自动化专业综合性设计性及创新性实验的开发与实践

李明秋

摘 要：该文主要针对高校自动化专业学生，介绍了综合性设计性及创新实验项目的开发方法、开发内容、步骤，实践教学中采用“赛课结合，以赛促学”的实验教学方法，充分调动了学生的积极性、激发了学生的学习兴趣，提高了学生的科技创新能力。

关键词：综合性设计性 实验项目开发 实验反馈

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0131-01

据了解，国内许多高等院校甚至知名大学的学生，在毕业后不能尽快进入工作角色，不能胜任本职工作的现象屡见不鲜，究其原因主要是学生的实验课程学习是被动的，循规蹈矩的，学生专业素质、创新精神、实践能力、竞争意识等综合素质没有得到全方位提高。尽管国内许多院校采取了一些改革措施，如改革实验课程体系、实验内容、实验方法和实验手段，但这些都只是对原有实践教学模式枝节的修补，仍停留在纸上谈兵，很少有从统筹综合应用型人才培养的全过程着眼，为综合应用型人才培养提供必要的实训平台、开发出技术先进的反映学科发展前沿的实验项目。因此，本文首先结合长春理工工大学自动化专业07版培养方案对实验教学内容进行了整合，明确了实验教学改革及实验项目开发的主要目标，旨在结合实验室的实验平台和教师的科研项目开发自动化专业综合性、设计性及创新性实验项目，引导学生尽早参加科学研究基本训练，加强学生对教学内容的理解和掌握，提高学生的专业素养，而各个模块功能相结合完成的一系列的创新实验又能培养学生的科研能力和创新能力，实现科研资源与人才培养的有机结合，突破验证性实验为主的实验教学模式，实现实验教学体系和课程教学体系的紧密结合。

1 实验项目开发的主要方法

1.1 调查研究

收集并研究国内外著名大学在学生创新实践、综合应用能力培养方面的成功经验以及综合实验内容、实验方法、实验手段方面的资料。对我校历届电子大赛获奖参赛作品进行总结，找出可用于开发实验项目的素材。对我校科研成果进行调研，总结可用于开发实验项目的例子，设计开发综合性、创新性实验。

1.2 科研实践

设计完成自动化专业综合性设计性及创新性综合实验平台，以科研项目作支撑，开发、设计、创新实验项目，编写实验指导书。

1.3 文献资料法

借助网上数据库CNKI、万方数据库、维普数据库等，通过大量的文献了解各大高校自动化专业最新实验教学内容发展动态。

1.4 案例分析

基于综合实验平台组织、针对长春理工大学自动化专业09级、10级、11级开展各项实践活动，例如：工业自动化挑战赛，毕业设计、本科及研究生科技创新实践，收集反馈信息，不断完善综合设计性创新性实验内容、实验方法和实验手段，形成课题研究报告。

2 实验项目的开发步骤及内容

（1）搭建模块化自动化专业综合性设计性及创新性实验平台，为综合性设计性及创新性实验的开发提供硬件保障。实验平台主要包括单片机系统（MCU）、PLC系统、变频器、数字信号处理器（DSP）、计算机总线、传感器、仪器仪表等设备。通过该综合实验装置，可实现MCU，DSP，PLC对外接被控对象的复杂控制算法，例如模糊控制，PID控制等，并可通过对外部传感器进行数据的采集，实现相应的数字信号处理算法，也可以通过通讯协议的应用来进行三者之间的数据传输以及它们与上位机之间的通信，通过上位机软件的开发来掌握Matlab，Labview和VC++等软件的基本操作，不仅涵盖电工电子技术、信号与系统、数字信号处理、自动控制原理等专业基础知识，而且涵盖微机原理与接口技术、DSP应用技术、计算机控制技术、电气拖动技术、专业综合实验等专业知识。

（2）注重科研成果向实验教学转化，结合课题组教师科研成果开发出综合性设计性实验项目，使自动化专业实验教学内容反映学科发展前沿。对学生综合能力和科研素质的培养，应注重选择与现代技术有关的综合性、设计性及创新性实验，更应开发与当前科研相关的研究创新性实验，本项目结合课题组教师的科研项目，通过自动化、计算机应用和通信等学科的交叉综合，开发了充分反映当前自动化领域先进的控制技术和控制方法的综合性、设计性及创新性实验，通过科研成果充实实验教学的内容，提高了自动化专业学生的科技创新能力。

（3）构建了“赛课结合，相互促进”的实验教学模式。改革综合性设计性及创新性实验的实验教学模式，将可编程控制器实验课程和教育部西门子杯工业自动化挑战竞赛及大学生创新实验计划项目紧密结合起来，鼓励学生参加各类创新活动，充分调动了学生的积极性、激发了学生的学习兴趣，提高了学生的科技创新能力。在可编程控制器课程的实验教学及实践教学过程中采用 “赛课结合，相互促进”的实践教学模式。自2012年起，长春理工大学自动化系开始举办长春理工大学工业自动化挑战赛，培养学生的PLC编程及应用能力，自动化专业自09级起，结合本课题开发的实验平台，重新整合了可编程控制器的实验及实践教学内容，使教学内容反映学科发展前沿，紧密结合西门子杯工业自动化挑战竞赛。

3 实验项目应用反馈

自2012年起，长春理工大学自动化系开始举办长春理工大学工业自动化挑战赛，作为教育部西门子杯工业自动化挑战竞赛的校内选拔赛。为了使学生在校内竞赛及全国竞赛中取得优异成绩，培养学生的科技创新能力，结合本课题开发的实验平台，重新整合了可编程控制器、自动控制原理、计算机控制系统等5门课程的实验项目，并在自动化专业进行了应用，学生及教师在实践过程中有如下反馈意见：（1）部分教师反映实验内容整合后提高了这几门课程的综合性设计性实验比例，激发了学生的学习兴趣，允许学生自主选择题目，带着任务学习，在学习中逐步完成任务，教师在整个学习过程中予以指导，使学生的设计和开发成果在竞赛中能够得到更高层次的展示，将创新能力、综合设计能力和工程实践能力的培养贯穿于实验教学的全过程。（2）增加了PLC的实验学时，更新了实验内容，实验内容紧密结合西门子杯工业自动化挑战竞赛，有利于学生在比赛中获得好成绩。

4 结论

该文介绍了自动化专业综合性设计性实验的开发及实践，课题实施中采用了“赛课结合，以赛促学”的实验教学方法，在实验教学过程中注重理论教学与实验教学相结合，实验内容与工程背景和科研项目相结合；课内实验与课外科技竞赛和创新活动相结合，取得了良好的教学效果，提高了学生的动都能力。

参考文献

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