高职自动化专业工程化综合实训装置探索

摘要：针对高职自动化专业应用型高技能创新人才培养的问题，结合高年级专业核心课程“控制装置与系统”，提出应基于职业岗位（群）的能力结构注重对学生工程意识、工程观念、工程创新、团队协作等综合素质的培养，改革工程化实践教学模式，并提出了校企联合开发工程化综合实训装置的建设思路和方法。

关键词：高职；自动化专业；工程化；综合实训装置

中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）03-0105-03

自动化工程领域需要“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的复合型人才，这也对实验教学过程提出了更高的要求。如何进一步推进高职教育，深化教育教学改革，培养学生的实践能力和创新能力，满足我国经济社会发展对人才的迫切需要，已成为当务之急。笔者对重庆化工职业学院生产过程自动化技术专业核心课程“控制装置与系统”实践教学模式进行了改革，对工程应用性较强的综合实训装置进行了探索和实践。

工程化综合实训装置的内涵和背景

工程技术人员不但要具备一定的理论基础和较宽的知识面，还要具有创新精神、创新能力和工程实践能力。高等院校工程教育的工程化改革方向成为国际工程教育改革的共同选择。“工程化”意味着在审视工程教育的人才培养模式时，用工程实践活动的本质和特点来对其进行衡量、要求和评价；课程目标的转向是工程的而不是学科的，课程内容的转向是集成的而不是割裂的，课程次序的转向是多维的而不是单向的。我院自动化工程系对自动化专业建设进行了深入研究，解析职业岗位（群）的能力结构，基于工程化实践教学模式，重构课程体系，开发实训装置，构建任务型学习情境，目的是培养适应职业岗位能力需求的高技能创新人才（如图1所示）。

目前，我院的生产过程自动化技术专业是重庆高职院校唯一设置且具有石油化工行业背景的宽口径专业。专业核心课程体系以“单元耦合、工程实训、系统构建”为特色。实训基地于2008年被中国石油和化学工业协会、中国化工教育协会确定为全国示范实训基地，并获得重庆市教育委员会2012年高职院校市级实训基地建设专项资金。生产过程自动化技术专业是学院精品专业。

“单元耦合”指横向概括了三门专业核心课程“传感检测与系统”、“控制装置与系统”、“执行驱动与系统”之间“开环”、“闭环”结构的关联，纵向概括了国家化工仪表维修工“中级工、高级工、技师”层次的关系；“工程实训”是依据工程实践进行教学设计，将知识和技能重新整合序化，构建真实情景的教学环境；“系统构建”是以职业岗位能力培养为主线，按真实职业活动从应用设计、系统配置、安装调试、运行维护、技术改造到工程管理等完整的项目内容，解析职业岗位能力要素并全部融入工程训练，按单项能力、综合能力、创新能力的递进关系展开实训教学，以实训装置为载体促进人才培养。

工程化综合实训装置设计

高素质应用型人才的匮乏严重阻碍着我国制造业的发展。究其原因，国内自动化相关专业教学基本停留在传统的学科型人才培养模式中，普遍缺少针对学生工程能力和职业素质的训练，同时缺乏所需的教学环境。工程化实践教学是学生在校期间获得工程技术应用能力的唯一途径，实训装置的合理架构和科学设计则直接关系到应用型高技能创新人才的培养质量。结合化工仪表维修工职业标准的要求，“控制装置与系统”课程应该达到高级工标准的工程训练目标，能对串级、比值、均匀、分程、选择、前馈等复杂控制系统进行维护，对智能仪表进行参数设置和维护，对计算机控制系统的各类卡件进行维护。配套实训装置主要涉及智能调节器和DCS控制装置的控制规律、控制原理、调试方法，以及控制系统的性能指标、工程整定、系统投运等专业知识；具有自动控制系统的应用设计、系统组态、安装调试、运行维护等基本技能，从简单控制到复杂控制的构建，注重工程意识、工程观念等职业素质的培养，达到高级工以上技术水平，满足职业岗位、工程实训、工程创新、资源共享等方面的需求。

基于职业岗位的需要，设置层次分明、架构合理的实训内容 实训装置基于职业能力的需要，以单体仪表操作为基础，以控制系统构建为目标，以信号耦合为纽带，实施真实职业活动的高技能人才培养。围绕石油化工行业典型的流体传送、传热设备、精馏塔、反应器等设备的控制方案确定合适的对象，按功能划分为“（常规）仪表控制系统的构建、DCS控制系统的构建、（综合）过程控制系统的构建”等三个板块，如图2所示。具体要求如下：（1）（常规）仪表控制系统的构建，定位于技术服务型公司仪表施工技术岗位。功能描述：实现仪表选型、仪表安装、管线连接、参数配置、运行调试等职业岗位能力的技能训练，并完成控制系统的构建。（2）DCS控制系统的构建，定位于国内外的生产型企业DCS控制技术岗位。功能描述：实现常规控制组态、自定义组态控制方案组态（含功能块图/梯形图/顺控图/ST语言）等多种方法的组态，还包括管线敷设、调试运行等内容，完成控制系统的构建。（3）（综合）过程控制系统的构建，定位于企事业单位化工仪表维修技师、高级技师、安装调试工程师、仪表控制工程师、DCS控制工程师等自动化应用技术岗位。功能描述：能根据工艺要求，选择合适的控制仪表或装置，构建控制系统，实现控制方案；能完成工业过程控制系统应用设计（包括控制方案设计、仪表选型、图纸绘制、系统组态等）、仪表工程施工（包括仪表、仪表柜、操作台、配电箱的安装，线槽桥架、信号对点、试车、交工和验收等），实现工程观念、综合技能、应用创新、团队协作等综合素质的培养。

基于工程实训的需要，解决自动化装置在教学和工程应用的差异性 工程实训要紧密结合工程实际，立足于企业的实际情况，由积木式系统集成、安装调试等内容实现课程目标。通过多方调研，研究自动化装置在实训教学和工程应用的差异。企业自动化技术人员要完成安装、布线、调试、运行、维护等完整的仪表工程施工技术，学校很多是由单体仪表的校验和拆装直接过渡到系统的组态和调试；因为实训装置无法承载反复拆装来满足不同年级不同班级学生的需求，缺乏仪表安装训练；因为没有单体仪表组建系统的综合布线经历，挂件式综合实训装置的接线让很多学生到企业就束手无策，缺乏完整能力的训练；因为不同的企业单位采用着不同国家、不同厂商、不同系列、不同型号的自动化仪表及装置，自动化技术的发展日新月异，使学生不能快速适应工作岗位，学校缺乏共性能力的培养。对策之一，自主设计连接模块，既可满足拆装训练，完善仪表保护措施，又能使仪表承载高频率线路拆装的需求。对策之二，仪表控制系统的构建，将变送器、显示器、报警器、记录仪、调节器、执行器、安全栅、电源等智能仪表及附属装置，按照由易到难、由局部到整体的认知规律排列任务顺序，有针对性地依次融入实训任务，按照施工规范进行线槽桥架的管线敷设，侧重于硬件组态，强化参数整定的技巧。对策之三，学习的唯一方法就是寻找共性，研究仪表的输入输出特性，为了快速掌握新仪表的应用技巧，总结归纳了“四步法”：第1步，获取铭牌信息，分析名称、作用、型号；第2步，完成管线连接，分析电源、输入、输出；第3步，进行参数设置，分析类型、范围、零点等主要参数；第4步，根据信号关系排查故障。通过这些措施，可以有效地解决工程差异性问题。综合实训装置以控制系统构建为目标，根据工艺要求积木式系统集成，敢于实现仪表施工技术的训练，填补仪表拆装、综合布线等教学真空环节，实施从应用设计到工程验收完整工程项目的综合训练，实现学校与企业的无缝对接。

基于工程创新的需要，建立真实情景化实训环境，激发学习主动性和积极性 实训装置集工程教学训练和工程创新应用为一体，构建真实情景的职业环境，开展实践教学，有效提高学生的综合能力。以“液位控制系统的构建”实训项目为例，源自重庆某化工企业的真实生产过程中分别控制进水阀和出水阀的两个液位控制系统，以企业图片还原真实场景，以工艺要求提出控制要求，让学生自主选择分组完成系统的构建。实训内容以任务驱动的生动性、兴趣性能最大限度激发学生的学习主动性和积极性为目的，以促进学生知识与技能的融合，让学生体会到相同的设备在不同的地方满足不同的应用需要，相同的工艺要求采用不同的控制设备，可激活工程意识、升华工程观念、强化团队合作、提高应用创新能力。

基于资源共享的需要，实现实训功能多样化，满足教、学、研、训、赛需求 工程化实训装置离不开企业专业的参与，将国家标准、行业标准、企业标准融入课程，还要将全国技能大赛的内容和评分标准融入实训。既能满足“仪表维修工”、“化工自动化”等全国技能大赛的项目训练，又能满足“自动化仪表应用”等校级竞赛的需求，以赛促教，以赛促改，提高学生的积极性，提升教师的“双师”素质。为学生服务，满足教学需求；为教师服务，满足科研需求；在保证人才培养任务情况下，还应该为社会服务，满足企业员工培训需求，依托高校的人才、知识、实训设备等方面优势促进经济和社会发展。实训功能需要梯次配置，科学规划，合理布局，尽量满足不同企业、不同专业、不同深度的需求，才能最大限度地发挥资源共享的作用，达到融教、学、研、训、赛为一体的综合功能要求。

在综合实训装置的建设和规划过程中，在遵循实训基地架构统一设计思路的前提下，结合专业自身特色，联合企业共同设计，满足职业岗位的能力需求，以实现课程体系的目标。近三年的改革实践，工程化实训基地的建设初具规模，改革的研究取得了一定效果。而进一步完善工程实践教学模式、优化教学过程、完成配套教材等问题，还需要我们深入研究和探索。

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（责任编辑：张维佳）

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