过程控制工程课程思政教学设计研究

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摘要:“中国制造2025”将是中国工业未来用三个十年左右时间实现制造业大国向制造业强国的转变。基于“中国制造2025”的背景下，本文阐述了“过程控制工程”课程思政政教学的必要性及可行性，设计了四个与课程教学内容相匹配的“课程思政”教学案例，结合电气工程及其自动化专业的特点与课程特色，探索在“过程控制工程”课程中实施课程思政的应用与融合，科学有效地推动大学“过程控制工程”教学工作的发展。

关键词:“过程控制工程”;课程思政;“中国制造

2025”“中国制造2025”将是中国工业正在实施的发展纲领、顶层设计。产业的转型势不可挡，为了实现“中国智造”和“中国创造”的转变，除了科技的发展，提高制造业的国际化水平，还需要形成优秀的思维品质。基于“中国制造2025”的背景下，通过“过程控制工程”课程思政政教学，使工科思维同思政思维相辅，塑造完善的人生价值，工科知识同思政知识相成，形成健全的知识储备，工科精神同思政精神相融，构建完善的精神素养。《过程控制工程》是工科电气专业一门必不可少的工科基础课程，同时也是联系理论和实践的一道桥梁，目前课程教学引导性较差，过度依赖考试结果，从而引发知识领悟与价值体系之间的断层。所以，如何利用课堂教学作为主战场，将思政元素与专业课程相融合，培养学生的工匠精神和人文素养，显得至关重要。

1课程思政教学目标

课程的培养目标是学生通过本课程的学习，能够全面了解工业生产过程中，应用的控制系统和控制方案，以此作为重点内容进行较为系统的阐述，从基本理论分析到生产现场的实施深入浅出，一一探讨，如单回路控制、比值控制、选择性控制、前馈控制等。掌握过程控制的基本概念、基本理论、过程控制系统的各种分析方法及线性系统的投运和整定，同时适当运用控制理论对工业工程，进行必要的定量或定性分析，从物理概念上予以解释。《过程控制理论》课程思政的建设目标:一是通过国内外控制系统的发展史培养学生的爱国情怀、民族自信和大国工匠精神;二是以单回路控制系统启发学生“持之以恒”的思想，理解作为未来过程控制的工程技术人员应具有的社会责任意识，于工作中遵守职业规范，掌握团队协作理念;三是以比值控制系统启发学生“相得益彰”的真理，从选择性控制系统启发学生“择善而从”中的价值观，帮助学生树立正确的人生观、价值观和世界观，用辩证的思维思考客观世界。

2教学案例设计

《过程控制工程》是一门理论性较强的课程，需要深入梳理《过程控制工程》课程思政教育的内容，根据每一章课程知识不同的侧重点，探索对应的思政元素和人文价值，潜移默化的融合在日常教学中，笔者通过不断拆解课本知识重难点，集中通过四个点来剖析和设计“课程思政”教学案例:(1)控制系统国内发展史部分。在现代工业控制中，过程控制技术是一历史较为久远的分支。从鸦片战争到改革开放，从实业救国到民族复兴，我国工业发展经历了翻天覆地的变化，一战时期近代民族工业的“黄金时代”与现代工业国际化、全球化的竞争发展对比，每一个时期都充斥着浓厚的民族自信和爱国主义精神。(2)单回路控制系统部分。单回路控制系统教学内容里面展示的是单回路闭环控制的方法，单回路反应的是独立与坚强，闭环反馈反应的是坚持不懈，两者都让我们受益匪浅。人生的道路中，不经历艰难，就不懂得坚持的意义有多么重要;不遭遇挫折，永远不会学会独立成长。(3)比值控制系统部分。比值控制系统教学内容里面展示的理论启发的是相得益彰的真理。成功的前提互相配合，互相辅助，缺一不可。融入团队，把自己当成团队的协作者，“人生战略的起点不是竞争，而是利他。我们通过给他人带来价值而获得利益，通过让更多人获得价值而让自己的利益最化。”(4)选择性控制系统部分。选择性控制系统教学内容通过理论启发我们“择善而从”中的价值观。三人行，必有我师焉;择其善者而从之，其不善者而改之。集思广益，博采众长，在集聚各方智慧的基础上择善而从，迅速做出科学决断，并使之立即付诸实施。

2．1课程思政案例

2．1．1案例说明过程控制技术的发展史就是近代工业的发展史，1895年，张謇在“工业救国”的工业大潮中启动筹划建设纺织厂。第二年开始置地设厂。初始预计投资六十万两，第三年筹备不到五万两。1898年，张謇经过刘坤一介绍，引入湖北官纱局置于上海未启动的纺纱机，估价25万两，以国有股份投资工厂，盈则收取利息，亏则国家承担。第四年工厂在江南通州启动生产。工厂附近拥有大量物美价廉的原材料。当时人工费用亦是低廉，苛捐杂税也有所减免。并且当时本土纺织业需求大量工厂产品，为工厂创造了优越的市场条件，致使工厂收入持续攀高。1903年增纱锭4．08万枚，又以盈余添购2．6万纱锭开设大生二厂，1907年投产。1915年增设分厂，同时在海门筹设第三厂。2．1．2思政的融合点本案例主要了解张謇的生活简历，知道他的创业活动，探究他创业的精神动力。通过对张謇创业的曲折经历，使同学了解近代中国工业发展的苦与甜。同时思考为什么这一时期会出现“设厂自救”的浪潮?这一时期的大生纱厂将会面临哪些困难，又有哪些有利因素?通过近代中国民族工业的崎岖发展路，从而引发同学们爱国和强国的大义之情。

2．2课程思政案例

2．2．1案例说明单回路控制回路又称单回路反馈控制。通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器(或变送器)、一个调节器和一个执行器所构成的单闭环控制系统。因为在全部反馈控制中比较，单回路其控制、结构原理都是最基础和简单的一种，因此，其又被称为简单控制。步入大学后，很多同学首先要面对的就是独立自主，如何独立生活与学习，陌生带来的诸多挫折，需要持之以恒的决心。人生就是不断试错不断改进的过程，一件事情的成功，试错的过程是占了99%，1%才是成功，犯错是一个正常的状态，成功是一个极少的状态，所以我们需要坚持不懈的努力奋斗，如同反馈系统一样，不断试错后终会找到最优的方法。2．2．2思政的融合点本案例主要通过介绍单回路控制的基本原理说明:单回路反应的是独立与坚强，闭环反馈反应的是坚持不懈，帮助青年学生明白一个道理:成长需要我们拥有独立思考的能力，听取别人的意见非常重要，但更重要的是倾听自己内心的想法，重视自己的感受，只有自己的反馈才是实际的回应。通过分析自己掌握的学习效果和知识目标规划之间的差距，不断修补，使差距趋于零左右。“天下难事必作于易，天下大事必作于细”。以每一个小目标作为终点不断靠拢，最后汇聚所有目标掌控全局。

2．3课程思政案例

2．3．1案例说明比值控制系统是指完成两个或者两个以上参数，符合特定的比例关系的控制系统。在重油气化的造气生产过程中，进入气化炉的氧气和重油流量应保持一定的比例，若氧油比过高，因炉温过高使喷嘴和耐火砖烧坏，严重时甚至会引起炉子爆炸;如果氧量过低，则生成的炭黑增多，还会发生堵塞现象。所以保持合理的氧油比，不仅为了使生产能正常进行，且对安全生产来说具有重要意义。再如在锅炉燃烧过程中，必须保证空气量和燃料量服从特定比例标准，在送入炉膛内，这样才可以发挥其最高的经济价值。2．3．2思政的融合点本案例主要通过重油气化的造气生产过程和锅炉燃烧过程来启发比指控制系统中的相辅相成，使学生明白天上的繁星无数，合作像一颗巨大而明亮的恒星，吸引光芒微弱的行星，才形成的浩如烟海的广袤星云。一人则形单影只，于团队中方可事半功倍;一滴水落地蒸发，涌入大江大河则惊涛骇浪。假如你只是沧海一粟，拥抱整个大海，全世界将任你翱翔，这就是融入的力量合作双赢，人生精彩。

2．4课程思政案例

2．4．1案例说明选择性控制是在生产加工中，把一些工业比例的约束条件所达成的逻辑关系，增加到普通的自动控制系统上的组合控制方案。正常控制与取代控制构成完整的系统，大多数情况下正常控制完成任务，取代控制保持不动，一旦工作过程中间有参数趋于危险极限的边界值时，一部分取代控制参与其中，一部分正常工作开始停摆，直至所有工作重回中点，此后之前停摆的一本分正常工作开始运作。精馏塔的液泛现象是各种原因造成液相堆积超过其所处空间范围，针对精馏塔的工作，其正常工作的所有参数指标必须达标，当其中有参数出现临界值时，系统首先自我剖析做出正确的预判，假如系统出现了一系列异常值致使产品质量下降后，才做出反馈，常常会得不偿失，浪费更多材料和经济价值。2．4．2思政的融合点本案例主要通过精馏塔的液泛现象来启发选择性控制系统中择善从之的价值观，指导学生努力让正确的选择成为当下最好的那一个，很多选择都不是立马见效，我们能做的就是在确定正确前提下，全力以赴，完成基本的积累过程，让量变引起质变。选择的过程就是实践。通过实践，我们验证、升级了自我认知，让自己的价值观越来越成熟，在面对未知事物时能够做出更好地选择。只有知道自己有什么，要什么，该放弃什么，我们才不会迷茫。

参考文献

［1］提升课程思政建设的意识和能力(新论)［N］．人民日报，2021-07-28(7)．

［2］杨超，苏畅，田聪，等．“中国制造2025”背景下煤电化电气工程及其自动化专业人才培养模式的改革研究———评《中国制造2025》［J］．机械设计，2021．

［3］翁维勤，孙洪程．过程控制系统及工程［M］．(第2版)．北京:化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心，2002．

［4］孙秋野，黄雨佳，高嘉文，等．工科专业课课程思政建设方案:以《电力系统分析》课程为例［J］．中国电机工程学报，2021，41(2):11．

［5］张辉，马向东．课程思政视域下新时代高校思政教育新途径研究［J］．陕西教育(高教)，2022，(02):22-23．

作者：贾承宗 单位：渭南师范学院物理与电气工程学院