自動(dòng)化專業(yè)綜合性設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與實(shí)踐

李明秋

摘 要：該文主要針對(duì)高校自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生，介紹了綜合性設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)方法、開發(fā)內(nèi)容、步驟，實(shí)踐教學(xué)中采用“賽課結(jié)合，以賽促學(xué)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：綜合性設(shè)計(jì)性 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā) 實(shí)驗(yàn)反饋

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（c）-0131-01

據(jù)了解，國內(nèi)許多高等院校甚至知名大學(xué)的學(xué)生，在畢業(yè)后不能盡快進(jìn)入工作角色，不能勝任本職工作的現(xiàn)象屢見不鮮，究其原因主要是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)是被動(dòng)的，循規(guī)蹈矩的，學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、競爭意識(shí)等綜合素質(zhì)沒有得到全方位提高。盡管國內(nèi)許多院校采取了一些改革措施，如改革實(shí)驗(yàn)課程體系、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)手段，但這些都只是對(duì)原有實(shí)踐教學(xué)模式枝節(jié)的修補(bǔ)，仍停留在紙上談兵，很少有從統(tǒng)籌綜合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的全過程著眼，為綜合應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供必要的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、開發(fā)出技術(shù)先進(jìn)的反映學(xué)科發(fā)展前沿的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。因此，本文首先結(jié)合長春理工工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)07版培養(yǎng)方案對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合，明確了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的主要目標(biāo)，旨在結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和教師的科研項(xiàng)目開發(fā)自動(dòng)化專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生盡早參加科學(xué)研究基本訓(xùn)練，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，而各個(gè)模塊功能相結(jié)合完成的一系列的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)又能培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)科研資源與人才培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合，突破驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和課程教學(xué)體系的緊密結(jié)合。

1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的主要方法

1.1 調(diào)查研究

收集并研究國內(nèi)外著名大學(xué)在學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐、綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)方面的成功經(jīng)驗(yàn)以及綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)手段方面的資料。對(duì)我校歷屆電子大賽獲獎(jiǎng)參賽作品進(jìn)行總結(jié)，找出可用于開發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的素材。對(duì)我校科研成果進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)可用于開發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的例子，設(shè)計(jì)開發(fā)綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

1.2 科研實(shí)踐

設(shè)計(jì)完成自動(dòng)化專業(yè)綜合性設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以科研項(xiàng)目作支撐，開發(fā)、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

1.3 文獻(xiàn)資料法

借助網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫CNKI、萬方數(shù)據(jù)庫、維普數(shù)據(jù)庫等，通過大量的文獻(xiàn)了解各大高校自動(dòng)化專業(yè)最新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容發(fā)展動(dòng)態(tài)。

1.4 案例分析

基于綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組織、針對(duì)長春理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)09級(jí)、10級(jí)、11級(jí)開展各項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)，例如：工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)賽，畢業(yè)設(shè)計(jì)、本科及研究生科技創(chuàng)新實(shí)踐，收集反饋信息，不斷完善綜合設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)手段，形成課題研究報(bào)告。

2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)步驟及內(nèi)容

（1）搭建模塊化自動(dòng)化專業(yè)綜合性設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為綜合性設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)提供硬件保障。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)（MCU）、PLC系統(tǒng)、變頻器、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、計(jì)算機(jī)總線、傳感器、儀器儀表等設(shè)備。通過該綜合實(shí)驗(yàn)裝置，可實(shí)現(xiàn)MCU，DSP，PLC對(duì)外接被控對(duì)象的復(fù)雜控制算法，例如模糊控制，PID控制等，并可通過對(duì)外部傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理算法，也可以通過通訊協(xié)議的應(yīng)用來進(jìn)行三者之間的數(shù)據(jù)傳輸以及它們與上位機(jī)之間的通信，通過上位機(jī)軟件的開發(fā)來掌握Matlab，Labview和VC++等軟件的基本操作，不僅涵蓋電工電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制原理等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，而且涵蓋微機(jī)原理與接口技術(shù)、DSP應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電氣拖動(dòng)技術(shù)、專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)等專業(yè)知識(shí)。

（2）注重科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)化，結(jié)合課題組教師科研成果開發(fā)出綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容反映學(xué)科發(fā)展前沿。對(duì)學(xué)生綜合能力和科研素質(zhì)的培養(yǎng)，應(yīng)注重選擇與現(xiàn)代技術(shù)有關(guān)的綜合性、設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，更應(yīng)開發(fā)與當(dāng)前科研相關(guān)的研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，本項(xiàng)目結(jié)合課題組教師的科研項(xiàng)目，通過自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和通信等學(xué)科的交叉綜合，開發(fā)了充分反映當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域先進(jìn)的控制技術(shù)和控制方法的綜合性、設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，通過科研成果充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，提高了自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。

（3）構(gòu)建了“賽課結(jié)合，相互促進(jìn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。改革綜合性設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將可編程控制器實(shí)驗(yàn)課程和教育部西門子杯工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)競賽及大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目緊密結(jié)合起來，鼓勵(lì)學(xué)生參加各類創(chuàng)新活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。在可編程控制器課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)過程中采用 “賽課結(jié)合，相互促進(jìn)”的實(shí)踐教學(xué)模式。自2012年起，長春理工大學(xué)自動(dòng)化系開始舉辦長春理工大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)賽，培養(yǎng)學(xué)生的PLC編程及應(yīng)用能力，自動(dòng)化專業(yè)自09級(jí)起，結(jié)合本課題開發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，重新整合了可編程控制器的實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容反映學(xué)科發(fā)展前沿，緊密結(jié)合西門子杯工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)競賽。

3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)用反饋

自2012年起，長春理工大學(xué)自動(dòng)化系開始舉辦長春理工大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)賽，作為教育部西門子杯工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)競賽的校內(nèi)選拔賽。為了使學(xué)生在校內(nèi)競賽及全國競賽中取得優(yōu)異成績，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，結(jié)合本課題開發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，重新整合了可編程控制器、自動(dòng)控制原理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等5門課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并在自動(dòng)化專業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用，學(xué)生及教師在實(shí)踐過程中有如下反饋意見：（1）部分教師反映實(shí)驗(yàn)內(nèi)容整合后提高了這幾門課程的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，允許學(xué)生自主選擇題目，帶著任務(wù)學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中逐步完成任務(wù)，教師在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中予以指導(dǎo)，使學(xué)生的設(shè)計(jì)和開發(fā)成果在競賽中能夠得到更高層次的展示，將創(chuàng)新能力、綜合設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程。（2）增加了PLC的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，更新了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密結(jié)合西門子杯工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)競賽，有利于學(xué)生在比賽中獲得好成績。

4 結(jié)論

該文介紹了自動(dòng)化專業(yè)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)及實(shí)踐，課題實(shí)施中采用了“賽課結(jié)合，以賽促學(xué)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中注重理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程背景和科研項(xiàng)目相結(jié)合；課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與課外科技競賽和創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合，取得了良好的教學(xué)效果，提高了學(xué)生的動(dòng)都能力。

參考文獻(xiàn)

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