应用型软件在自动化专业实践教学中的运用

贺廉云

（德州学院 机电工程系，山东 德州 253023）

应用型软件在自动化专业实践教学中的运用

贺廉云

（德州学院 机电工程系，山东 德州 253023）

培养实践创新能力是所有工科专业的核心任务，自动化专业作为工科的灵魂专业，对实践创新能力的要求更高，学生实践能力的培养方法需要进一步研究.仿真软件可以帮助学生实现从理论到实践的平滑过渡，提供给学生实践创新的空间，启发学生实践创新的思维，培养学生实践创新的能力.

应用型软件；实践教学；仿真

1 引言

工科是面向实践的学科，工科学生最重要的就是动手实践能力.实践既是理论知识的来源，也是理论知识的最终归宿，而且目前中国的工业领域最缺乏的就是大量的高级专业技术人员，所以，培养实践创新能力是所有工科专业的核心任务.自动化专业作为工科的灵魂专业，对实践创新能力的要求更高，而目前自动化专业学生的弱项恰恰在此，学生实践能力的培养方法需要进一步研究.

关于培养自动化专业应用性人才的方法，国内专家学者也做了大量探索，编写了相应的理论教材和实验教材，也研发了各种各样的实验箱以用于教学实验，这确实在一定程度上提高了学生的实践能力，但是当自动化专业大学生毕业时，大部分的同学对知识的见解还停留在理论阶段，只有少部分同学拥有实践创新能力.这种现象不仅仅是因为实验设备不齐全的问题，更说明在理论与实践创新之间客观地存在着不小的距离，对于大部分的学生靠现有的培养办法和条件是较难跨越的.目前的教学办法是课程教学+实验箱操作，主要是验证理论的正确性.由于实验设备、教学经费等客观条件的原因，一定程度上限制了学生的创新性思维及创新性实践，因此如何探索有效的教学方法使学生在理论学习中逐步培养实践创新的意识和能力，具有重要的意义.

2 应用型软件在自动化专业实践教学中的作用

自动化专业应用型人才的培养目标是以控制科学和计算机科学为基础，使学生掌握较宽广的自动化和计算机应用技术，具有一定的工程技术基础，能从事自动化装置和系统的分析设计和科研开发与应用的工程应用型人才.随着微电子技术和计算机软件技术的发展，计算机辅助设计方法已经开始逐渐进驻各领域，自动化专业选用的高等教育出版社出版的最新教材中都增加了对仿真软件的介绍，并作为教材内容以供学习参考.仿真软件可以帮助学生实现从理论到实践的平滑过渡，改变以前直接由理论学习跳到实验箱操作的突变式教学方法，提供给学生实践创新的空间，启发学生实践创新的思维，培养学生实践创新的能力，使学生通过硬件模拟和联合仿真调试理解知识和应用知识，从硬件仿真调试过渡到实际设计和操作.把硬件仿真作为理论和实践之间的过渡过程，引进外国先进软件来辅助教学和扩展实验，可以给学生更广阔的进行实践创新设计的平台.

自动化专业实践教学中利用Proteus、MATLAB等软件的强大功能，结合各专业课的教学内容和实验内容，实现科技应用软件与教学内容的有机结合，使学生通过接触新型的工程应用软件，拉近与实际应用的距离，为学生将来走向工作岗位、适应工作环境打下良好的基础，更好的满足应用型人才的培养目标.

3 应用型软件在自动化专业实践教学中的具体应用

3.1 与实验教学的结合

实验课是学生实践的主要环节，开好实验课对学生理论联系实际、加深对理论的感性认识是很重要的.实验教学作为一种必不可少的教学手段不仅是验证知识和探索新技术的一种方法，还是培养学生多种实践能力和创新意识的主要手段.合理设置实验内容，采用先进的实验手段，可充分发挥学生的想象力，培养学生的创新意识，提高学生的实践能力和创新能力.

借助计算机仿真技术，可以弥补实验器材缺乏的不足，减少实验耗材，完成现有实验设备难以实现的复杂实验，缩短实验时间，更加完整地分析实验对象的系统性能指标，优化电路设计，具有高效、快速、直观、完整的优势.开展仿真实验可充分利用现有实验室条件，发挥计算机仿真技术的优势，即提高了现有实验设备的利用率又提高了学生对新型软件的应用能力和科研创新能力.因此，仿真实验越来越显露出它的重要性.

为了提高自动化专业实验教学的教学水平，培养学生主动思维和创造思维的能力，最大限度的提高学生的学习兴趣和学习积极性，建立了以Proteus、MATLAB等软件为实验教学平台的实验教学方式，提高了实验质量与实验效率，电类课程的实验以Proteus为应用和仿真软件，控制类课程以matlab为应用和仿真软件，增加综合型和创新型实验，培养学生的创新意识，能最大限度的提高学生的学习兴趣和学习积极性.

Proteus是英国Labcenter公司开发的电路及单片机系统设计与仿真软件.Proteus可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能.Proteus是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具，真正实现了在没有目标原形时就可对系统进行调试、测试和验证.Proteus软件大大提高了企业的产品开发效率，降低了开发风险.由于Proteus软件逼真、真实的协同仿真功能，它也特别适合于作为配合单片机课堂教学和实验的学习工具.Proteus软件提供了三十多个元器件库、7000余种元器件.元器件涉及电阻、电容、二极管、三级管、变压器、继电器、各种放大器、各种激励源、各种微控制器、各种门电路和各种终端等.Proteus软件中还提供有交直流电压表、逻辑分析仪、示波器、定时/计数器和信号发生器等测试信号工具用于电路测试.

以Proteus为应用和仿真软件的课程实验安排：

MATLAB是美国Mathworks公司推出的集通用科学计算、图形交互、系统控制和程序语言设计为一体的软件,它除了具有传统的交互式编程之外,还提供了丰富的矩阵运算、图形绘制、数据处理、图像处理、图形界面设计等，其矩阵运算和数据处理功能很适合控制系统的仿真，能够方便地进行连续系统和离散系统的各种数学模型的建立、求取,各种分析设计方法的仿真分析和仿真设计等.此外,MATLAB仿真工具箱（Simulink box）为实现课程的计算机辅助教学提供了一个理想的工具.Simulink是MATLAB的重要组成部分,它是对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包，Simulink提供了友好的图形用户界面,其系统构成模块为进行课程教学建模、仿真和分析提供了强有力的工具和极大的方便.

以matlab为应用和仿真软件的控制类课程的实验安排：

3.2 与课程设计和毕业设计的结合

自动化专业课程设计安排

课程设计摆脱以往的纸上谈兵，数字电子技术课程设计、电力电子技术课程设计和单片机原理及应用课程设计可用Proteus软件先仿真调试，以验证设计的可行性，再做出实物.

毕业设计是高校教学过程的重要环节之一，是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节.通过毕业设计，能使学生综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习.对学生的知识面，掌握知识的深度，运用理论结合实际去处理问题的能力，实验能力，外语水平，计算机运用水平，书面及口头表达能力进行考核.在完成毕业设计的过程中，画电路、分析设计的结果等都会用到Proteus、matlab等仿真软件，为学生的毕业设计提供了辅助.

4 总结

要使培养的应用型人才适应社会、经济发展的需求，成为高素质应用性人才，就要加强与社会、企业的联系，调查用人部门对应用型人才知识、能力、素质的要求，在先进的教学理念指导下进一步改革实践教学内容和实践教学体系，注重工程技术能力的培养，增加工程技术教育的针对性.借助计算机仿真技术，可以弥补实验器材的不足，完成现有实验设备难以实现的复杂实验，更加完整地分析实验对象的系统性能指标，优化电路设计，具有高效、快速、直观、完整的优势，增强了学生创新意识的培养.

〔1〕杜彦良，江舒.不同类型高等学校定位与人才培养模式的实践与思考[N].中国教育报,2004-07-09.

〔2〕杨志坚.中国本科教育培养目标研究（之一）——导论[J].辽宁教育研究,2004（5）:10-15.

〔3〕傅秀芬，闻星火.加强建设,深化改革,提高实验室的水平和效益[J].实验技术与管理,2006（8）:121-124.

〔4〕陈厥祥，应敏，陈国和.以高素质应用型人才培养为中心构建实验室建设与管理新模式[J].实验技术与管理,2007（5）:1-5.

〔5〕姚胜兴，陈华容.理论与实践教学互动，提高学生工程实践能力[J].实验技术与管理,2007（2）：21-25.

〔6〕阳太林.以学生创新能力的培养为中心改革高校实验教学[J].实验技术与管理,2005（7）:34-38.

G642

A

1673-260X（2012）07-0255-02