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一、“過程控制”課程創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念和實(shí)施原則

1.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念

在過程控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能激發(fā)學(xué)生自己提出問題，提出解決思路和方法，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出合理的結(jié)論的教學(xué)過程。基于上述概念，可以從以下幾個(gè)方面理解：一是創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本特點(diǎn)是學(xué)生主動的有興趣的去設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，獲取過程控制的相關(guān)知識，而不是被動的完成；二是學(xué)生的主動性不是憑空而來，而是需要教師的激發(fā)引導(dǎo)，所以教師恰當(dāng)?shù)募ぐl(fā)引導(dǎo)是創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要條件；三是開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的目的不僅僅是獲取過程控制的知識，更重要的是為了提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；四是開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)并不意味著要放棄傳統(tǒng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是補(bǔ)充和升華，兩者應(yīng)該相互促進(jìn)，共同幫助學(xué)生提高能力。對于獨(dú)立學(xué)院，“過程控制”課程創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)有其特殊性：一是實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式可以更加靈活，充分調(diào)動獨(dú)立學(xué)院的辦學(xué)優(yōu)勢；二是學(xué)生的思維自由發(fā)散，這樣更有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；三是由于獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)經(jīng)費(fèi)、教學(xué)資源非常有限，所以必須充分利用過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的部件，合理組織創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的開展。

2.實(shí)施原則

作為一門高校開設(shè)的課程，必須遵循一般的教學(xué)原則，符合一般的教學(xué)規(guī)律。除了遵循這些一般的規(guī)律外，獨(dú)立學(xué)院“過程控制”課程創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施還要遵循以下原則：

（1）符合獨(dú)立學(xué)院獨(dú)特的培養(yǎng)目標(biāo)。由于獨(dú)立學(xué)院在定位上與普通本科高校不同，“過程控制”課程創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展首先要符合其獨(dú)特的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，促進(jìn)其實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

（2）堅(jiān)持學(xué)生主體性和教師主導(dǎo)性相結(jié)合的原則。由創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的概念可以知道，主動性是基本特點(diǎn)，而學(xué)生的主動性是由教師的合理激發(fā)引導(dǎo)產(chǎn)生的，因此必須堅(jiān)持學(xué)生主體性和教師主導(dǎo)性相結(jié)合的原則。獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的基礎(chǔ)沒有普通本科生好，所以教師的授課內(nèi)容的選擇、深淺、講解方式至關(guān)重要。既要講清知識點(diǎn)，又能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

（3）堅(jiān)持開放性原則。獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)經(jīng)費(fèi)、教學(xué)資源非常有限，在過程控制創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展過程中，堅(jiān)持開放性原則，既可以解決實(shí)驗(yàn)資源不夠用的問題，又可以讓學(xué)生將自己的想法、猜想隨時(shí)帶去實(shí)驗(yàn)室試做完成。

（4）堅(jiān)持創(chuàng)新性原則。過程控制創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是一種探索型的實(shí)踐活動，既需要教師采用新穎的教學(xué)方式，又需要學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)活動中迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。

二、“過程控制”課程創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織形式和實(shí)施過程

1.組織形式

在獨(dú)立學(xué)院的辦學(xué)環(huán)境下，“過程控制”課程的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)組織形式必須采用“分層次，分階段”的教學(xué)形式，不同階段有不同要求，使學(xué)生在實(shí)踐中不斷提高。“分層次”指的是按基礎(chǔ)和興趣將學(xué)生分成若干小組，在同一階段完成不同的實(shí)驗(yàn)活動。“分階段”指的是小組根據(jù)不同階段完成不同的實(shí)驗(yàn)活動。獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，在過程控制創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，“分層次，分階段”的開展尤為重要。第一階段為基礎(chǔ)階段。小組人數(shù)固定，為四人，小組中兩人基礎(chǔ)較好，另兩人較差，目的是兩個(gè)基礎(chǔ)較差的學(xué)生向兩個(gè)基礎(chǔ)較好的學(xué)生學(xué)習(xí)，該階段主要是完成基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)題目可以在基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)中選擇，如單閉環(huán)控制溫度、壓力、液位、流量等題目。

該階段要求小組的每位成員必須都能在實(shí)驗(yàn)臺獨(dú)立操作完成80%的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)在LabView虛擬軟件中完成這些實(shí)驗(yàn)，否則該成員不能進(jìn)入第二階段。第二階段為興趣階段。可以根據(jù)興趣自由組成小組，每小組人數(shù)可以不同，該階段主要根據(jù)小組成員興趣實(shí)施實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)題目可以從興趣型實(shí)驗(yàn)中選擇，也可以自主設(shè)計(jì)題目。興趣型實(shí)驗(yàn)既包括在雙容水箱液位PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊PID控制等實(shí)驗(yàn)臺上完成的實(shí)驗(yàn)，也包括在LabView虛擬軟件中完成的物料攪拌控制、鍋爐水溫—水壓—水位控制、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速—溫度控制等。興趣階段是教師引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的開始，這些題目的設(shè)定是為了幫助學(xué)生激發(fā)創(chuàng)新靈感。第三階段為創(chuàng)新型階段。不分組、不設(shè)時(shí)間提供開放的實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生隨時(shí)可以去實(shí)踐自己的想法。該階段最重要的是提供一些開放的環(huán)境讓學(xué)生去討論，讓學(xué)生充分的交流，產(chǎn)生創(chuàng)新思路。

2.實(shí)施過程

由上述組織形式的三個(gè)階段可以看出，第一、二階段是第三階段的前提，創(chuàng)新型階段是創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心階段。創(chuàng)新型階段的實(shí)施過程包括四個(gè)步驟：

（1）選定實(shí)驗(yàn)課題。在獨(dú)立學(xué)院教學(xué)資源有限的情況下，選定實(shí)驗(yàn)課題應(yīng)該兼顧實(shí)用性、新穎性、可行性，同時(shí)還應(yīng)該考慮學(xué)生的基礎(chǔ)能不能完成實(shí)驗(yàn)課題。實(shí)用性也就是該實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)實(shí)控制工業(yè)中有沒有實(shí)用價(jià)值。新穎性是指目前該實(shí)驗(yàn)課題有沒有被提出并設(shè)計(jì)過。可行性是指學(xué)生選定的實(shí)驗(yàn)題目能不能通過學(xué)校的實(shí)驗(yàn)儀器或LabView等虛擬軟件操作完成。

（2）分析課題，提出實(shí)驗(yàn)方案和方法，是過程控制創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的最重要環(huán)節(jié)。由于選定題目的新穎性，實(shí)驗(yàn)課題的結(jié)論可能并不知道，因此首先要對實(shí)驗(yàn)結(jié)論提出一個(gè)或幾個(gè)猜測，這有利于實(shí)驗(yàn)方案的選擇和設(shè)計(jì)。然后收集各種可能實(shí)施的方案，綜合比較這些方案，根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的可行性確定最佳的方案，根據(jù)確定的方案選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法。

（3）實(shí)施實(shí)驗(yàn)。將選定的實(shí)驗(yàn)方案方法付諸實(shí)際，此步驟與上述步驟需要反復(fù)交叉，方案的好壞要在實(shí)施實(shí)驗(yàn)后才了解。例如：三容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)中可以采用PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的方案，但控制的好壞只有通過實(shí)施實(shí)驗(yàn)后才了解。

（4）分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，綜合運(yùn)用歸納、推理、對比等方法，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。得到的結(jié)論既要符合過程控制理論基本原理，又要高于基本原理，將其升華到工程運(yùn)用領(lǐng)域。在上述四個(gè)步驟中，教師的引導(dǎo)作用不可缺少。教師可以采用錄像、投影和幻燈機(jī)等媒體輔助過程控制創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來完成過程控制創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，如利用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、用計(jì)算機(jī)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、用計(jì)算機(jī)仿真模擬實(shí)驗(yàn)等。

三、總結(jié)

在獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)環(huán)境下，按照以上方法開展“過程控制”課程的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了良好的效果。

作者：余發(fā)軍 李偉鋒 單位：中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院