許清媛，楊 智

（中山大學 南方學院，廣東 廣州 510970）

電子電氣應用性本科實踐能力訓練研究

許清媛，楊 智

（中山大學 南方學院，廣東 廣州 510970）

結(jié)合國家培養(yǎng)卓越工程師的基本要求，以及電子電氣類本科生實踐積極性高，學習資源豐富等優(yōu)勢，提出了一種工程訓練和應用性科研結(jié)合的綜合實訓教學方式.理論結(jié)合實際，有梯隊有層次的培養(yǎng)學生的實踐操作能力，知識應用能力，自主創(chuàng)新能力及應用性科研能力，使學生在實踐過程中獲得獨立分析問題、解決問題等工程素養(yǎng)，從而達到卓越工程師的基本訓練要求，便于快速適應就業(yè)市場.

電子電氣技術；實踐能力；科學研究；實習實訓；卓越工程師

1 引言

服務社會是大學的重要職能和重要任務[1]，這就要求大學教育不僅要注重理論教學，更要注重學生知識應用能力和實踐能力的培養(yǎng).目前，在理論和實踐中探索“卓越工程師”教育培養(yǎng)規(guī)劃，是高等院校貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》的重點舉措：即高等院校需培養(yǎng)大批接受良好工程教育，具有堅實基本工程素養(yǎng)和卓越創(chuàng)新能力的未來工程師是國家走新型工業(yè)化道路、建設創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略目標的必然要求[2-5].因此，研究如何在教學中培養(yǎng)學生系統(tǒng)的、綜合的實踐能力，實現(xiàn)與用人單位“零距離”對接，達到卓越工程師的基本訓練要求，可以又快又好地充分發(fā)揮大學專業(yè)知識于工作技能中是十分關鍵的.

通常電子電氣類應用性本科專業(yè)實習實訓問題一直困擾各高等院校，主要表現(xiàn)在目前各制造類生產(chǎn)企業(yè)由于安全生產(chǎn)、后勤服務、市場經(jīng)濟等諸多因素幾乎不能有效的接收眾多的本科學生去實習，使得高校培養(yǎng)卓越工程師的目標越來越遠.為此，我們在中山大學南方學院電子電氣類本科的“電氣與可編程控制器”和“電氣技術實訓”教學環(huán)節(jié)中充分利用和實踐了分層教學，工程項目與科研結(jié)合的教學模式，取得了較好的效果.

2 工程訓練與應用性科研在工程素養(yǎng)培養(yǎng)中的作用

根據(jù)“卓越工程師”教育培養(yǎng)規(guī)劃，國家和社會的發(fā)展需要一批具有堅實基本工程素養(yǎng)和卓越創(chuàng)新能力的未來工程師.而工程素養(yǎng)從單純的書本理論教學中是不可能獲得的.通過工程與科研結(jié)合的綜合實訓教學模式，讓學生在理論學習的基礎上，直接參與工程項目，充分發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造力，于不斷實踐不斷總結(jié)專業(yè)知識的過程中獲得對知識的應用能力，實踐能力，為與企業(yè)的“零距離”對接打下扎實基礎，從而便于畢業(yè)生快速適應就業(yè)市場需求的同時實現(xiàn)高校服務社會的要求.總結(jié)在電子電氣類本科教學中，我們需做好以下四方面：激勵實踐興趣，培養(yǎng)獨立思考的習慣；工程訓練與應用性科研結(jié)合的綜合實訓；鍛煉卓越工程師素養(yǎng)；總結(jié)及改進.

3 電氣技術卓越工程師基礎訓練研究

應用性科研是教學實踐的重要組成部分，這次我們在學校下?lián)艿?6萬科研經(jīng)費的基礎上，應用性科研與工程項目一體化實訓的主體是學院07級和08級電子信息科學與技術專業(yè)的全體學生，實訓的目的是通過以學生為主導，教師為輔的模式進行工程訓練與應用性科研結(jié)合的綜合實訓，使學生在工程中獲得從具體電氣技術控制系統(tǒng)的工程需求分析，設計到電氣控制柜所有元器件的采購、安裝、接線，到最后完成控制系統(tǒng)的程序編寫、調(diào)試和編寫實訓報告的全部參與和實踐.

3.1 工程項目分析

準確地掌握項目需求對于工程師來說非常重要，所以對項目進行分析是非常重要的.本工程的第一項實訓項目是整套電氣控制柜的設計，安裝和調(diào)試，要求控制柜同時具有數(shù)字量和模擬量控制，能夠?qū)崿F(xiàn)回火爐[6]，C460車床[7]及爐溫的恒溫控制三個獨立控制系統(tǒng)功能.

配合《可編程控制器原理及應用》課程進度，為了讓學生首先獲得電氣控制柜的感性認識，播放天煌以及求是的典型PLC電氣控制柜，激發(fā)學生的學習興趣，激勵學生模仿并完成接下來的工程項目和應用性科研.

根據(jù)回火爐控制系統(tǒng)、C460車床控制系統(tǒng)和恒溫控制系統(tǒng)的工藝要求，充分發(fā)揮學生研究問題，思考問題的能力，以提示的方式要他們了解系統(tǒng)工藝，并嘗試畫出對應工藝圖，得到所需元器件類型和數(shù)量，達到一個定性到定量的分析學習過程.

3.2 電氣控制系統(tǒng)線路圖設計

基于以上工程項目分析，同學們已經(jīng)較好地理解了項目的任務及實現(xiàn)目標—自主設計，研制滿足控制要求的電氣控制柜.接下來就進入正式引導學生進行電氣控制系統(tǒng)線路圖的設計階段.眾所周知，電氣控制系統(tǒng)線路圖包括電氣原理圖、電氣元件位置圖和電氣安裝接線圖.這部分可以充分鍛煉學生知識應用能力、“內(nèi)化”能力、應用性科研能力，以卓越工程師的視覺，系統(tǒng)地、綜合地進行電氣原理圖、元器件位置圖、接線圖的圖紙設計以及Auto CAD繪制；訓練過程分階段進行：

（1）電氣原理圖的設計：根據(jù)工程項目分析結(jié)果，采用國標電氣符號，繪制規(guī)范的電氣原理圖；

（2）電氣元件位置圖和電氣接線板的設計：結(jié)合電氣原理圖和所選器件，以卓越工程師的視覺、系統(tǒng)的合理配置電氣元件，以求經(jīng)濟、美觀、安全和連接方便.

（3）電氣安裝接線圖的設計：根據(jù)電氣接線板和元件位置圖的設計，滿足電氣原理圖基礎上，合理設計電氣安裝接線圖.

廣角反射／折射方法的一個重要方面是繪出殼—幔邊界（即，莫霍面＝莫霍不連續(xù)面）的能力。擴展Zelt等（2003）的策略，由廣角反射／折射數(shù)據(jù)兩步就能得到最小結(jié)構(gòu)模型：

（4）電氣控制柜的外形設計：立體柜體的設計需要考慮人性化、美觀、方便移動、合理等因素.故設計采用雙向可開門，正面為有機玻璃，操作面板直接可視且?guī)L輪的電氣控制柜.

這些電氣控制系統(tǒng)線路圖的設計以及電氣控制柜外形設計需要較多的經(jīng)驗知識，學生和我們往往需要反復試驗，調(diào)整，方能基本滿足系統(tǒng)、經(jīng)濟、美觀、人性化等要求.經(jīng)過這樣的鍛煉，可以培養(yǎng)學生自主學習、研究問題的能力以及動手實踐，逐次檢驗工程實現(xiàn)優(yōu)劣，不斷優(yōu)化工程質(zhì)量、互幫互助共同合作等工程素養(yǎng).

3.3 市場調(diào)研、采購

市場調(diào)研是非常辛苦的，但卻非常有趣，廣州的掏街—惠福西路是一個電子產(chǎn)品非常豐富，價格相對便宜的好去處.在選型階段，學生和我們充分閱讀了低壓電器的資料書，并已多次走訪踩點，基本了解了低壓電器和電子元件的市場行情，所以我們這里省力不少.但為了減少現(xiàn)場采購的時間，我們采用了網(wǎng)上競標和現(xiàn)場采購兩種方式進行，針對像SiemensS7-200PLC這樣的標配器件，我們選用了網(wǎng)上競標廠家投標底價原則購買，而電纜、線槽、線耳等則采用了現(xiàn)場購買方式，采購任務細瑣，我們有針對性的選擇了已有意向的店鋪，但仍整整花了一天的時間.采購過程可以很好的培養(yǎng)學生對低壓電器目前潮流和實物的認識，這也是一個卓越工程師必須具備的基礎.

3.4 電氣控制柜的安裝、接線

學生以小組為單位，獨立負責一臺電氣控制柜的器件安裝及接線，要求通過測試，具備回火爐、C460車床系統(tǒng)及恒溫控制系統(tǒng)三個獨立控制系統(tǒng)的功能.

學生不能簡單地按照電氣接線圖依葫蘆畫瓢，而要調(diào)動主觀能動性.自主學習電氣常識、接地與接零常識的基礎上，結(jié)合電氣元件接線圖，進行接線，做到強電和弱點電路盡量避免交叉和平行走線，減少干擾；做好過電壓、過電流、漏電保護等.

按照卓越工程師基本訓練的要求，實際動手比理論難很多，而要獲得較好的工程素養(yǎng)，必須經(jīng)過這一步，才能更好地掌握每個電器的工作原理和接線方式，以及相互之間的先后連接順序、布線和標號技巧.在電氣控制柜的安裝、接線的過程中，一方面鞏固了學生對低壓電器的理解和使用，另一方面整體的、系統(tǒng)的、綜合的工程鍛煉更好地培養(yǎng)了學生的應用性科研能力.

3.5 編程、模擬調(diào)試

由于在校大學生基本不具備繼電器控制的工作經(jīng)驗，所以經(jīng)驗設計法并不適合.我們主要從邏輯設計法入手，并以模塊化編程來實現(xiàn)化復雜系統(tǒng)為簡單子系統(tǒng)的編程思想.可用一個典型例子（比如兩個皮帶逆向啟動，順向停止的控制）來說明這種模塊化編程的思想和優(yōu)勢，把程序分為主程序，初始化子程序，控制子程序，顯示子程序組成的四部分結(jié)構(gòu)，展示各部分子任務的實現(xiàn)及子任務間的對接，便于學生理解和掌握這種邏輯設計法.在電氣控制柜上電之前，我們可以利用模擬軟件來測試程序，即模擬調(diào)試法，及時修正問題.

這里的學習和鍛煉較好地培養(yǎng)了學生的軟件編程能力，工程實現(xiàn)能力，并且各組同學可以發(fā)揮自己的知識優(yōu)勢選用不同的編程方式，如置位復位指令編程方式或步進梯形指令編程方式等.由易入難，拓展知識應用的能力，培養(yǎng)具有一定工程基礎和專業(yè)實踐能力的卓越工程師所要求的基本能力.

3.6 聯(lián)機調(diào)試，總結(jié)反饋

模擬仿真可以方便在沒有硬件的條件下編寫程序和測試，但聯(lián)機調(diào)試是必備步驟，而且聯(lián)機調(diào)試時，要讓程序連續(xù)運行一段時間，記錄運行狀態(tài)，以確保程序能長期穩(wěn)定正常運行.

這里的調(diào)試需要綜合考慮系統(tǒng)各類安全隱患，各種特殊情況，尤其需要嚴謹?shù)膽B(tài)度及耐心，并做好記錄，及時進行總結(jié)和反饋.而編寫工程技術文檔作為工程素養(yǎng)必不可少的一部分，這里要求各個小組獨立進行該工程訓練和應用性科研綜合實訓的工程分析報告、工程設計報告、工程調(diào)試報告、工程總結(jié)報告.

4 總結(jié)

針對卓越工程師的基本訓練要求及社會發(fā)展的需要，在電子電氣類本科學生進行工程訓練和應用性科研綜合實訓是非常重要的.本文結(jié)合可編程控制器和電氣技術實訓課程的系統(tǒng)性、工程型、綜合性、應用性的教學要求，組織學生進行工程和應用性科研結(jié)合的培養(yǎng)實踐，引導學生在理論學習的同時注重工程素養(yǎng)的培養(yǎng)，使得學生通過工程訓練和應用性科研綜合實訓獲得較強的動手實踐能力、研究問題和解決問題的能力、創(chuàng)造性思維能力和團隊合作能力，提高了綜合素質(zhì)，達到了一個卓越電氣工程師基礎訓練的培養(yǎng)目標.

〔1〕傅樹京.高等教育學[M].北京：首都師范大學出版社，2007.

〔2〕苗露.卓越工程師培養(yǎng)中的實踐教學體系研究[J].價值工程，2011(5):252-253.

〔3〕汪泓.更新人才培養(yǎng)觀念,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式——卓越工程師教育培養(yǎng)的理論與實踐創(chuàng)新[J].上海工程技術教育研究，2010(3):1-4.

〔4〕林健.談實施”卓越工程師培養(yǎng)計劃”引發(fā)的若干思考[J].中國高等教育，2010(17):30-32.

〔5〕汪泓.打造卓越工程師搖籃,培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才[J].中國大學教育，2010(8):9-10.

〔6〕李彪.回火爐燃燒控制系統(tǒng)[J].自動化與儀器儀表，2009(5):113-114.

〔7〕王兆京.維修電工(高級)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

G642.0

A

1673-260X（2012）08-0085-02