“热工过程控制系统”金课建设探索

陈志盛 王鸿懿

摘    要：建设高水平的“热工过程控制系统”课程对夯实热工类专业学生的知识基础，培养学生具备一定专业视野、工程实践能力、自我学习能力以及创新能力具有重要作用。文章基于当前课程教学的瓶颈问题，挖掘与一流课程建设目标的差距，从课程目标、教学理念、教学内容和手段、师资建设方面，提出构建“热工过程控制系统”“金课”教学体系的主要思路。

关键词：热工过程控制系统;“金课”建设;实施路径

中图分类号：G642.4          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2021）10-0022-02

一、“热工过程控制系统”课程建设现状

“热工过程控制系统”课程是面向自动化专业（热工过程方向）高年级学生开设的一门核心课程，也是能源与动力工程等专业的选修课程，主要讲述以电力生产过程中的主要设备（锅炉、汽轮机和辅助设备等）为对象的热工过程控制系统的结构、工作原理、一般的分析设计方法和基本实验技能[1]。建设高水平的“热工过程控制系统”课程对于夯实热工类专业学生的知识基础，培养学生具备初级专业视野以及工程实践能力、自我学习能力和创新能力尤为重要。目前热工过程控制系统课程建设与一流水平要求尚有差距，还存在以下突出问题。

（一）整个教学体系中课程间关联度不足

自动控制类课程教学内容存在知识点重复或脱节现象。比如学生反映“热工过程控制系统”课程前半部分教学内容与自动控制原理课程区分度不够大，而工程中常用的PID控制器设计方法在两门课程中都没有重点讲解，因此在针对具体对象进行反馈控制设计时很难确定相关参数。

（二）实践环节短板明显

现有的“热工过程控制系统”课程在期末安排两周的课程设计。但总体而言，课程设计中“练”的成分还是有所欠缺，部分教师在指导过程中过于强调控制系统设计的理论分析，实践环节仅以仿真为主，对学生实践能力的提高帮助有限。

（三）课程考核方式简单

随着课程考核改革工作的推进，只以期末考试作为考核依据的情况得以改变。不过，在没有科学规划和认真监督情况下，以论文和报告形式的考核方式有时也难以正确评价学生的知识习得，甚至容易让部分学生养成抄袭、剽窃等学术不端的习惯。

当前我国高等教育内涵建设的核心任务是“打造‘金课，淘汰‘水课”[2-3]。符合现代教育形势和教学规律的“金课”能够从不同维度达成课程教学目标，是实现“两性一度”（高阶性、创新性、挑战度）要求的关键要素[4-5]。依托互聯网和即时通信工具的在线教育平台的出现很大程度上改变了当代高等教育的行为和方式，转变了人们长期形成的基于课堂教学的知识传授观念。面对新兴教育技术的影响和挑战，有必要抓住机遇，在专业课程教学理念、方法和内容、考核评价方式等各方面进行有针对性的重构和完善。

二、“金课”建设目标和理念的重构

（一）适应“两性一度”要求的教学目标

契合教育部关于“金课”高阶性、创新性、挑战度要求制定课程建设目标是打造“热工过程控制系统”一流课程的根基。“热工过程控制系统”课程中的理论基础可能在很长一段时间内都不会有大幅改变，但新技术和新机组在能源电力行业中的应用要求学生具备高阶思维能力。我国高校部分工科专业学生仍保留应试教育学习习惯，他们解决问题的思路基本遵循课本中描绘出来的框架路线，如果在课程教学中增加一定挑战度的知识点，不仅可以有效改变学生思维固化的学习模式，让学生了解热工过程控制系统发展趋势和前沿技术，置身于工程背景中挖掘问题的解决方法，并且能在考虑经济性和环境保护等多种约束条件下完成优化设计。当下科技日新月异，社会生产生活方式大变革对创新型人才需求迫切。尽管课程教学仍以知识传授为主，但不妨碍有针对性的产教融合，在创新性实践活动中给予学生更多的锻炼机会。

（二）从教师中心到学生中心的理念重构

在线教育技术的发展是真正破解从“教师为中心”到“学生为中心”难题的关键因素。传统的教学方式往往很难脱离“传者中心”模式，即使进行以“受者中心”的教学模式改革，大多也流于形式——学生在课堂上积极发言的寥寥无几，大部分人成了无所适从的旁观者。在“热工过程控制系统”线上线下混合式“金课”建设中，将微课在线教学与课堂研讨教学相结合，让学生通过弹幕这种年轻人喜爱的方式表达他们的意见，掌握学生的学习态度和学习状态，实时调整教学内容和手段，让学生喜欢这门课，真正学到适应未来工作岗位需要的知识和技能。

（三）从知识主体到价值主体的转变

以往的课程教学一般以知识传授为基线，着重培养学生的专业技能，尽管也有思政教育方面的考量，但大多浮于浅层，思政教育和专业教育看似融合，实则界限分明。事实证明，仅具备良好的专业能力难以满足今后工作岗位的需求，良好的职业价值观在学生毕业后的个人职业生涯中同样至关重要。针对这种情况，我们在课程建设中强调思政引领，提出从知识主体到价值主体转变的思路，要求通过本课程学习，学生达成以下思想品德和职业人文素质：厚植爱国主义情怀和大国工匠精神，通晓能源电力行业规则和国际惯例，能承担社会、知识和环境背景下的道德责任，自觉融入到实现中华民族伟大复兴的能源电力建设中去。

三、“金课”建设的主要策略与实践

（一）优化教学内容

通过对当前课程教学不足之处进行分析，教学团队对课程内容进行了适应“两性一度”要求的优化调整。本课程知识点多，涵盖了热工对象建模、控制器动态特性分析、单回路控制系统、复杂控制系统理论、汽包锅炉控制系统、直流锅炉控制系统、单元机组协调控制系统等内容。在以往的教学过程中，常以课程知识架构完整性组织教学内容，结果陷入“处处是重点、处处吃不透”的怪圈。针对该问题，我们提出“实、新、德”的教学内容设计思路。“实”指在教学过程中理论联系实际，增强挑战度，例如我们以某电厂电机轴承温度测点进水导致一次风机跳闸案例来讲解热工控制系统测量装置设计选型知识点。“新”指贴合新的工程背景进行优化调整知识点，把跟不上技术发展的旧理论淘汰掉，比如讲授大型火力发电机组的先进控制技术应用、云控制理论研究前沿等，带领学生展开头脑风暴思维创新。“德”指在知识传授的同时用春风化雨般的方式自然融入思政元素，例如把能源电力行业的大国工匠事迹植入课程导学案中，引领学生逐步树立正确的价值追求和职业素养，让学生明白高尚的人格在职业发展中的重要作用，要会做事、会做人，更要为中华民族的伟大复兴奋力前行。

（二）创新教学方法

“热工过程控制系统”课程的内容涵盖了自动控制原理、热工理论基础、热力设备及运行等选修课程知识，理论复杂，实践环节多，课堂讲授难。针对这个问题，我们提出了“教—学—练”模式：“教”是以重点难点串成线上—线下知识传授的骨架，同时将网络教学平台、社交APP等交互式信息工具应用于课堂教学，通过虚拟建模和交互式技术将主要热力设备结构和运行过程呈现出来，解决设备接触难的问题，用数字仿真平台演示控制系统动态响应，解决实验难的问题;“学”突出以学生为主导的理念，教学过程强调线上和线下教学内容的连贯性和有机融合，分为课前引导自学、课中研讨释疑、课后拓展实践三部分;“练”是以学院实践平台为依托，联系实际工程案例制定练习题、设计题和实践题，结合课内实验和虚拟仿真深度把握知识要点，锤炼基本的实践技能。

（三）改革考核方式

传统的“热工过程控制系统”课程考核方法是期末笔试考试决定学生的成绩，这种方法对于学习过程和综合学习效果的综合考核程度不高。在本课程“金课”建设中，我们围绕过程质量监测为中心优化课程考核方式，考试和考察结合，线上与线下并重，多层次促进学生在整个教学过程中的主动性和学习深度。比如课程最终成绩由以下几个模块组成：课前预习效果（占比20%），主要包括学习任务清单完成度、先导自测题评分、组内研讨情况等考察内容;课堂学习效果（占比30%），包括到課率、课堂研讨参与程度、创新思维评价等;课后拓展实践（占比20%），包括专业文献阅读与分析、软件工具应用与开发、控制系统优化设计挑战赛、团队工作总结与报告等;期末考试（占比30%）。考察环节我们重点监督学生养成良好的品质，杜绝抄袭和剽窃现象。

（四）打磨教学团队

师资团队是“热工过程控制系统”金课建设的主力军。首先，参与到课程教学中的每位教师都应兼具深厚的学术水平和高尚的师德师风，教师在课内外展现出来的治学境界、敬业程度在无形中为学生树立了很好的职业价值观典范。其次，教学团队还应积极吸纳有不同课程教学经历或丰富工程实践经验的骨干教师参与进来。“热工过程控制系统”课程是一门面向高年级本科生的专业课程，尽管这些学生已经先修了其他专业课程，但是还不能很好地梳理清楚整个专业课程体系的脉络。比如在介绍控制系统的构成时，需要引导学生思考测量和控制装置在信号产生和收发过程中的同步性，此时教师要对“微机原理与接口技术”课程的相关知识点理解透彻才能为学生阐释清楚。再次，课程教学团队要定期组织研讨，总结分析教学过程中遇到的各种问题，形成迭代优化课程设计的良好模式，特别是要针对课程设计等实践环节进行产教融合改革，多维度达成“两性一度”的一流课程建设目标。

参考文献：

[1]刘禾.火电厂热工自动控制技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2015：1-9.

[2]汤智，计伟荣.金课：范式特征、建设困局与突围路径[J].中国高教研究，2020（11）.

[3]刘斯文，程晋宽.大学“金课”的建构逻辑：起点、过程与走向[J].高校教育管理，2020（6）.

[4]汤晓蒙，何昕，杨婕.有关“金课”概念的省思[J].高教探索，2020（10）.

[5]祝士明，郭琰.深度融合智能技术的金课建设：框架与路径[J].现代教育技术，2020（8）.

[责任编辑  宋    宇]