基于工程项目设计导向的模块化自动化综合实验探索

蒋冰华，杨超

摘要：文章分析了自动化综合实验在培养方案中的重要性，给出了本校自动化专业的实验体系和综合设计实验室平台的构成及功能作用。平台各模块可以实现单个项目的实验设计以及组合型实验设计，能够使学生相对独立地进行课题项目的设计。论证了这种教学模式的优点：符合自动化人才培养要求；有利于调动学生的主观能动性；可以有效地培养学生独立思考的能力、更好地将课本上的专业知识与工程实际融合起来。

关键词：工程项目；自动化；综合实验；模块化

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）46-0264-02

一、緒论

作为专业拓展的自动化综合实验是使学生获得较好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练的重要环节。为此众多学者进行了不懈的探索，如文献[1]的作者以开发和构建系统性实验项目为核心，提出由点到线到面的综合实验教学体系，文献[2]的作者给出了团队式项目型自动化综合实验的实践经验。由于自动化专业是面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的，各高校办学历史、师资水平、办学条件等方面存在较大差异性，其综合实验具体做什么项目内容在各高校就随着设备平台的不同存在差异性[3，4]。

本文给出了三峡大学自动化专业建立的综合实验体系，论证了平台对自动化及相关专业学生的工程设计能力的培养具有系统性和可行性，并对该平台的运行及实践过程进行了简要讨论。

二、自动化综合实验的平台实验体系

三峡大学自动化专业经过多年的发展，已形成如图1所示的实验体系。

为了与上述的实验体系配套，需要相应的项目设计型自动化综合实验的平台资源配置。

自动化专业综合实验平台建设基于工业4.0的概念，借鉴了西门子技能、综合能力和行业案例拓展的“能力模型”，立足服务于自动化专业本科生的综合实践教学和创新设计训练。如表1所示，实验平台共有10个模块，分别对应技能、综合能力和行业案例拓展的能力训练。

三、项目设计型自动化综合实验实施

综合实验具体实施中，课题组老师重点把握以下几个环节：a）分组及项目确定。b）严格要求实验的规范性。c）对于方案细化设计要求采用先进工具软件完成。d）实际操作阶段老师重点检查接线的正确性，防止发生事故。e）对提交的实验报告格式和内容严格要求。f）实验时间设置，根据目标完成度可以进行适当调整。例如《基于西门子315TPLC的双圆盘控制设计》项目，由万艺峰、黎蓉两位同学承担，实验具体要求是：①完成系统框图的设计及各组成的功能描述；②完成西门子S120变频器的参数化设置；③完成系统电气原理图的绘制（使用CAD软件）；④完成控制流程图的设计（采用Visio软件）；⑤完成基本的控制界面设计，包括登陆界面、主控界面、历史参数显示界面等。该实验设计任务除了要求学生掌握工程类项目的设计过程和方法，学会运用西门子的STARTER调试软件、Scout调试软件、TIA Portal WinCC等专业软件外，还要自学AUTOCAD、VISIO等工具软件。

四、实验效果

通过2013年度至2016年度的运行，这种教学方式能够使学生在实验中相对独立地进行课题项目的设计，培养自己的工程素养和创新能力。例如，万艺峰同学在总结中提到：a）.实验开始前，由于西门子软件授权问题导致安装阶段频繁出错；b）.实验实施中，程序下载问题也是频频发生。肖星同学在承担的《基于S7-1200交流伺服电机控制设计》课题中，完成了系统项目的整体、Wincc界面设计等等，作出的心得总结是：电气原理图和外部接线图的绘制应该尽可能的规范准确，以便后续工作的顺利开展。由此可见，这种教学模式有利于调动学生的主观能动性，学生上交的实验报告能够反映出对项目设计中专业理论的系统性掌握程度。但是这种教学模式对老师的工程设计能力与水平提出了较高的要求。另外实验平台的设备构成也是制约本教学模式的重要因素。

五、结论

本文给出的模块化教学模式能够最大限度地调动学生的学习兴趣，可以使学生在选定的设计课题上运用自己的专业知识和能力完成设计任务，可以更好地达到自动化专业人才培养方案的目标。

参考文献：

[1]马忠丽，王军，潘信吉.自动化专业综合系统创新实验教学体系的探索[J].实验技术与管理，2006，23（2）.

[2]何宁，刘晓洁.自动化综合实验课程的教学创新与改进[J].科技资讯，2014，（1）.

[3]李现明，韩叙.自动化专业综合工程实验装置研制与实验开发[J].电气电子教学学报，2009，（9）.

[4]史旭华，俞海珍.工业自动化专业综合创新实验教学平台[J].实验室研究与探索，2008，27（10）.