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1、过程控制系统/控制工程课程实施大纲基本信息课程代码：课程名称：过程控制系统 Process Control System控制工程 Control Engineering学 分：总 学 时：46 其中:40学时(授课)+6学时(实验)学 期：第6学期上课时间：每周（依据每学期教务处安排而定）上课地点：（依据每学期教务处安排而定）答疑时间和方式：见附表答疑地点：自动化教研室541、授课教室授课对象：自动化专业本科生(大三)任课教师：曾慧敏学 院：自动化与电子信息学院邮 箱：联系电话：158 0822 75191教学理念1.1关注学生的发展教师是“人类灵魂的工程师”，教师是最可亲可敬的人。作为一名教
2、师。“教书育人”是我们最本质的工作，但是“教书”不只是教会学生们书本上的知识，还应更关注学生其它各方面的发展。教育的本质则在协助学生探索自我，并从发现自我、开启自我到实现自我，进而能不断地超越自我。其目的都是更好地为学生发展服务，务求可让学生得到可持续发展的能力，从而提高学生的全面素质。关注学生的发展可以从以下几点入手： 一.关注学生的“主体地位” 现代教育的特征就是发展人的主体性，追求人的全面发展。如果我们还一直充当“主角”，而学生仅仅充当的是“配角”，剥夺了他们自主学习的权力，必定对学生的全面发展造成影响。新课程指出我们的教师应“以学生的发展为本”，因此，我们要牢固树立以学生为主体的教学观
3、念，激发学生参与意识，把主动权归还学生，相信每一位学生都有发展，给学生提供更多的参与机会，给学生搭建一个自主学习的舞台，培养学生为了适应未来的生活而努力准备。 二. 关注学生的“学习兴趣” 学生的学习兴趣直接影响一节课的教学效果，因为“兴趣是最好的教师”，“没有兴趣的学习，无异是一种苦役；没有兴趣的地方，就没有智慧和灵感。”入迷才能叩开思维的大门，智力和能力才能得到发展。课堂上看学生的学习兴趣如何，可从这几点观察：教师是否有创设各种情境诱发学生的求知欲；教师是否能提出矛盾的问题，引起学生的疑惑；教师是否以生动的实例，描述枯燥的概念，使比较抽象的内容变得通俗形象；教师是否有利用思辨问题或实验结论
4、作引导，这样既可激发学生的学习兴趣又可启发学生的思考。三. 关注学生情感、态度与价值观的体现与发展 作为老师，在强调学习基本知识的过程中，要潜移默化地培养学生积极的人生态度，正确的价值观、人生观和科学的世界观，使学生在学习知识的过程中学会正确的价值选择，逐步具有社会责任感，努力为人民服务，树立远大理想。教师应该在思想观念上实现重大转变，充分利用教材和各种有用信息对学生进行培养。处处注意创设民主、宽松的课堂教学氛围，以幽默的话语、尊重和赞赏，正确引导与启发学生，使学生在会心的笑容中轻松掌握知识与方法，并敢于表达自己的情感体验及对自己、同伴、或老师作出合理的评价，使每个学生在这方面都能得到更好的发
5、展。 四关注每一个学生的发展 每个学生是不同的个体，有着不同的生活背景，他们在学习中有着不同的经验与体会，对同一个问题的解决，不同的学生也会表现出不同的思维习惯及见解。美国哈佛大学的心理学家加德纳的智力的结构：多元智能理论告诉我们：每个人都有着八种智能，而且每个人这八种智能的发展也将不同，所以我们的教学要关注学生个性差异，学生不是一个机器制造出来的工业品，要承认和接受学生身心发展、认知规律的差异，不能强求一致。 1.2关注教学的有效性课堂教学是一种目的性和意识性都很强的活动。通过教学，要使学生掌握知识，习得技能，发展智力，形成态度和相应的品质。有效的教学活动必须通过有效的教学方式和学习方式来实
6、现。课堂教学的最终目的是提高学生学习课程的积极性,而学生的积极性是建立在教学有效性的基础上的。只有课堂具有有效性,才能不断提高课堂教学质量与效率。教师、学生及数学课堂都必须进行角色转换,让学生真正成为学习的主人,课堂成为学习和交流的重要阵地。1.3关注教学的策略教学策略含义的观点有：（1） 教学策略是具体的教学方法或技术的总和教学策略是教室教学时有计划地引导学生学习，从而达成教学目标所采取的一切方法（张春兴，1998）。教学策略是为实现教学目标，完成教学任务所采取的方法、步骤、媒体或组织形式等教学措施构成的综合性方案（李康，1994）。（2） 教学策略是教学观念或原则的体现教学策略所谓教学观念
7、或原则，通过教学方法、教学模式或教学手段得以体现（时俊卿，1995）。（3） 教学策略是对教学过程的谋划或系统决策张大军（1997）认为，教学策略是在特定教学情境中为完成教学目标和适应学生学习的需要而做出的教学谋划和采取的教学措施。常见的教学策略有：创造学习的问题情境；引起并保持学生的注意；兼顾学生本省的学科发展；确定责任（学习的责任心）；帮助学生进行课外学习；机理学生从专业的角度思考问题；创造多元的学习体验。1.4关注教学价值观关注情感、态度、价值观是以人为本思想在教学中的体现，其实质就是关注人。关注人（关注情感、态度、价值观）与关注学科（关注知识、技能与过程、方法）也是教学中一对至关重要的
8、关系，从学生的角度来说，它表现为乐学与学会、会学的关系；从教师的角度来说，它表现为教书与育人（教知识与教做人）的关系，从教学的角度来说，它表现为认识与情感的关系。学科教学的重心在学科还是在人?关注学科还是关注人反映了两种不同的教育价值观。过分关注学科，过分强调学科的独立性和重要性，是学科本位论的反映。学科本位论把学科凌驾于教育之上，凌驾于人之上，学科成为中心，成为目的，学校教育、课堂教学成为促进学科发展、培养学科后备人才的手段，这种只见学科不见人的教育观从根本上背离了基础教育特别是义务教育的基本性质和神圣使命。关注人是新课程的核心理念“一切为了每一位学生的发展”在教学中的具体体现，它意味着：第
9、一 关注每一位学生 每一位学生都是生动活泼的人、发展的人、有尊严的人，在教师的课堂教学理念中，包括每一位学生在内的全班所有的学生都是自己应该关注的对象，关注的实质是尊重、关心、牵挂，关注本身就是最好的教育。第二，关注学生的情绪生活和情感体验。孔子说过：知之者莫如好之者，好之者莫如乐之者。教学过程应该成为学生一种愉悦的情绪生活和积极的情感体验。学生在课堂上是兴高采烈还是冷漠呆滞，是其乐融融还是愁眉苦脸?伴随着学科知识的获得，学生对学科学习的态度是越来越积极还是越来越消极?学生对学科学习的信心是越来越强还是越来越弱?这一切必须为我们教师所关注，这种关注同时还要求我们教师必须用“心”施教，不能做学科
10、体系的传声筒。用“心”施教体现着教师对本职的热爱，对学生的关切，体现着教师热切的情感。第三，关注学生的道德生活和人格养成。课堂不仅是学科知识传递的殿堂，更是人性养育的圣殿。课堂教学潜藏着丰富的道德因素，“教学永远具有教育性”，这是教学活动的一条基本规律。教师不仅要充分挖掘和展示教学中的各种道德因素，还要积极关注和引导学生在教学活动中的各种道德表现和道德发展，从而使教学过程成为学生一种高尚的道德生活和丰富的人生体验，这样，学科知识增长的过程同时也就成为人格的健全与发展过程，伴随着学科知识的获得，学生变得越来越有爱心，越来越有同情心，越来越有责任感，越来越有教养。当然，这也要求教师一定要加强自身修
11、养，不断完善自己。总之，关注人的教学才能使学科教学同时成为情感、态度、价值观的形成与发展的过程，从而真正实现人的发展。2课程描述2.1课程的性质过程控制系统是自动化方向的专业必修课，过程控制是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表知识等相结合的一门综合性应用学科。过程控制的目的是在了解、熟悉、掌握生产工艺流程与生产过程的静态和动态特性的基础上，根据工艺要求，是学生在掌握过程控制基本理论和常用控制仪表选用的基础上，能熟练地安装、校验与维护常用控制仪表，能分析、设计、整定过程控制系统，并能熟练地正确调试简单控制系及常用复杂控制系统，熟练得掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。同时，必须注意工程应
12、用中的有关问题。过程控制的任务是由过程控制系统的工程设计与工程实现来完成的。2.2课程在学科专业结构中的地位、作用过程控制是控制理论在工业生产过程中的重要应用，它以控制理论为基础，以自动化仪表和计算机为载体，与工业生产过程和工艺有机结合，构成过程控制系统。工业生产过程自动化的实现要用到过程控制中的单回路控制、复杂控制、先进控制、典型设备及典型工业过程控制等重要内容。过程控制是过程计算机控制系统的核心，学生应对过程控制理论与技术有深入理解。它应该使学生获得比较宽广的、坚实的过程控制和自动控制的基本理论知识、相应的分析计算能力以及一定的实验技能的训练。这是培养提高学生分析和解决工程实际问题的重要环
13、节。过程控制系统在学科中的地位与作用具体体现在一下几个方面：与自动控制理论的联系（思考自控的内容）；与运动控制系统的区别；主要应用场合；支撑课程以及相关基础课程。在整个自动化大类专业中的地位；2.3课程的前沿及发展趋势一、 过程控制装置进展 1、在二十世纪40年代以前，处于手工操作状态，操作工人通过对火候、冷热、色泽、形状等的观察来调整生产过程；2、二十世纪50年代前后，实现仪表控制和局部自动化。采用的是基地式仪表和部分组合仪表；3、二十世纪60年代随着电子技术的迅速发展，采用单元组合仪表（包括气动与电动）以及组装仪表。以420mA和010mA电动模拟信号为统一标准信号的电动模拟控制系统； 与
14、此同时，计算机开始用于过程控制领域。1946年世界上第一台计算机诞生。1959年工业控制计算机（Process Control Computer,如TR300等）在化肥厂和炼油厂试用于控制生产过程。 60年代中期，出现了用计算机实现的直接数字控制DDC（Direct Digital Control ）系统和计算机监控SCC(Supervisory Computer Control)系统。 直接数字控制 起始于50年代末期，开辟了一个轰轰烈烈的计算机工业应用时代 本质 用一台计算机取代一组模拟调节器，构成闭环控制回路，用数字控制技术简单地取代模拟控制技术。优点 计算灵活，精度高，它不仅能实现典型
15、的PID控制规律，还可以分时处理多个控制回路。此外，此DDC也很快发展到PID以外的多种复杂控制。 问题 当时的计算机系统的价格昂贵，计算机运算速度不能满足快速过程实时控制的需求。 集中型计算机控制系统出发点：由于当时的计算机系统的体积庞大，价格非常昂贵，为了使计算机控制能与常规仪表控制相竞争，企图用一台计算机来控制尽可能多的控制回路。优越性： 从表面上看信息集中，集中型计算机控制可以实现先进控制、联锁控制等各种更复杂控制功能；便于实现优化控制和优化生产。问 题：由于当时计算机总体性能低，运算速度慢，容量小，利用一台计算机控制成很多个回路容易出现负荷过载，而且控制的集中也直接导致危险的集中，高度的集中使系统变得十分“脆弱”。在当时，集中型计算机控制系统不仅没有给工业生产带来明显的好处，反而可能严重影响正常生产，因此这种危险集中的系统结构很难为生产过程所接受，曾一度陷入困境。计算机监控系统(SCC) 计算机监控系统 (Supervisory Computer Control)简称SCC，它是利用计算机对工业生产过程进行监督管理和控制的计算机控制系统。监督控制是一个二级控制系统，DDC计算机直接对被控对象和生产过程进行控制，其功能类似于DDC直接数字控制系统。 直接数字控制系统的设定值是事
