測控技術與儀器專業校內實訓初探*

◆尹倫海 王俊生 藍和慧

測控技術與儀器專業校內實訓初探*

◆尹倫海 王俊生 藍和慧

建立測控技術與儀器專業校內實訓教學體系，確立實訓目標，確定實訓內容和實訓模塊，制定實訓大綱。實訓內容安排從基礎到專業，由淺入深，逐步培養學生的工程實踐能力。對3屆學生進行實訓，取得較好的效果，提高了學生的工程實踐能力和研發能力。

測控技術與儀器專業；校內實訓；實訓內容；實訓大綱

1 引言

目前許多院校校外實習以走馬觀花為主，雖然學生在實習過程中可以見到許多未曾見過的儀器設備，可見識到實習單位的整個生產流程和生產工藝，但實習效果仍不理想。所以在校外實習基礎上做好校內實習、實訓，對提高學生實踐動手能力尤為重要。

遼寧工業大學為保障學校各專業培養學生工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力，不斷提高工程人才培養質量，在實驗實訓硬件設施方面采取了一系列保障措施。同時，測控技術與儀器專業（以下簡稱測控專業）教研室教師豐富的工程實踐能力為測控專業學生實習提供了有力的保障。

2 校內實習實訓平臺建設

目前測控專業可用校內實訓的實驗室和實訓基地條件良好，足可滿足學生實訓需要。

實驗室建設 測控專業基礎類實驗室有測控技術實驗室、單片機實驗室、計算機控制技術實驗室、“電工電子技術”遼寧省實驗教學示范中心、“智能控制理論及應用”省高校重點實驗室；專業實驗室有過程控制實驗室、智能機器人實驗室、“新能源汽車智能控制技術”省重點實驗室、與德國西門子共建的“PLC實驗室”、與美國羅克韋爾自動化公司共建的“工業控制網絡實驗室”、與美國飛思卡爾半導體公司共建的“嵌入式應用實驗室”。

學校實習實訓基地建設 2012年，遼寧工業大學在國家發改委專項資金資助下，投資8000余萬元建設工程實訓中心，面積2.8萬余平方米，目前完成試驗設備安裝并投入使用的有金工實訓平臺、電工電子實訓平臺、現代加工技術平臺、電氣工程綜合實訓平臺、光網絡通信實訓平臺、新能源技術綜合實訓平臺、汽車檢測與維修工程訓練平臺、工業生產過程自動化訓練平臺、化工生產工藝實訓平臺和材料工程實訓平臺。基地可同時滿足1000名學生從事創新創業項目訓練［1］。10個實訓平臺中測控專業學生可利用8個進行實訓。

實習實訓中心實訓平臺及測控專業實驗室的實驗設備及裝置，為測控專業學生校內實訓提供了良好的實訓硬件條件。

3 合理的實訓師資隊伍建設

測控專業教師學歷、職稱結構合理 測控專業現有專任教師15人，其中教授4人，副教授5人，講師3人，高工1人，實驗師2人；具有博士學位6人，碩士學位7人；中國儀器儀表協會理事1人，遼寧省“百千萬人才工程”千人層次1人，遼寧省青年骨干教師2人［2］。聘請了丹東東方測控集團有限公司、丹東華日理學電氣有限公司、錦州利達航海電器有限公司等公司8名高級工程師為客座教授，聯合指導生產實習、實訓等。

測控專業教師具有較強的實踐經驗和指導學生實習實訓的能力 自2013年以來，測控專業教師共指導大學生創新創業計劃項目11項，其中省級6項、校級5項；3年來指導學生參加全國大學生電子競賽，獲得國家一等獎1項、省級一等獎4項、省級二等獎5項、省級三等獎3項；指導學生參加中國機器人公開賽，獲得國家一等獎1項、國家三等獎1項、省級一等獎2項、省級二等獎1項、省級三等獎1項；指導學生參加飛思卡爾杯智能車競賽，獲得全國總決賽二等獎1項、東北賽區一等獎2項；指導學生參加“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、中國大學生計算機設計大賽、創青春全國大學生創業大賽、“藍橋杯”軟件創業團隊賽等大賽，獲得多個國家級和省級獎項。

4 確定實訓教學目標，建立適合測控專業的實訓教學體系

實訓的目標是通過實訓教學培養學生實踐動手能力、創新能力和工程設計能力。基礎訓練要求：通過實訓，學生能夠完成控制系統設計；根據被控對象特性與技術參數要求，學會選擇傳感器、變送器、控制器、執行器、顯示儀表等裝置，能夠完成系統組裝調試、系統投運與參數整定；學會各個裝置的拆卸與組裝、設備維護與維修。能力提高訓練要求：能夠完成信號調理電路、簡單變送器、控制器、輸出控制電路的設計、焊接、調試。實訓項目包括專業基礎技能實訓、專業技能實訓和創新訓練。

專業基礎技能實訓 主要包括金工實習、電子實習、生產實習、畢業實習、信號變換綜合設計、過程控制系統課程設計、單片機原理及接口技術設計、專業基礎技能實訓。對于基礎實訓模塊內容以“實用、夠用、熟練”為原則，要求學生掌握基本的實訓技能。綜合運用電子技術、電路等電類基礎課程知識，設計完成實物制作與調試。實訓指導教師根據學生實際情況，有針對性地選擇實訓內容或項目，為專業技能實訓打好基礎。

專業技能實訓 主要包括以智能儀表為主線的綜合實訓，培養學生具有儀器儀表開發、設計的創新能力；以儀表工程為主線的綜合實訓，培養學生具有控制系統設計與儀表選型、安裝及調試的工程實踐能力。

1）智能儀表實訓：主要訓練傳感器與檢測技術、單片機技術、嵌入式技術、DSP技術、測控電路等專業課程內容的綜合應用，包括完成儀器儀表的設計、參數選擇、仿真、實物制作、調試等環節。

2）儀表工程實訓：主要訓練傳感器與檢測技術、測控電路、PLC技術、過程控制系統、控制儀表及裝置、DCS技術、工控網絡技術、工控組態軟件等專業課程內容的綜合應用，包括完成控制系統的方案設計與儀器儀表的選型、安裝、調試及維修等環節。

實訓內容要隨著知識的更新有所創新、增減，體現實訓的實用性和先進性，同時著重于學生的創新意識和實踐能力的培養教育。

創新性訓練 主要包括開放性實驗設置、創新創業項目設置、科技競賽項目設置：開放性實驗以信號調理、單片機技術和PLC技術課程內容為主設置實驗項目；創新創業項目以企業需求為導向，設置檢測與控制為主的工程實踐類項目；科技競賽依托校電工電子實驗教學示范中心、羅克韋爾自動化實驗室、西門子共建PLC實驗室、浙大中控共建DCS實驗室、校實習實訓中心的實驗實訓資源，開展相應的專業技能競賽。

5 建立測控專業實訓模塊

根據培養目標設計相應的實訓教學模塊，包括專業基礎技能實訓設置和能力提高實訓模塊設置。

基本技能實訓模塊

1）熟悉檢測變送器、控制裝置結構原理，學會拆卸與組裝。傳感器拆裝與調試包括熱電偶拆裝與調試、熱電阻拆裝與調試、壓力或差壓傳感器拆裝與調試、流量傳感器拆裝與調試、物位傳感器拆裝與調試。變送器拆裝與調試包括溫度變送器拆裝與調試、流量變送器拆裝與調試、壓力或差壓變送器拆裝與調試、液位變送器拆裝與調試。執行器拆裝與調試包括氣動薄膜控制閥拆裝與調試、氣動推桿拆裝與調試、電動調節閥拆裝與調試、電動推桿拆裝與調試、低壓電器拆裝與調試、變頻器調試、電動機拆裝與調試。顯示儀表拆裝與調試包括模擬式顯示儀表和智能顯示儀表拆裝與調試。控制器拆裝與調試包括模擬式控制器和智能控制器拆裝與調試。

2）根據被控對象特性設計控制系統，如單閉環、串級、比值等控制系統。根據系統要求和被控對象特性選擇傳感器、變送器、控制器和執行器，然后組成所需控制系統。

3）控制系統組裝，將所選擇的自動檢測和控制裝置組裝成實際應用的控制系統。根據設備情況，可組成溫度檢測控制系統、壓力檢測控制系統、流量檢測控制系統、液位檢測控制系統，以及四種控制系統合成的綜合控制系統。

4）控制器作用方向的確定。根據被控對象特性，選擇執行器、變送器作用方向的選擇或設定，最終確定控制器作用方向。

5）根據被控對象特性，選擇控制規律，設置控制參數。

6）系統投運，包括投運前儀器設備的校驗與檢修、控制器參數的整定。

能力提高實訓模塊 為了進一步提高學生工程實踐能力，設置了能力提高的實訓環節，包括網絡控制系統實訓和電路設計、制作與調試實訓。

網絡控制系統實訓包括PLC技術、過程控制系統、控制儀表及裝置、DCS技術、工控網絡技術、工控組態軟件等專業課程內容的綜合應用，包括完成控制系統的方案設計與儀器儀表的選型、安裝、調試及維修等環節。

電路設計類實訓包括信號調理電路、變送器、控制器、輸出控制電路設計、制作、焊接和調試。相應的實訓環節有基于傳感器與檢測技術、測控電路等課程的信號變換綜合設計，基于單片機技術、嵌入式技術、DSP技術等課程的控制器設計等。有些能力提高實訓部分安排在基礎技能實訓模塊中進行。

6 制定實訓大綱

制訂了較為詳盡的培養計劃，使實訓與課程設置緊密結合，實訓環節盡量安排在相關課程結束后就進行。比如：專業基礎技能實訓在電路、電子技術基礎結課后的第5學期進行，2學分；信號變換綜合設計在傳感器與檢測技術、測控電路、電力電子技術課程結束后的第5學期進行，2學分。

對于綜合性實訓環節，只能在所有理論課程都結束后進行，或者分步進行實訓。如表1綜合實訓教學計劃，分為6、7兩個學期進行實訓。同時，根據實訓內容多次安排實訓學時，并根據學時數與實訓項目權重分配成績比例。實訓成績最終通過現場演示、報告、答辯等方式進行考核。

表1 綜合實訓（2學分）

7 實訓效果

實訓教學中以學生為中心、以教師為主導開展，根據不同實訓模塊、教學內容以及每節實訓課的重難點，采用不同的教學方法。以教師為主導開展采用啟發式教學方法，把學生作為教學的主體，引導學生肯思考、會思考，以提高其分析和解決問題能力。從2013年開始，對2010、 2011、2012級測控專業學生進行實訓。

傳感器拆裝、調試實訓 使學生深入了解傳感器工作原理、特性和輸出信號特點，從而可以根據信號特點制作信號調理電路，或者選擇傳感器。

專業基礎技能實訓 通過對電子元器件性能測試和簡單電路設計制作，充分了解器件性能，為復雜電路設計制作時器件選型獲得第一手經驗；信號變換綜合設計實訓要求學生設計信號放大、濾波、隔離、線性化等功能的信號調理電路，設計輸出控制電路，利用自己設計的控制器組成一個簡單控制系統。這樣可以鍛煉學生掌握較復雜的控制電路設計、開發、制作能力和電路檢修能力。

控制器制作實訓 在單片機原理及接口技術、DSP技術及應用、嵌入式系統設計實訓過程中，利用相應的開發板，并分層次設置實訓內容。在此基礎上進行控制器設計、制作、焊接和調試，培養學生電路設計、開發、制作能力，培養學生設計性、綜合性和創新性工程設計的能力。

網絡控制系統實訓 在PLC技術、DCS與FCS實訓中，依托S7-300實驗室、羅克韋爾實驗室、DCS實驗室開發創新性實驗項目，在3屆學生中開展多項技能培訓、技能競賽，取得較好的工程訓練效果。

經過實訓鍛煉，測控專業學生的工程實踐能力、研發能力都有了較大的提高，提高了就業競爭能力，部分工程能力較強的學生在工作伊始就表現出較強的科研能力和業務能力。如2010級一名學生，工作不到一年，就成為丹東華日理學儀器有限公司技術骨干，承擔科研項目；就業于丹東金洋科技發展集團有限公司的一名2011級學生在實習期滿后就成為項目組長，承擔項目。

具有了較強的工程實踐能力，畢業生在就業時具有較強的競爭優勢。通過統計，近3年來，本專業畢業生的一次協議率分別是49.06%、63.86%、73.08%，就業率分別為90.57%、96.39%、98.78%，呈現穩步攀升趨勢。

8 結語

建立實訓教學體系，實訓過程形成從簡單到復雜、從基礎到專業、從接受基本知識和技能到培養綜合能力這樣一個逐步積累、深化和提高的完整的教學體系。實訓教學與理論教學組成一個完整的測控專業培養體系，全面培養學生的實訓技能、科學作風，以及綜合分析、發現和解決問題的能力，使學生具有創新、創業精神和較強的工程實踐能力。■

［1］王俊生，王春霞，鄭海英，等.工科院校實踐教育基地建設的探索與實施∶以遼寧工業大學為例［J］.遼寧工業大學學報∶社會科學版，2015（4）∶110-112.

［2］鄭海英，王春霞，王俊生，等.工程人才培養模式改革保障措施探討［J］.中國電力教育，2014（12）∶59-60.

On-campus Practical Training Exploration of Measurement and Control Technology and Instrument Specialty

YIN Lunhai，WANG Junsheng， LAN Hehui

The on-campus practical training teaching system is established. Training target， training content and training module is formulated. All the training contents are from basic to professional，and go from the easy to the difficult and complicated. The Engi neering practice ability of the students can be increased through training. Students of three year of graduation are trained and good results have been achieved. Both the Engineering practice ability and ability to research of the students are all increased.

measurement and control technology and instrument specialty； on-campus practical training； training content； training syllabus

1671-489X（2016）10-0143-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.10.143

遼寧工業大學教學改革研究項目（2014030）。

作者：尹倫海，遼寧工業大學電氣工程學院副教授，研究方向為信號檢測與自動控制技術；王俊生、藍和慧，遼寧工業大學電氣工程學院（121001）。

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