化工儀表及自動化教學(xué)方案設(shè)計(jì)書-課程總體設(shè)計(jì)1課程

《化工儀表自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書第一部分----課程總體設(shè)計(jì).課程介紹《化工儀表及自動化》是的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其涉及知識面較廣。本課程學(xué)習(xí)需要具備物理、化工原理、自動控制原理等方面的知識；并且本課程包含許多工程實(shí)際問題，要求在學(xué)習(xí)理論知識的同時(shí)還需要掌握實(shí)解決實(shí)際問題的思維方式。由于本校開設(shè)此課程的專業(yè)為藥物制劑、生物工程、制藥工程，考慮到學(xué)生在物理學(xué)、尤其是電路部分的基礎(chǔ)比較薄弱，以及在畢業(yè)后工作中的應(yīng)用情況，會相應(yīng)的對書中所涉及的電路部分做適當(dāng)刪減與更改。理論課時(shí)完成后，組織學(xué)生見識實(shí)習(xí)時(shí)，實(shí)習(xí)地點(diǎn)選取藥廠，讓學(xué)生對制藥行業(yè)所應(yīng)用的儀表和自動化設(shè)備有初步了解。學(xué)習(xí)完本課程后，學(xué)生應(yīng)具備一定的自動控制方面的基本知識和基本技能，能與自控人員配合，共同確定自動控制系統(tǒng)的方案。主要掌握如下內(nèi)容：自動控制系統(tǒng)的基本概念；工藝變量（溫度、壓力、流量、液位、成分等）的檢測方法和檢測儀表（變送器）的工作原理、特點(diǎn)，以及儀表選擇、使用等方面的基本知識；調(diào)節(jié)器的基本控制規(guī)律；各種自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)及其應(yīng)用場合。.教學(xué)目的和目標(biāo)《化工儀表及自動化》是一門涉及多門工科課程基礎(chǔ)的學(xué)科，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性?！痘x表及自動化》課程的目的在于通過教育，增強(qiáng)學(xué)生對化工行業(yè)，尤其是制藥行業(yè)的認(rèn)識，培養(yǎng)并提高學(xué)生綜合運(yùn)用化工儀表理論知識的能力，為今后的工作實(shí)踐打下基礎(chǔ)。由于本課程內(nèi)容上更加偏重工科，所以不僅僅要求學(xué)生學(xué)懂課堂上講授的知識，更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的思考方式，在今后處理實(shí)際問題中，能夠從不同的角度去思考，把書本的知識變成常識。.備課要求教材分析由于本課程涉及面較廣，屬于交叉學(xué)科，所以可選擇的教材種類不是很多經(jīng)過比較分析，決定選用厲玉鳴教授主編，王建林教授副主編《化工儀表及自動化》（第五版），化學(xué)工業(yè)出版社。與愈金壽教授所編寫的第二版《化工儀表及自動化》相比，難度有所降低，但考慮第二版為專業(yè)性專業(yè)（非自動化專業(yè)）教材，第四版在教學(xué)適應(yīng)性上和系統(tǒng)性上更《化工儀表及自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書適合本校專業(yè)學(xué)生使用。其他常用的教材如《儀表與自動化》（何道清），《化工儀表及自動化》（孟華）均為工科專業(yè)學(xué)生使用，難度上不適合制藥專業(yè)，且版本較老，故不選用。參考文獻(xiàn)[1]厲玉鳴.《化工儀表及自動化》（第二版）.化學(xué)工業(yè)出版社.[2]厲玉鳴.《化工儀表及自動化》（第四版）.化學(xué)工業(yè)出版社.[3]何道清.《儀表與自動化》.化學(xué)工業(yè)出版社.[4]孟華.《化工儀表及自動化》.化學(xué)工業(yè)出版社.學(xué)生分析本課程涉及制藥工程、藥物制劑、生物工程三個(gè)專業(yè)的學(xué)生。對學(xué)生分析有兩個(gè)方面1）總體上，三個(gè)專業(yè)的學(xué)生對本課程涉及的一些物理、自動化方面的只是比較匱乏，所以講解時(shí)應(yīng)注意由簡入深、多舉例子，讓學(xué)生認(rèn)識到本課程的重要性，并培養(yǎng)學(xué)生的興趣。2）分開講，三個(gè)專業(yè)的學(xué)生在講解時(shí)應(yīng)有針對性的書本上沒有的舉實(shí)例，制藥行業(yè)偏向設(shè)備裝置；藥劑行業(yè)偏向工藝流程；生工專業(yè)則適當(dāng)引入發(fā)酵、食品的相關(guān)的例子。.教學(xué)過程教學(xué)方法結(jié)合課程和學(xué)生特點(diǎn)，本課程主要采用以下教學(xué)方法：（1）通過語言形式獲得間接經(jīng)驗(yàn)的方法。這類教學(xué)方法主要是通過教師和學(xué)生口頭語言活動及學(xué)生獨(dú)立閱讀書面語言為主想學(xué)生傳遞知識與信息。該方法實(shí)現(xiàn)主要通過：講授法、討論法和讀書指導(dǎo)法。a.講授法:教師運(yùn)用口頭語言向?qū)W生解釋概念、論證原理和闡明規(guī)律的一種教學(xué)方法。主要運(yùn)用于基本原理、概念、理論的解釋和闡述。b.討論法:在教師指導(dǎo)下，由全班或小組圍繞某一種中心問題通過發(fā)表各自意見和看法，共同研討，相互啟發(fā)，集思廣益地進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種方法。b.讀書指導(dǎo)法:教師有目的、有計(jì)劃地指導(dǎo)學(xué)生通過獨(dú)立閱讀教材和參考資料獲得知識的一種教學(xué)方法。主要運(yùn)用于了解部分的內(nèi)容和本教材中未全面介紹的內(nèi)容?！痘x表及自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書（2）以直觀形式獲得直接經(jīng)驗(yàn)的方法。這類教學(xué)方法是指教師組織學(xué)生直接接觸實(shí)際事物并通過感知覺獲得感性認(rèn)識，領(lǐng)會所學(xué)的知識的方法。該方法的實(shí)現(xiàn)通過實(shí)際進(jìn)藥廠見習(xí)完成。（3）PBL法，由于課程設(shè)計(jì)實(shí)際工程問題較多，適宜采用問題引導(dǎo)式教學(xué)方法（PBL），在課堂提出問題，讓學(xué)生在課后自主收集整理資料，通過討論合作解決問題?；氐秸n堂后再由教師點(diǎn)評。該方法能夠在調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)性的同時(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生解決問題的能力。課件要求制作與本教材配套的，并與學(xué)生學(xué)習(xí)水平能力相適應(yīng)的一套Powerpoint課件，在課堂中結(jié)合板書使用。課件的主要功能是展示每一章節(jié)內(nèi)容的提綱，重點(diǎn)，使教學(xué)效果達(dá)到最佳。課堂教學(xué)組織采用多媒體設(shè)備與課堂講解相結(jié)合的方法:利用多媒體設(shè)備以圖片和視屏相結(jié)合，老師對課本知識相應(yīng)的講解,讓學(xué)生印象深刻，思路得到進(jìn)一步拓展。成績與考核期末考試前組織進(jìn)行一次復(fù)習(xí)，以概念和習(xí)題為主要復(fù)習(xí)對象，利用課堂討論教學(xué)總結(jié)教材的重點(diǎn)內(nèi)容，并強(qiáng)調(diào)一些基本概念，加深學(xué)生們對知識點(diǎn)的印象。期末考試是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，本課程的考核成績采用期末考試卷面成績與平時(shí)作業(yè)相結(jié)合的方法，滿分為100分：期末考試卷面成績滿分為100分，占期末考核成績的70%；平時(shí)考核成績占30%。期末考試采用閉卷方式。其中平時(shí)考核的30%成績分為三個(gè)部分.考勤成績，單學(xué)期隨機(jī)考勤3-5次。.章節(jié)考核，以提問，或布置課后任務(wù)形式.課堂討論對于該課程的考核方式要根據(jù)反饋及時(shí)做出調(diào)整，以保證對學(xué)生的客觀評價(jià)。教學(xué)安排本課程共45節(jié)，（理論36節(jié)，見識實(shí)習(xí)9節(jié)）具體安排如下表?！禖hemicalinstrumentationandautomation》

《化工儀表及自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書表1《化工儀表及自動化》教學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容（章節(jié)）學(xué)時(shí)講授討論見習(xí)第一章自動控制系統(tǒng)基本概念4第二章被控對象的數(shù)學(xué)模型31第三章檢測儀表及傳感器61第四章顯示儀表3第五章自動控制儀表41第六章執(zhí)行器5第七章簡單控制系統(tǒng)3第八章復(fù)雜控制系統(tǒng)21復(fù)習(xí)2見識實(shí)習(xí)9合計(jì)45.教學(xué)具體要求通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握化工儀表及自動化的基本概念、基本原理、基本知識，學(xué)會應(yīng)用化工儀表及自動化相關(guān)知識。在教學(xué)過程中，有關(guān)基本知識、基本原理按“了解、理解、掌握"三個(gè)層次進(jìn)行。了解：要求學(xué)員對這部分內(nèi)容知道，對其中涉及到化工儀表及自動化的基本理論有所知曉。一般以選擇、判斷等題型進(jìn)行考核。理解：要求學(xué)員對所介紹的這部分內(nèi)容能夠理解并基本把握。一般以論述、案例分析、簡答等題型進(jìn)行考核?！痘x表及自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書掌握：要求學(xué)員對基本概念、理論與方法這部分內(nèi)容能夠深入理解并熟練把握，同時(shí)能權(quán)變地應(yīng)用到實(shí)踐中去。一般以名詞解釋、選擇、判斷、簡答等題型進(jìn)行考核。第一章自動控制系統(tǒng)基本概念（一）教學(xué)目的與要求1、了解自動化系統(tǒng)在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中的重要作用，明確學(xué)習(xí)本課程的重要性。2、掌握自動控制系統(tǒng)的組成，方塊圖的意義及畫法。3、掌握自動控制系統(tǒng)中使用的各種術(shù)語，擾動作用和控制作用的意義及他們之間的聯(lián)系。4、了解自動控制系統(tǒng)分類，系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)。5、掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)過渡過程的集中基本形式及其品質(zhì)指標(biāo)的含義。（二）教學(xué)內(nèi)容本章是全書的基礎(chǔ)，主要內(nèi)容為，自動控制系統(tǒng)概述、控制系統(tǒng)的過渡過程及其品質(zhì)指標(biāo)。只有掌握好本章內(nèi)容，才能學(xué)好以后各章。1、化工自動化的主要內(nèi)容2、自動控制系統(tǒng)的組成3、自動控制系統(tǒng)方塊圖4、控制系統(tǒng)的過渡過程及其品質(zhì)指標(biāo)（三）教學(xué)形式與方法采用課堂講授、多媒體影視課件教學(xué)形式。第二章被控對象的數(shù)學(xué)模型（一）教學(xué)目的與要求1、了解被控對象特性的實(shí)驗(yàn)測定方法。2、掌握過程特性的三個(gè)參數(shù)一一放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、時(shí)滯t的物理意義及其對控制質(zhì)量的影響。3、熟悉用機(jī)理建模的方法建立簡單對象的數(shù)學(xué)模型。（二）教學(xué)內(nèi)容本章主要內(nèi)容有，描述過程特性的參數(shù)，過程特性的實(shí)驗(yàn)測定。其中應(yīng)重點(diǎn)掌握過程特性的三個(gè)參數(shù)一一放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、時(shí)滯t的物理意義及其對控制質(zhì)量的影響。1、化工對象的特點(diǎn)及描述方法《化工儀表及自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書2、描述對象特性的參數(shù)（三）教學(xué)形式與方法采用課堂講授、多媒體影視課件教學(xué)形式。第三章 檢測儀表及傳感器（一）教學(xué)目的與要求掌握儀表精度的意義及與測量誤差的關(guān)系。了解儀表的性能指標(biāo)。初步掌握各種壓力檢測儀表的基本原理。了解各種流量計(jì)的測量原理掌握熱電偶及熱電阻溫度計(jì)的測溫原理。（二）教學(xué)內(nèi)容本章內(nèi)容較多，請注意各節(jié)要求的層次。掌握是較高層次，要在理解的基礎(chǔ)上會應(yīng)用。要求掌握的內(nèi)容有：儀表的品質(zhì)指標(biāo)，精度與誤差的關(guān)系。熱電偶溫度計(jì)的工作原理，補(bǔ)償導(dǎo)線的作用及參比端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?。壓力檢測儀表的選擇原則。差壓式流量計(jì)的組成及工作原理，節(jié)流元件的工作原理及流量方程式的意義。氣動差壓變送器的組成及工作原理，電容式差壓變送器的組成及其傳感器的工作原理。運(yùn)用差壓變送器測量液位的原理及遷移問題。1、概述2、溫度檢測儀表3、壓力檢測儀表4、流量檢測儀表5、液位檢測儀表（三）教學(xué)形式與方法采用課堂講授、多媒體影視課件教學(xué)形式。第四章 顯示儀表（一）教學(xué)目的與要求了解動圈式顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理掌握自動電子電位差計(jì)的工作原理掌握自動電子平衡電橋的工作原理了解DDZ-III型顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理?！痘x表及自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書（二）教學(xué)內(nèi)容動圈式顯示儀表自動電子電位差計(jì)自動電子平衡電橋DDZ-III型顯示儀表數(shù)字式顯示儀表（三）教學(xué)形式與方法采用課堂講授、多媒體影視課件教學(xué)形式。第五章自動控制儀表（一）教學(xué)目的與要求了解DDZ型控制器的特點(diǎn)和基本組成熟悉比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間對控制系統(tǒng)的影響。掌握各種基本控制規(guī)律及特點(diǎn)。（二）教學(xué)內(nèi)容概述基本控制規(guī)律及對系統(tǒng)過渡過程的影響模擬式控制器（三）教學(xué)形式與方法采用課堂講授、多媒體影視課件教學(xué)形式。第六章執(zhí)行器（一）教學(xué)目的與要求掌握控制閥的流量特性的意義。熟悉氣動薄膜控制閥的基本結(jié)構(gòu)、主要類型。熟悉氣動執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及選擇原則。了解電氣轉(zhuǎn)換器及電-氣閥門定位器的用途及工作原理。（二）教學(xué)內(nèi)容1、氣動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與分類2、電動執(zhí)行器3、電-氣轉(zhuǎn)換器及電-氣閥門定位器。（三）教學(xué)形式與方法《化工儀表及自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書采用課堂講授、多媒體影視課件教學(xué)形式。本章有叁節(jié)內(nèi)容，其中氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的選用原則是重點(diǎn)，要理解，會應(yīng)用。了解閥門定位器作用及類型，對其具體結(jié)構(gòu)不要求。第七章簡單控制系統(tǒng)（一）教學(xué)目的與要求了解簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用。掌握簡單控制系統(tǒng)中被控變量、操縱變量選擇的一般原則。熟悉控制器正、反作用確定的方法。了解各種基本控制規(guī)律的特點(diǎn)及應(yīng)用場合。（二）教學(xué)內(nèi)容簡單控制系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)最簡單、應(yīng)用最廣泛的一種控制系統(tǒng)。本章講述的簡單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則，投運(yùn)過程以及調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，對于復(fù)雜控制系統(tǒng)也基本適用。所以本章也是學(xué)好第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。1、簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成2、簡單控制系統(tǒng)中被控變量的選擇3、簡單控制系統(tǒng)中的操縱變量的選擇4、測量元件特性的影響5、控制器控制規(guī)律的選擇6、控制器參數(shù)的工程整定（三）教學(xué)形式與方法采用課堂講授、多媒體影視課件教學(xué)形式。第八章復(fù)雜控制系統(tǒng)（一）教學(xué)目的與要求復(fù)雜控制系統(tǒng)的種類繁多。本章講述了多種復(fù)雜控制系統(tǒng)，其中，最常用的是串級、均勻、比值控制系統(tǒng)。其中串級控制系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛、效果最好的復(fù)雜控制系統(tǒng)，也是本章的重點(diǎn)。要求掌握串級控制系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)及其應(yīng)用場合。1、掌握串級控制系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)及其應(yīng)用場合2、熟悉均勻控制系統(tǒng)的類型及其特點(diǎn)3、熟悉比值控制系統(tǒng)的類型及其特點(diǎn)。4、了解其它控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用場合?！痘x表及自動化》教學(xué)方案設(shè)計(jì)書（二）教學(xué)內(nèi)容1、串級控制系統(tǒng)2、均勻控制系統(tǒng)3、比值控制系統(tǒng)4、比值控制系統(tǒng)5、前潰控制系統(tǒng)6、其它（三）教學(xué)形式與方法采用課堂講授、多媒體影視課件教學(xué)形式。第九章典型化工單元操作的控制相關(guān)內(nèi)容僅做了解第十章化工過程計(jì)算機(jī)控制相關(guān)內(nèi)容僅做了解。第二部分-一分課時(shí)設(shè)計(jì)題目自動控制系統(tǒng)基本概念課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)目標(biāo)1、了解化工自動化的主要內(nèi)容2、熟悉靜態(tài)、動態(tài)及過渡過程的概念3、熟悉自動控制系統(tǒng)的分類4、掌握自動控制系統(tǒng)的各組成部分5、掌握方塊圖的畫法教學(xué)重點(diǎn)1、自動控制系統(tǒng)的組成2、靜態(tài)、動態(tài)及過渡過程的概念3、自動控制系統(tǒng)方塊圖的畫法《Chemicalinstrumentationandautomation》8

重點(diǎn)難點(diǎn)自動控制系統(tǒng)方塊圖的畫法教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件教學(xué)過程設(shè)計(jì)備注課題引入本章內(nèi)容為第一章節(jié)，重點(diǎn)首先讓學(xué)生產(chǎn)生對課程的興趣，進(jìn)而讓學(xué)生了解熟悉和掌握所學(xué)知識。所以在課程講授過程中可多舉生活相關(guān)例子。生活中各種電器例子教學(xué)步驟及主要內(nèi)容1、化工自動化的主要內(nèi)容（5分鐘）2、自動控制系統(tǒng)的組成及方塊圖（20分鐘）3、自動控制系統(tǒng)分類（10