談應用型綜合實驗課程的設計與實施

摘要：本文結合高職計算機控制技術專業的特點，以培養實用技術應用能力為目標，設計了“應用型綜合實驗課程”。本實驗課程獨立設課并貫穿于專業教學的整個過程。通過完成由教師精心設計的若干個控制系統項目的課題，使學生由淺入深、由表及里地提高專業實踐能力，培養學生應用新技術的意識和運用新技術的能力。

關鍵詞：實驗設計；高職教育；教學改革

實驗教學在高職教學體系中占有重要地位。但目前較多采用的是將實驗課附屬于理論課的驗證型實驗模式，實驗教學的內容、方法遠不能適應新形勢下人才培養的需求。本文針對高職學校實驗教學存在問題，提出開設“應用型綜合實驗課程”的方案，以期達到改進實驗教學，提高實驗教學的質量，培養優秀合格人才的目的，同時為高職院校教育、教學改革進行有益的探索。

“應用型綜合實驗課程”設計的指導思想

以培養計算機控制專業學生的控制技術應用能力為目標，為學生創造在項目實施（完成課題）過程中訓練專業技能的環境。通過完成由教師精心設計的若干個控制系統項目的課題，使學生由淺入深、由表及里地提高專業實踐能力，培養學生應用新技術的意識和運用新技術的能力、創新意識和能力，更好地適應社會對高級應用型技術人才的需求。

實驗課題選擇選擇適合高職層次學生掌握的實用性、應用性強的較新技術項目作為實驗課題。以技能培養為主線，改變沿用多年的實驗附屬于理論課的驗證型實驗模式。根據專業培養目標，設計具有實用性的應用型課題，把附屬于一門或幾門相關課程的操作技能綜合起來，通過完成實驗課題，培養學生應用實用技術的能力。

教學內容分層根據教學計劃安排，選擇不同層次的課題。對技術含量較高的應用技術可分層、分次循序漸進地學習。例如，在單片機課程開設前，可以了解單片機控制模塊的外部功能，完成模塊的功能測試和控制裝置的組裝調試。通過進一步的課程學習后再對同一個課題進行由表及里（由外部功能深入到內部結構和原理）的較高層次的實踐。

師資配備和課題開發選擇有工程實踐經驗的理論課教師和實驗室專職教師聯合授課。每個實驗課題，事先由指導教師進行設計論證和預做，完成一個實用、直觀、可正常運行的完整控制系統實物，作為學生實驗課題的功能演示、測試對象。

加強能力培養教師應注意收集在實驗過程中出現的錯誤和問題，并啟發學生通過討論、試驗來探索解決，培養科學分析的能力和探討精神。

“應用型綜合實驗課程”設計及組織

本課程設計成課題形式，目前分6個課題(見下表)。

本課程設計成課題形式，目前分6個課題。

傳感器與報警控制電路的功能測量與調試（1）實驗目的：掌握各種傳感器、現場變送器的功能；了解簡單控制電路的原理；學習常用測量儀表的使用方法；掌握控制電路的測試方法；了解控制參數的設定方法等。（2）實驗內容：傳感器的認識與功能測試（溫度傳感器、壓力/壓差變送器、光電傳感器等）；報警、控制電路的功能及測試；典型報警、控制電路的分析和組裝調試。（3）教法要點：對傳感器，重點了解其外部功能、應用場合、輸出特點。以溫度傳感器為重點，其他傳感器可采用實物測試演示法或多媒體演示方法，提高教學效率。通過簡單控制電路的測試安裝調試，初步認識控制系統的組成和工作原理。

水箱溫度閉環控制（1）實驗目的：通過熱水水溫控制系統的功能分解測試，了解閉環控制的基本單元和工作原理。（2）實驗內容：用集成溫度傳感器和數字電壓表頭組成溫度顯示單元；溫度設定單元和比較控制單元（如可由電壓比較器等組成）測試與組裝；晶閘管加熱功率調節單元的功能測試與調試；水溫控制系統的分析、組裝、調試。（3）教法要點：了解集成溫度傳感器的功能和應用。注意理解閉環控制系統及組成。

用單片機制作的溫控器的應用（1）實驗目的：了解單片機在生產控制中的應用，學習單片機控溫板的控制功能、組成原理和調試、使用方法。（2）實驗內容：幾款單片機控溫板（或成品表）的組成與功能（顯示、參數設定和控制功能）的認識；單片機溫控表的安裝與調試；用單片機控溫儀表控制水箱供水溫度。（3）教法要點：了解單片機控制系統的控制功能、變送單元和執行單元與控制單元之間的關系以及控制系統的組裝調試運行操作方法。對于涉及的單片機內部構造、工作原理、接口電路和應用編程等，應結合相應課程的學習，綜合應用和提高。根據學生的實際能力不同，在實驗中直接使用已做好的成品溫控表，也可使用已固化好程序的單片機電路自行制作控制系統。

恒壓供水系統計算機控制（1）實驗目的：了解由壓力變送器、可編程控制器（PLC）、變頻調速器、水泵電機等組成的恒壓供水系統中各部件的功能、控制原理和調試要點。（2）實驗內容：通過實物演示了解變頻調速恒壓供水系統的組成和變頻調速恒壓供水的基本原理；變頻調速恒壓供水系統的測試、安裝調試與運行。（3）教法要點：本實驗通過觀察、操作和測試使學生對變頻調速恒壓供水系統的功能原理有一個整體的了解。同時對變頻器和PLC在控制系統中的功能建立直觀的認識。

用智能儀表—計算機監控系統監控生產過程溫度、壓力等參數（1）實驗目的：通過運行已組態好的控制系統學習該系統的功能及使用方法；了解“智能儀表—計算機監控系統”的特點、與儀表控制、常規DCS控制、PLC控制和工控機控制的比較優勢及適宜應用的場合；通過使用組態軟件自行建立并運行“智能儀表-計算機監控系統”工程項目，了解系統的結構、組成及組態的方法步驟。（2）實驗內容：在MCGS組態軟件的運行環境的下，運行已經組態好的“智能溫控儀表—計算機監控系統”，了解其功能；在MCGS組態軟件的組態環境下，建立“智能溫控儀表—計算機監控系統”，學習用MCGS快速構造和生成計算機監控系統的方法和步驟。

擴展性自命題實驗學生根據興趣和能力自主選題。

應用型綜合實驗課程教學效果觀察

有利于加強應用型人才培養應用型綜合實驗課對于適應新的形勢，培養應用型人才意義極大，這不僅是在授課形式和考核方法等方面進行教育教學改革，還有利于提高教學質量和促進專業建設。同時應用實驗技術課大部分授課內容需要在學生的集體參與中進行，這就給了學生相互學習合作的機會。當今的學生普遍存在缺乏團隊精神和協作意識的現象，個人能力可能很強，但當要與別人合作共同完成一項工作時，則往往不能很好地解決與他人的矛盾沖突，因而個人能力的發揮也受到一定的制約和影響。而應用型實驗技術課中每一點新知識的傳授和新任務的完成都要求學生充分發揮團隊精神，同時最大限度地發掘每個人組織協調、領導、創新的潛能。

提高實驗教學效果目前許多學校仍沿用上世紀50年代從前蘇聯沿襲的實驗教學體系，即實驗課從屬于理論課，將每門理論課所需的幾個或十幾個學時的實驗含在理論課教學中，把實驗課作為理論教學的補充、驗證和延伸。在教學安排上，只考慮實驗教學如何更好的配合理論教學，而實驗內容缺乏系統性連貫性，實驗教學的隨意性較大。由于實驗課不考試，學生不重視，認為實驗教學可有可無，缺乏學習的主動性和積極性，使實驗教學難以達到培養動手能力的目標。應用型綜合實驗課可以提高學生上實驗課的興趣，使教學效果得到很大的改善。

建議

鼓勵實踐能力強、理論水平高的教師參加實驗教學高學歷、高職稱、有經驗的教師參加實驗教學的形式可以多種多樣：（1）理論教師輪流不定期的進入實驗室工作，參與實驗室管理并主持實驗室的改造新建或綜合性設計性實驗的開發。（2）兼職實驗室主任為實驗教學改進發展提供信息和方案。學校應通過制度制定出適當的鼓勵辦法，并將教師在實驗室的工作成績作為本人的工作業績。

努力提高實驗教師的實踐教學能力有計劃地培養實驗教師，提高實驗教師的業務素質?？梢圆扇∫韵路绞剑海?）相關實驗室之間交流。通過工作范圍的增加拓展實驗教師的知識面和能力。（2）參加實驗開發課題工作組的工作，在與有經驗的教師共同工作過程中提高。（3）參加相關理論課的教學或輔導。

加強實踐教學環境的基礎建設如編寫和規范各專業教學實驗指導書，投入更多資金加強實驗設施建設等。

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作者簡介：

孫剛（1953—），天津市人，1982年畢業于東北工學院，天津冶金職業技術學院副教授，研究方向為冶金工藝及控制技術。