自動化專業(yè)工程訓練教學探討與實踐*

林國漢 李曉秀湖南工程學院電氣信息學院 湖南湘潭411101

自動化專業(yè)工程訓練教學探討與實踐*

林國漢 李曉秀湖南工程學院電氣信息學院 湖南湘潭411101

自動化工程實踐訓練課程要求學生掌握控制系統(tǒng)完整的設(shè)計及調(diào)試過程，包括系統(tǒng)要求、系統(tǒng)方案設(shè)計、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計與調(diào)試、系統(tǒng)故障查找及排除、性能測試、改善及數(shù)據(jù)分析等，最后完成工程實踐訓練報告。在實施教學時，針對應用型本科人才要求，合理布置訓練內(nèi)容，工程實踐訓練的難度和內(nèi)容均有別于面向所有專業(yè)的工程訓練，對提高學生綜合設(shè)計實際控制系統(tǒng)的能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識與工程實踐能力具有重要的作用。

自動化；工程訓練；實踐創(chuàng)新能力

Author’saddressHunan Institute of Engineering,Xiangtan,Hunan,China 411101

自動化工程實踐訓練課程是湖南工程學院自動化專業(yè)的一門本科生工程實踐類課程，是比課程設(shè)計更高層次的綜合性系統(tǒng)設(shè)計課程。該課程要求學生通過一個典型的控制系統(tǒng)，掌握控制系統(tǒng)完整的設(shè)計及調(diào)試過程，包括系統(tǒng)要求、系統(tǒng)方案設(shè)計、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計與調(diào)試、系統(tǒng)故障查找及排除、性能測試、改善及數(shù)據(jù)分析等，最后完成工程實踐訓練報告。整個課程為24學時。

1 工程實踐訓練課程教學內(nèi)容設(shè)計

該課程源于20世紀90年代。之前，自動化等專業(yè)學生在學習完自動化技術(shù)的專業(yè)課程之后，缺乏自動化技術(shù)系統(tǒng)的綜合訓練，導致學生工程實踐能力欠缺；而學生到企業(yè)去實習時，由于條件的限制，工廠的自動化裝置不可能讓學生去動手，走馬觀花式的實習效果有限。針對這種情況，湖南工程學院提出在校內(nèi)建立一個自動化技術(shù)工程實踐訓練中心，建立一些技術(shù)先進的自動化控制系統(tǒng)，營造實際的工程環(huán)境，通過在工程訓練中心訓練，使學生掌握初步工程技能和方法，培養(yǎng)學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力。在教育廳和學校的大力支持下，在課程組教師共同努力下，建成自動化工程實踐訓練中心。尤其是近年來，依托湖南省重點學科、湖南省高校重點實驗室和部省共建項目的支持，根據(jù)自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，研制和購買了一批先進的自動化技術(shù)訓練裝置。

湖南工程學院自動化專業(yè)本科生的實踐教學除了常規(guī)的認識實習、畢業(yè)實習外，其他實踐環(huán)節(jié)的層次為：課程實驗——課程設(shè)計——工程實踐訓練——畢業(yè)設(shè)計。可以看出，工程實踐訓練是課程設(shè)計的延伸，是整個實踐教學體系中的重要一環(huán)。面向自動化專業(yè)開設(shè)的工程實踐訓練課程不同于面向全校專業(yè)開設(shè)的工程訓練（金工實習），該課程的開設(shè)時間是在大學三年級的第二學期或者四年級的第一學期，是在學生已經(jīng)初步了解、熟悉并掌握了與自動化技術(shù)有關(guān)的如運動控制系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、自動控制原理、計算機控制等相關(guān)知識基礎(chǔ)上開設(shè)的。因此，針對這一階段學生的專業(yè)特點，設(shè)計合理的實訓內(nèi)容是保證工程實訓教學質(zhì)量的關(guān)鍵。從應用型工程人才培養(yǎng)的需要出發(fā)，課題組構(gòu)建遞進式的工程實訓教學的體系結(jié)構(gòu)，將實訓教學內(nèi)容構(gòu)建為四大類別，即綜合自動化類、過程控制類、電氣傳動類、樓宇自動化類，如圖1所示。

如圖1所示，在選題時向?qū)W生提供大量實際控制系統(tǒng)，如變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、磁懸浮控制系統(tǒng)、倒立擺控制系統(tǒng)、復雜過程控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡化自動測試系統(tǒng)、自動化立體車庫控制系統(tǒng)、機加工自動線仿真與控制系統(tǒng)、中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)、遠程抄表系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)基本上涵蓋了自動化本科專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程[1-2]。

圖1 實訓教學內(nèi)容

2 工程實踐訓練教學實施

自動化工程實踐訓練安排為24課時，學生的教學材料是《自動化專業(yè)工程實踐訓練指導書》，為便于實踐訓練的教學實施，設(shè)計遞進式工程訓練體系，包括基礎(chǔ)訓練、綜合訓練和創(chuàng)新訓練3個層次。

2.1 教學實施過程

1）布置實訓任務，學生自主組合（每組5～6人）。首先由指導教師進行系統(tǒng)原理講解，每個項目的指導教師都會給學生講解訓練裝置的工作原理，這種原理講授不是簡單的專業(yè)課堂專業(yè)知識原理講授，而是讓學生了解根據(jù)控制對象的特點，怎樣把專業(yè)知識應用到系統(tǒng)設(shè)計中去，實現(xiàn)對對象的自動控制，掌握專業(yè)知識的應用技能，使學生建立一種初步的系統(tǒng)設(shè)計工程意識，提高對專業(yè)知識的認識層次，然后是學生進行系統(tǒng)操作訓練、性能參數(shù)波形測試、線路檢查、故障排除等內(nèi)容訓練，這些內(nèi)容都是屬于基礎(chǔ)層次訓練。

2）在學生掌握系統(tǒng)原理、操作方法和故障排除技能的基礎(chǔ)上，要求重新認識和研究訓練裝置的工作原理，要求學生去完善系統(tǒng)的操作設(shè)置，從設(shè)計原理上去改善系統(tǒng)，減少系統(tǒng)故障。這些屬于綜合訓練的內(nèi)容。

3）在工程訓練后期，當學生對系統(tǒng)裝置有了比較深入的了解和認識后，指導教師會安排學生進行一個自主創(chuàng)新設(shè)計項目，教師只提出具體的性能要求，系統(tǒng)性能分析及仿真、軟件編程、硬件設(shè)計實現(xiàn)及調(diào)試等內(nèi)容皆由學生獨立完成。這些屬于創(chuàng)新訓練的內(nèi)容[3]。

2.2 教學實施流程

在為期2周的工程實訓期間，訓練中心采取全開放的管理模式，學生自行安排來實訓室的時間。以DSP電機控制系統(tǒng)訓練為例，具體的教學流程安排如圖2所示。

2.3 教學組織方式

在工程實踐訓練中，以任務驅(qū)動為教學方法，學生以組為單位，小組成員依據(jù)各自所長，分工協(xié)作，分別完成總體原理、系統(tǒng)模塊、相關(guān)資料、軟件、硬件、設(shè)計、調(diào)試、測試和數(shù)據(jù)分析等工作，在整個訓練過程中，定期進行交流，分析在訓練過程中出現(xiàn)了哪些問題，如何解決這些問題。訓練時每組安排1～2位教師進行指導。

圖2 教學流程

2.4 學生提交的成果

1）階段性成果包括硬件設(shè)計原理圖、軟件設(shè)計流程圖、調(diào)試源程序、測試波形及數(shù)據(jù)分析。

2）最終成果為工程實踐訓練總結(jié)報告。

3 教學效果

自動化專業(yè)工程實踐訓練根據(jù)應用型人才及卓越工程師培養(yǎng)要求[4]，在教學內(nèi)容上具有選題的開放性和任務的系統(tǒng)性，培養(yǎng)了學生自主設(shè)計和方案實現(xiàn)的能力，激發(fā)學生學習的主動性和創(chuàng)新意識；在教學條件上給學生提供了一個接近真實的工程環(huán)境，加深對專業(yè)知識的理解和認識，把許多分散的專業(yè)知識綜合起來，建立自動化技術(shù)的工程思維模式；以學生為主導的訓練過程培養(yǎng)了學生獨立思考與團結(jié)協(xié)作的能力，培養(yǎng)了學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力，并掌握了自動化技術(shù)多個領(lǐng)域的先進技術(shù)。學生綜合素質(zhì)明顯加強，工程能力和創(chuàng)新精神得到提高。學生以實訓中心為基地，參加課外科技創(chuàng)新活動，培訓的學生近年來獲獎達65人次。其中，2007年獲得全國大學生電子設(shè)計競賽全國一等獎1項、二等獎1項和湖南省一等獎3項；2009年獲“挑戰(zhàn)杯”湖南省一等獎1項；2011年獲全國大學生電子設(shè)計競賽全國二等獎2項、湖南省一等獎2項。學生就業(yè)率每年保持在95%以上，工作后學生工程實踐能力強，肯干、實干、會干，深受用人單位歡迎[5]。

[1]魯興舉,彭學鋒,鄭志強.“自動化系統(tǒng)綜合設(shè)計”實踐課程教學探討[J].電氣電子教學學報,2011,33(2:)55-56.

[2]杜賢昌,孫立權(quán).材料成型及控制工程專業(yè)工程綜合訓練的探索與實踐[J].長春工程學院學報:社會科學版,2010, 11(3):118-120.

[3]唐勇奇,黃紹平,劉國繁,等.校企合作培養(yǎng)“卓越工程師”[J].教育探索,2010(12):234-237.

[4]劉國繁,王迎旭,唐勇奇.工程實訓中心的建設(shè)與實效[J]高等工程教育研究,2001(3):89-91.

[5]劉喜雙,姚健.先進制造系統(tǒng)課程教學改革的研究與實踐[J].教育探索,2010(8):62-63.

Discussion and Practice of Engineering Training on Automation Special ty//

Lin Guohan,Li Xiaoxiu

Automation engineering practice t raining courses require students to master the cont rol system design and debugging process completely,including system requirements,system design, system hardware and sof tware design and debugging,system faul t f inding and t roubleshooting, per formance testing,improvement and data analysis,the f inal complete practical training repor t. In the implementat ion of teaching,according to the requi rements for app l icat ion-or iented undergraduate talents,rational ar rangement of t raining content,the di f f icul ty and content of t raining are di f ferent f rom those for al l major,al l of this is impor tant to improve student overal l abi l ity to design the actual cont rol system and to develop innovative and engineering practice.

automation;engineering t raining;innovative abil ity in practice

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.21.052

G642.4

B

1671-489X(2012)21-0052-03

*湖南工程學院教學改革項目（校教字[2009]43號）。

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.22.101