双创视域下创新实践课程设计与实施策略研究

摘  要：在“大众创业、万众创新”的时代背景下，高等教育在“继承与创新、交叉与融合、协调与共享”等方面对学生综合创新实践教育提出了更高的要求。创新创业教育实践课程《组态监控系统综合实践》涉及组态监控技术、可编程序控制器（PLC）和机电控制技术等内容，面向非电专业的工科学生，让学生在学习过程中体验一个项目从设计开发到交付使用的一整套工作过程，培养了学生的正确的工作思路方法，提高学生独立开展工作的能力和提升学生综合创新实践能力。本文首先从《组态监控系统综合实践》课程的课程建设背景、课程建设目标、课程实施内容、课程教学评价等几个方面分析了双创视域下《组态监控系统综合实践》课程建设总体情况。然后通过论述典型案例“具有监控功能的红绿灯控制系统设计”课题实施过程，展示课程的实施效果。最后对课程建设的全过程进行反思，并对双创视域下创新实践课程设计与实施给出几点建议。

关键词：创新与创业  组态监控系统  可编程序控制器  实践教学

中图分类号： G642.4                          文献标识码：A                  文章编号：1674-098X（2021）01（a）-0231-04

Abstract： Under the time background of "mass entrepreneurship and innovation"， higher education has posed higher requirements for students' comprehensive innovation practice education in the aspects of "inheritance and innovation， crossover and fusion， coordination and sharing". The innovation and entrepreneurship education practice curriculum "Integrated Practice of Configuration and Monitoring System" involves configuration monitoring technology， programmable logic controller （PLC） and mechanical and electrical control technology and so on. For non-electrical engineering students， this curriculum allows them， in the learning process， to experience a whole set of work process from design and development to delivery and application， which cultivates students' correct working ideas and methods， improves students' ability to work independently and enhances their capability to practice comprehensive innovation. This article firstly gives a general introduction to curriculum construction of "Integrated Practice of Configuration and Monitoring System" under the horizon of mass entrepreneurship and innovation from several aspects： the construction background， construction target， implementation content， and teaching evaluation of the curriculum. Then， the implementation process of typical case "Design of Traffic Light Control System with Monitoring Function" is discussed to show the implementation effect of the curriculum. Finally， the whole process of curriculum construction is reflected， and some suggestions are given for the design and implementation of innovative practice curriculum under the horizon of mass entrepreneurship and innovation.

Key Words： Innovation and entrepreneurship; Configuration monitoring system; Programmable logic controller; Practical teaching

1  雙创视域下《组态监控系统综合实践》课程建设总体情况

双创视域下，“继承与创新、交叉与融合、协调与共享”逐步成为创新实践教育的主要任务。工科非电类学生通过对工控组态软件kingview（组态王）的学习，可以独立完成简单工业监控系统的安装与调试，从而培养和提高学生创新创业的意识。课程的教学过程在实训室中完成，全部教学内容采用课题形式，课题选取为工业生产中的典型加工工艺或生产加工过程控制，以知识性、趣味性、实用性作为教学内容设置的前提，教学过程注重培养学生创新开发意识和工程实践能力。教学过程采用小班化、分组操作的教學模式，实训室配备完成了预装有组态监控软件的监控电脑，可以同时满足学生的学习操作要求。PLC运行控制装置可以作为执行机构，使学生能够在学习的过程中对自己开发的工业组态监控系统进行验证，从而对工业组态监控系统形成一个完整的认识。

《组态监控系统综合实践》课程建设目标有以下几个目标：（1）在总结以往教学经验的基础上，修订教学大纲，使之更加符合工业发展的实际情况，学生能够对工业组态监控技术的发展有一定的认识;学会运用组态王软件设计和开发常用工业控制系统人机监控界面的方法和技巧，并通过实际的操作，使学生具备一定工程系统实践开发能力;（2）完善监控开发设计课题的内容，探索基于现场工作过程的教学模式，以项目引领为教学切入点的教学改革;（3）学生能够独立地完成一个项目开发的全过程，包括“分解项目设计要求”、“制定项目设计方案和步骤”、“项目的安装与设备调试”;“撰写技术方案资料”、“交付使用细则”的全过程;（4）组织选课学生参加相关的大学生学科竞赛。

2  “具有监控功能的红绿灯控制系统设计”课题实施的典型案例

《组态监控系统综合实践》课程涵盖了组态监控、PLC和机电控制等方面的内容，是一门综合应用实践类的课程，面向应用型本科院校非电专业学生，前期的知识储备要求学生学过《电工技术》和《电子技术》的相关知识，课程的教学由五个完整的监控系统课题构成，每个课题4个课时。“具有监控功能的红绿灯控制系统设计”课题授课课时包括PLC设计实施2课时，组态监控设计2课时。其中PLC设计实施部分教学内容为：按照“红绿灯控制”设计要求，完成设计方案的制定;完成PLC的端口设定，并进行程序设计;程序编写及系统控制功能调试;组态监控设计部分教学内容为：设计开发监控画面，按照控制要求完成设定数据库词典，完成动画链接，设置命令语言、运行调试监控界面。要求：通过课题的实施，在熟练掌握组态王开发基本监控的基础上，理解并使用命令语言，实现复杂的控制要求。

步骤一：授课教师提出系统设计要求。

设置一个启动按钮，当按钮接通时，信号灯控制系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮;设置一个循环控制开关，完成红绿灯连续循环与单次循环的选择。要求学生结合自己日常观察到的红绿灯的工作过程，确定设计方案，并制定出相应的实施步骤，完成系统的调试，并撰写相应的技术小结。

步骤二：课题分析。

由教师针对实际要求进行简单的分析，引导学生进行分组讨论后，将自己的设计思路进行展示交流，图1所示为课堂上小组讨论。经过小组讨论后最终确定实施方案。

步骤三：PLC控制方案实施。

实施方案确定后，分小组进行PLC控制功能的实施，包括系统的输入输出端子的确定与分配;根据设计方案绘制程序流程图;根据流程图编写程序，输入电脑并下载到PLC中;完成系统的硬件接线，并进行功能调试，最终实现设计要求。图2所示为学生完成的红绿灯课题的实际运行情况。

步骤四：组态监控系统的设计与实施。

图3所示为红绿灯控制监控界面;图4是具有监控功能的红绿灯控制系统的数据库词典的设定;图5所示为组态监控系统的命令语言的设定。图6所示为串口设置对话框。

步骤五：撰写小结。完成了整个课题（包括PLC控制和组态监控）的实施后，要求独立学生撰写相应的课程小结。这是非常重要的一个环节，通过撰写小结，一方面可以对整个课题的设计、实施和结构进行一个总结，对项目实施过程中存在的问题进行反思，对课题的发展进行规划;另一方面，也可以让学生初步体验到技术文件编写的难度和重要性，提高学生技术文件编写的能力和水平。

3  课程建设成效与反思

“组态监控系统综合实践”课程于2015年2月正式开课参加课程学习的学生近160名，学生反映良好，根据这几年的学生报名选课情况，现已将每学期开设一个班次调整为每学期开设两个班次。项目组建立了案例集库，包括35个设计案例;完成了20个教学微课视频的录制;初步建成较为完善的课程网站;指导学生获得2018年上海市大学生中国制造挑战赛连续过程设计开发赛项二等奖和2018年教育部第十二届“西门子杯”中国智能制造挑战赛连续过程设计开发赛项初赛，华东一赛区二等奖;项目负责人张静之老师获得2018年上海市大学生中国制造挑战赛连续过程设计开发赛项优秀指导教师。

反思“组态监控系统综合实践”课程建设过程，认为在以下几个方面还有待进一步的探索和研究：（1）进一步研发与生产实际更加接近的实际教学场景，用PLC的执行机构作为监控的对象，以检验学生设计开发的实用性和正确性;（2）继续探索培养学生具有创新设计理念和完整设计工作实施能力的方法和途径，以设计任务为载体，要求学生利用有限的时间完成更加复杂的设计工作;（3）培养学生作为工程师的基本素养：全面的设计思考、制定完备的设计方案，尤其在公文撰写方面有待提高;（4）探索培养学生在实际工作具备知识产权保护的意识;（5）进一步开发微课视频资源，形成完整的教学内容，提高教学效果;（6）在一定的条件下，鼓励学生开发具有独创性的实践装置或监控系统，为后期选拔参加相应的竞赛和创新创业做好人力和物力准备。

参考文献

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