基于工程項目設計導向的模塊化自動化綜合實驗探索

蔣冰華，楊超

摘要：文章分析了自動化綜合實驗在培養方案中的重要性，給出了本校自動化專業的實驗體系和綜合設計實驗室平臺的構成及功能作用。平臺各模塊可以實現單個項目的實驗設計以及組合型實驗設計，能夠使學生相對獨立地進行課題項目的設計。論證了這種教學模式的優點：符合自動化人才培養要求；有利于調動學生的主觀能動性；可以有效地培養學生獨立思考的能力、更好地將課本上的專業知識與工程實際融合起來。

關鍵詞：工程項目；自動化；綜合實驗；模塊化

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）46-0264-02

一、緒論

作為專業拓展的自動化綜合實驗是使學生獲得較好的系統分析、系統設計及系統開發方面的工程實踐訓練的重要環節。為此眾多學者進行了不懈的探索，如文獻[1]的作者以開發和構建系統性實驗項目為核心，提出由點到線到面的綜合實驗教學體系，文獻[2]的作者給出了團隊式項目型自動化綜合實驗的實踐經驗。由于自動化專業是面向工業生產過程自動控制及各行業、各部門的，各高校辦學歷史、師資水平、辦學條件等方面存在較大差異性，其綜合實驗具體做什么項目內容在各高校就隨著設備平臺的不同存在差異性[3，4]。

本文給出了三峽大學自動化專業建立的綜合實驗體系，論證了平臺對自動化及相關專業學生的工程設計能力的培養具有系統性和可行性，并對該平臺的運行及實踐過程進行了簡要討論。

二、自動化綜合實驗的平臺實驗體系

三峽大學自動化專業經過多年的發展，已形成如圖1所示的實驗體系。

為了與上述的實驗體系配套，需要相應的項目設計型自動化綜合實驗的平臺資源配置。

自動化專業綜合實驗平臺建設基于工業4.0的概念，借鑒了西門子技能、綜合能力和行業案例拓展的“能力模型”，立足服務于自動化專業本科生的綜合實踐教學和創新設計訓練。如表1所示，實驗平臺共有10個模塊，分別對應技能、綜合能力和行業案例拓展的能力訓練。

三、項目設計型自動化綜合實驗實施

綜合實驗具體實施中，課題組老師重點把握以下幾個環節：a）分組及項目確定。b）嚴格要求實驗的規范性。c）對于方案細化設計要求采用先進工具軟件完成。d）實際操作階段老師重點檢查接線的正確性，防止發生事故。e）對提交的實驗報告格式和內容嚴格要求。f）實驗時間設置，根據目標完成度可以進行適當調整。例如《基于西門子315TPLC的雙圓盤控制設計》項目，由萬藝峰、黎蓉兩位同學承擔，實驗具體要求是：①完成系統框圖的設計及各組成的功能描述；②完成西門子S120變頻器的參數化設置；③完成系統電氣原理圖的繪制（使用CAD軟件）；④完成控制流程圖的設計（采用Visio軟件）；⑤完成基本的控制界面設計，包括登陸界面、主控界面、歷史參數顯示界面等。該實驗設計任務除了要求學生掌握工程類項目的設計過程和方法，學會運用西門子的STARTER調試軟件、Scout調試軟件、TIA Portal WinCC等專業軟件外，還要自學AUTOCAD、VISIO等工具軟件。

四、實驗效果

通過2013年度至2016年度的運行，這種教學方式能夠使學生在實驗中相對獨立地進行課題項目的設計，培養自己的工程素養和創新能力。例如，萬藝峰同學在總結中提到：a）.實驗開始前，由于西門子軟件授權問題導致安裝階段頻繁出錯；b）.實驗實施中，程序下載問題也是頻頻發生。肖星同學在承擔的《基于S7-1200交流伺服電機控制設計》課題中，完成了系統項目的整體、Wincc界面設計等等，作出的心得總結是：電氣原理圖和外部接線圖的繪制應該盡可能的規范準確，以便后續工作的順利開展。由此可見，這種教學模式有利于調動學生的主觀能動性，學生上交的實驗報告能夠反映出對項目設計中專業理論的系統性掌握程度。但是這種教學模式對老師的工程設計能力與水平提出了較高的要求。另外實驗平臺的設備構成也是制約本教學模式的重要因素。

五、結論

本文給出的模塊化教學模式能夠最大限度地調動學生的學習興趣，可以使學生在選定的設計課題上運用自己的專業知識和能力完成設計任務，可以更好地達到自動化專業人才培養方案的目標。

參考文獻：

[1]馬忠麗，王軍，潘信吉.自動化專業綜合系統創新實驗教學體系的探索[J].實驗技術與管理，2006，23（2）.

[2]何寧，劉曉潔.自動化綜合實驗課程的教學創新與改進[J].科技資訊，2014，（1）.

[3]李現明，韓敘.自動化專業綜合工程實驗裝置研制與實驗開發[J].電氣電子教學學報，2009，（9）.

[4]史旭華，俞海珍.工業自動化專業綜合創新實驗教學平臺[J].實驗室研究與探索，2008，27（10）.