高職自動化專業工程化綜合實訓裝置探索

伍波+鄧治宇

摘要：針對高職自動化專業應用型高技能創新人才培養的問題，結合高年級專業核心課程“控制裝置與系統”，提出應基于職業崗位（群）的能力結構注重對學生工程意識、工程觀念、工程創新、團隊協作等綜合素質的培養，改革工程化實踐教學模式，并提出了校企聯合開發工程化綜合實訓裝置的建設思路和方法。

關鍵詞：高職；自動化專業；工程化；綜合實訓裝置

中圖分類號：G718 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）03-0105-03

自動化工程領域需要“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的復合型人才，這也對實驗教學過程提出了更高的要求。如何進一步推進高職教育，深化教育教學改革，培養學生的實踐能力和創新能力，滿足我國經濟社會發展對人才的迫切需要，已成為當務之急。筆者對重慶化工職業學院生產過程自動化技術專業核心課程“控制裝置與系統”實踐教學模式進行了改革，對工程應用性較強的綜合實訓裝置進行了探索和實踐。

工程化綜合實訓裝置的內涵和背景

工程技術人員不但要具備一定的理論基礎和較寬的知識面，還要具有創新精神、創新能力和工程實踐能力。高等院校工程教育的工程化改革方向成為國際工程教育改革的共同選擇。“工程化”意味著在審視工程教育的人才培養模式時，用工程實踐活動的本質和特點來對其進行衡量、要求和評價；課程目標的轉向是工程的而不是學科的，課程內容的轉向是集成的而不是割裂的，課程次序的轉向是多維的而不是單向的。我院自動化工程系對自動化專業建設進行了深入研究，解析職業崗位（群）的能力結構，基于工程化實踐教學模式，重構課程體系，開發實訓裝置，構建任務型學習情境，目的是培養適應職業崗位能力需求的高技能創新人才（如圖1所示）。

目前，我院的生產過程自動化技術專業是重慶高職院校唯一設置且具有石油化工行業背景的寬口徑專業。專業核心課程體系以“單元耦合、工程實訓、系統構建”為特色。實訓基地于2008年被中國石油和化學工業協會、中國化工教育協會確定為全國示范實訓基地，并獲得重慶市教育委員會2012年高職院校市級實訓基地建設專項資金。生產過程自動化技術專業是學院精品專業。

“單元耦合”指橫向概括了三門專業核心課程“傳感檢測與系統”、“控制裝置與系統”、“執行驅動與系統”之間“開環”、“閉環”結構的關聯，縱向概括了國家化工儀表維修工“中級工、高級工、技師”層次的關系；“工程實訓”是依據工程實踐進行教學設計，將知識和技能重新整合序化，構建真實情景的教學環境；“系統構建”是以職業崗位能力培養為主線，按真實職業活動從應用設計、系統配置、安裝調試、運行維護、技術改造到工程管理等完整的項目內容，解析職業崗位能力要素并全部融入工程訓練，按單項能力、綜合能力、創新能力的遞進關系展開實訓教學，以實訓裝置為載體促進人才培養。

工程化綜合實訓裝置設計

高素質應用型人才的匱乏嚴重阻礙著我國制造業的發展。究其原因，國內自動化相關專業教學基本停留在傳統的學科型人才培養模式中，普遍缺少針對學生工程能力和職業素質的訓練，同時缺乏所需的教學環境。工程化實踐教學是學生在校期間獲得工程技術應用能力的唯一途徑，實訓裝置的合理架構和科學設計則直接關系到應用型高技能創新人才的培養質量。結合化工儀表維修工職業標準的要求，“控制裝置與系統”課程應該達到高級工標準的工程訓練目標，能對串級、比值、均勻、分程、選擇、前饋等復雜控制系統進行維護，對智能儀表進行參數設置和維護，對計算機控制系統的各類卡件進行維護。配套實訓裝置主要涉及智能調節器和DCS控制裝置的控制規律、控制原理、調試方法，以及控制系統的性能指標、工程整定、系統投運等專業知識；具有自動控制系統的應用設計、系統組態、安裝調試、運行維護等基本技能，從簡單控制到復雜控制的構建，注重工程意識、工程觀念等職業素質的培養，達到高級工以上技術水平，滿足職業崗位、工程實訓、工程創新、資源共享等方面的需求。

基于職業崗位的需要，設置層次分明、架構合理的實訓內容 實訓裝置基于職業能力的需要，以單體儀表操作為基礎，以控制系統構建為目標，以信號耦合為紐帶，實施真實職業活動的高技能人才培養。圍繞石油化工行業典型的流體傳送、傳熱設備、精餾塔、反應器等設備的控制方案確定合適的對象，按功能劃分為“（常規）儀表控制系統的構建、DCS控制系統的構建、（綜合）過程控制系統的構建”等三個板塊，如圖2所示。具體要求如下：（1）（常規）儀表控制系統的構建，定位于技術服務型公司儀表施工技術崗位。功能描述：實現儀表選型、儀表安裝、管線連接、參數配置、運行調試等職業崗位能力的技能訓練，并完成控制系統的構建。（2）DCS控制系統的構建，定位于國內外的生產型企業DCS控制技術崗位。功能描述：實現常規控制組態、自定義組態控制方案組態（含功能塊圖/梯形圖/順控圖/ST語言）等多種方法的組態，還包括管線敷設、調試運行等內容，完成控制系統的構建。（3）（綜合）過程控制系統的構建，定位于企事業單位化工儀表維修技師、高級技師、安裝調試工程師、儀表控制工程師、DCS控制工程師等自動化應用技術崗位。功能描述：能根據工藝要求，選擇合適的控制儀表或裝置，構建控制系統，實現控制方案；能完成工業過程控制系統應用設計（包括控制方案設計、儀表選型、圖紙繪制、系統組態等）、儀表工程施工（包括儀表、儀表柜、操作臺、配電箱的安裝，線槽橋架、信號對點、試車、交工和驗收等），實現工程觀念、綜合技能、應用創新、團隊協作等綜合素質的培養。

基于工程實訓的需要，解決自動化裝置在教學和工程應用的差異性 工程實訓要緊密結合工程實際，立足于企業的實際情況，由積木式系統集成、安裝調試等內容實現課程目標。通過多方調研，研究自動化裝置在實訓教學和工程應用的差異。企業自動化技術人員要完成安裝、布線、調試、運行、維護等完整的儀表工程施工技術，學校很多是由單體儀表的校驗和拆裝直接過渡到系統的組態和調試；因為實訓裝置無法承載反復拆裝來滿足不同年級不同班級學生的需求，缺乏儀表安裝訓練；因為沒有單體儀表組建系統的綜合布線經歷，掛件式綜合實訓裝置的接線讓很多學生到企業就束手無策，缺乏完整能力的訓練；因為不同的企業單位采用著不同國家、不同廠商、不同系列、不同型號的自動化儀表及裝置，自動化技術的發展日新月異，使學生不能快速適應工作崗位，學校缺乏共性能力的培養。對策之一，自主設計連接模塊，既可滿足拆裝訓練，完善儀表保護措施，又能使儀表承載高頻率線路拆裝的需求。對策之二，儀表控制系統的構建，將變送器、顯示器、報警器、記錄儀、調節器、執行器、安全柵、電源等智能儀表及附屬裝置，按照由易到難、由局部到整體的認知規律排列任務順序，有針對性地依次融入實訓任務，按照施工規范進行線槽橋架的管線敷設，側重于硬件組態，強化參數整定的技巧。對策之三，學習的唯一方法就是尋找共性，研究儀表的輸入輸出特性，為了快速掌握新儀表的應用技巧，總結歸納了“四步法”：第1步，獲取銘牌信息，分析名稱、作用、型號；第2步，完成管線連接，分析電源、輸入、輸出；第3步，進行參數設置，分析類型、范圍、零點等主要參數；第4步，根據信號關系排查故障。通過這些措施，可以有效地解決工程差異性問題。綜合實訓裝置以控制系統構建為目標，根據工藝要求積木式系統集成，敢于實現儀表施工技術的訓練，填補儀表拆裝、綜合布線等教學真空環節，實施從應用設計到工程驗收完整工程項目的綜合訓練，實現學校與企業的無縫對接。

基于工程創新的需要，建立真實情景化實訓環境，激發學習主動性和積極性 實訓裝置集工程教學訓練和工程創新應用為一體，構建真實情景的職業環境，開展實踐教學，有效提高學生的綜合能力。以“液位控制系統的構建”實訓項目為例，源自重慶某化工企業的真實生產過程中分別控制進水閥和出水閥的兩個液位控制系統，以企業圖片還原真實場景，以工藝要求提出控制要求，讓學生自主選擇分組完成系統的構建。實訓內容以任務驅動的生動性、興趣性能最大限度激發學生的學習主動性和積極性為目的，以促進學生知識與技能的融合，讓學生體會到相同的設備在不同的地方滿足不同的應用需要，相同的工藝要求采用不同的控制設備，可激活工程意識、升華工程觀念、強化團隊合作、提高應用創新能力。

基于資源共享的需要，實現實訓功能多樣化，滿足教、學、研、訓、賽需求 工程化實訓裝置離不開企業專業的參與，將國家標準、行業標準、企業標準融入課程，還要將全國技能大賽的內容和評分標準融入實訓。既能滿足“儀表維修工”、“化工自動化”等全國技能大賽的項目訓練，又能滿足“自動化儀表應用”等校級競賽的需求，以賽促教，以賽促改，提高學生的積極性，提升教師的“雙師”素質。為學生服務，滿足教學需求；為教師服務，滿足科研需求；在保證人才培養任務情況下，還應該為社會服務，滿足企業員工培訓需求，依托高校的人才、知識、實訓設備等方面優勢促進經濟和社會發展。實訓功能需要梯次配置，科學規劃，合理布局，盡量滿足不同企業、不同專業、不同深度的需求，才能最大限度地發揮資源共享的作用，達到融教、學、研、訓、賽為一體的綜合功能要求。

在綜合實訓裝置的建設和規劃過程中，在遵循實訓基地架構統一設計思路的前提下，結合專業自身特色，聯合企業共同設計，滿足職業崗位的能力需求，以實現課程體系的目標。近三年的改革實踐，工程化實訓基地的建設初具規模，改革的研究取得了一定效果。而進一步完善工程實踐教學模式、優化教學過程、完成配套教材等問題，還需要我們深入研究和探索。

參考文獻：

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[8]吳迎年，李鄧化，蘇中，曹榮敏.自動化專業應用型人才實踐創新能力培養研究[J].中國科教創新導刊，2011（4）：9-10.

[9]程麗平，李保銀.以培養技能型自動化人才為導向的實訓室建設與實踐[J].中國電力教育，2011（26）：139-140.

[10]張文濤.我和西門子SMATIC實驗室——構建自動化技術一體化教學實訓室[J].實驗室研究與探索，2008，8（27）：266-270.

[11]那文波.自動化專業實踐教學與工程訓練改革研究[J].技術監督教育學刊，2007（1）：1-3.

（責任編輯：張維佳）

基于工程創新的需要，建立真實情景化實訓環境，激發學習主動性和積極性 實訓裝置集工程教學訓練和工程創新應用為一體，構建真實情景的職業環境，開展實踐教學，有效提高學生的綜合能力。以“液位控制系統的構建”實訓項目為例，源自重慶某化工企業的真實生產過程中分別控制進水閥和出水閥的兩個液位控制系統，以企業圖片還原真實場景，以工藝要求提出控制要求，讓學生自主選擇分組完成系統的構建。實訓內容以任務驅動的生動性、興趣性能最大限度激發學生的學習主動性和積極性為目的，以促進學生知識與技能的融合，讓學生體會到相同的設備在不同的地方滿足不同的應用需要，相同的工藝要求采用不同的控制設備，可激活工程意識、升華工程觀念、強化團隊合作、提高應用創新能力。

基于資源共享的需要，實現實訓功能多樣化，滿足教、學、研、訓、賽需求 工程化實訓裝置離不開企業專業的參與，將國家標準、行業標準、企業標準融入課程，還要將全國技能大賽的內容和評分標準融入實訓。既能滿足“儀表維修工”、“化工自動化”等全國技能大賽的項目訓練，又能滿足“自動化儀表應用”等校級競賽的需求，以賽促教，以賽促改，提高學生的積極性，提升教師的“雙師”素質。為學生服務，滿足教學需求；為教師服務，滿足科研需求；在保證人才培養任務情況下，還應該為社會服務，滿足企業員工培訓需求，依托高校的人才、知識、實訓設備等方面優勢促進經濟和社會發展。實訓功能需要梯次配置，科學規劃，合理布局，盡量滿足不同企業、不同專業、不同深度的需求，才能最大限度地發揮資源共享的作用，達到融教、學、研、訓、賽為一體的綜合功能要求。

在綜合實訓裝置的建設和規劃過程中，在遵循實訓基地架構統一設計思路的前提下，結合專業自身特色，聯合企業共同設計，滿足職業崗位的能力需求，以實現課程體系的目標。近三年的改革實踐，工程化實訓基地的建設初具規模，改革的研究取得了一定效果。而進一步完善工程實踐教學模式、優化教學過程、完成配套教材等問題，還需要我們深入研究和探索。

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（責任編輯：張維佳）

基于工程創新的需要，建立真實情景化實訓環境，激發學習主動性和積極性 實訓裝置集工程教學訓練和工程創新應用為一體，構建真實情景的職業環境，開展實踐教學，有效提高學生的綜合能力。以“液位控制系統的構建”實訓項目為例，源自重慶某化工企業的真實生產過程中分別控制進水閥和出水閥的兩個液位控制系統，以企業圖片還原真實場景，以工藝要求提出控制要求，讓學生自主選擇分組完成系統的構建。實訓內容以任務驅動的生動性、興趣性能最大限度激發學生的學習主動性和積極性為目的，以促進學生知識與技能的融合，讓學生體會到相同的設備在不同的地方滿足不同的應用需要，相同的工藝要求采用不同的控制設備，可激活工程意識、升華工程觀念、強化團隊合作、提高應用創新能力。

基于資源共享的需要，實現實訓功能多樣化，滿足教、學、研、訓、賽需求 工程化實訓裝置離不開企業專業的參與，將國家標準、行業標準、企業標準融入課程，還要將全國技能大賽的內容和評分標準融入實訓。既能滿足“儀表維修工”、“化工自動化”等全國技能大賽的項目訓練，又能滿足“自動化儀表應用”等校級競賽的需求，以賽促教，以賽促改，提高學生的積極性，提升教師的“雙師”素質。為學生服務，滿足教學需求；為教師服務，滿足科研需求；在保證人才培養任務情況下，還應該為社會服務，滿足企業員工培訓需求，依托高校的人才、知識、實訓設備等方面優勢促進經濟和社會發展。實訓功能需要梯次配置，科學規劃，合理布局，盡量滿足不同企業、不同專業、不同深度的需求，才能最大限度地發揮資源共享的作用，達到融教、學、研、訓、賽為一體的綜合功能要求。

在綜合實訓裝置的建設和規劃過程中，在遵循實訓基地架構統一設計思路的前提下，結合專業自身特色，聯合企業共同設計，滿足職業崗位的能力需求，以實現課程體系的目標。近三年的改革實踐，工程化實訓基地的建設初具規模，改革的研究取得了一定效果。而進一步完善工程實踐教學模式、優化教學過程、完成配套教材等問題，還需要我們深入研究和探索。

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（責任編輯：張維佳）