适用专业：工业过程自动化技术
一、课程定位和作用
《过程控制与自动 化仪表》课程主要适应自动化技能人员工作岗位的职业能力要求。课程根据自动化系统维护/保障岗位中典型仪表控制系统的维护、技术改造等工作任务及能力要求设计教学项目，以培养学生良好的职业操作规范、较强的自动化技术应用能力，以便较熟练地处理仪表自动化系统的技术问题。
前修课程：电工基础、电子技术、检测仪表与应用等。
后续课程：DCS技术应用等。
二、课程目标
本课程教学的总目标是使学生在掌握基本理论、基本分析方法和实际系统的基础上，培养学生具有典型过程控制系统的操作、维护与改造的能力，并具有诚实、守信、善于沟通和合作的品质，树立环保、节能、安全意识，为发展职业能力奠定良好的基础。
1、知识目标
4-1熟悉简单/串级控制系统的组成与工作原理
4-2熟悉过程控制系统的品质指标
4-3掌握控制规律的选择方法
4-4熟悉智能仪表的结构原理与性能特点
4-5熟悉调节阀的原理、分类、结构与性能特点
4-6掌握典型调节阀的选用、安装与维护
4-7掌握典型调节阀的校验与调试方法
4-8掌握简单/串级控制系统的参数整定/投运方法
4-9熟悉典型工艺过程、设备知识
4-10了解典型工艺扰动对产品质量的影响特点
4-11掌握在线仪表和简单控制系统故障分析/处理方法
4-12了解自动化工程设计标准与规范
4-13了解常用自控材料/器件的产品标准及选用要求
4-14了解系统联锁、紧急停车等基本知识
4-15掌握简单控制系统的工程设计方法
4-16熟悉控制工程的施工组织与实施
4-17了解工业自动化仪表安装工程施工及验收规范知识
2、能力目标
4-1能识读带控制点的工艺流程图
4-2会分析自动化系统的工作过程
4-3会自动化系统的调节质量评价
4-4会识读智能仪表说明书
4-5会智能仪表的数据查询、参数修改等基本操作
4-6会识读调节阀的说明书
4-7会调节阀的日常维护与简单维修
4-8会调节阀的选用、安装与调试
4-9能执行自动化工程安全操作规程
4-10会自动化系统的日常维护
4-11会自动化系统常见故障的判断、分析与处理
4-12会自动化系统的硬件集成
4-13会调节器参数整定
4-14会简单/串级等控制系统的投运、停止操作
4-15会查阅自动化工程标准、规范
4-16会简单控制系统的设计
4-17会自动化工程的基本组织/实施
4-18能提出合理化的技术改造措施
三、教学内容与学时安排建议
整个课程分成三个篇章，分别是基本篇、深入篇和提高篇：基本篇是对单回路控制方法与技术实施进行说明，以使学生掌握过程控制技术的应用技能；深入篇是对控制系统设计进行深入地分析，以使学生较好地掌握控制系统改造与开发技术；提高篇是对串级等复杂控制技术进行讲解，以使学生掌握复杂控制问题的处理能力。按照认知规律与过程控制技术的内在逻辑，本课程共设置了10个学习情境，总课时数为84＋1周（含项目考核8节，机动4节）。
《过程控制与自动化仪表》课程的教学内容与学时安排建议
序号 | 学习情境名称 | 学时 | 学习任务单元划分 | 难易程度 | 适合对象 | 教学形式 | |||||
难 | 中 | 易 | 普高 | 3+2 | 其它 | ||||||
1 | 认识过程控制技术 | 4 | 课程引导、学习方法介绍 任务1 单回路控制系统原理分析 任务2 单回路控制系统图绘制 任务3 典型设备控制方案分析 |
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| 教学一体 | |
2 | 单回路控制系统集成（单容液位） | 12 | 任务1 系统接线图绘制与联接 任务2 变送器的使用 任务3 智能调节器的使用 任务4 电动调节阀的使用 |
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| 教学做一体 | |
3 | 单回路控制系统调试（单容液位） | 14 | 任务1 控制系统的品质分析 任务2 PID控制规律分析 任务3 P控制规律的系统调试 任务4 PID控制规律的系统调试 |
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| 教学做一体 | |
4 | 温度控制系统集成与调试 | 8 | 任务1 温度控制系统的原理分析 任务2 温度控制系统的集成与调试 任务3 温度位式控制的原理分析与实施（选做） |
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| 教学做一体 | |
5 | 对象特性分析与测试 | 8 | 任务1 对象特性分析 任务2 单容对象特性的实验测试 任务3 双容对象特性的实验测试（选做） |
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| 教学做一体 | |
6 | 控制系统性能分析与设计 | 10 | 任务1 控制方案优化 任务2 测量信号处理 任务3 调节阀的选择 |
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| 教学做一体 | |
7 | 串级控制系统分析与应用 | 12 | 任务1 串级控制系统分析 任务2 串级控制系统调试 任务3 串级控制系统设计与应用 |
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8 | 前馈控制系统分析与应用 | 6 | 任务1 前馈控制系统分析 任务2 锅炉汽包水位控制分析 |
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√ | 教学做一体 | |
9 | 其他复杂控制系统分析与应用 | 6 | 任务1 比值控制系统分析 任务2 选择性控制系统分析 任务3 分程控制系统分析 任务4 锅炉燃烧控制系统分析 |
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| 教学做一体 | |
四、教学设计
教学设计的目的是为了帮助学生更有效地学习知识和技能，实现专业能力、方法能力和社会能力，即职业能力的培养。学习情境是与学生所学习的内容相适应的包含任务的工作活动。描述学习情境的要素包括：学习目标、学习任务、活动设计、教学形式与方法建议、教学设施要求、学生知识与能力准备、教师知识与能力要求、考核与评价等。
| 授课学时（建议） | ４学时 | ||||
学习目标 | 会单回路控制系统分析与表达 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1 单回路控制系统原理分析 任务2 单回路控制系统图绘制 任务3 典型设备控制方案分析
| （1）引入——典型过程控制的工业应用 （2）讲解——过程控制原理及控制系统图的规范表达 （3）演示——用VISIO软件绘制控制图形的方法 （4）练习——控制系统图的绘制 （5）讨论——典型设备（工艺）的控制方法 （6）拓展——过程控制类型 | 启发式教学 现场多媒体演示 学练交替 讨论
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教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 48台套的计算机及画图软件
| l 自动控制基础知识 l 绘图基本技能 l 文字和语言表达能力
| l 能熟练运用各种教学法组织教学和控制教学进度 l 能熟练使用计算机、投影仪等教学设备 l 能熟练操作画图软件 | l 课堂提问 l 课堂测试 l 协助精神
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模块二： | 授课学时（建议） | 12学时 | ||||
学习目标 | 会简单液位控制系统的软硬件集成 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1 系统接线图绘制与联接 任务2 变送器的使用 任务3 智能调节器的使用 任务4 电动调节阀的使用
| （1）讲解——由信号制知识引出系统集成原理； （2）练习——单回路控制系统接线图绘制 （3）演示——介绍实验装置结构，示范系统线路联接方法； （4）练习——学习系统线路联接方法； （5）重复——仪表使用均采用：讲解—演示—练习； （6）讨论——设计相似控制问题，通过提问等巩固技能。 （7）拓展——仪表控制系统的发展史。 | 问题导入 现场演示 学练交替 随堂答疑指导
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教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 48台套的计算机及画图软件 l 过程控制实训装置 l 常用电工工具 | l 电工基本技能 l 自动控制基础知识 l 仪表操作技能 l 文字和语言表达能力 | l 能熟练运用各种教学法实施教学组织和控制教学进度 l 能熟练使用计算机、投影仪等教学设备 l 能熟练操作过程控制实训装置 l 能熟练排除设备及电路的故障 | l 课堂提问 l 课堂测试 l 协助精神
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模块三： | 授课学时（建议） | 10＋4学时 | ||||
学习目标 | 会简单液位控制系统的投运与调试 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1 控制系统的品质分析 任务2 PID控制规律分析 任务3 P控制规律的系统调试 任务4 PID控制规律的系统调试
| （1）引入——从控制系统的性能评价引出品质分析方法； （2）提问——控制系统的某品质指标计算说明； （3）讲解——PID控制规律分析； （4）总结——PID控制规律特点及应用； （5）讲解——控制系统的参数整定方法与要求 （6）演示——调试步骤与方法：平衡—切换—整定—投远； （7）练习——学习控制系统调试技能； （8）小结——讨论互动，提高解决问题的能力； （9）拓展——安全防爆知识。 （10）单元测试（另见项目考核标准） | 问题导入 多媒体＋现场演示 学练交替 随堂答疑指导 组织讨论； 小结提高。
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教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 过程控制实训装置 l 计算机监控系统 l 常用电工工具 | l 电工基本技能 l 自动控制基础知识 l 仪表操作技能 l 文字和语言表达能力 | l 能熟练组织教学和控制教学进度； l 能熟练使用教学设备； l 能熟练操作过程控制实训装置； l 能熟练排除设备及电路的故障。 | l 课堂提问 l 调试过程和结果 l 协助精神
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| 授课学时（建议） | 8学时 | ||||
学习目标 | 会温度控制系统集成与调试 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1 温度控制系统的原理分析 任务2 温度控制系统的集成与调试 任务3 温度位式控制的原理分析与实施（选做）
| （1）讲解——温度控制技术及电力调功器使用； （2）练习——学习系统的集成与调试技能； （3）讨论——分析液位与温度控制的差异、原因； （4）拓展——温度位式控制原理与实施（选做）。
| 学练交替 组织讨论； 随堂答疑指导
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教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 过程控制实训装置 l 计算机监控系统 l 常用电工工具
| l 电工基本技能 l 自动控制基础知识 l 仪表操作技能 l 文字和语言表达能力
| l 能熟练组织教学和控制教学进度； l 能熟练使用教学设备； l 能熟练操作过程控制实训装置； l 能熟练排除设备及电路的故障。
| l 课堂提问 l 调试过程和结果 l 协助精神 l 操作报告
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模块五：对象特性分析与测试 | 授课学时（建议） | 8学时 | ||||
学习目标 | 1、会对象特性分析； 2、会对象特性测试。 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1 对象特性分析 任务2 单容对象特性的实验测试 任务3 双容对象特性的实验测试
| （1）引入——对象特性概念； （2）分析——典型对象特性及数学描述； （3）讲解——对象特性的测试方法； （4）练习——单/双容对象特性的实验测试及数据处理； | 问题导入 组织讨论 学练交替 随堂答疑指导
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教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 过程控制实训装置 l 计算机监控系统 l 常用电工工具
| l 过程控制基础知识 l 积分变换等数学知识 l 电工基本技能 l 仪表操作技能 l 文字和语言表达能力
| l 能熟练组织教学和控制教学进度； l 能熟练使用教学设备； l 能熟练操作过程控制实训装置； l 能熟练排除设备及电路的故障。
| l 课堂提问 l 调试过程和结果 l 协助精神 l 操作报告
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模块六： | 授课学时（建议） | 10学时 | ||||
学习目标 | 1、会系统性能分析； 2、会系统初步设计。 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1 控制方案优化 任务2 测量信号处理 任务3 调节阀的选择
| （1）引入——控制工程的完整实施过程分析； （2）分析——控制系统性能的影响因素及其方案优化； （3）讨论——典型设备的控制方案确定； （4）分析——测量信号对系统性能的影响； （5）讲解——调节阀对系统性能的影响及其选择方法； （6）练习——调节阀的选形计算。
| 任务驱动 演示讲解 操作训练 随堂答疑指导 组织讨论
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教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 48台套的计算机及仿真软件
| l 自动控制基础知识 l 热工与流体力学基础知识 l 电工基本技能 l 仪表操作技能 l 计算机操作能力 l 文字和语言表达能力 | l 能熟练组织教学和控制教学进度； l 能熟练使用教学设备； l 能熟练操作过程控制实训装置； l 能熟练操作气动调节阀实训装置； l 能熟练排除设备及电路的故障。
| l 课堂提问 l 调试过程和结果 l 协助精神 l 操作报告
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| 授课学时（建议） | 8＋4学时 | ||||
学习目标 | 1、会分析/调试串级控制系统； 2、会设计串级控制系统。 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1：串级控制系统分析 任务2：串级控制系统调试 任务3：串级控制系统设计与应用
| （1）引入——双容对象单回路控制的性能分析； （2）讨论——双容对象的控制性能改善方法； （3）分析——串级控制系统原理及特点； （4）讲解——串级控制系统的集成与调试方法； （5）练习——串级控制系统的集成与调试实验； （6）总结——串级控制技术的应用 （5）单元测试（另见项目考核标准） | 任务驱动 演示讲解 操作训练 随堂答疑指导 组织讨论
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教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 过程控制实训装置 l 计算机监控系统 l 气动调节阀实训装置 l 常用电工工具
| l 自动控制基础知识 l 热工与流体力学基础知识 l 电工基本技能 l 仪表操作技能 l 计算机操作能力 l 文字和语言表达能力 | l 能熟练组织教学和控制教学进度； l 能熟练使用教学设备； l 能熟练操作过程控制实训装置； l 能熟练操作气动调节阀实训装置； l 能熟练排除设备及电路的故障。
| l 课堂提问 l 调试过程和结果 l 协助精神 l 操作报告
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《过程控制与自动化仪表》学习情境8
| 授课学时（建议） | 6学时 | ||||
学习目标 | 1、会分析/说明前馈控制系统原理与实施方法； 2、会初步设计前馈控制系统。 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1：前馈控制系统分析 任务2：锅炉汽包水位控制系统分析
| （1）引入——换热器的简单控制性能分析； （2）分析——前馈控制系统及特点； （3）讨论——锅炉汽包水位的控制方法； （4）讲解——锅炉汽包水位的的三冲量控制系统； （5）拓展——自动联锁保护系统（选讲） | 问题导入 演示讲解 操作训练 随堂答疑指导 组织讨论；
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教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 过程控制实训装置 l 计算机监控系统 l 常用电工工具
| l 复杂控制基础知识 l 电工基本技能 l 仪表使用基本技能 l 计算机操作能力 l 文字和语言表达能力 | l 能熟练组织教学和控制教学进度； l 能熟练使用教学设备； l 能熟练操作过程控制实训装置； l 能熟练排除设备及电路的故障。
| l 课堂提问 l 调试过程和结果 l 协助精神 l 操作报告
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模块九：其他复杂控制系统分析与应用 | 授课学时（建议） | 6学时 | ||||
学习目标 | 1、会复杂控制系统的分析与维护； 2、会复杂控制系统的初步设计。 | |||||
典型学习任务 | 活动设计 | 建议教学方法 | ||||
任务1：比值控制系统分析 任务2：选择性控制系统分析 任务3：分程控制系统选分析 任务4：锅炉燃烧系统分析
| （1）引入——燃烧控制的空燃比等要求； （2）分析——比值控制系统及特点； （3）分析——选择性控制系统及特点； （4）分析——分程性控制系统及特点； （5）讲解——锅炉燃烧控制系统的基本原理 | 问题导入 演示讲解 操作训练 随堂答疑指导 组织讨论； | ||||
教学设施要求 | 学生知识与能力准备 | 教师知识与能力要求 | 考核与评价 | |||
l 黑板、计算机、投影仪、课件 l 过程控制实训装置 l 计算机监控系统 l 常用电工工具
| l 复杂控制基础知识 l 电工基本技能 l 仪表使用基本技能 l 计算机操作能力 l 文字和语言表达能力 | l 能熟练组织教学和控制教学进度； l 能熟练使用教学设备； l 能熟练操作过程控制实训装置； l 能熟练排除设备及电路的故障。
| l 课堂提问 l 调试过程和结果 l 协助精神 l 操作报告
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五、教学实施建议
本课程以工作过程为导向，以过程控制技术在流程工业中的应用为任务驱动，以仪表自动化系统软硬件综合调试能力训练为中心，突出课程的职业性和实用性，遵循先易后难、循序渐进，分层次教学的原则设计教学内容。
课程通过理论与实践结合、教学做一体教学，使学生掌握过程控制技术的基本原理与方法、常规控制仪表应用能力，具备熟练的仪表自动化系统综合调试能力，引导学有余力的学生掌握更多的、高一层次的应用能力。
课程采用“教、学、做”一体的教学方法，教学地点设在实验、实训室，进行知识与技能相融合的现场教学，强化工作岗位技能的训练。在教学过程中将教学和实训同步进行，在每个任务完成后，即进行阶段考核。考核成绩按大纲要求，按比例计入总成绩。
1）采取灵活的教学方法，启发、诱导、因材施教，注意给学生更多的思维活动空间，发挥教与学两方面的积极性，提高教学质量和教学水平。在规定的学时内，保证该标准的贯彻实施。
2）教学过程中，要从高职教育的目标出发，了解不同行业对过程控制知识的需求，注意与有关课程相配合，把握好“必需、够用为度”的原则，教学中要结合教学内容的特点，培养学生独立学习习惯，努力提高学生的自学能力和创新精神。
3）在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，以工作任务引领提高学生学习兴趣，激发学生的成就动机。
4）本课程教学的关键是现场教学，应选用典型应用系统为载体，在教学过程中，教师示教和学生分组操作训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，真正实现“教、学、做一体”。
5）在教学过程中，要创设工作情景，同时应加大实践实操的容量，要紧密结合职业技能证书的考证，加强考证的实操项目的训练，在实践实操过程中，使学生掌握相关操作技能和工程应用能力，提高学生的岗位适应能力。
6）在教学过程中，要重视本专业领域新技术、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，努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。
7）教学过程中教师应积极引导学生提升职业素养，提高职业道德。
六、教学评价、考核要求
1）改革传统的学生评价手段和方法，采用阶段评价，目标评价，项目评价，理论与实践一体化评价模式。
2）关注评价的多元性，结合课堂提问、学生作业、平时测验、实验实训、技能竞赛及考试情况，综合评价学生成绩。
3）具体评分标准。本课程采用“教、学、做”一体化教学模式，考核方式采用“全程化”、“立体化”方式，有三部分组成：考勤与纪律、作业与实训、项目考核，其占比分别为3：3：4。具体评分标准见表格：
项目名称 | 占比 | 评分要点 | 备注 | |
考勤与纪律 | 30% | 考勤情况 | 50% |
无突出表现者（特别好或特别差），一般给平均分。 |
听课状态 | 30% | |||
发言情况 | 10% | |||
笔记情况 | 10% | |||
作业与实训 | 30% | 作业质量 | 40% |
无突出表现者（特别好或特别差），一般给平均分。 |
实训态度 | 30% | |||
实训技能 | 30% | |||
项目考核 | 40% | 简单控制 | 30% | 具体见各项目考核标准 |
串级控制 | 30% | |||
综合设计 | 40% | |||
其它 | 积极协助教学，或提出教学改革设想，或取得技能比赛优异成绩等情况，可适当加分5%~10%。 | |||
七、课程资源开发与利用
（一）硬件条件
校内实训基地主要承担教学实训的任务，校外实训基地应具有工学结合、技术开发等社会服务的功能。
训练项目：认识过程控制技术、液位定值控制系统的集成、液位定值控制系统的调试、温度定值控制系统的集成与调试、控制系统性能分析与测试、温度/液位串级控制系统的集成与调试、温度/液位前馈与反馈控制系统、控制系统的设计与实施。
主要设备推荐方案（（以24人、6人/组配置）：
序号 | 设 备 名 称 | 用途 | 单位 | 基本配置 | 适用范围 （职业鉴定项目） |
1 | 过程控制实训装置 | 集成、调试 | 台 | 6 | 国家职业技能鉴定 《仪表维修工》 （中级） |
2 | 变送器校验装置 | 校验、安调 | 套 | 6 | |
3 | 调节阀校验/调试装置 | 校验、安调 | 套 | 6 | |
4 | 过程控制综合实训装置 | 设计与实施 | 套 | 2 | |
5 | 常用电工工具与仪表 | 安装与测量 | 套 | 6 |
（二）师资条件
1）专业教师应具有仪表自动化类专业背景和丰富的教学经验；应具备过程控制技术及后续课程的相关知识，并具有各种自动化仪表及编程使用经验，具有一定的自动化工程项目的开发、设计、安装、调试的经验，能够正确及时处理学生训练中的相关故障；并应具备一定的教学方法能力与教学设计能力。
2）课程负责人：具备丰富的教学经验，教学效果良好，且熟悉高职高专学生教育规律，能够与后续课程的负责人进行良好的沟通，了解仪表自动化技术行业市场人才需求，实践经验丰富，具有中级及以上职称的教师。
（三）教材编写
1）必须依据本课程标准编写教材，教材应充分体现任务引领、实践导向课程的设计思想。
2）教材应将本专业职业活动，分解成若干典型的工作项目，按完成工作项目的需要和岗位操作规程，结合职业技能证书考证组织教材内容。要通过典型控制系统的认识、设计、安装、调试，引入必须的理论知识，增加实践实操内容，强调理论在实践过程中的应用。
3）教材应图文并茂，提高学生的学习兴趣，加深学生对控制系统的认识和理解。教材表达必须精炼、准确、科学。
4）教材内容应体现先进性、通用性、实用性，要将本专业新技术、新工艺、新设备及时地纳入教材，使教材更贴近本专业的发展和实际需要。
5）教材中的活动设计的内容要具体，并具有可操作性。
（四）信息化教学资源
结合教学改革，积极开展多媒体课件、网络课程、多媒体素材、电子图书和专业网站的开发与利用。
编制说明
（一）编制依据
本标准是依据《中华人民共和国职业教育法》专科教育应当使学生掌握本专业必备的基础理论、专门知识，具有从事本专业实际工作的基本技能和初步能力，依据《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》（教高[2002]2号）、《关于全面提高高等职业教育教学质量提高的若干意见》（教高[2006]16号）等文件精神，以及生产过程自动化技术专业的人才培养目标和培养规格的要求而制订，用于指导《过程控制与自动化仪表》的课程编制。
（二）课程基本理念
基于岗位工作任务的需要来选择课程内容；以典型案例来组织教学过程；变知识学科本位为职业能力本位，打破传统的学科型课程目标，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标；变书本知识的传授为动手能力、解决问题能力的培养，打破传统的知识传授方式，以“工作项目”为主线，创设工作情景，结合职业技能证书考证，培养学生的实践动手能力。
（三）课程设计思路
本课程以学生的就业为导向，根据行业专家对岗位群工作任务和职业能力分析，遵循学生认知规律，紧密结合职业资格证书中的考核要求，确定本课程的工作模块和课程内容。为了充分体现任务驱动、实践导向的课程思想，本课程以项目为单位组织教学，以典型过程控制系统为载体组织课程内容，引出相关专业理论知识，使学生在项目实践中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。
（四）其它说明