测控技术与仪器专业校内实训初探*

◆尹伦海 王俊生 蓝和慧

测控技术与仪器专业校内实训初探*

◆尹伦海 王俊生 蓝和慧

建立测控技术与仪器专业校内实训教学体系，确立实训目标，确定实训内容和实训模块，制定实训大纲。实训内容安排从基础到专业，由浅入深，逐步培养学生的工程实践能力。对3届学生进行实训，取得较好的效果，提高了学生的工程实践能力和研发能力。

测控技术与仪器专业；校内实训；实训内容；实训大纲

1 引言

目前许多院校校外实习以走马观花为主，虽然学生在实习过程中可以见到许多未曾见过的仪器设备，可见识到实习单位的整个生产流程和生产工艺，但实习效果仍不理想。所以在校外实习基础上做好校内实习、实训，对提高学生实践动手能力尤为重要。

辽宁工业大学为保障学校各专业培养学生工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力，不断提高工程人才培养质量，在实验实训硬件设施方面采取了一系列保障措施。同时，测控技术与仪器专业（以下简称测控专业）教研室教师丰富的工程实践能力为测控专业学生实习提供了有力的保障。

2 校内实习实训平台建设

目前测控专业可用校内实训的实验室和实训基地条件良好，足可满足学生实训需要。

实验室建设 测控专业基础类实验室有测控技术实验室、单片机实验室、计算机控制技术实验室、“电工电子技术”辽宁省实验教学示范中心、“智能控制理论及应用”省高校重点实验室；专业实验室有过程控制实验室、智能机器人实验室、“新能源汽车智能控制技术”省重点实验室、与德国西门子共建的“PLC实验室”、与美国罗克韦尔自动化公司共建的“工业控制网络实验室”、与美国飞思卡尔半导体公司共建的“嵌入式应用实验室”。

学校实习实训基地建设 2012年，辽宁工业大学在国家发改委专项资金资助下，投资8000余万元建设工程实训中心，面积2.8万余平方米，目前完成试验设备安装并投入使用的有金工实训平台、电工电子实训平台、现代加工技术平台、电气工程综合实训平台、光网络通信实训平台、新能源技术综合实训平台、汽车检测与维修工程训练平台、工业生产过程自动化训练平台、化工生产工艺实训平台和材料工程实训平台。基地可同时满足1000名学生从事创新创业项目训练［1］。10个实训平台中测控专业学生可利用8个进行实训。

实习实训中心实训平台及测控专业实验室的实验设备及装置，为测控专业学生校内实训提供了良好的实训硬件条件。

3 合理的实训师资队伍建设

测控专业教师学历、职称结构合理 测控专业现有专任教师15人，其中教授4人，副教授5人，讲师3人，高工1人，实验师2人；具有博士学位6人，硕士学位7人；中国仪器仪表协会理事1人，辽宁省“百千万人才工程”千人层次1人，辽宁省青年骨干教师2人［2］。聘请了丹东东方测控集团有限公司、丹东华日理学电气有限公司、锦州利达航海电器有限公司等公司8名高级工程师为客座教授，联合指导生产实习、实训等。

测控专业教师具有较强的实践经验和指导学生实习实训的能力 自2013年以来，测控专业教师共指导大学生创新创业计划项目11项，其中省级6项、校级5项；3年来指导学生参加全国大学生电子竞赛，获得国家一等奖1项、省级一等奖4项、省级二等奖5项、省级三等奖3项；指导学生参加中国机器人公开赛，获得国家一等奖1项、国家三等奖1项、省级一等奖2项、省级二等奖1项、省级三等奖1项；指导学生参加飞思卡尔杯智能车竞赛，获得全国总决赛二等奖1项、东北赛区一等奖2项；指导学生参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国大学生计算机设计大赛、创青春全国大学生创业大赛、“蓝桥杯”软件创业团队赛等大赛，获得多个国家级和省级奖项。

4 确定实训教学目标，建立适合测控专业的实训教学体系

实训的目标是通过实训教学培养学生实践动手能力、创新能力和工程设计能力。基础训练要求：通过实训，学生能够完成控制系统设计；根据被控对象特性与技术参数要求，学会选择传感器、变送器、控制器、执行器、显示仪表等装置，能够完成系统组装调试、系统投运与参数整定；学会各个装置的拆卸与组装、设备维护与维修。能力提高训练要求：能够完成信号调理电路、简单变送器、控制器、输出控制电路的设计、焊接、调试。实训项目包括专业基础技能实训、专业技能实训和创新训练。

专业基础技能实训 主要包括金工实习、电子实习、生产实习、毕业实习、信号变换综合设计、过程控制系统课程设计、单片机原理及接口技术设计、专业基础技能实训。对于基础实训模块内容以“实用、够用、熟练”为原则，要求学生掌握基本的实训技能。综合运用电子技术、电路等电类基础课程知识，设计完成实物制作与调试。实训指导教师根据学生实际情况，有针对性地选择实训内容或项目，为专业技能实训打好基础。

专业技能实训 主要包括以智能仪表为主线的综合实训，培养学生具有仪器仪表开发、设计的创新能力；以仪表工程为主线的综合实训，培养学生具有控制系统设计与仪表选型、安装及调试的工程实践能力。

1）智能仪表实训：主要训练传感器与检测技术、单片机技术、嵌入式技术、DSP技术、测控电路等专业课程内容的综合应用，包括完成仪器仪表的设计、参数选择、仿真、实物制作、调试等环节。

2）仪表工程实训：主要训练传感器与检测技术、测控电路、PLC技术、过程控制系统、控制仪表及装置、DCS技术、工控网络技术、工控组态软件等专业课程内容的综合应用，包括完成控制系统的方案设计与仪器仪表的选型、安装、调试及维修等环节。

实训内容要随着知识的更新有所创新、增减，体现实训的实用性和先进性，同时着重于学生的创新意识和实践能力的培养教育。

创新性训练 主要包括开放性实验设置、创新创业项目设置、科技竞赛项目设置：开放性实验以信号调理、单片机技术和PLC技术课程内容为主设置实验项目；创新创业项目以企业需求为导向，设置检测与控制为主的工程实践类项目；科技竞赛依托校电工电子实验教学示范中心、罗克韦尔自动化实验室、西门子共建PLC实验室、浙大中控共建DCS实验室、校实习实训中心的实验实训资源，开展相应的专业技能竞赛。

5 建立测控专业实训模块

根据培养目标设计相应的实训教学模块，包括专业基础技能实训设置和能力提高实训模块设置。

基本技能实训模块

1）熟悉检测变送器、控制装置结构原理，学会拆卸与组装。传感器拆装与调试包括热电偶拆装与调试、热电阻拆装与调试、压力或差压传感器拆装与调试、流量传感器拆装与调试、物位传感器拆装与调试。变送器拆装与调试包括温度变送器拆装与调试、流量变送器拆装与调试、压力或差压变送器拆装与调试、液位变送器拆装与调试。执行器拆装与调试包括气动薄膜控制阀拆装与调试、气动推杆拆装与调试、电动调节阀拆装与调试、电动推杆拆装与调试、低压电器拆装与调试、变频器调试、电动机拆装与调试。显示仪表拆装与调试包括模拟式显示仪表和智能显示仪表拆装与调试。控制器拆装与调试包括模拟式控制器和智能控制器拆装与调试。

2）根据被控对象特性设计控制系统，如单闭环、串级、比值等控制系统。根据系统要求和被控对象特性选择传感器、变送器、控制器和执行器，然后组成所需控制系统。

3）控制系统组装，将所选择的自动检测和控制装置组装成实际应用的控制系统。根据设备情况，可组成温度检测控制系统、压力检测控制系统、流量检测控制系统、液位检测控制系统，以及四种控制系统合成的综合控制系统。

4）控制器作用方向的确定。根据被控对象特性，选择执行器、变送器作用方向的选择或设定，最终确定控制器作用方向。

5）根据被控对象特性，选择控制规律，设置控制参数。

6）系统投运，包括投运前仪器设备的校验与检修、控制器参数的整定。

能力提高实训模块 为了进一步提高学生工程实践能力，设置了能力提高的实训环节，包括网络控制系统实训和电路设计、制作与调试实训。

网络控制系统实训包括PLC技术、过程控制系统、控制仪表及装置、DCS技术、工控网络技术、工控组态软件等专业课程内容的综合应用，包括完成控制系统的方案设计与仪器仪表的选型、安装、调试及维修等环节。

电路设计类实训包括信号调理电路、变送器、控制器、输出控制电路设计、制作、焊接和调试。相应的实训环节有基于传感器与检测技术、测控电路等课程的信号变换综合设计，基于单片机技术、嵌入式技术、DSP技术等课程的控制器设计等。有些能力提高实训部分安排在基础技能实训模块中进行。

6 制定实训大纲

制订了较为详尽的培养计划，使实训与课程设置紧密结合，实训环节尽量安排在相关课程结束后就进行。比如：专业基础技能实训在电路、电子技术基础结课后的第5学期进行，2学分；信号变换综合设计在传感器与检测技术、测控电路、电力电子技术课程结束后的第5学期进行，2学分。

对于综合性实训环节，只能在所有理论课程都结束后进行，或者分步进行实训。如表1综合实训教学计划，分为6、7两个学期进行实训。同时，根据实训内容多次安排实训学时，并根据学时数与实训项目权重分配成绩比例。实训成绩最终通过现场演示、报告、答辩等方式进行考核。

表1 综合实训（2学分）

7 实训效果

实训教学中以学生为中心、以教师为主导开展，根据不同实训模块、教学内容以及每节实训课的重难点，采用不同的教学方法。以教师为主导开展采用启发式教学方法，把学生作为教学的主体，引导学生肯思考、会思考，以提高其分析和解决问题能力。从2013年开始，对2010、 2011、2012级测控专业学生进行实训。

传感器拆装、调试实训 使学生深入了解传感器工作原理、特性和输出信号特点，从而可以根据信号特点制作信号调理电路，或者选择传感器。

专业基础技能实训 通过对电子元器件性能测试和简单电路设计制作，充分了解器件性能，为复杂电路设计制作时器件选型获得第一手经验；信号变换综合设计实训要求学生设计信号放大、滤波、隔离、线性化等功能的信号调理电路，设计输出控制电路，利用自己设计的控制器组成一个简单控制系统。这样可以锻炼学生掌握较复杂的控制电路设计、开发、制作能力和电路检修能力。

控制器制作实训 在单片机原理及接口技术、DSP技术及应用、嵌入式系统设计实训过程中，利用相应的开发板，并分层次设置实训内容。在此基础上进行控制器设计、制作、焊接和调试，培养学生电路设计、开发、制作能力，培养学生设计性、综合性和创新性工程设计的能力。

网络控制系统实训 在PLC技术、DCS与FCS实训中，依托S7-300实验室、罗克韦尔实验室、DCS实验室开发创新性实验项目，在3届学生中开展多项技能培训、技能竞赛，取得较好的工程训练效果。

经过实训锻炼，测控专业学生的工程实践能力、研发能力都有了较大的提高，提高了就业竞争能力，部分工程能力较强的学生在工作伊始就表现出较强的科研能力和业务能力。如2010级一名学生，工作不到一年，就成为丹东华日理学仪器有限公司技术骨干，承担科研项目；就业于丹东金洋科技发展集团有限公司的一名2011级学生在实习期满后就成为项目组长，承担项目。

具有了较强的工程实践能力，毕业生在就业时具有较强的竞争优势。通过统计，近3年来，本专业毕业生的一次协议率分别是49.06%、63.86%、73.08%，就业率分别为90.57%、96.39%、98.78%，呈现稳步攀升趋势。

8 结语

建立实训教学体系，实训过程形成从简单到复杂、从基础到专业、从接受基本知识和技能到培养综合能力这样一个逐步积累、深化和提高的完整的教学体系。实训教学与理论教学组成一个完整的测控专业培养体系，全面培养学生的实训技能、科学作风，以及综合分析、发现和解决问题的能力，使学生具有创新、创业精神和较强的工程实践能力。■

［1］王俊生，王春霞，郑海英，等.工科院校实践教育基地建设的探索与实施∶以辽宁工业大学为例［J］.辽宁工业大学学报∶社会科学版，2015（4）∶110-112.

［2］郑海英，王春霞，王俊生，等.工程人才培养模式改革保障措施探讨［J］.中国电力教育，2014（12）∶59-60.

On-campus Practical Training Exploration of Measurement and Control Technology and Instrument Specialty

YIN Lunhai，WANG Junsheng， LAN Hehui

The on-campus practical training teaching system is established. Training target， training content and training module is formulated. All the training contents are from basic to professional，and go from the easy to the difficult and complicated. The Engi neering practice ability of the students can be increased through training. Students of three year of graduation are trained and good results have been achieved. Both the Engineering practice ability and ability to research of the students are all increased.

measurement and control technology and instrument specialty； on-campus practical training； training content； training syllabus

1671-489X（2016）10-0143-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.10.143

辽宁工业大学教学改革研究项目（2014030）。

作者：尹伦海，辽宁工业大学电气工程学院副教授，研究方向为信号检测与自动控制技术；王俊生、蓝和慧，辽宁工业大学电气工程学院（121001）。

G642

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