关于过程控制课程实验教学改革的探索

王冬生+王小芳+朱松豪

摘 要：针对过程控制课程的特点以及我校实验硬件设备不充裕的现状和传统实验教学方式存在的问题，从实验装置分时复用，开设综合性、设计性和开放性实验等方面，探讨过程控制课程实验教学的改革思路。通过最大限度地提高实验资源的利用率和提高学生设计能力、动手能力，保障过程控制课程实验教学高质量的顺利开展。

关键词：过程控制；分时复用；实验教学

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2018）04-0009-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.04.004

过程控制课程是自动化专业的一门注重培养学生分析和解决复杂工程实际问题能力的核心专业课程。要使学生真正掌握该课程，在开展好理论教学的同时，教师必须十分重视实验教学。但在我校以往的实验教学中，由于硬件设备不充裕，本来应由1人完成的实验不得不安排1组多人共同进行，严重影响了实验教学的效果。而且由于硬件设备的不充裕和实验课程时间所限，实验内容也多以验证性实验和基础性实验项目为主，严重制约了对学生创新实践能力的培养。因此，基于现有的硬件实验条件，采用分时复用的方法高效利用现有的实验装置，并且改进实验内容，开设综合性、设计性和开放性实验，以提高实验实践教学水平，达到培养学生实践能力、创新能力的目的。

一、过程控制实验教学现状

目前，我校过程控制实验室有2台过程控制实验设备，面向自动化专业130～140人的课程实验教学任务。由于过程控制实验装置价格昂贵，短期内课程实验教学的硬件条件大幅提升的可能性不大，难以满足过程控制课程实验教学要求。另一方面，事实上学生在过程控制课程实验过程中大约有70%的时间是在计算机上编写和修改程序，实验装置的使用时间只有30%左右，实验程序越复杂，实验装置的利用率越低。

受硬件资源和课程实验时间的限制，以往的过程控制实验教学内容只能以验证性实验和基础性实验为主，实验内容相对简单，实验步骤固定，毫无探究性，一定程度上限制了学生的想象力和创造性意识，更不能培养学生的创新实践能力。

二、过程控制实验装置分时复用平台的构建

過程控制实验装置由一台现场计算机对其进行数据采集和控制，实验室内的其他计算机通过局域网与现场计算机相连接，其结构如图1所示。为使实验期间对过程控制实验装置进行正确的数据采集和控制操作，应确保每一时刻只有一台计算机独占实验装置。当申请使用的计算机数大于实验装置数（目前我校过程控制实验装置数为2）时，应按申请使用时间进行自动排队，当独占实验装置的计算机使用完毕后，由现场计算机自动按申请顺序分配下一台计算机独占该实验装置。

三、课程实验内容改革

精简基础性实验内容，增加综合性、设计性和开放性实验，提升学生的主动性和创造性。同时，按照课程实验的学时，以及课程理论教学内容和结构，科学合理地设计实验题目和实验内容，将实验内容分为必做内容和选做内容。

综合性实验是指针对某一问题，充分运用本课程的所有知识以及与本课程相关的课程知识，综合分析并自主解决该问题的实验。这类实验的选题要有一定的综合性，能够系统、全面地涉及相关理论知识。

设计性实验是指在给出实验目的要求的基础上，由学生自行设计实验方案并加以实施。在实验中，学生可以根据自己的兴趣和知识自行设计实验方案、拟定实验步骤、选定硬件资源，充分利用相关理论知识解决实验中的设计问题，以及实验过程中出现的各种问题，并最终完成实验报告。

开放性实验是与按固定时间、固定实验内容的传统实验教学模式相区别的。开放性实验灵活安排实验室的开放时间，使得实验室的开放时间充分满足学生的实际需求，尽可能地开放实验室的现有资源，提高实验资源的使用率。学生可以做已有的实验题目，也可以探索自拟的实验题目。

四、结语

作为自动化专业最重要的工程性核心专业课程，过程控制课程实验教学的效果将直接影响自动化专业学生实践能力和创新能力的培养。在现有的硬件教学条件下，探索通过分时复用实验装置，改进实验教学内容，尤其在综合性、设计性和开放性实验方面加以重视，充分利用现有的硬件资源，全方位地开展学生自主式学习、探究式学习，启发学生的创新能力，调动学生的主动积极性，从而大大提高过程控制课程实验教学效果与质量。

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