基于控制思維構建測控專業綜合實踐平臺

浦鐵成+徐嘉城+薛航

【摘要】針對創新能力和工程能力的培養要求，結合北華大學測控技術與儀器專業人才培養目標，分析現階段實踐教學存在的問題，提出單閉環控制結構的能力培養形式，構建的綜合實踐平臺包括完整的控制系統結構，能夠完成綜合性、創新性實踐教學，以提高測控技術與儀器專業學生綜合能力和素質。

【關鍵詞】人才培養 實踐 創新 工程

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）01-0222-01

提高人才培養素質，培育高層次創新人才是我國高等教育改革的目標。國內很多高校都提出并開展了“工程教育”研究。北華大學測控技術與儀表專業根據學校的辦學方針，制定專業人才培養目標，著重提高學生綜合工程實踐能力，培養學生主動學習、獨立思考的創新素質。

一、實踐教學存在的問題

測控技術與儀器是信息工業中的重要環節，在信息技術發展中發揮著重要的作用。加強實踐教學有利于學生深入理解所學知識，提高學生運用知識的能力[1]。但現階段實踐教學存在如下問題：（1）設備經費投入不足；（2）教學體系設置混亂；（3）實踐形式單一。

二、綜合實踐平臺的重要性

面對上述存在的問題，要強調實踐和設計，使課堂教學、工程訓練、工程實踐諸環節相互交融，這就需要一個綜合性的實踐平臺。

基于單閉環控制思維，綜合實踐平臺在人才培養中的作用如圖1所示。此系統實現的功能是將學生培養成具有創新能力和工程能力的人才，作為系統控制器的綜合實踐平臺，在人才培養中占有重要地位。

三、綜合實踐平臺的特點

（1）專業突出化

工程教育的“實踐”本質是將專業理論知識應用到工程實踐中，解決工程實際問題，在解決問題的過程中加深對專業理論的理解，進而發展專業理論，達到工程創新的目的。

（2）系統工程化

系統工程化有兩層含義：一是指該平臺所提供的各種設備應與工程實際應用中的設備相符，讓學生有身臨其境的感覺，這樣學生在以后工作中才能快速適應工作環境。二是在該平臺上所設計的系統應符合工程實際，要核算經濟成本，不能“大炮打蚊子”。

（3）結構模塊化

在實際工程設計時所用到的設備很多都是各個廠家的產品，在構成系統時，只需要將這些產品作為一個個模塊，知道其輸入輸出接口方式就可以了，對其內部結構沒有太高要求。因此我們設計的綜合實踐平臺也應是模塊化的。把不必要的細節封裝起來，按照工程設計真實情況提供一定接口即可。同時，這種模塊化還可以縮短系統開發周期，提高工作效率。

（4）設計開放化

綜合實踐平臺必須是一個開放的系統，沒有太多的限制，允許學生在其上從事創造性設計，使學生可以按照自己的設計思想任意組合模塊，甚至可以設計開發全新的模塊，以實現學生的設計思想，從而真正發揮學生的想象力和創造力。

四、綜合實踐平臺的構成

綜合實踐平臺作為一個完整的控制系統，它包括被控對象，變送器，控制器和執行器四個組成部分。平臺所使用的被控對象要符合工程實際。被控對象盡可能采用工程實際對象，如果條件不具備，也應該盡可能采用與工程實際對象特性相符的物理模型來代替，不能使用簡單的仿真模型。平臺上使用的變送器和執行器應采用實際工程儀表，其形式是多樣的，供學生設計時選擇。平臺的控制器是其核心。為能夠實現各種復雜控制算法，平臺的控制器采用高性能計算機來實現。計算機運行LabVIEW軟件，采用高性能數據輸入輸出采集卡來實現變送器信息的采集和執行器所需控制信息的輸出。

綜合實踐平臺的題目主要來源于以下幾個方面：（1）教師的科研和學生接觸的實際生活；（2）校企聯合項目；（3）學生的好想法；（4）經過修改的網絡或者圖書上的相關項目。在題目設計時，要使所包含內容和技能具有時效性、完整性、典型性、真實性和層次性。

綜合實踐平臺將傳統的教師主導型的教學模式轉變為在教師指導下、學生通過實踐掌握知識、訓練能力與技能的學生主導型教學模式。有機地將師生間的教與學關系密切結合。提高學生動手能力、自主學習能力以及分析和解決問題的能力。

參考文獻：

[1]朱高峰. 工程教育中的幾個理念問題[J]. 高等工程教育研究，2011（1）： 1-5.