關于過程控制課程實驗教學改革的探索

王冬生+王小芳+朱松豪

摘 要：針對過程控制課程的特點以及我校實驗硬件設備不充裕的現狀和傳統實驗教學方式存在的問題，從實驗裝置分時復用，開設綜合性、設計性和開放性實驗等方面，探討過程控制課程實驗教學的改革思路。通過最大限度地提高實驗資源的利用率和提高學生設計能力、動手能力，保障過程控制課程實驗教學高質量的順利開展。

關鍵詞：過程控制；分時復用；實驗教學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9132（2018）04-0009-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.04.004

過程控制課程是自動化專業的一門注重培養學生分析和解決復雜工程實際問題能力的核心專業課程。要使學生真正掌握該課程，在開展好理論教學的同時，教師必須十分重視實驗教學。但在我校以往的實驗教學中，由于硬件設備不充裕，本來應由1人完成的實驗不得不安排1組多人共同進行，嚴重影響了實驗教學的效果。而且由于硬件設備的不充裕和實驗課程時間所限，實驗內容也多以驗證性實驗和基礎性實驗項目為主，嚴重制約了對學生創新實踐能力的培養。因此，基于現有的硬件實驗條件，采用分時復用的方法高效利用現有的實驗裝置，并且改進實驗內容，開設綜合性、設計性和開放性實驗，以提高實驗實踐教學水平，達到培養學生實踐能力、創新能力的目的。

一、過程控制實驗教學現狀

目前，我校過程控制實驗室有2臺過程控制實驗設備，面向自動化專業130～140人的課程實驗教學任務。由于過程控制實驗裝置價格昂貴，短期內課程實驗教學的硬件條件大幅提升的可能性不大，難以滿足過程控制課程實驗教學要求。另一方面，事實上學生在過程控制課程實驗過程中大約有70%的時間是在計算機上編寫和修改程序，實驗裝置的使用時間只有30%左右，實驗程序越復雜，實驗裝置的利用率越低。

受硬件資源和課程實驗時間的限制，以往的過程控制實驗教學內容只能以驗證性實驗和基礎性實驗為主，實驗內容相對簡單，實驗步驟固定，毫無探究性，一定程度上限制了學生的想象力和創造性意識，更不能培養學生的創新實踐能力。

二、過程控制實驗裝置分時復用平臺的構建

過程控制實驗裝置由一臺現場計算機對其進行數據采集和控制，實驗室內的其他計算機通過局域網與現場計算機相連接，其結構如圖1所示。為使實驗期間對過程控制實驗裝置進行正確的數據采集和控制操作，應確保每一時刻只有一臺計算機獨占實驗裝置。當申請使用的計算機數大于實驗裝置數（目前我校過程控制實驗裝置數為2）時，應按申請使用時間進行自動排隊，當獨占實驗裝置的計算機使用完畢后，由現場計算機自動按申請順序分配下一臺計算機獨占該實驗裝置。

三、課程實驗內容改革

精簡基礎性實驗內容，增加綜合性、設計性和開放性實驗，提升學生的主動性和創造性。同時，按照課程實驗的學時，以及課程理論教學內容和結構，科學合理地設計實驗題目和實驗內容，將實驗內容分為必做內容和選做內容。

綜合性實驗是指針對某一問題，充分運用本課程的所有知識以及與本課程相關的課程知識，綜合分析并自主解決該問題的實驗。這類實驗的選題要有一定的綜合性，能夠系統、全面地涉及相關理論知識。

設計性實驗是指在給出實驗目的要求的基礎上，由學生自行設計實驗方案并加以實施。在實驗中，學生可以根據自己的興趣和知識自行設計實驗方案、擬定實驗步驟、選定硬件資源，充分利用相關理論知識解決實驗中的設計問題，以及實驗過程中出現的各種問題，并最終完成實驗報告。

開放性實驗是與按固定時間、固定實驗內容的傳統實驗教學模式相區別的。開放性實驗靈活安排實驗室的開放時間，使得實驗室的開放時間充分滿足學生的實際需求，盡可能地開放實驗室的現有資源，提高實驗資源的使用率。學生可以做已有的實驗題目，也可以探索自擬的實驗題目。

四、結語

作為自動化專業最重要的工程性核心專業課程，過程控制課程實驗教學的效果將直接影響自動化專業學生實踐能力和創新能力的培養。在現有的硬件教學條件下，探索通過分時復用實驗裝置，改進實驗教學內容，尤其在綜合性、設計性和開放性實驗方面加以重視，充分利用現有的硬件資源，全方位地開展學生自主式學習、探究式學習，啟發學生的創新能力，調動學生的主動積極性，從而大大提高過程控制課程實驗教學效果與質量。

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