卓越工程師培養目標下計算機控制系統實踐教學改革與研究

趙君 劉睿丹

【摘要】自動化專業是東北電力大學實施“卓越工程師教育培養計劃”的重點學科，計算機控制系統是自動化專業的重要專業課，突出實踐能力為導向，培養高級專業技術人才為目標，引導學生在學習和研究中積累知識、豐富經驗，提高學生的綜合實踐能力和創新能力。

【關鍵詞】卓越工程師 計算機控制系統 實踐教學 研究

【基金項目】東北電力大學校教改項目（項目編號：JG201310）。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）01-0241-01

“卓越工程師教育培養計劃”是列入中國高等教育發展的一個重要計劃。以實際工程為背景，以工程技術為主線，提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，培養造就適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國的戰略。學生在掌握控制理論工程應用方面的基礎知識和工程方面的技術能力前提下，利用計算機控制系統工程實踐性強的特點，加強課程實驗教學方法的改革。培養學生的探索意識和科研能力，培養高質量工程技術人才奠定堅實基礎[1-2]。

1.加大實驗學時，提高學生動手能力

首先對計算機控制系統課程學時進行有針對性的調整，課程由原來的60學時增加到70學時（增加10學時實驗），從實踐能力培養入手，結合《檢測技術與儀表》、《過程控制系統》等相關專業課程，對計算機控制系統實驗項目進行設計和開發，結合工程實際和科研項目的引入，鍛煉學生的軟件編程和硬件電路設計能力，提高學生運用已有的知識和能力，發現問題、解決問題。培養學生的實踐能力和創新能力。

學校入選教育部第二批卓越工程師教育培養計劃高校，自動化專業是東北電力大學實施“卓越計劃”的重點學科之一。為提高教學質量，針對課程的重點和難點進行深入地剖析，解決學生的認知能力，提高學生的思維水平。注重科研成果與教學內容緊密相連，把科技發展的最新動態和計算機控制系統應用介紹給學生，激發學生的學習積極性和熱情。學生增長了工程實際方面知識，開闊了眼界。在理論分析和解決實際問題等方面均得到了提高[3]。

2.實驗教學改革

2.1 建設高水平的師資隊伍

加強理論和實際的結合使教學和科研工作更加緊密。成立了以教授帶頭、副教授青年教師為主干的課程組，鼓勵中青年教師參加科研課題，將相關的科研成果與學生進行交流、把國內外發表的學術論文在學術活動中進行交流，這不僅有利于提高教師本身的理論水平和科研能力，同時又帶動提高學生設計能力和創新性能力。

2.2 課程設計內容和方法的改革

課程設計是教學計劃中進行綜合訓練的重要實踐環節，學生在綜合運用所學知識解決本專業方向的實際問題方面得到系統性的訓練。學生的動手實踐能力如何已經成為大學教育成功與否的重要評判標準之一。要求大學生不僅要學習相關的學科知識，還要能夠將其運用于實踐中。對系統設計方法可以從“拿到題目” 到“進行分析”再到“確定解決方案”最后到“具體系統的設計的實現”的整個過程進行啟發指導，使學生掌握設計的基本思想。學生根據功能要求和性能指標，對控制器進行和控制系統的設計與校正，并通過MATLAB軟件進行編程仿真驗證控制策略的有效性[4]。從時域和頻域對比校正前后系統的性能分析得出結論。

2.3 動手能力提高帶來的科技活動獎項

在“以教師為主導，以學生為主體，以政策為導向”的指導思想下，成立了創新實踐基地，讓學生提前學習先進控制算法，如模糊控制、神經網絡控制、遺傳算法等用于控制系統的設計。組織學生開展了豐富的課外科技活動。在教師的指導下，充分發揮學生們的創造力。指導學生進行PLC程序設計，參加全國西門子杯工業自動化挑戰賽、參加全國挑戰杯科技作品大賽、全國大學生電子設計競賽。在近幾年參加全國高校電子大賽及全省高校電子大賽中，不僅參賽隊逐年增加，在各項電子科技競賽中取得了多項冠軍。

3.培養學生的綜合設計能力

3.1 實驗教學內容的改進

實踐教學是計算機控制系統課程的重要組成部分。實踐教學是卓越工程師能力培養的重要環節。實驗教學采用啟發式實驗教學方式，以突出能力目標，以學生為主體，以項目為載體，以實訓為手段。我們增設了一些軟件仿真方向的綜合性、設計性、研究型的實驗內容。如“汽溫控制系統”、“汽包水位控制系統”、“輸煤控制系統”、“鍋爐燃燒控制系統”。將生澀的理論問題結合實驗課進行講解，通過實驗詮釋，加深學生對理論概念的理解[5]。

3.2 實驗方法的改革

計算機控制系統課程具有理論性強和工程實踐性強的特點。把復雜的綜合問題拆分成簡單的多級交互式簡單問題，解決了多年來計算機控制系統課程某些概念難懂的問題[6]。以計算機控制系統實驗為依托，學生掌握計算機控制系統設計的基本要求、原則與步驟，設計出計算機控制系統的實例。通過形式多樣的實踐環節，活躍學生的學術思想，為提高學生的創新能力打下堅實基礎。

4.結束語

計算機控制系統課程更新快、實踐性強，在卓越工程師能力培養改革中我們取得了一些成績。實踐教學突出學生實踐能力為根本，有高水平的師資隊伍和創新實踐基地為培養高水平人才作保證。是會完成教改項目各項目標。同時為我們特色專業建設提供了有益的探索。今后在教學與實踐中進一步探索和完善課程的授課模式、豐富理論授課內容、強化實踐環節讓學生得到更多的鍛煉。為培養合格的高素質的卓越工程師奠定基礎。

參考文獻：

[1]史冬琳，侯一民等.卓越工程師培養目標下計算機控制系統課程的改革與實踐[J].東北電力大學學報.2013，33（7）：15-18

[2]張安富，劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究，2010，（4）：56-59.

[3]李祥飛，張昌凡.“計算機控制系統”課程教學方法探討[J].中國電力教育，2010，（12）：85-86.

[4]趙君，史冬琳.基于設計性實驗的卓越工程師能力培養教學改革與研究[J].中國電力教育，2014，（6）：30-31.

[5]溫淑惠.計算機控制技術實驗教學改革初探[J].教學研究，2010，33（6）：59-61，85.

[6]馬常旺，林衛星，謝建軍，等.計算機控制技術實驗課的改革與實踐[J].實驗技術與管理，2004，21（2）：125-128，238.