饋才是實際的回應。通過分析自己掌握的學習效果和知識目標規劃之間的差距,不斷修補,使差距趨于零左右。“天下難事必作于易,天下大事必作于細”。以每一個小目標作為終點不斷靠攏,最后匯聚所有目標掌控全局。
2.3課程思政案例
2.3.1案例說明比值控制系統是指完成兩個或者兩個以上參數,符合特定的比例關系的控制系統。在重油氣化的造氣生產過程中,進入氣化爐的氧氣和重油流量應保持一定的比例,若氧油比過高,因爐溫過高使噴嘴和耐火磚燒壞,嚴重時甚至會引起爐子爆炸;如果氧量過低,則生成的炭黑增多,還會發生堵塞現象。所以保持合理的氧油比,不僅為了使生產能正常進行,且對安全生產來說具有重要意義。再如在鍋爐燃燒過程中,必須保證空氣量和燃料量服從特定比例標準,在送入爐膛內,這樣才可以發揮其最高的經濟價值。2.3.2思政的融合點本案例主要通過重油氣化的造氣生產過程和鍋爐燃燒過程來啟發比指控制系統中的相輔相成,使學生明白天上的繁星無數,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,于團隊中方可事半功倍;一滴水落地蒸發,涌入大江大河則驚濤駭浪。假如你只是滄海一粟,擁抱整個大海,全世界將任你翱翔,這就是融入的力量合作雙贏,人生精彩。
2.4課程思政案例
2.4.1案例說明選擇性控制是在生產加工中,把一些工業比例的約束條件所達成的邏輯關系,增加到普通的自動控制系統上的組合控制方案。正??刂婆c取代控制構成完整的系統,大多數情況下正常控制完成任務,取代控制保持不動,一旦工作過程中間有參數趨于危險極限的邊界值時,一部分取代控制參與其中,一部分正常工作開始停擺,直至所有工作重回中點,此后之前停擺的一本分正常工作開始運作。精餾塔的液泛現象是各種原因造成液相堆積超過其所處空間范圍,針對精餾塔的工作,其正常工作的所有參數指標必須達標,當其中有參數出現臨界值時,系統首先自我剖析做出正確的預判,假如系統出現了一系列異常值致使產品質量下降后,才做出反饋,常常會得不償失,浪費更多材料和經濟價值。2.4.2思政的融合點本案例主要通過精餾塔的液泛現象來啟發選擇性控制系統中擇善從之的價值觀,指導學生努力讓正確的選擇成為當下最好的那一個,很多選擇都不是立馬見效,我們能做的就是在確定正確前提下,全力以赴,完成基本的積累過程,讓量變引起質變。選擇的過程就是實踐。通過實踐,我們驗證、升級了自我認知,讓自己的價值觀越來越成熟,在面對未知事物時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,我們才不會迷茫。
參考文獻
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作者:賈承宗 單位:渭南師范學院物理與電氣工程學院