首页 -> 2007年第8期
谈应用型综合实验课程的设计与实施
作者：孙 刚
关键词：实验设计；高职教育；教学改革
实验教学在高职教学体系中占有重要地位。但目前较多采用的是将实验课附属于理论课的验证型实验模式，实验教学的内容、方法远不能适应新形势下人才培养的需求。本文针对高职学校实验教学存在问题，提出开设“应用型综合实验课程”的方案，以期达到改进实验教学，提高实验教学的质量，培养优秀合格人才的目的，同时为高职院校教育、教学改革进行有益的探索。
“应用型综合实验课程”设计的指导思想
以培养计算机控制专业学生的控制技术应用能力为目标，为学生创造在项目实施（完成课题）过程中训练专业技能的环境。通过完成由教师精心设计的若干个控制系统项目的课题，使学生由浅入深、由表及里地提高专业实践能力，培养学生应用新技术的意识和运用新技术的能力、创新意识和能力，更好地适应社会对高级应用型技术人才的需求。
实验课题选择选择适合高职层次学生掌握的实用性、应用性强的较新技术项目作为实验课题。以技能培养为主线，改变沿用多年的实验附属于理论课的验证型实验模式。根据专业培养目标，设计具有实用性的应用型课题，把附属于一门或几门相关课程的操作技能综合起来，通过完成实验课题，培养学生应用实用技术的能力。
教学内容分层根据教学计划安排，选择不同层次的课题。对技术含量较高的应用技术可分层、分次循序渐进地学习。例如，在单片机课程开设前，可以了解单片机控制模块的外部功能，完成模块的功能测试和控制装置的组装调试。通过进一步的课程学习后再对同一个课题进行由表及里（由外部功能深入到内部结构和原理）的较高层次的实践。
师资配备和课题开发选择有工程实践经验的理论课教师和实验室专职教师联合授课。每个实验课题，事先由指导教师进行设计论证和预做，完成一个实用、直观、可正常运行的完整控制系统实物，作为学生实验课题的功能演示、测试对象。
加强能力培养教师应注意收集在实验过程中出现的错误和问题，并启发学生通过讨论、试验来探索解决，培养科学分析的能力和探讨精神。
“应用型综合实验课程”设计及组织
本课程设计成课题形式,目前分6个课题(见下表)。
本课程设计成课题形式，目前分6个课题。
传感器与报警控制电路的功能测量与调试（1）实验目的：掌握各种传感器、现场变送器的功能；了解简单控制电路的原理；学习常用测量仪表的使用方法；掌握控制电路的测试方法；了解控制参数的设定方法等。（2）实验内容：传感器的认识与功能测试（温度传感器、压力/压差变送器、光电传感器等）；报警、控制电路的功能及测试；典型报警、控制电路的分析和组装调试。（3）教法要点：对传感器，重点了解其外部功能、应用场合、输出特点。以温度传感器为重点，其他传感器可采用实物测试演示法或多媒体演示方法，提高教学效率。通过简单控制电路的测试安装调试，初步认识控制系统的组成和工作原理。
水箱温度闭环控制（1）实验目的：通过热水水温控制系统的功能分解测试，了解闭环控制的基本单元和工作原理。（2）实验内容：用集成温度传感器和数字电压表头组成温度显示单元；温度设定单元和比较控制单元（如可由电压比较器等组成）测试与组装；晶闸管加热功率调节单元的功能测试与调试；水温控制系统的分析、组装、调试。（3）教法要点：了解集成温度传感器的功能和应用。注意理解闭环控制系统及组成。
用单片机制作的温控器的应用（1）实验目的：了解单片机在生产控制中的应用，学习单片机控温板的控制功能、组成原理和调试、使用方法。（2）实验内容：几款单片机控温板（或成品表）的组成与功能（显示、参数设定和控制功能）的认识；单片机温控表的安装与调试；用单片机控温仪表控制水箱供水温度。（3）教法要点：了解单片机控制系统的控制功能、变送单元和执行单元与控制单元之间的关系以及控制系统的组装调试运行操作方法。对于涉及的单片机内部构造、工作原理、接口电路和应用编程等，应结合相应课程的学习，综合应用和提高。根据学生的实际能力不同，在实验中直接使用已做好的成品温控表，也可使用已固化好程序的单片机电路自行制作控制系统。
恒压供水系统计算机控制（1）实验目的：了解由压力变送器、可编程控制器（PLC）、变频调速器、水泵电机等组成的恒压供水系统中各部件的功能、控制原理和调试要点。（2）实验内容：通过实物演示了解变频调速恒压供水系统的组成和变频调速恒压供水的基本原理；变频调速恒压供水系统的测试、安装调试与运行。（3）教法要点：本实验通过观察、操作和测试使学生对变频调速恒压供水系统的功能原理有一个整体的了解。同时对变频器和PLC在控制系统中的功能建立直观的认识。
用智能仪表—计算机监控系统监控生产过程温度、压力等参数（1）实验目的：通过运行已组态好的控制系统学习该系统的功能及使用方法；了解“智能仪表—计算机监控系统”的特点、与仪表控制、常规DCS控制、PLC控制和工控机控制的比较优势及适宜应用的场合；通过使用组态软件自行建立并运行“智能仪表-计算机监控系统”工程项目，了解系统的结构、组成及组态的方法步骤。（2）实验内容：在MCGS组态软件的运行环境的下，运行已经组态好的“智能温控仪表—计算机监控系统”，了解其功能；在MCGS组态软件的组态环境下，建立“智能温控仪表—计算机监控系统”，学习用MCGS快速构造和生成计算机监控系统的方法和步骤。
扩展性自命题实验学生根据兴趣和能力自主选题。
应用型综合实验课程教学效果观察
有利于加强应用型人才培养应用型综合实验课对于适应新的形势，培养应用型人才意义极大，这不仅是在授课形式和考核方法等方面进行教育教学改革，还有利于提高教学质量和促进专业建设。同时应用实验技术课大部分授课内容需要在学生的集体参与中进行，这就给了学生相互学习合作的机会。当今的学生普遍存在缺乏团队精神和协作意识的现象，个人能力可能很强，但当要与别人合作共同完成一项工作时，则往往不能很好地解决与他人的矛盾冲突，因而个人能力的发挥也受到一定的制约和影响。而应用型实验技术课中每一点新知识的传授和新任务的完成都要求学生充分发挥团队精神，同时最大限度地发掘每个人组织协调、领导、创新的潜能。
提高实验教学效果目前许多学校仍沿用上世纪50年代从前苏联沿袭的实验教学体系，即实验课从属于理论课，将每门理论课所需的几个或十几个学时的实验含在理论课教学中，把实验课作为理论教学的补充、验证和延伸。在教学安排上，只考虑实验教学如何更好的配合理论教学，而实验内容缺乏系统性连贯性，实验教学的随意性较大。由于实验课不考试，学生不重视，认为实验教学可有可无，缺乏学习的主动性和积极性，使实验教学难以达到培养动手能力的目标。应用型综合实验课可以提高学生上实验课的兴趣，使教学效果得到很大的改善。
建议
鼓励实践能力强、理论水平高的教师参加实验教学高学历、高职称、有经验的教师参加实验教学的形式可以多种多样：（1）理论教师轮流不定期的进入实验室工作，参与实验室管理并主持实验室的改造新建或综合性设计性实验的开发。（2）兼职实验室主任为实验教学改进发展提供信息和方案。学校应通过制度制定出适当的鼓励办法，并将教师在实验室的工作成绩作为本人的工作业绩。
努力提高实验教师的实践教学能力有计划地培养实验教师，提高实验教师的业务素质。可以采取以下方式：（1）相关实验室之间交流。通过工作范围的增加拓展实验教师的知识面和能力。（2）参加实验开发课题工作组的工作，在与有经验的教师共同工作过程中提高。（3）参加相关理论课的教学或辅导。
加强实践教学环境的基础建设如编写和规范各专业教学实验指导书，投入更多资金加强实验设施建设等。
参考文献：
[1]张学军.全面改革实验教学 培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2005，24（1）.
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[4]王蕴华.制冷自控教学改革的几点做法[J].制冷与空调，2002，2（3）.
[5]冯国华.监控组态软件及其应用[M].北京：清华大学出版社，2001.
作者简介：
孙刚（1953—），天津市人，1982年毕业于东北工学院，天津冶金职业技术学院副教授，研究方向为冶金工艺及控制技术。