自动化专业工程训练教学探讨与实践*

林国汉 李晓秀湖南工程学院电气信息学院 湖南湘潭411101

自动化专业工程训练教学探讨与实践*

林国汉 李晓秀湖南工程学院电气信息学院 湖南湘潭411101

自动化工程实践训练课程要求学生掌握控制系统完整的设计及调试过程，包括系统要求、系统方案设计、系统软硬件设计与调试、系统故障查找及排除、性能测试、改善及数据分析等，最后完成工程实践训练报告。在实施教学时，针对应用型本科人才要求，合理布置训练内容，工程实践训练的难度和内容均有别于面向所有专业的工程训练，对提高学生综合设计实际控制系统的能力和培养创新意识与工程实践能力具有重要的作用。

自动化；工程训练；实践创新能力

Author’saddressHunan Institute of Engineering,Xiangtan,Hunan,China 411101

自动化工程实践训练课程是湖南工程学院自动化专业的一门本科生工程实践类课程，是比课程设计更高层次的综合性系统设计课程。该课程要求学生通过一个典型的控制系统，掌握控制系统完整的设计及调试过程，包括系统要求、系统方案设计、系统软硬件设计与调试、系统故障查找及排除、性能测试、改善及数据分析等，最后完成工程实践训练报告。整个课程为24学时。

1 工程实践训练课程教学内容设计

该课程源于20世纪90年代。之前，自动化等专业学生在学习完自动化技术的专业课程之后，缺乏自动化技术系统的综合训练，导致学生工程实践能力欠缺；而学生到企业去实习时，由于条件的限制，工厂的自动化装置不可能让学生去动手，走马观花式的实习效果有限。针对这种情况，湖南工程学院提出在校内建立一个自动化技术工程实践训练中心，建立一些技术先进的自动化控制系统，营造实际的工程环境，通过在工程训练中心训练，使学生掌握初步工程技能和方法，培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。在教育厅和学校的大力支持下，在课程组教师共同努力下，建成自动化工程实践训练中心。尤其是近年来，依托湖南省重点学科、湖南省高校重点实验室和部省共建项目的支持，根据自动化技术的发展趋势，研制和购买了一批先进的自动化技术训练装置。

湖南工程学院自动化专业本科生的实践教学除了常规的认识实习、毕业实习外，其他实践环节的层次为：课程实验——课程设计——工程实践训练——毕业设计。可以看出，工程实践训练是课程设计的延伸，是整个实践教学体系中的重要一环。面向自动化专业开设的工程实践训练课程不同于面向全校专业开设的工程训练（金工实习），该课程的开设时间是在大学三年级的第二学期或者四年级的第一学期，是在学生已经初步了解、熟悉并掌握了与自动化技术有关的如运动控制系统、电力电子技术、自动控制原理、计算机控制等相关知识基础上开设的。因此，针对这一阶段学生的专业特点，设计合理的实训内容是保证工程实训教学质量的关键。从应用型工程人才培养的需要出发，课题组构建递进式的工程实训教学的体系结构，将实训教学内容构建为四大类别，即综合自动化类、过程控制类、电气传动类、楼宇自动化类，如图1所示。

如图1所示，在选题时向学生提供大量实际控制系统，如变频调速控制系统、磁悬浮控制系统、倒立摆控制系统、复杂过程控制系统、网络化自动测试系统、自动化立体车库控制系统、机加工自动线仿真与控制系统、中央空调自动控制系统、远程抄表系统等。这些系统基本上涵盖了自动化本科专业的主干基础课程和专业课程[1-2]。

图1 实训教学内容

2 工程实践训练教学实施

自动化工程实践训练安排为24课时，学生的教学材料是《自动化专业工程实践训练指导书》，为便于实践训练的教学实施，设计递进式工程训练体系，包括基础训练、综合训练和创新训练3个层次。

2.1 教学实施过程

1）布置实训任务，学生自主组合（每组5～6人）。首先由指导教师进行系统原理讲解，每个项目的指导教师都会给学生讲解训练装置的工作原理，这种原理讲授不是简单的专业课堂专业知识原理讲授，而是让学生了解根据控制对象的特点，怎样把专业知识应用到系统设计中去，实现对对象的自动控制，掌握专业知识的应用技能，使学生建立一种初步的系统设计工程意识，提高对专业知识的认识层次，然后是学生进行系统操作训练、性能参数波形测试、线路检查、故障排除等内容训练，这些内容都是属于基础层次训练。

2）在学生掌握系统原理、操作方法和故障排除技能的基础上，要求重新认识和研究训练装置的工作原理，要求学生去完善系统的操作设置，从设计原理上去改善系统，减少系统故障。这些属于综合训练的内容。

3）在工程训练后期，当学生对系统装置有了比较深入的了解和认识后，指导教师会安排学生进行一个自主创新设计项目，教师只提出具体的性能要求，系统性能分析及仿真、软件编程、硬件设计实现及调试等内容皆由学生独立完成。这些属于创新训练的内容[3]。

2.2 教学实施流程

在为期2周的工程实训期间，训练中心采取全开放的管理模式，学生自行安排来实训室的时间。以DSP电机控制系统训练为例，具体的教学流程安排如图2所示。

2.3 教学组织方式

在工程实践训练中，以任务驱动为教学方法，学生以组为单位，小组成员依据各自所长，分工协作，分别完成总体原理、系统模块、相关资料、软件、硬件、设计、调试、测试和数据分析等工作，在整个训练过程中，定期进行交流，分析在训练过程中出现了哪些问题，如何解决这些问题。训练时每组安排1～2位教师进行指导。

图2 教学流程

2.4 学生提交的成果

1）阶段性成果包括硬件设计原理图、软件设计流程图、调试源程序、测试波形及数据分析。

2）最终成果为工程实践训练总结报告。

3 教学效果

自动化专业工程实践训练根据应用型人才及卓越工程师培养要求[4]，在教学内容上具有选题的开放性和任务的系统性，培养了学生自主设计和方案实现的能力，激发学生学习的主动性和创新意识；在教学条件上给学生提供了一个接近真实的工程环境，加深对专业知识的理解和认识，把许多分散的专业知识综合起来，建立自动化技术的工程思维模式；以学生为主导的训练过程培养了学生独立思考与团结协作的能力，培养了学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，并掌握了自动化技术多个领域的先进技术。学生综合素质明显加强，工程能力和创新精神得到提高。学生以实训中心为基地，参加课外科技创新活动，培训的学生近年来获奖达65人次。其中，2007年获得全国大学生电子设计竞赛全国一等奖1项、二等奖1项和湖南省一等奖3项；2009年获“挑战杯”湖南省一等奖1项；2011年获全国大学生电子设计竞赛全国二等奖2项、湖南省一等奖2项。学生就业率每年保持在95%以上，工作后学生工程实践能力强，肯干、实干、会干，深受用人单位欢迎[5]。

[1]鲁兴举,彭学锋,郑志强.“自动化系统综合设计”实践课程教学探讨[J].电气电子教学学报,2011,33(2:)55-56.

[2]杜贤昌,孙立权.材料成型及控制工程专业工程综合训练的探索与实践[J].长春工程学院学报:社会科学版,2010, 11(3):118-120.

[3]唐勇奇,黄绍平,刘国繁,等.校企合作培养“卓越工程师”[J].教育探索,2010(12):234-237.

[4]刘国繁,王迎旭,唐勇奇.工程实训中心的建设与实效[J]高等工程教育研究,2001(3):89-91.

[5]刘喜双,姚健.先进制造系统课程教学改革的研究与实践[J].教育探索,2010(8):62-63.

Discussion and Practice of Engineering Training on Automation Special ty//

Lin Guohan,Li Xiaoxiu

Automation engineering practice t raining courses require students to master the cont rol system design and debugging process completely,including system requirements,system design, system hardware and sof tware design and debugging,system faul t f inding and t roubleshooting, per formance testing,improvement and data analysis,the f inal complete practical training repor t. In the implementat ion of teaching,according to the requi rements for app l icat ion-or iented undergraduate talents,rational ar rangement of t raining content,the di f f icul ty and content of t raining are di f ferent f rom those for al l major,al l of this is impor tant to improve student overal l abi l ity to design the actual cont rol system and to develop innovative and engineering practice.

automation;engineering t raining;innovative abil ity in practice

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.21.052

G642.4

B

1671-489X(2012)21-0052-03

*湖南工程学院教学改革项目（校教字[2009]43号）。

10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.22.101