過程控制工程課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)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(yè)未來用三個十年左右時間實(shí)現(xiàn)制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國的轉(zhuǎn)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(xué)的必要性及可行性,設(shè)計(jì)了四個與課程教學(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化專業(yè)的特點(diǎn)與課程特色,探索在“過程控制工程”課程中實(shí)施課程思政的應(yīng)用與融合,科學(xué)有效地推動大學(xué)“過程控制工程”教學(xué)工作的發(fā)展。
關(guān)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(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)型勢不可擋,為了實(shí)現(xiàn)“中國智造”和“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變,除了科技的發(fā)展,提高制造業(yè)的國際化水平,還需要形成優(yōu)秀的思維品質(zhì)?;凇爸袊圃?025”的背景下,通過“過程控制工程”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(gòu)建完善的精神素養(yǎng)?!哆^程控制工程》是工科電氣專業(yè)一門必不可少的工科基礎(chǔ)課程,同時也是聯(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,過度依賴考試結(jié)果,從而引發(fā)知識領(lǐng)悟與價值體系之間的斷層。所以,如何利用課堂教學(xué)作為主戰(zhàn)場,將思政元素與專業(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)生通過本課程的學(xué)習(xí),能夠全面了解工業(yè)生產(chǎn)過程中,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。掌握過程控制的基本概念、基本理論、過程控制系統(tǒng)的各種分析方法及線性系統(tǒng)的投運(yùn)和整定,同時適當(dāng)運(yùn)用控制理論對工業(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?!哆^程控制理論》課程思政的建設(shè)目標(biāo):一是通過國內(nèi)外控制系統(tǒng)的發(fā)展史培養(yǎng)學(xué)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(tǒng)啟發(fā)學(xué)生“持之以恒”的思想,理解作為未來過程控制的工程技術(shù)人員應(yīng)具有的社會責(zé)任意識,于工作中遵守職業(yè)規(guī)范,掌握團(tuán)隊(duì)協(xié)作理念;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”中的價值觀,幫助學(xué)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(xué)案例設(shè)計(jì)
《過程控制工程》是一門理論性較強(qiáng)的課程,需要深入梳理《過程控制工程》課程思政教育的內(nèi)容,根據(jù)每一章課程知識不同的側(cè)重點(diǎn),探索對應(yīng)的思政元素和人文價值,潛移默化的融合在日常教學(xué)中,筆者通過不斷拆解課本知識重難點(diǎn),集中通過四個點(diǎn)來剖析和設(shè)計(jì)“課程思政”教學(xué)案例:(1)控制系統(tǒng)國內(nèi)發(fā)展史部分。在現(xiàn)代工業(yè)控制中,過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。從鴉片戰(zhàn)爭到改革開放,從實(shí)業(yè)救國到民族復(fù)興,我國工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了翻天覆地的變化,一戰(zhàn)時期近代民族工業(yè)的“黃金時代”與現(xiàn)代工業(yè)國際化、全球化的競爭發(fā)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(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)不會學(xué)會獨(dú)立成長。(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(tǒng)部分。選擇性控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容通過理論啟發(fā)我們“擇善而從”中的價值觀。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,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。
2.1課程思政案例
2.1.1案例說明過程控制技術(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”的工業(yè)大潮中啟動籌劃建設(shè)紡織廠。第二年開始置地設(shè)廠。初始預(yù)計(jì)投資六十萬兩,第三年籌備不到五萬兩。1898年,張謇經(jīng)過劉坤一介紹,引入湖北官紗局置于上海未啟動的紡紗機(jī),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(dān)。第四年工廠在江南通州啟動生產(chǎn)。工廠附近擁有大量物美價廉的原材料。當(dāng)時人工費(fèi)用亦是低廉,苛捐雜稅也有所減免。并且當(dāng)時本土紡織業(yè)需求大量工廠產(chǎn)品,為工廠創(chuàng)造了優(yōu)越的市場條件,致使工廠收入持續(xù)攀高。1903年增紗錠4.08萬枚,又以盈余添購2.6萬紗錠開設(shè)大生二廠,1907年投產(chǎn)。1915年增設(shè)分廠,同時在海門籌設(shè)第三廠。2.1.2思政的融合點(diǎn)本案例主要了解張謇的生活簡歷,知道他的創(chuàng)業(yè)活動,探究他創(chuàng)業(yè)的精神動力。通過對張謇創(chuàng)業(yè)的曲折經(jīng)歷,使同學(xué)了解近代中國工業(yè)發(fā)展的苦與甜。同時思考為什么這一時期會出現(xiàn)“設(shè)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(yè)的崎嶇發(fā)展路,從而引發(fā)同學(xué)們愛國和強(qiáng)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(diào)節(jié)器和一個執(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)和簡單的一種,因此,其又被稱為簡單控制。步入大學(xué)后,很多同學(xué)首先要面對的就是獨(dú)立自主,如何獨(dú)立生活與學(xué)習(xí),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(jìn)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(tài),成功是一個極少的狀態(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,不斷試錯后終會找到最優(yōu)的方法。2.2.2思政的融合點(diǎn)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(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)生明白一個道理:成長需要我們擁有獨(dú)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(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)。通過分析自己掌握的學(xué)習(xí)效果和知識目標(biāo)規(guī)劃之間的差距,不斷修補(bǔ),使差距趨于零左右。“天下難事必作于易,天下大事必作于細(xì)”。以每一個小目標(biāo)作為終點(diǎn)不斷靠攏,最后匯聚所有目標(biāo)掌控全局。
2.3課程思政案例
2.3.1案例說明比值控制系統(tǒng)是指完成兩個或者兩個以上參數(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)過程中,進(jìn)入氣化爐的氧氣和重油流量應(yīng)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(yán)重時甚至?xí)馉t子爆炸;如果氧量過低,則生成的炭黑增多,還會發(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,且對安全生產(chǎn)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(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)價值。2.3.2思政的融合點(diǎn)本案例主要通過重油氣化的造氣生產(chǎn)過程和鍋爐燃燒過程來啟發(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(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,增加到普通的自動控制系統(tǒng)上的組合控制方案。正常控制與取代控制構(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,一旦工作過程中間有參數(shù)趨于危險(xiǎn)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(diǎn),此后之前停擺的一本分正常工作開始運(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(shù)指標(biāo)必須達(dá)標(biāo),當(dāng)其中有參數(shù)出現(xiàn)臨界值時,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,常常會得不償失,浪費(fèi)更多材料和經(jīng)濟(jì)價值。2.4.2思政的融合點(diǎn)本案例主要通過精餾塔的液泛現(xiàn)象來啟發(fā)選擇性控制系統(tǒng)中擇善從之的價值觀,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,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(zhì)變。選擇的過程就是實(shí)踐。通過實(shí)踐,我們驗(yàn)證、升級了自我認(rèn)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。
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作者:賈承宗 單位:渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院