基于工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)導(dǎo)向的模塊化自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)探索

蔣冰華，楊超

摘要：文章分析了自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)方案中的重要性，給出了本校自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)驗(yàn)體系和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的構(gòu)成及功能作用。平臺(tái)各模塊可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及組合型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能夠使學(xué)生相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行課題項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。論證了這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)：符合自動(dòng)化人才培養(yǎng)要求；有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性；可以有效地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力、更好地將課本上的專業(yè)知識(shí)與工程實(shí)際融合起來(lái)。

關(guān)鍵詞：工程項(xiàng)目；自動(dòng)化；綜合實(shí)驗(yàn)；模塊化

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）46-0264-02

一、緒論

作為專業(yè)拓展的自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)是使學(xué)生獲得較好的系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面的工程實(shí)踐訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。為此眾多學(xué)者進(jìn)行了不懈的探索，如文獻(xiàn)[1]的作者以開(kāi)發(fā)和構(gòu)建系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為核心，提出由點(diǎn)到線到面的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，文獻(xiàn)[2]的作者給出了團(tuán)隊(duì)式項(xiàng)目型自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。由于自動(dòng)化專業(yè)是面向工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制及各行業(yè)、各部門的，各高校辦學(xué)歷史、師資水平、辦學(xué)條件等方面存在較大差異性，其綜合實(shí)驗(yàn)具體做什么項(xiàng)目?jī)?nèi)容在各高校就隨著設(shè)備平臺(tái)的不同存在差異性[3，4]。

本文給出了三峽大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)建立的綜合實(shí)驗(yàn)體系，論證了平臺(tái)對(duì)自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)具有系統(tǒng)性和可行性，并對(duì)該平臺(tái)的運(yùn)行及實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要討論。

二、自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)實(shí)驗(yàn)體系

三峽大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已形成如圖1所示的實(shí)驗(yàn)體系。

為了與上述的實(shí)驗(yàn)體系配套，需要相應(yīng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)型自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)資源配置。

自動(dòng)化專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)基于工業(yè)4.0的概念，借鑒了西門子技能、綜合能力和行業(yè)案例拓展的“能力模型”，立足服務(wù)于自動(dòng)化專業(yè)本科生的綜合實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練。如表1所示，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)共有10個(gè)模塊，分別對(duì)應(yīng)技能、綜合能力和行業(yè)案例拓展的能力訓(xùn)練。

三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)型自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)施

綜合實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施中，課題組老師重點(diǎn)把握以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：a）分組及項(xiàng)目確定。b）嚴(yán)格要求實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性。c）對(duì)于方案細(xì)化設(shè)計(jì)要求采用先進(jìn)工具軟件完成。d）實(shí)際操作階段老師重點(diǎn)檢查接線的正確性，防止發(fā)生事故。e）對(duì)提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式和內(nèi)容嚴(yán)格要求。f）實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)置，根據(jù)目標(biāo)完成度可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。例如《基于西門子315TPLC的雙圓盤控制設(shè)計(jì)》項(xiàng)目，由萬(wàn)藝峰、黎蓉兩位同學(xué)承擔(dān)，實(shí)驗(yàn)具體要求是：①完成系統(tǒng)框圖的設(shè)計(jì)及各組成的功能描述；②完成西門子S120變頻器的參數(shù)化設(shè)置；③完成系統(tǒng)電氣原理圖的繪制（使用CAD軟件）；④完成控制流程圖的設(shè)計(jì)（采用Visio軟件）；⑤完成基本的控制界面設(shè)計(jì)，包括登陸界面、主控界面、歷史參數(shù)顯示界面等。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)除了要求學(xué)生掌握工程類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用西門子的STARTER調(diào)試軟件、Scout調(diào)試軟件、TIA Portal WinCC等專業(yè)軟件外，還要自學(xué)AUTOCAD、VISIO等工具軟件。

四、實(shí)驗(yàn)效果

通過(guò)2013年度至2016年度的運(yùn)行，這種教學(xué)方式能夠使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行課題項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)自己的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。例如，萬(wàn)藝峰同學(xué)在總結(jié)中提到：a）.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，由于西門子軟件授權(quán)問(wèn)題導(dǎo)致安裝階段頻繁出錯(cuò)；b）.實(shí)驗(yàn)實(shí)施中，程序下載問(wèn)題也是頻頻發(fā)生。肖星同學(xué)在承擔(dān)的《基于S7-1200交流伺服電機(jī)控制設(shè)計(jì)》課題中，完成了系統(tǒng)項(xiàng)目的整體、Wincc界面設(shè)計(jì)等等，作出的心得總結(jié)是：電氣原理圖和外部接線圖的繪制應(yīng)該盡可能的規(guī)范準(zhǔn)確，以便后續(xù)工作的順利開(kāi)展。由此可見(jiàn)，這種教學(xué)模式有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告能夠反映出對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中專業(yè)理論的系統(tǒng)性掌握程度。但是這種教學(xué)模式對(duì)老師的工程設(shè)計(jì)能力與水平提出了較高的要求。另外實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)備構(gòu)成也是制約本教學(xué)模式的重要因素。

五、結(jié)論

本文給出的模塊化教學(xué)模式能夠最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以使學(xué)生在選定的設(shè)計(jì)課題上運(yùn)用自己的專業(yè)知識(shí)和能力完成設(shè)計(jì)任務(wù)，可以更好地達(dá)到自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬忠麗，王軍，潘信吉.自動(dòng)化專業(yè)綜合系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23（2）.

[2]何寧，劉曉潔.自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)創(chuàng)新與改進(jìn)[J].科技資訊，2014，（1）.

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[4]史旭華，俞海珍.工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27（10）.