化工电器及仪表自动化技术课程标准.docx
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化工电器及仪表自动化技术课程标准
化工电器及仪表自动化技术
第一部分：
前言
一、课程基本信息
课程代码
课程类型
必修课
课程性质
工程技术基础课
课程属类
自然科学类
课程部门
制药与生物工程系
开课单位
工艺教研室
课程名称
化工电器及仪表自动化技术
英文名称
ChemicalElectricalandinstrumentationandautomationtechnology
计划课时
90
课程学分
4
曾用名称
工业仪表及电器、化工仪表及电器
适用专业
应用化工技术、精细化学品生产技术、高聚物生产技术、有机物生产技术等（近）几类专业
先修课程
化学基础、物理基础、计算机应用基础、化工设备、化工单元操作等
建议
选用教材
张明今主编《化学电器与仪表自动化技术》
机械工业出版社.2012
二、课程地位、作用和任务
《化工电器及仪表自动化技术》课程是一门在人才培养方案中的专业基础课程，前修课程主要有公共学习领域课程、《化学基础》、《物理基础》、《计算机应用基础》、《化工设备》、《化工单元操作》；其后续课程有：
《化工工艺》、《精细化工》、《化工节能》及毕业设计等。
本课程主要培养生产一线操作工，负责化工生产中主要电器、仪表的正常操作和维护，从而确保生产的顺利进行。
针对专业人才培养目标，主要培养能操作和维护化工电器、化工仪表及自动控制系统、不正常状况应急处理等能力，具有创新意识和团队协作能力，在化工生产各岗位具有较强操作能力的高素质高技能型人才。
三、课程基本理念
本课程以“工学结合”课程开发的基本理念为指导，以培养学生职业能力和职业素养为核心，以解决生产实际问题为主线，以服务于行业为最终目标；课程内容设计与企业生产岗位结合，以岗位能力为目标，以生产任务为载体，实施项目教学；按照化工生产技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照岗位生产过程进行任务分解以确定教学内容。
本课程采用现场授课、理实一体、仿真操作、生产实训等教学环节，便于原理讲授与操作训练、真实与虚拟操作相结合，突出学生实践动手能力的培训。
使学生在工作中学习，在学习中工作，理实合一，学做合一，培养学生掌握常见化工电器、化工仪表及自动化系统操作的知识与技能、过程与方法，并注重情感态度与价值观等方面的基本要求，突出学生职业素养和职业能力的培养，提高学生的综合素质、就业竞争能力和社会适应能力。
同时结合化工职业岗位实践技能鉴定的要求，我们将实际教学训练与学生获取职业资格操作技能证书有机地结合到一起，使学生毕业后能够立刻适应化工操作岗位能力要求。
四、课程设计思路
本标准的总体设计思路是：
课程以工作过程为导向，根据化工生产的职业岗位群进行工作任务和职业能力分析，设定职业能力培养目标。
按照“学历证书与职业资格证书嵌入式”的要求，按“化工生产”确定工作任务，以“工作过程”为导向，紧紧围绕完成工作任务的需要，选择课程内容，并以典型化工生产项目为载体，模拟生产现场设置“化工电器及使用”、“化工仪表及操作”、“化工自动化系统及控制”等三个教学情境和““基本电路认识”、“异步电动机的结构与使用”、“检测仪表认识与操作”、“DCS控制系统认识与操作”等十一个工作任务。
设计教学活动，强化实训，使学生能适应职业岗位的要求。
培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。
学生经历结构完整的工作过程，在与工作过程各要素的交互中，获得与实际工作过程有着紧密联系的带有经验性质的工作过程知识，并将个人技能、天赋与未来生涯发展联系起来，主动建构学习的意义和未来在企业中的社会身份，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。
达到强化学生职业能力培养的目的。
在基于反应器操作工作过程设计的教学情境中，以化工操作仿真实训中心、化工生产实训中心、校外实训基地等校内外实训基地为依托，按照化工操作项目在真实与虚拟的生产环境中组织教学。
采用小组联合操作等多种方法，实现“教学做一体化”。
本课程的教学活动设计为三个学习情境，十个任务、三十六个子任务。
学生在完成工作任务的过程中，引出相关课程理论知识，使学生加深对专业知识理解和应用，并熟练掌握专业技能。
（1）将以上岗位能力进行分解，根据现场实际的工作任务，合理整合序化教学内容，循序渐进地安排教学训练项目来完成教学，教学项目详见“第三部分”。
教学上主要采用项目导向、任务驱动教学法，以典型案例为载体，进行单元教学活动的设计，以工作任务为中心整合理论和实践内容，通过多媒体、实物展示、演示，仿真操作等多种形式呈现教学内容。
利用网络教学形式形成多元化教学体系。
（2）主要采用工学结合的培养模式，通过学校项目教学——企业专业见习——校内生产实训（DCS操作）——企业顶岗实习的教学过程，实现教学内容与工作实际的高度融合，使学生最终成为岗位能手。
第二部分：
课程目标
总目标：
通过本课程的学习，使学生掌握典型化学电器、化工仪表及自动化系统的工作原理、结构特点和生产操作方法；通过本课程的学习，培养学生具有一定的化工操作岗位实践能力和基本分析设计能力。
一、专业能力目标
知识目标：
学习电工学、电子学基础知识；
学习化工生产常用电器设备的种类、构成及用途；
学习化工生产过程中温度、压力、物位、流量、成分等基本参数的测量方法以及常用的检测仪表及其使用方法；
学习生产过程中控制仪表的简单工作原理、常用控制规律及使用方法；
学习生产过程控制过程中控制系统的构成及调节方法；
学习新型电器设备、新型仪表和新型控制系统在生产过程中的应用。
技能目标：
能根据生产任务要求正确选择和使用电器设备和工具；
能依据生产任务要求正确操作化工仪表；
能依据生产任务要求正确操作化工自动化控制系统。
二、方法能力
能根据工作任务的需要使用各种信息媒体，独立收集资料，包括英文资料；
能根据工作任务的目标要求，制定工作计划，有步骤地开展工作；
能分析工作中出现的问题、并提出解决的方法；
能自主学习新知识、新技术，应用到工作中。
三、社会能力
有良好的道德素质、身体素质和心理素质；
具有从容交谈、发言、讨论、演讲、报告和书面表达；
善于学习和掌握人类已经总结出来的成熟的化学反应知识；
具有科学的思维方法和实事求是的工作作风；
具有良好的沟通能力及团队协作精神；
具有分析问题、解决问题的能力；
具有勇于创新、敬业乐业的工作作风；
具有质量意识、安全防范意识；
具备良好的职业道德。
第三部分：
课程内容和要求
《化工电器及仪表自动化技术》课程教学内容与课时安排见表3-1所示。
表3-1课程教学内容与课时安排
学习情境一：
化工电器及使用（42课时）
任务1：
基本电工线路认识（12课时）
序号
工作任务
课程内容和教学要求
活动设计
课时
1
直流电路及特性认识
1.电路组成；
2.电阻、电流、电势、电压的概念；
3.直流电路基本定律及其计算；
4.正弦交流电量的三个要素即幅值、角频率和初相位概念；
5.基本交流电路元件；
6.纯电阻、纯电感、纯电容电路和电阻电感串联电路、电感电容并联电路；
7.电功率及功率因数概念认识；
8.三相交流电电源和负载的联接。
1.讲授、演示电路组成及基本电量和元件；（2课时）
2.布置任务，明确要求，测试直流电路；（2课时）
3.讲授、练习电路基本计算；（2课时）
4.日光灯电路安装及功率因数的提高验证；（2课时）
5.三相交流电路的联接。
（4课时）
12
2
交流电路及特性认识
任务2：
基本电子线路认识（16课时）
1
模拟电子线路认识与测试
1.二极管、三极管的特性测试；
2.学习半波和全波整流电路的构成；
3.学习晶体管放大电路的组成及特性，了解交流放大电路中主要参数的计算方法；
4.学习晶体管多级放大电路的组成，认识多级放大电路中的级间耦合现象，了解信号反馈概念；
5.认识直流放大电路与稳压电路，学习其组成及作用；
6.认识线性集成电路和运算放大器的应用；
7.认识基本逻辑门电路和脉冲；
8.了解数字电路技术的简单应用；
9.学习A/D转换和D/A转换过程，理解转换器的作用及意义。
1.基本电子元件及特性认识与测试；（2课时）
2.整流与滤波电路认识与测试；（4课时）
3.放大电路认识与测试；（4课时）
4.直流稳压电路认识与测试；（4课时）
5.集成运放及电路认识。
（2课时）
16
2
数字电子线路认识
任务3：
异步电动机的结构与使用（6课时）
1
三相异步电动机的基本结构与工作原理认识
1.学习三相异步电动机的基本结构，认识异步电机的构成；
2.学习旋转磁场和电磁转矩的概念，理解三相异步电机的基本工作原理；
3.会识读电动机铭牌数据，理解其含义；
4.会进行三相异步电动机的起动、正反转、制动控制方法及简单调速；
5.学习保证电动机正常运行的一般控制和维护方法，了解电动机简单故障的分析方法。
1.拆装三相异步电动机，认识其结构，讲授其工作原理，收集电动机铭牌信息；（2课时）
2.自学、分析、讨论、上网查阅操作手册，完成单相异步电动机的运行与控制方法；（2课时）
3.自学、分析、讨论、查阅资料，完成三相异步电动机的运行与控制线路绘制与分析；（2课时）
4.小组代表陈述三相异步电动机操作方案，讨论改进并实施；（3课时）
4.总结、反思、改进工作过程；（0.5课时）
5.自评、互评、师评、测试、总结。
（0.5课时）
6
2
单相异步电动机运行与控制
3
三相异步电动机运行与控制
任务4：
变压器的结构与使用（4课时）
1
变压器的结构及工作原理
1.熟悉变压器的作用、基本结构和简单工作原理；
2.熟悉变压器的分类，说明变压器的铭牌数据含义；
3.会进行变压器的外部电路连线及简单电量测试。
1.拆装变压器，认识其结构，讲授其工作原理，收集变压器铭牌信息；（2课时）
2.讲授变压器的联接与电量测试方法；（1课时）
3.学生联接变压器并进行测量。
（1课时）
4
2
变压器联接与测试
任务5：
常用电工测量工具使用及安全用电（4课时）
1
电流、电压、功率测量方法及仪表使用
1.学习常用电工量的测量方法，熟悉常用测量仪表的结构及使用；
2.掌握万用表的用法及特点；
3.了解一般化工企业供电的特点，了解供电系统和装置概况；
4.了解触电和静电的危害及触电方式，了解绝缘、屏护、接地、接零及静电防护等安全用电方法；
5.了解节约用电的意义和方法。
1.讲授各种电工测量方法，演示工具使用；（1课时）
2.学生自己测量各种常见电量；（2课时）
3.录像教学安全用电及节约用电知识。
（1课时）
4
2
万用表的使用
3
安全用电及节约用电
学习情境二：
化工仪表及操作（30课时）
任务1：
检测仪表认识与操作（16课时）
1
检测过程及检测误差分析
1.学习检测过程及检测误差概念，了解误差的分析计算方法以及误差同仪表精度和量程的关系；
2.了解压力概念和压力表示方法；
3.学习压力检测的方法及各种压力检测仪表的结构与作用，掌握弹簧管压力表的使用方法；
4.学习物位检测概念、检测方法及检测仪表，了解常用物位检测仪表的使用以及使用中应注意的问题；
5.学习常用的流量检测方法和相应的流量检测仪表，重点学习介绍节流式流量计的工作原理和常用节流装置及其使用；
6.了解测温方法及测温元件类型，学习热电偶、热电阻的测温原理及其使用；
7.简介自动平衡式显示记录仪表的使用；
8.学习成分分析仪表基本结构及其在工业过程检测中的应用，学习红外线气体分析器和工业气相色谱仪的使用。
1.演示检测过程及讲授误差分析方法；（2课时）
2.讲授压力检测方法，学生操作弹簧管压力表检测压力；（4课时）
3.展示物位检测仪表，分析其工作原理；（2课时）
4.展示流量检测仪表，分析其工作原理；（2课时）
5.展示温度检测仪表，讲授其工作原理，学生联接温度测量系统并与运行；（4课时）
6.展示成分检测仪表，分析其工作原理。
（2课时）
16
2
压力检测仪表及使用
3
物位检测仪表及使用
4
流量检测仪表及使用
5
温度检测仪表及使用
6
成分分析仪表及使用
任务2：
控制仪表认识与操作（10课时）
1
过程控制仪表类型及工作原理认识
1.了解工业过程控制仪表的特点、分类、相关仪表间的信号传送方式及信号制；
2.学习常规控制规律的特性和作用，使学生理解各常规控制规律的用途，理解常规控制规律选用规则；
3.以DDZ-Ⅲ控制器为例学习控制单元仪表的使用方法和使用中应注意的问题；
4.了解可编程控制器的基本组成及操作。
1.展示过程控制仪表及其工作过程，讲授其工作原理；（2课时）
2.讲授演示控制规律及其特点；（2课时）
3.讲授演示DDZ-Ⅲ控制器，学习其使用方法；（2课时）
4.讲授演示可编程控制器，学习其使用方法。
（2课时）
10
2
控制规律及使用
3
DDZ—Ⅲ型控制仪表的使用
4
可编程控制器构成与使用
任务3：
执行器及辅助仪表认识与操作（4课时）
1
气动薄膜调节阀的结构及操作
1.了解气动薄膜调节阀的作用、特点、结构、工作原理及分类；
2.了解电气转换器和阀门定位器作用、结构和工作原理，使学生掌握电气转换器和阀门定位器的使用方法；
3.了解变送、显示、记录、计算等功能单元仪表的类型、工作原理及简单使用方法。
1.操作气动薄膜调节阀，讲授其结构；（2课时）
2.演示电气转换器、阀门定位器的工作过程，学习其使用方法；（1课时）
3.演示变送、显示、记录、计算等功能单元仪表，学习其使用方法。
（1课时）
4
2
电气转换器与阀门定位器的使用
3
变送、显示、记录、计算等功能单元仪表认识
学习情境三：
化工自动化系统及控制（18课时）
任务1：
常规过程控制系统组成与运行（14课时）
1
过程控制系统组成
1.了解工业过程控制系统的作用，介绍简单过程控制系统的基本组成；
2.学习过程控制系统中被控对象的含义，介绍并测试一般液位对象的动态特性曲线，了解对象特性参数及其对控制过程的影响；
3.学习控制系统中调节器的正、反作用开关的意义及正、反作用的确定准则；
4.能进行控制系统的投运及控制器参数整定；
5.了解串级控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、冲量控制系统、均匀控制系统等复杂控制系统的作用、特点、系统组成，了解系统类型的一般选用规则；
6.认识常见信号报警和联锁保护系统的组成，理解信号报警系统中各报警灯的含义及联锁保护系统的作用，掌握信号报警和联锁保护的操作。
1.演示过程控制系统工作过程，认识其组成；（2课时）
2.测试液位对象特性，了解其对系统控制的作用；（2课时）
3.学习控制器正反作用型式的特点及确定方法；（2课时）
4.投运简单控制系统并进行参数整定；（4课时）
5.演示串级系统工作过程，学习其结构及特点；（2课时）
6.演示其他复杂控制系统，了解他们的结构及作用；（1课时）
7.演示信号联锁报警保护系统工作过程，了解其作用及特点。
（1课时）
14
2
被控对象特性测试
3
控制器的正、反作用型式的确定
4
简单控制系统投运与参数整定
5
串级控制系统结构及工作原理认识
6
其他复杂控制系统认识
7
信号报警和联锁保护系统认识
任务2计算机控制系统基本构成与操作（4课时）
1
计算机控制系统基本构成及特点
1.学习计算机控制系统的性能特点、组成框架、分类、发展概况与发展趋势；
2.学习集散型控制系统的特点和系统的基本构成；
3.具体熟悉浙大中控的JX-300XP系统、美国霍尼韦尔的TDC—3000系统、日本横河的CENTUM--CS系统构成与使用方法，使学生了解这些系统的基本操作；
4.了解现场总线控制系统的发展简况与发展趋势，简介总线控制系统的特点、构成框架及分类，以SMAR总线控制系统为背景，简单介绍总线控制系统的使用。
1.演示计算机控制系统，了解其基本构成及特点；（1课时）
2.运行JX-300XP系统，学习其构成及操作方法；（2课时）
3.演示TDC—3000系统和CENTUM--CS系统，了解他们的构成与使用方法，使学生了解这些系统的基本操作；（0.5课时）
4.讲授FCS控制系统的基本构成、特点及工作原理。
（0.5课时）
4
2
DCS控制系统基本操作
3
FCS控制系统认识
第四部分：
实施建议
一、教材编写与使用建议
（1）必须依据本课程标准编写教材，教材应充分体现基于工作流程的课程开发理念，突出任务引领、实践导向的课程设计思想。
（2）按完成工作任务的需要组织教材内容。
按职业技能标准要求，分解成典型的工作任务，按照知识点和技能点的不同分解为不同的学习情境。
课程内容突出对学生职业能力的训练，引入必要的理论知识，体现理论在实践过程的应用；并融合相关职业资格标准对知识、技能和态度的要求。
（3）教学内容应体现职业性，“项目”最好是依托“工学结合”取材于来自企业的真实生产任务，也可以是结合实际的模拟生产任务。
（4）教材应图文并茂，表述必须精炼、准确、科学。
（5）教材应与化工生产企业合作开发，充分反映最新的科研动态和企业实践新成果，吸纳、更新知识点和技能点，使教材具有先进性、职业性和指导性。
（6）教材中活动内容的设计要具体，并具有可操作性。
参考资料：
《工业电器与仪表自动化》（张明金主编）北京：
北京师范大学出版社，2009
《工业电器与仪表》（张晓君，刘作荣主编）北京：
化学工业出版社，2010
《化工生产仿真实训》（徐宏主编）北京：
化学工业出版社，2009
二、教学建议
（1）本课程是一门应用性很强的工科课程，比较适合基于工作过程进行课程改革，但其改革工作量大，师生适应难度大，需要教学团队投入很大精力深入研究，认真开发课业设计各种学习材料。
（2）在教学过程中，要创设工作情境，充分利用生产实训车间及仿真机房开展实践部分教学，以方便小组行动和开展以化学产品生产操作为载体的现场教学。
邀请行业能工巧匠进课堂，分担部分技能课程的教学。
（3）要突出以学生为主体，教师为主导，要坚持理论与实践相结合，以完成任务引领学生做中学、学中做，让学生在完成具体“项目”的行动过程中来构建相关理论知识，实现行动领域到学习领域的转化，并发展职业能力。
（4）在教学过程中，要运用化工电器、仪表及自动化系统的实物、模型、仿真软件和多媒体等教学资源辅助教学，鼓励学生勤于上网和上图书馆搜寻教学相关信息；鼓励学生到生产、生活实践中去寻找反应器装置，了解不同反应器操作控制方法；要关注本专业领域新技术、新工艺、新设备发展趋势，贴近生产现场。
为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生的职业能力和创新精神。
（5）教学过程中教师应积极引导学生发散思维、沟通交流、综合运用知识、团结协作、科学创新等，在提高学生岗位适应能力和就业竞争能力的同时，提升职业素养，提高职业道德。
三、教学考核评价
（一）考核原则
1、能力本位原则：
注重项目技能水平考核，并扩大能力考核范围，注重职业综合能力、创新能力、拓展能力的考核。
2、开放式考核原则
（1）考核方式开放。
采用项目（任务）式、调研、操作等多种考核方式。
（2）考核人员开放式。
实行学校教师、企业专家多元化评价标准。
3、过程化考核原则
（1）考核时间的全过程化。
项目（任务）贯穿整个课程教学环节，考核时间从始到终。
（2）考核地点的全过程化。
实训室、专业教室、校外实训基地相结合的考核方式。
（二）课程成绩评定标准
1、平时成绩考核标准
序号
考核内容
成绩认定
考核人员
A
B
C
D
E
1
学习态度、主动性和积极性
10
8
7
6
5
授课教师
企业兼职教师
团队合作成员
2
学生的积极参与能力（课堂回答问题情况）
10
8
7
6
5
3
完成项目的技能水平
30
24
21
18
15
4
团队合作能力
10
8
7
6
5
5
完成项目（任务）的质量
30
24
21
18
15
6
职业素养
10
8
7
6
5
2、课程各项目考核标准
学生课程总成绩=平时成绩30%+考试成绩70%
四、课程资源的开发与利用
（1）本课程的教学应该建设由文字教材、仿真实训软件和网络教材等多种媒体教学资源为一体的配套教材。
与行业企业人员一道，共同开发紧密结合生产实际的生产实训指导书和实验实训教材等课程资源。
（2）注重挂图、幻灯片、生产实训装置、多媒体仿真软件等常用课程资源和现代化网络教学资源的开发和利用，这些资源有利于创设形象生动的工作情境，激发学生的学习兴趣，在操作过程中促进学生对知识的理解和掌握，并达到培养学生反应器操作能力的目标。
同时，建议加强常用课程资源的开发，建立多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校多媒体资源共享，提高课程资源利用效率。
（3）积极开发和利用网络课程资源，定期维护和管理，及时更新其内容。
充分利用诸如中国知网、电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网络信息资源，使教学从单一媒体向多种媒体转变；教学活动从信息的单向传递向双向交换转变；学生单独学习向合作学习转变。
同时应积极创造条件搭建远程教学平台，扩大课程资源的交互空间，不断推进教学资源的共建共享。
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