工科院校系統化實踐教學探索

摘要：知識面廣、動手能力強已成為用人單位選拔人才的重要標準。實踐教學是培養鍛煉學生動手能力最為重要的環節。立足所在貝加萊聯合實驗室的實踐平臺，在分析各實踐教學環節特點基礎上，初步探索了可編程控制器內容的系統化實踐教學成效。

關鍵詞：實踐教學；動手能力；系統化；可編程控制器

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）35-0158-02

實踐教學是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑，是培養具有創新意識的高素質工程技術人員的重要環節，是理論聯系實際、培養學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺。相對于理論教學而言，實踐教學是教學過程中最薄弱的環節。[1]隨著用人單位對畢業生動手能力要求的日益提高，各工科院校紛紛意識到加強實踐環節的重要性。為更好地開展實踐教學，我校在教學工作中認真貫徹落實黨和國家教育方針政策，組織召開了和實踐教學專題工作會議，堅持內涵發展，以推進教學方法和手段改革為重點，以提升教師教學水平為抓手，狠抓質量、突出特色、優化結構、科學發展，努力實現跨越式發展。為積極響應學校的號召，貝加萊聯合實驗室依托所具有的先進設備平臺，結合自動化和電氣專業的培養方案，在可編程控制方面初步進行了系統化實踐教學體系的有益探索。

一、貝加萊聯合實驗室概況

貝加萊聯合實驗室由河南工業大學和貝加萊工業自動化有限公司于聯合共建，總投資300萬元，面積近400平方米。在積極借鑒其他友好聯合實驗室建設經驗的基礎上，突出河南工業大學在制造業自動化、樓宇自動化方面的特色與優勢，建設面向工程實踐環境的完美自動化聯合實驗室。

實驗室配有16套PCC基礎教學設備、8套集成自動化控制系統實驗裝置和2套過程自動化實驗裝置。硬件產品涵蓋了貝加萊公司的PCC控制器、仿真器、人機操作面板、運動控制和工業PC五大產品系列。其中，控制器全部為X20系列的高性能CPU和I/O；人機界面有PP300系列高端控制顯示屏；在運動控制方面，配置了ACOPOS系列驅動器及8LS系列永磁同步電機等。[2]

該實驗室主要承擔我院本科生可編程控制器、電氣控制與PLC、運動控制、現場總線等課程的實踐教學、學科競賽及畢業設計等實踐教學任務。學生可以接觸并學習到最前沿的自動化控制技術，在工程環境中提高動手操作能力與科研能力，為步入社會提升競爭力奠定堅實基礎。

二、主要實踐環節任務及問題分析

1.課程設計

“課程設計”是高校人才培養體系中的一個重要的實踐教學環節。在課程設計過程中，要求學生根據具體的設計題目，運用所學的知識，獨立地進行設計和實驗。[3]在施行過程中，由于實驗設備數量少、經費不足等原因，造成了以下問題：題目呆板，選擇余地太少；學生可以從網上下載抄襲、請同學代做等問題。

2.開放性實驗

“開放性實驗”是一門依托于開放實驗室的專業選修課，一般為18學時。由于選課學生年級分布不均，一些依托課程沒有開展，所以造成了學生學習過程吃力、短時間無法獨立完成項目設計。

3.創新設計

創新設計是本科培養方案中較為關鍵的一環，一般放在大四上學期期末進行，為期四周。由于學生多集中在這個時間找工作、考研，所以很難集中注意力進行創新設計。

4.畢業設計

畢業設計是教學過程的最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節。[4]學生可綜合運用已學知識完成選題表規定的設計任務，收獲學以致用的自信和喜悅。然而實際中，大部分同學仍忙碌于找工作和考研面試。加上一部分設計題目還需要學生自學大量的知識，所以效果上總體不是非常理想。

三、系統化實踐教學措施

綜合上述各重要實踐教學環節的特點及問題，依托貝加萊聯合實驗室已有的充足實驗室裝置和場地，我們遵循系統化的實踐教學體系思想，以可編程控制器為核心，進行了初步大膽地嘗試。

1.開放性實驗

由于上課前學生暫未開相關可編程控制器的課程，授課過程中，我們采取了“邊講邊練、相互學習和強化鞏固”的方式。例如，在講授使用ST語言編程過程中，選擇多步停頓法：第一步停頓在新建Project和Program之后，使學生能夠進一步溫習前面講授的創建工程內容；第二步停頓在ST編制小程序后，讓學生能仔細體會編程過程；第三步停頓在關聯硬件后，使學生能夠溫習軟硬件通訊的過程。邊講邊練使學生可以零基礎盡快熟悉一個全新的系統。相互學習指學生間在練習過程中，熟練的同學來指導不熟練的同學，既使學生相互促進、共同提高，又減輕了老師的負擔。強化鞏固指規定課時教授完成后，學生可通過預約使用實驗室的設備。學生通過開放性實驗的學習，通過手動拆裝裝置，掌握了可編程控制器硬件的特性、軟件的操作和軟硬件通信，完全不同于以往實驗裝置不讓拆卸的境況。開放性實驗內容如表1所示。

2.創新設計

創新設計的題目是在可編程控制器開放性實驗基礎上的進一步擴展。選題過程中，要求學生必須選修過可編程控制器相關課程。這樣，聯合實驗室每年可承擔大約30多人的創新設計任務。學生運用所學可編程控制器知識進行實際項目的初步開發，通過項目研究意義的調研、總體方案的論證、軟硬件系統的設計及系統綜合調試等步驟完成系統化的控制系統全方案設計。這一選拔過程，保證了進行設計的學生可以如期完成規定的任務。

3.畢業設計

畢業設計的互選階段類似于創新設計。考慮到畢業設計規定的人數限制，所以要求所選學生必須進行過可編程控制器相關內容的創新設計，并表現優秀。設計內容需要在創新設計基礎上進行進一步補充、完善：包括總體方案的完善設計、軟件系統程序優化及界面擴展，使學生在畢業設計工作完成后無障礙地進行類似項目的開發。

4.其他認證培訓及競賽工作

實驗室憑借充足的先進自動化裝置，承擔了中國自動化學會的河南工業大學ASEA自動化助理工程師培訓工作。通過培訓，學生可在開放性實驗基礎上深入學習，為創新設計及畢業設計打好基礎。培訓過程中涌現出的優秀學生選拔參加貝加萊學界聯盟的建模競賽。

為了更好的滿足教學與系統化實踐的培訓的需要，我們先后編寫了一些教材如《可編程控制器實驗指導書》、《ASEA培訓指導書》等相關資料。同時我們會搜集些往年的優秀畢業設計論文作為系統化培訓授課時的例子，讓參與培訓者進行再現。每次培訓產生的比較有創意的優秀作品也會加入到學院的資料庫中，作為畢業設計論文的參考，為高質量的畢業論文選題提供了豐富的資料。無論是教師實踐教學還是學生學習，互為補充的教學培訓的教材，都可以提供一個較好的選擇。同時也給實踐教學增加了靈活性，給師生一個更為寬廣的學習平臺。

四、結論

到目前為止，貝加萊聯合實驗室已經從最初較為單一的開放性實驗課教學方式，迅速發展到現在集開放性實驗課、創新設計、畢業設計、資格認證培訓等多功能于一身的復合教學體系。系統化多層次的教學體系，在一定程度上，較好地激發了師生的學習熱情。隨著實踐平臺使用的日益頻繁，實踐教學環節日益完善，教學效果也會越來越好。

參考文獻：

[1]姜和，劉德蓉，王金波，等.高校實踐教學改革與應用型人才培養[J].科技信息，2010，（25）.

[2]齊蓉，肖維榮.可編程控制器技術[M].北京：電子工業出版社，2009.

[3]何中林.大學課程設計的主要問題及其優化[J].信息與電腦（理論版），2012，（5）.

[4]杜啟軍，水志國.新建本科院校畢業設計工作問題分析與措施建議[J].中國電力教育，2010，（6）.

（責任編輯：韓曉英）