李愛蓮， 崔桂梅

(內蒙古科技大學信息學院，內蒙古包頭014010)

0 引言

現(xiàn)場實習是工科學生實踐教學的必備環(huán)節(jié)，是學生真正接觸生產實際的有效途徑，實習的效果將直接影響學生工程實踐能力的強弱，探索有效實習模式備受工科院校實踐教學改革矚目［1-2］。

1 我校自動化專業(yè)實習現(xiàn)狀

我校自動化專業(yè)實習包括認識實習、電子實習、金工實習、生產實習和畢業(yè)實習5個組成部分，其中電子實習和金工實習在校內公共實習基地完成，認識實習由學校教務統(tǒng)一組織，而生產實習和畢業(yè)實習由于專業(yè)性較強則由專業(yè)組織完成。多年來自動化專業(yè)生產、畢業(yè)實習一直完全在校外完成(主要企業(yè)為包鋼)，隨著冶金部的解散，企業(yè)的改制，學校的地方化管理，校外實習的困難與實習效果無法保證逐步顯現(xiàn)，自動化專業(yè)實習改革拉開序幕，實習重心通過建立校內實習基地逐步向校內轉移。

1.1 實習現(xiàn)狀

(1)工業(yè)現(xiàn)場控制設備都是在大電流、高電壓狀態(tài)下運行，為了安全，學生們只能遠觀，不能靠近，更不能操作。因此，對其內部結構和運行方式無法進行詳細了解和分析。

(2)隨著現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展，企業(yè)的生產工藝、裝備水平得到了飛速的發(fā)展，自動化實現(xiàn)方式趨于數(shù)字化和信息化。隨著自動控制的實現(xiàn)方式趨于數(shù)字化和信息化，學生難于了解“不可視”的現(xiàn)代化工藝過程和控制技術。

(3)實習經費短缺、聯(lián)系實習困難、現(xiàn)場實習過程管理無法保證等自動化專業(yè)實習中共性因素，導致了自動化專業(yè)實習難、效果差［3-4］。

1.2 校內實習基地基礎

2006年，我院改革原有的實習模式，改革實習內容，突出專業(yè)主線、拓寬專業(yè)方向。在校內建立了突出冶金行業(yè)特點的快速運動控制的專業(yè)方向——電線加塑自動化生產線實習;拓寬化工、稀土等行業(yè)特點的復雜過程控制的專業(yè)方向——數(shù)字化過程控制系統(tǒng)實習，以及現(xiàn)代制造業(yè)CIMS特點的專業(yè)方向——自動化裝配生產線實習基地用于畢業(yè)實習，實現(xiàn)實習教學重心向校內的轉移［5-12］。通過分層次、多模塊、相互銜接系統(tǒng)的實習教學的三年實施，提高了學生的實踐能力、創(chuàng)新能力，年受益人數(shù)300余人，效果良好，并獲得校級教學成果一等獎。

2 實習教學片的制作

以培養(yǎng)具備工程知識、素質和能力的綜合特征為工科人才目標。以“大工程觀”教育思想為理念［13-14］。對照大工程觀的內涵，透視目前我國應用型自動化專業(yè)工程教育尚存在一些有待解決的問題，傳承多年的自動化實踐教學建設和改革，總結、提煉多年來自動化專業(yè)教師團隊在工程項目的開發(fā)應用、面向工程應用的工程碩士的培養(yǎng)及本科生畢業(yè)設計課題，進一步定位自動化專業(yè)工程人才所具備的核心技術與能力，調研國內大型鋼鐵企業(yè)，確定具有國際先進性和代表性的自動化生產線——板坯鑄軋生產自動化過程為實習教學內容的核心，科學性、系統(tǒng)性深化自動化專業(yè)實習教學改革，產學研合作，拓寬、完善實習內容。

2.1 實習教學片的內容

實習教學片取材于包鋼薄板廠國際領先的連鑄連軋生產線，通過深入現(xiàn)場收集第一手音像、文檔資料，總結、提煉多年來自動化專業(yè)教師團隊在工程項目的開發(fā)應用、面向工程應用的工程碩士的培養(yǎng)及本科生畢業(yè)設計課題成果，完成了實習教學片的制作，包括:①改編《自動化專業(yè)生產實習大綱》和《自動化專業(yè)畢業(yè)實習大綱》，科學性、整體性、系統(tǒng)性地確定了兩部分的實習內容。②對板坯鑄軋生產過程自動化進行剖析，編寫15萬字《板坯鑄軋生產過程自動化實習教材》。③編寫文檔資料，制作合成100 min左右《板坯鑄軋生產過程視頻》1套。④制作自動化實習PPT課件一套。⑤籌建了自動化實習網(wǎng)絡教學平臺，網(wǎng)址為:http://sit.imust.cn/listitem.aspx?classid=151。

《板坯鑄軋生產過程自動化實習教材》以包鋼薄板廠國際領先的連鑄連軋生產線為背景，從連鑄連軋生產工藝介紹入手，深入剖析網(wǎng)絡化系統(tǒng)層次結構，重點講述系統(tǒng)整體設計過程，生產過程儀器儀表、電氣設備的類型及選型，典型環(huán)節(jié)的控制過程、控制規(guī)律及監(jiān)控系統(tǒng)的設計，最后針對典型環(huán)節(jié)給出了豐富的設計案例，包括厚度控制、板形控制、卷曲張力控制、活套控制、監(jiān)控系統(tǒng)等，采用案例教學，加深學生對自動化主流技術的理解，并為本科生將要進行的畢業(yè)設計提供良好的設計范例。

2.2 實習教學片的創(chuàng)新點

實習教學片涵蓋現(xiàn)代數(shù)字化工廠的現(xiàn)場先進設備，體現(xiàn)最具代表性、清晰、完整的現(xiàn)代化工廠控制扁平化構架，體現(xiàn)當今世界鋼鐵生產工藝和高新技術。把高度現(xiàn)代化、網(wǎng)絡數(shù)字化下現(xiàn)場微觀的、不可視的工藝、控制過程和先進技術直觀的展現(xiàn)給學生，學生在視頻、多媒體的運動、發(fā)展中，真實地體驗感受到、看到現(xiàn)代企業(yè)的工藝及先進自動化技術水平。自動化專業(yè)實習新模式從理念、模式、構建與過程、到內容和效果處處體現(xiàn)創(chuàng)新:

2.2.1 理念

立足于大工程背景，體現(xiàn)學校冶金行業(yè)特色，選材先進，內容豐富。

與薄板廠合作制作實習教學片，充分展現(xiàn)該廠的先進生產工藝、裝備、信息管理等技術優(yōu)勢，使學生能夠體會、了解到先進自動化技術在冶金流程工藝中的應用，開拓學生的眼界，提高專業(yè)興趣，明確專業(yè)目標。

2.2.2 模式

采用“校內外相結合”的“請進來、走出去”的方式組織實習，即校內教學講座與校外臨時參觀實習、定點實習、現(xiàn)場專家專題講座相結合的形式。

(1)參觀企業(yè)生產線。結合我校學生的專業(yè)特點，組織學生參觀包頭市現(xiàn)代化大企業(yè)，通過技術人員講解和實地觀察，學生感受生產過程及氛圍，了解自動化工程技術，增加對現(xiàn)代企業(yè)新技術的認識。

(2)工程技術講座。基于教學片進行案例教學，由專業(yè)教師和邀請現(xiàn)場有經驗的工程師來校給學生做專題報告、指導、答疑。

(3)校內實習。利用校內開放實習中心三個實習平臺集中實習，在真實的環(huán)境下進行系統(tǒng)的調試、運行，培養(yǎng)學生的工程技能。

2.2.3 構建與過程

注重自動化專業(yè)知識傳授的整體性、連續(xù)性，實現(xiàn)實習教學模式的突破。

克服自動化專業(yè)教材與工程應用脫節(jié)弊端，現(xiàn)行的專業(yè)性教材基本上搬用傳統(tǒng)的教學模式來編寫，傳承原有的理論體系與內容“近親繁殖”，沒有大工程背景下的教學案例，沒有考慮到學生的對自動化專業(yè)工程認知心理和興趣點需求，內容整體水平難有質的突破。

教學片將理論在大工程背景下的應用實例形象生動直觀地顯示出來，帶學生進入真實的工程中展示自動化的魅力，是對現(xiàn)有的專業(yè)實習教學模式的突破。

采用基于教學片——自動化過程剖析的“教中學、看中學”，把高度現(xiàn)代化、網(wǎng)絡數(shù)字化下現(xiàn)場微觀、不可視的工藝過程和先進控制技術直觀的反映給學生，即通過視頻的“看中學”，使學生對板坯鑄軋生產線先進的生產控制過程有了初步的了解;通過多媒體的“教中學”使學生了解板坯鑄軋生產線的機械、電氣和控制設備，掌握軋制過程中所應用的先進自動化系統(tǒng)及廣泛應用的主流自動化技術;通過對鑄軋生產線典型自動控制系統(tǒng)的剖析，為本科生將要進行的畢業(yè)設計提供良好的設計范例。結合已有的基于實習平臺—典型自動化系統(tǒng)模擬的“做中學”的實習新模式，具有開拓和創(chuàng)新性。

2.2.4 內容

具有學生認知、學習和體現(xiàn)現(xiàn)代連軋過程自動化系統(tǒng)的雙重層次性，學生認知層次見圖1。與當今自動化技術特點和發(fā)展緊密結合，具有科學性和發(fā)展性。

圖1 學生認知層次圖

2.2.5 學生專業(yè)工程綜合能力

實現(xiàn)了理論性與實踐性的統(tǒng)一，縮短教學與生產實際的距離，增強學生專業(yè)工程綜合能力。

采用實習教學片進行案例教學，一邊播放一邊進行講解，學生在視頻、多媒體動畫的運動、發(fā)展、變化中，真實地體驗、感受到、看到了“連鑄、連軋、卷曲”真實的薄板生產控制過程，使學生體會到冶金行業(yè)國際領先的自動化技術。教師根據(jù)學生已有的認知基礎，結合生產工藝及控制過程，構建問題情境，指導學生獨立思考，培養(yǎng)學生工程意識，逐步提高學生自學能力和處理實際問題的能力，縮短教學與生產實際的距離。教師將企業(yè)中先進生產工藝和現(xiàn)代的、典型的控制過程的控制策略(如結晶器控制，連軋卷曲張力控制、板形板厚控制)，上升到理論高度進行分析研究，理論聯(lián)系實際，多維度、交錯融合、螺旋式提升學生的專業(yè)工程綜合能力。

2.2.6 凸顯了專業(yè)特色

經過幾年的改革，教學片已制作完成并已實施于教學，通過該過程，教師切身體會到自動化主流技術的快速發(fā)展，促使教師從大工程觀角度審視專業(yè)知識體系結構，在專業(yè)課程教學中，更好的把握重點和難點，為基于工程案例教學提供素材，促進了專業(yè)課程群和師資隊伍的建設。

2.3 實習教學片的應用和推廣

實習教學片以“大工程觀”教育思想為理念，審視自動化實踐教學存在的問題及自動化技術快速發(fā)展對工程人才所具備的知識結構、素質和能力的變化，經過多年醞釀及積累確定具有國際先進性和代表性的自動化生產線——板坯鑄軋生產自動化過程為實踐教學內容的核心，將該工程內容分解融入到“電力拖動自動控制系統(tǒng)”、“計算機控制技術”等多門專業(yè)課程的案例教學，提高了教學效果(見圖2)，多門課程建設成為校級精品課和重點課;融入到本科生和碩士生的設計課題，占課題總數(shù)的30%以上;更融于自動化的實習教學中，已用于自動化07、08和測控技術及儀器07、08專業(yè)700余名學生的生產實習、畢業(yè)實習，通過視頻的“看中學”，使學生了解了板坯鑄軋生產線先進的生產控制過程;通過多媒體的“教中學”使學生了解板坯鑄軋生產線電氣和控制設備，掌握軋制過程中先進自動化系統(tǒng)及主流自動化技術。同時，教師根據(jù)學生的認知基礎，結合生產工藝及控制過程，構建問題情境，指導學生獨立思考，培養(yǎng)學生工程意識，提高了學生分析、解決工程問題的能力，縮短了教學與工程的距離。教師將先進工藝和現(xiàn)代典型的控制過程從理論高度進行剖析，多維度、交錯融合、螺旋式提升學生的綜合工程實踐能力，教學效果良好。同時，通過對鑄軋生產線典型自動控制系統(tǒng)的剖析，為本科生將要進行的畢業(yè)設計提供良好的設計范例。成果受益面廣，年受益學生約1 000名。形成了基于“板坯鑄軋生產自動化過程實習教學片”的“看中學”、“教中學”，并在已有校內3個典型實習平臺進行模擬的“做中學”的實習新模式，2011年，實習新模式獲得內蒙古科技大學教學成果一等獎。

圖2 實習新模式與專業(yè)課程群的融合

2.4 實習教學片的豐富

我校校外實習以包鋼為主，一機、二機為輔，其中包鋼選擇包鋼薄板坯廠、159無縫廠、棒材廠、軌梁廠。自動化專業(yè)已初步完成一套包鋼薄板連鑄連軋的教學片，并用于生產、畢業(yè)實習，效果較好，為進一步豐富控制系統(tǒng)案例，現(xiàn)正借鑒該模式開發(fā)其他3個廠一條生產線的教學片，凸顯冶金行業(yè)背景。

3 結語

經過改革舉措的實施，已取得初步的改革成效，激發(fā)了學生自主、創(chuàng)新學習的積極性。辦出了與企業(yè)緊密結合培養(yǎng)應用型人才的特色［15-16］。增強了學生的就業(yè)優(yōu)勢，突顯自動化專業(yè)“學以致用、能力為本、就業(yè)為上”的人才培養(yǎng)模式，為“自動化專業(yè)實習”晉升為自治區(qū)精品課奠定了基礎，為“流程工業(yè)綜合自動化省級重點培育實驗室”的建設積累經驗，為“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施開辟新途徑，對同類院校相關專業(yè)建設和改革起到示范作用。

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