化工仪表及自动化教学方案设计书-课程总体设计1课程

《化工仪表自动化》教学方案设计书第一部分----课程总体设计.课程介绍《化工仪表及自动化》是的一门专业基础课，其涉及知识面较广。本课程学习需要具备物理、化工原理、自动控制原理等方面的知识；并且本课程包含许多工程实际问题，要求在学习理论知识的同时还需要掌握实解决实际问题的思维方式。由于本校开设此课程的专业为药物制剂、生物工程、制药工程，考虑到学生在物理学、尤其是电路部分的基础比较薄弱，以及在毕业后工作中的应用情况，会相应的对书中所涉及的电路部分做适当删减与更改。理论课时完成后，组织学生见识实习时，实习地点选取药厂，让学生对制药行业所应用的仪表和自动化设备有初步了解。学习完本课程后，学生应具备一定的自动控制方面的基本知识和基本技能，能与自控人员配合，共同确定自动控制系统的方案。主要掌握如下内容：自动控制系统的基本概念；工艺变量（温度、压力、流量、液位、成分等）的检测方法和检测仪表（变送器）的工作原理、特点，以及仪表选择、使用等方面的基本知识；调节器的基本控制规律；各种自动控制系统的构成、特点及其应用场合。.教学目的和目标《化工仪表及自动化》是一门涉及多门工科课程基础的学科，具有很强的实践性和应用性。《化工仪表及自动化》课程的目的在于通过教育，增强学生对化工行业，尤其是制药行业的认识，培养并提高学生综合运用化工仪表理论知识的能力，为今后的工作实践打下基础。由于本课程内容上更加偏重工科，所以不仅仅要求学生学懂课堂上讲授的知识，更应该培养学生的思考方式，在今后处理实际问题中，能够从不同的角度去思考，把书本的知识变成常识。.备课要求教材分析由于本课程涉及面较广，属于交叉学科，所以可选择的教材种类不是很多经过比较分析，决定选用厉玉鸣教授主编，王建林教授副主编《化工仪表及自动化》（第五版），化学工业出版社。与愈金寿教授所编写的第二版《化工仪表及自动化》相比，难度有所降低，但考虑第二版为专业性专业（非自动化专业）教材，第四版在教学适应性上和系统性上更《化工仪表及自动化》教学方案设计书适合本校专业学生使用。其他常用的教材如《仪表与自动化》（何道清），《化工仪表及自动化》（孟华）均为工科专业学生使用，难度上不适合制药专业，且版本较老，故不选用。参考文献[1]厉玉鸣.《化工仪表及自动化》（第二版）.化学工业出版社.[2]厉玉鸣.《化工仪表及自动化》（第四版）.化学工业出版社.[3]何道清.《仪表与自动化》.化学工业出版社.[4]孟华.《化工仪表及自动化》.化学工业出版社.学生分析本课程涉及制药工程、药物制剂、生物工程三个专业的学生。对学生分析有两个方面1）总体上，三个专业的学生对本课程涉及的一些物理、自动化方面的只是比较匮乏，所以讲解时应注意由简入深、多举例子，让学生认识到本课程的重要性，并培养学生的兴趣。2）分开讲，三个专业的学生在讲解时应有针对性的书本上没有的举实例，制药行业偏向设备装置；药剂行业偏向工艺流程；生工专业则适当引入发酵、食品的相关的例子。.教学过程教学方法结合课程和学生特点，本课程主要采用以下教学方法：（1）通过语言形式获得间接经验的方法。这类教学方法主要是通过教师和学生口头语言活动及学生独立阅读书面语言为主想学生传递知识与信息。该方法实现主要通过：讲授法、讨论法和读书指导法。a.讲授法:教师运用口头语言向学生解释概念、论证原理和阐明规律的一种教学方法。主要运用于基本原理、概念、理论的解释和阐述。b.讨论法:在教师指导下，由全班或小组围绕某一种中心问题通过发表各自意见和看法，共同研讨，相互启发，集思广益地进行学习的一种方法。b.读书指导法:教师有目的、有计划地指导学生通过独立阅读教材和参考资料获得知识的一种教学方法。主要运用于了解部分的内容和本教材中未全面介绍的内容。《化工仪表及自动化》教学方案设计书（2）以直观形式获得直接经验的方法。这类教学方法是指教师组织学生直接接触实际事物并通过感知觉获得感性认识，领会所学的知识的方法。该方法的实现通过实际进药厂见习完成。（3）PBL法，由于课程设计实际工程问题较多，适宜采用问题引导式教学方法（PBL），在课堂提出问题，让学生在课后自主收集整理资料，通过讨论合作解决问题。回到课堂后再由教师点评。该方法能够在调动学生自主学习性的同时，增强了学生解决问题的能力。课件要求制作与本教材配套的，并与学生学习水平能力相适应的一套Powerpoint课件，在课堂中结合板书使用。课件的主要功能是展示每一章节内容的提纲，重点，使教学效果达到最佳。课堂教学组织采用多媒体设备与课堂讲解相结合的方法:利用多媒体设备以图片和视屏相结合，老师对课本知识相应的讲解,让学生印象深刻，思路得到进一步拓展。成绩与考核期末考试前组织进行一次复习，以概念和习题为主要复习对象，利用课堂讨论教学总结教材的重点内容，并强调一些基本概念，加深学生们对知识点的印象。期末考试是教学的重要环节，本课程的考核成绩采用期末考试卷面成绩与平时作业相结合的方法，满分为100分：期末考试卷面成绩满分为100分，占期末考核成绩的70%；平时考核成绩占30%。期末考试采用闭卷方式。其中平时考核的30%成绩分为三个部分.考勤成绩，单学期随机考勤3-5次。.章节考核，以提问，或布置课后任务形式.课堂讨论对于该课程的考核方式要根据反馈及时做出调整，以保证对学生的客观评价。教学安排本课程共45节，（理论36节，见识实习9节）具体安排如下表。《Chemicalinstrumentationandautomation》

《化工仪表及自动化》教学方案设计书表1《化工仪表及自动化》教学安排教学内容（章节）学时讲授讨论见习第一章自动控制系统基本概念4第二章被控对象的数学模型31第三章检测仪表及传感器61第四章显示仪表3第五章自动控制仪表41第六章执行器5第七章简单控制系统3第八章复杂控制系统21复习2见识实习9合计45.教学具体要求通过本课程的教学，使学生掌握化工仪表及自动化的基本概念、基本原理、基本知识，学会应用化工仪表及自动化相关知识。在教学过程中，有关基本知识、基本原理按“了解、理解、掌握"三个层次进行。了解：要求学员对这部分内容知道，对其中涉及到化工仪表及自动化的基本理论有所知晓。一般以选择、判断等题型进行考核。理解：要求学员对所介绍的这部分内容能够理解并基本把握。一般以论述、案例分析、简答等题型进行考核。《化工仪表及自动化》教学方案设计书掌握：要求学员对基本概念、理论与方法这部分内容能够深入理解并熟练把握，同时能权变地应用到实践中去。一般以名词解释、选择、判断、简答等题型进行考核。第一章自动控制系统基本概念（一）教学目的与要求1、了解自动化系统在现代化工生产中的重要作用，明确学习本课程的重要性。2、掌握自动控制系统的组成，方块图的意义及画法。3、掌握自动控制系统中使用的各种术语，扰动作用和控制作用的意义及他们之间的联系。4、了解自动控制系统分类，系统的动态和静态。5、掌握闭环控制系统过渡过程的集中基本形式及其品质指标的含义。（二）教学内容本章是全书的基础，主要内容为，自动控制系统概述、控制系统的过渡过程及其品质指标。只有掌握好本章内容，才能学好以后各章。1、化工自动化的主要内容2、自动控制系统的组成3、自动控制系统方块图4、控制系统的过渡过程及其品质指标（三）教学形式与方法采用课堂讲授、多媒体影视课件教学形式。第二章被控对象的数学模型（一）教学目的与要求1、了解被控对象特性的实验测定方法。2、掌握过程特性的三个参数一一放大系数K、时间常数T、时滞t的物理意义及其对控制质量的影响。3、熟悉用机理建模的方法建立简单对象的数学模型。（二）教学内容本章主要内容有，描述过程特性的参数，过程特性的实验测定。其中应重点掌握过程特性的三个参数一一放大系数K、时间常数T、时滞t的物理意义及其对控制质量的影响。1、化工对象的特点及描述方法《化工仪表及自动化》教学方案设计书2、描述对象特性的参数（三）教学形式与方法采用课堂讲授、多媒体影视课件教学形式。第三章 检测仪表及传感器（一）教学目的与要求掌握仪表精度的意义及与测量误差的关系。了解仪表的性能指标。初步掌握各种压力检测仪表的基本原理。了解各种流量计的测量原理掌握热电偶及热电阻温度计的测温原理。（二）教学内容本章内容较多，请注意各节要求的层次。掌握是较高层次，要在理解的基础上会应用。要求掌握的内容有：仪表的品质指标，精度与误差的关系。热电偶温度计的工作原理，补偿导线的作用及参比端温度补偿的方法。压力检测仪表的选择原则。差压式流量计的组成及工作原理，节流元件的工作原理及流量方程式的意义。气动差压变送器的组成及工作原理，电容式差压变送器的组成及其传感器的工作原理。运用差压变送器测量液位的原理及迁移问题。1、概述2、温度检测仪表3、压力检测仪表4、流量检测仪表5、液位检测仪表（三）教学形式与方法采用课堂讲授、多媒体影视课件教学形式。第四章 显示仪表（一）教学目的与要求了解动圈式显示仪表的基本结构及原理掌握自动电子电位差计的工作原理掌握自动电子平衡电桥的工作原理了解DDZ-III型显示仪表的基本结构及原理。《化工仪表及自动化》教学方案设计书（二）教学内容动圈式显示仪表自动电子电位差计自动电子平衡电桥DDZ-III型显示仪表数字式显示仪表（三）教学形式与方法采用课堂讲授、多媒体影视课件教学形式。第五章自动控制仪表（一）教学目的与要求了解DDZ型控制器的特点和基本组成熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。掌握各种基本控制规律及特点。（二）教学内容概述基本控制规律及对系统过渡过程的影响模拟式控制器（三）教学形式与方法采用课堂讲授、多媒体影视课件教学形式。第六章执行器（一）教学目的与要求掌握控制阀的流量特性的意义。熟悉气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型。熟悉气动执行器的气开、气关型式及选择原则。了解电气转换器及电-气阀门定位器的用途及工作原理。（二）教学内容1、气动执行器的结构与分类2、电动执行器3、电-气转换器及电-气阀门定位器。（三）教学形式与方法《化工仪表及自动化》教学方案设计书采用课堂讲授、多媒体影视课件教学形式。本章有叁节内容，其中气动薄膜调节阀的选用原则是重点，要理解，会应用。了解阀门定位器作用及类型，对其具体结构不要求。第七章简单控制系统（一）教学目的与要求了解简单控制系统的结构、组成及作用。掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则。熟悉控制器正、反作用确定的方法。了解各种基本控制规律的特点及应用场合。（二）教学内容简单控制系统是结构最简单、应用最广泛的一种控制系统。本章讲述的简单控制系统设计的一般原则，投运过程以及调节器参数的整定，对于复杂控制系统也基本适用。所以本章也是学好第七章复杂控制系统的基础。1、简单控制系统的结构与组成2、简单控制系统中被控变量的选择3、简单控制系统中的操纵变量的选择4、测量元件特性的影响5、控制器控制规律的选择6、控制器参数的工程整定（三）教学形式与方法采用课堂讲授、多媒体影视课件教学形式。第八章复杂控制系统（一）教学目的与要求复杂控制系统的种类繁多。本章讲述了多种复杂控制系统，其中，最常用的是串级、均匀、比值控制系统。其中串级控制系统是应用最广泛、效果最好的复杂控制系统，也是本章的重点。要求掌握串级控制系统的构成、特点及其应用场合。1、掌握串级控制系统的构成、特点及其应用场合2、熟悉均匀控制系统的类型及其特点3、熟悉比值控制系统的类型及其特点。4、了解其它控制系统的结构特点及应用场合。《化工仪表及自动化》教学方案设计书（二）教学内容1、串级控制系统2、均匀控制系统3、比值控制系统4、比值控制系统5、前溃控制系统6、其它（三）教学形式与方法采用课堂讲授、多媒体影视课件教学形式。第九章典型化工单元操作的控制相关内容仅做了解第十章化工过程计算机控制相关内容仅做了解。第二部分-一分课时设计题目自动控制系统基本概念课时安排1课时教学目标1、了解化工自动化的主要内容2、熟悉静态、动态及过渡过程的概念3、熟悉自动控制系统的分类4、掌握自动控制系统的各组成部分5、掌握方块图的画法教学重点1、自动控制系统的组成2、静态、动态及过渡过程的概念3、自动控制系统方块图的画法《Chemicalinstrumentationandautomation》8

重点难点自动控制系统方块图的画法教学准备多媒体课件教学过程设计备注课题引入本章内容为第一章节，重点首先让学生产生对课程的兴趣，进而让学生了解熟悉和掌握所学知识。所以在课程讲授过程中可多举生活相关例子。生活中各种电器例子教学步骤及主要内容1、化工自动化的主要内容（5分钟）2、自动控制系统的组成及方块图（20分钟）3、自动控制系统分类（10