電氣工程技術實踐教學項目集成化建設淺議

童啟明,竇曉霞

(北京聯合大學自動化學院,北京 100101)

0 引言

實踐教學環境建設是工程技術專業實踐教學體系建設中的重要環節,不僅是提高專業技術人才培養質量的基本保證,同時也是學科建設、專業發展、技術創新、知識創新的必要基礎。

如何有效整合技術要素、落實建設任務、達成建設目標,使之在專業建設、教學改革的過程中充分發揮作用,既要從技術實現的角度合理規劃項目建設方案,更要在教學組織、功能拓展方面有所突破、有所創新。

1 項目建設方案——技術集成

在電氣工程與自動化專業人才培養方案中,與理論教學相輔相成的實踐教學除理論課程內含的試驗、實驗之外,一般還要獨立設置電子工藝實習、實用電工實訓、電子技術課程設計、計算機原理及應用課程設計、PLC應用課程設計、電力拖動控制系統設計等集中實踐教學環節。

對應不同學習階段的能力培養要求,不同實踐教學環節的教學內容各有所重,所需軟硬件條件不盡相同,而且隨著教學進程的逐步深入,不同類型技術要素的關聯程度與綜合程度亦隨之提高。相應的,實踐教學項目建設或以訓練基本專業技能、熟悉技術工藝為主,或以學習技術綜合應用、掌握工程方法為重,又或以培養技術創新意識、提高工程應用能力為核心。

北京聯合大學自動化學院于2009年完成了“電氣工程技術集成實踐教學系統”項目建設。該項目以培養學生電氣工程專業核心技術應用能力、掌握實際工程設計方法為目標,在裝備通用型電氣控制實驗裝置之外,特別定制開發了自動化立體庫、回轉庫、發動機曲軸涂鉬生產線、變頻恒壓供水等工業設備模型,為整合實踐教學資源、形成可持續發展的專業實踐教學體系奠定了一定基礎,并為拓展實踐教學技術覆蓋領域、落實技術創新能力培養創造了必要條件。

采用直角坐標機器人技術的自動化立體倉庫系統在加工制造、倉儲物流等工程現場應用非常廣泛,可實現貨物自動入庫和出庫操作。立式回轉型倉庫占地面積少,適合在緊湊空間內存取零部件。

該項目建設方案中以工業現場實際應用的自動化倉儲設備為對象,將工程實用技術移植、裝備到實踐教學過程中,不僅實現了機器人控制、PLC控制、伺服電機控制技術的有效集成,還可擴展到圖像識別、貨物分類、無線通信等相關技術的實踐教學,同時該項目建設為實驗室設備自動化管理奠定了理想基礎,實可謂一舉多得。

2 項目教學活動——任務集成

電氣工程技術集成實踐教學系統項目以承擔運動控制技術實踐教學任務為中心,主要用于完成培養方案中的工程訓練、課程設計、畢業設計等教學環節,既可對應相關專業技術課程開設單項實驗,亦可在任務集成基礎上完成綜合性專業實踐教學。

該項目可支持的實踐教學項目主要有:

1)繼電器-接觸器邏輯控制實驗

2)觸摸屏-人機交互實驗

3)交流伺服控制系統實驗

4)回轉庫控制系統設計

5)回轉庫控制系統路徑優化設計

6)立體倉庫自動化控制系統設計

7)立體倉庫倉儲管理軟件開發

8)發動機曲軸涂鉬控制系統設計

9)變頻恒壓供水控制系統設計

10)PLC無線通訊技術應用

11)條形碼識別技術應用與軟件開發

其中1～3項是運動控制系列專業技術課程中比較常規的實踐教學科目,以學習電氣控制技術的一般原理及典型實現方案為主,教學任務相對獨立。

4～9項是綜合性的實踐教學項目,是針對特定的被控對象系統設計的實踐教學任務,不僅包括了電氣控制、數字控制技術應用,機械傳動、機器人控制、數據管理等多項技術也被涵蓋其中。這些教學項目可在學生學習PLC與電氣控制、電力拖動控制系統、程序設計方法等專業課程之后,在掌握了一定的控制系統設計、數據庫應用及人機交互技術方法基礎上開設。

10～11項屬于拓展性實踐教學任務,主要以技術研發、技術創新為目標。項目定制的工業設備模型通過標準接口擴展可將工業現場成熟應用的通信技術、檢測技術、圖像識別技術與運動控制技術融于一體,可使實踐教學的技術覆蓋領域得到較多延展。

目前該項目已經開始承擔PLC與電氣控制課程實驗、PLC原理與應用課程設計,及多項畢業設計課題,不僅豐富了原有實踐教學內容,且使學生的技術應用能力培養水平得到很大提高。

3 項目發展方向——效能集成

在專業建設的系統工程中,實踐教學項目建設是最基礎、最前端的工作,與課程建設、教材建設、教學方法改革等工作相比較,最突出的特征是人力物力投入大、建設任務周期長。實踐教學項目建設,既要與正在運行的教學進程緊密配合,又要保持足夠的彈性和拓展空間,這是由實踐教學過程本身的技術屬性所決定的,而且也是科技發展現實所要求的。

當社會逐步進入信息時代,電氣工程技術與電子技術、計算機技術、通信技術、自動控制技術及其它學科技術的交融越來越密切、越來越復雜,電氣工程與自動化專業自身的建設與人才培養需要面對更多樣的要求。重要的是要在意識、能力、作風培養層次上加強引導、積極培育,努力營造適合工程應用、技術創新人才培養的氛圍。

2009年,在電氣工程技術集成實踐教學系統項目建設的基礎上,電氣工程與自動化專業學生完成了本科生科學研究計劃項目——立體倉儲調度控制系統設計。在這項活動中我們采取校企合作的運作模式,聘請企業工程技術人員對承擔設計任務的學生現場指導,以工程實際應用案例為參照,對雙貨叉立體庫模型的調度控制軟件進行了系統設計。

2010年,我院組織學生參加了第四屆全國大學生機械創新設計大賽,學生的設計作品得到專家的肯定,獲得大賽三等獎。

從已經開展的課內外實踐教學活動可以看出,實踐教學項目集成化建設不僅在激發學生主動學習、自覺鉆研、發揮主觀能動性、靈活運用專業技術知識方面創造了比較有利的條件,而且在豐富專業教學內涵與拓寬技術外延兩個方向正在開始發揮非常積極的作用。

4 結語

電氣工程技術集成實踐教學系統項目為加強工程實踐教學、培養學生技術創新能力營造了較以往更貼近實際的工作場景。該項目以技術集成為核心規劃建設方案,采取任務集成方式組織教學活動,為構建效能集成的工程實踐教學體系奠定了比較扎實的基礎。

培養有能力有創見的有用之才,既是社會的普遍期望,也是教育工作者義不容辭的責任。我們期望通過不懈的努力和踏實的工作為培養符合新時代要求的應用型人才做出更多貢獻。

[1]高林等著.應用性本科教育導論,科學出版社,2006.9

[2]孫建京主編.應用型大學專業課程體系與教學質量研究,中央文獻出版社,2009.5