關(guān)于過程控制課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

王冬生+王小芳+朱松豪

摘 要：針對(duì)過程控制課程的特點(diǎn)以及我校實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備不充裕的現(xiàn)狀和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式存在的問題，從實(shí)驗(yàn)裝置分時(shí)復(fù)用，開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)等方面，探討過程控制課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革思路。通過最大限度地提高實(shí)驗(yàn)資源的利用率和提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力，保障過程控制課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)高質(zhì)量的順利開展。

關(guān)鍵詞：過程控制；分時(shí)復(fù)用；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2018）04-0009-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.04.004

過程控制課程是自動(dòng)化專業(yè)的一門注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程實(shí)際問題能力的核心專業(yè)課程。要使學(xué)生真正掌握該課程，在開展好理論教學(xué)的同時(shí)，教師必須十分重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但在我校以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于硬件設(shè)備不充裕，本來應(yīng)由1人完成的實(shí)驗(yàn)不得不安排1組多人共同進(jìn)行，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。而且由于硬件設(shè)備的不充裕和實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間所限，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主，嚴(yán)重制約了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，基于現(xiàn)有的硬件實(shí)驗(yàn)條件，采用分時(shí)復(fù)用的方法高效利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置，并且改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)，以提高實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)水平，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的目的。

一、過程控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

目前，我校過程控制實(shí)驗(yàn)室有2臺(tái)過程控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，面向自動(dòng)化專業(yè)130～140人的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。由于過程控制實(shí)驗(yàn)裝置價(jià)格昂貴，短期內(nèi)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件條件大幅提升的可能性不大，難以滿足過程控制課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。另一方面，事實(shí)上學(xué)生在過程控制課程實(shí)驗(yàn)過程中大約有70%的時(shí)間是在計(jì)算機(jī)上編寫和修改程序，實(shí)驗(yàn)裝置的使用時(shí)間只有30%左右，實(shí)驗(yàn)程序越復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)裝置的利用率越低。

受硬件資源和課程實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，以往的過程控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容只能以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡單，實(shí)驗(yàn)步驟固定，毫無探究性，一定程度上限制了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造性意識(shí)，更不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

二、過程控制實(shí)驗(yàn)裝置分時(shí)復(fù)用平臺(tái)的構(gòu)建

過程控制實(shí)驗(yàn)裝置由一臺(tái)現(xiàn)場計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的其他計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)與現(xiàn)場計(jì)算機(jī)相連接，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。為使實(shí)驗(yàn)期間對(duì)過程控制實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)采集和控制操作，應(yīng)確保每一時(shí)刻只有一臺(tái)計(jì)算機(jī)獨(dú)占實(shí)驗(yàn)裝置。當(dāng)申請(qǐng)使用的計(jì)算機(jī)數(shù)大于實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)（目前我校過程控制實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)為2）時(shí)，應(yīng)按申請(qǐng)使用時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)排隊(duì)，當(dāng)獨(dú)占實(shí)驗(yàn)裝置的計(jì)算機(jī)使用完畢后，由現(xiàn)場計(jì)算機(jī)自動(dòng)按申請(qǐng)順序分配下一臺(tái)計(jì)算機(jī)獨(dú)占該實(shí)驗(yàn)裝置。

三、課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革

精簡基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。同時(shí)，按照課程實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)，以及課程理論教學(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為必做內(nèi)容和選做內(nèi)容。

綜合性實(shí)驗(yàn)是指針對(duì)某一問題，充分運(yùn)用本課程的所有知識(shí)以及與本課程相關(guān)的課程知識(shí)，綜合分析并自主解決該問題的實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)的選題要有一定的綜合性，能夠系統(tǒng)、全面地涉及相關(guān)理論知識(shí)。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指在給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟮幕A(chǔ)上，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)施。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、擬定實(shí)驗(yàn)步驟、選定硬件資源，充分利用相關(guān)理論知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)中的設(shè)計(jì)問題，以及實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種問題，并最終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

開放性實(shí)驗(yàn)是與按固定時(shí)間、固定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相區(qū)別的。開放性實(shí)驗(yàn)靈活安排實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間，使得實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間充分滿足學(xué)生的實(shí)際需求，盡可能地開放實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有資源，提高實(shí)驗(yàn)資源的使用率。學(xué)生可以做已有的實(shí)驗(yàn)題目，也可以探索自擬的實(shí)驗(yàn)題目。

四、結(jié)語

作為自動(dòng)化專業(yè)最重要的工程性核心專業(yè)課程，過程控制課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果將直接影響自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在現(xiàn)有的硬件教學(xué)條件下，探索通過分時(shí)復(fù)用實(shí)驗(yàn)裝置，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，尤其在綜合性、設(shè)計(jì)性和開放性實(shí)驗(yàn)方面加以重視，充分利用現(xiàn)有的硬件資源，全方位地開展學(xué)生自主式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)積極性，從而大大提高過程控制課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果與質(zhì)量。

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