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    建設國家工科基礎課程教學基地是繼建設國家重點學科和重點實驗室之后所采取的一項旨在提高教學質量的重要舉措。經過近8年的努力，東南大學的電工電子基地以優異成績通過了專家的驗收評估。該成果為自動化專業構建了與其它電類系共享的基礎課（電工電子）教學平臺，為本專業的人才培養方案制訂、實踐教學體系與平臺建設等奠定了重要基礎。以此為契機，我系對課程體系與教學內容、實踐教學體系進行了全面、系統的改革，拓寬專業口徑，重視素質教育、加強實踐環節，突出創新能力培養。從實驗內容、實驗方式到管理方法進行全面改革。該方案已在本科教學中全面實施，取得明顯成效。通過實驗內容與方式的改革、實驗室開放、學生參與科研、電子設計競賽等，使學生的實踐能力和創新精神得到了明顯提高。

    東南大學自動化專業己建設有多層次、多種類、功能齊全的國內一流水平的教學實驗室。1---2年級擁有校級的計算機中心、電工電子實驗中心、工業培訓中心、物理實驗中心、化學實驗中心等; 3－4年級擁有校級的計算機硬件應用實驗中心（掛靠本系）、電子信息實驗平臺和機電控制實驗平臺（在建）和自動化實驗中心（掛靠本系）。

    近兩年來，在學校的支持下，通過與美國ROCKWELL公司合作，我系利用該公司資助的具有世界一流水平的自動化設備與系統（每年約50萬元），以與電氣工程系、機械系等兄弟系聯合建設資源共享的方式，與學科建設、211工程建設緊密結合，建設了高水平的反映當前學科發展水平的自動化實驗中心。通過與美國TI公司合作，建立了DSP控制實驗室；通過與美國INTEL公司合作，建立了嵌入式系統實驗室；通過與臺灣凌陽公司合作，建立了單片機實驗室。這些實驗室作為學生開展教學實驗、科研活動和創新活動的基地，發揮了日益重要的作用。
依托國家重點學科的學科優勢，通過“211”工程建設，我系巳建設有先進的學科實驗基地，包括綜合自動化實驗室、制造系統及其自動化實驗室、機器人及運動控制實驗室等，實驗場地達1100平方米以上，有價值近千萬以上的先進軟硬件實驗設備，資料齊全的專業資料室。這些也作為學生開展教學實驗、科研活動和創新活動的基地。

1．電工電子基礎實踐教學體系與平臺

    電工電子實踐課程從電類基礎實踐教學和創新實踐教學的需求出發，將“電工電子實踐初步”、“電子線路實踐”、“電路與數字邏輯設計實踐”、“綜合電子系統設計與實踐”等幾門課程進行大幅度的整合，既與理論教學相互配合，又自成體系具有相對的獨立性；以傳授實驗基礎知識、基本方法、基本技能，培養知識綜合運用、系統設計能力、工程實踐能力和創新實踐能力為主要目標，配合電工電子理論教學，系統性、分階段地完成電工電子基礎實踐教學。

    電工電子實踐課程是東南大學國家級電工電子基礎課教學基地中實踐教學的主體，是東南大學電工電子類專業課程體系與內容的教學改革的產物，是組成東南大學電工電子類專業技術基礎課平臺的重要課程之一。

    建設內容如下：
    1）建立形式多樣、課內外相結合的電工電子實踐課程體系
    課程體系由“實驗基礎知識”、“EDA工具應用”、“電路實驗”、“數字邏輯實驗”、“電子電路實驗”、“綜合電子系統設計”等實踐教學單元構成，各單元有各自的教學要求，又相互呼應，以一系列精心選擇的實驗為載體，將實驗的基礎知識、基本方法和基本技能有計劃地貫穿在各個教學單元之中。電工電子實驗中心從工科電類課程實踐教學和工程訓練需求出發，建立包含電工電子實踐基本知識、工程技能訓練、實驗教學模塊、各類型課程設計、不同形式課外科技實踐活動和學科競賽在內的形式多樣、課內外相結合、覆蓋電類基礎課和專業基礎課的實踐教學體系，向學生提供菜單式的實踐教學服務。

    2）創造綜合開放的實踐教學條件，建設立體化教學資源
    為了更好地服務于實踐教學，從培養創新型、復合型、研究型和工程型人才的需要出發，給學生搭建了一個自主發揮和施展才能的環境，構建了一系列具有不同針對性的綜合實驗室。為了培養學生自主學習和實踐能力，逐步建設了網絡化的實踐教學平臺，以實踐系列教材、多媒體網絡課件、網絡教學平臺等構成立體化教學資源。學生可以通過約實驗時間，可以在完成基本要求的前提下自由地選擇實驗內容。開放式實驗使學生可以自主地安排實驗時間和內容，學生有了自由發揮和進行創新實踐的時間和空間。

    3）建立了全面的實踐教學管理和教學質量保障體系
    電工電子實驗中心建立了包括管理規章制度、實踐教學質量監控、考核評價體系、網絡化實踐教學管理在內的實踐教學管理和教學質量保障體系。

    在國家級工科基礎課程電工電子教學基地驗收中，理念先進的實踐課程體系、師資隊伍建設、開放式實驗教學、立體化教材建設、課外創新實踐活動以及綜合實驗環境建設等改革成果，得到教育部驗收專家的充分肯定和高度贊揚。

2．計算機應用實踐教學體系與平臺

    計算機類課程實踐教學主要分為計算機軟件和計算機硬件兩大類。計算機軟件類主要包括計算機文化基礎、C語言與程序設計、軟件技術基礎、數據庫原理及應用、自動化工具軟件和計算機強化訓練等課程實踐環節，從原理到應用，從基礎到提高，從單元技術到系統技術。這類實踐環節主要在我校計算機中心進行。

    針對學生普遍存在的“欺軟怕硬”現象，結合1995-2000年的東南大學“面向21世紀教育部高等工程教育項目―電工電子系列課程教學內容與課程體系改革的研究與實踐”課題的研究工作和實驗環境建設，以研究型人才培養為主，兼顧應用型人才培養的目標，構建了具有時代特征、與當代高素質創新人才培養要求相適應的計算機硬件應用實踐教學體系；由我系負責，在全校范圍組織、建設一支素質好、教學水平高、結構合理的師資隊伍的同時，全面地參考和吸取了國內外同類課程實踐教學的特點，修訂了課程教學大綱和考試大綱，規范完善了課程管理制度；開發建設了高水平的實驗環境“東南大學計算機硬件應用實驗中心”。以此實驗環境為依托，在教材、教學模式、教學內容、教學方法和手段以及考試方法等方面進行了一系列特色鮮明的改革和創新。

    該項改革的主要內容是：1）理論課與實踐課相對獨立，增加了實踐學時和內容，突出實踐課的重要性；2）兼顧基礎性和先進性、前沿性，穩步開展32位微機的理論與實驗教學；3）給學生提供先進的實驗平臺，提供內容新穎、強調動手的實驗內容（題目）。

    該中心配備有我系自己研制開發的近200臺套的計算機硬件應用實驗設備。基于自己研制的一整套9種不同的計算機硬件應用實驗設備，開發了一系列有特色與創新的“計算機硬件應用單元實驗與綜合設計”實驗（有配套教材），包括單元實驗10個，綜合設計實驗4個和綜合測試實驗10個。綜合測試實驗提供了各類應用系統的原型。

    東南大學計算機硬件應用實驗中心面向全校開設微機硬件應用原理和綜合實踐課程，提供本科教學微機系統單元與接口技術、計算機檢測、控制、通信系統與綜合設計等各類實驗，并為自動化專業建設提供基于微機、單片機、嵌入式系統、數字信號處理器DSP的實驗教學和綜合應用開發環境。實驗中心現有實驗用房500平方米，配有微機100臺，最多可同時接待基本實驗120臺組；近三年年均接待學生實驗、畢業設計和綜合訓練人時數達6萬。 

    該中心與國內外著名公司合作，建設了單片機實驗平臺（20臺套MCS51單片機、30+30臺套臺灣凌陽多媒體單片機）、嵌入式系統實驗平臺（15臺套Intel多媒體嵌入式系統）和數字信號處理器DSP實驗平臺（12臺套TMS320-28Xxx系列DSK系統），重點建設開發了基于PC微機、MCS51單片機、臺灣凌陽單片機和DSP的四大類綜合實驗裝置。

3．自動化技術與系統實踐教學體系與平臺

    以實踐能力、工程設計能力、創新能力培養為目標，在學校和系的支持下，與美國羅克維爾自動化公司合作，借助于該公司捐贈的世界一流設備，面向自動化類專業學生（包括自動化、機械制造及其自動化、電氣工程及其自動化、測控技術等），建設了開放式、多層次、自主型工業自動化實踐與創新基地，可滿足教學實驗、畢業設計、課外實踐與創新活動、實際科研課題研究、實際產品研發、實際工程項目實施和教學實驗裝置研究等多種不同需要。

3．1建設內容
    目前已建成下面兩個層次的實驗平臺，并在這兩個平臺基礎上逐步形成了開放式、多層次、以自主和創新為主題的工業自動化實踐與創新體系。位于底層的是以可組態的控制系統和模型為核心的基本實驗平臺；位于上層的是以DeviceNet設備網和DCS系統為基礎的綜合實驗平臺。在滿足基本教學實驗的基礎上，基本實驗平臺和綜合實驗平臺分別向專業深度和寬度兩個方向延伸。由于模型和控制設備都是組件式的，可以像搭積木一樣自由組合，以滿足特定工程或實驗的需要，從而為培養學生的動手能力、創新思維提供了極好的素材。

    在該中心建設過程中，我們自始至終貫徹以下建設思路：盡量強化學生的“系統設計”概念；重視基本實踐技能訓練；強調開放性、多層次和自主性；盡量使建設內容與工程應用接軌；盡量將原理驗證與實際產品使用相結合；盡量彌補課程設置的不足；盡可能讓學生接觸到先進控制系統。

    目前該中心擁有一系列在工業上得到廣泛應用的先進控制設備包括AB MicroLogix系列可編程控制器（PLC）、AB變頻器、Rockwell ProcessLogix 分布式控制系統（DCS）、Rockwell RSView監控系統組態軟件、Rockwell Arena仿真軟件、AB DeviceNet現場總線設備等。已建成的與工業應用密切結合的模型包括十層電梯機械模型、液位流量復雜過程控制對象、大功率交流電動機-直流發電機機組交直流調速實驗裝置、交通燈系統、繪圖儀系統等。

    自行研制開發的十一種綜合應用開發平臺具有設計新穎、技術先進、貼近工程實用、富有自動化特色，而結合捐贈先進設備構建的大型綜合實驗平臺，包括多變量（電壓、電流、位移、轉速、溫度、流量、液位等）自動檢測與復雜過程控制、基于現場總線的遠程過程監控系統、光機電和計算機一體化的機器人控制系列等，大大加強和突出了未來學生對自動化技術的綜合學習和應用能力及科技創新能力培養。

    中心建成以來，已開設包括PLC原理及課程設計、電力電子技術、電機原理與拖動、自動控制系統、過程控制及儀表、計算機控制技術、智能控制等課程的多層次的近50個實驗；為自動控制系和其它系的課程設計、畢業設計、課外創新活動、研究生培養、教師科研提供了極好的平臺。培養的學生受到了工業自動化領域用人單位的好評。

3．2 主要特色
    1）建立開放式、多層次、自主性工業自動化實踐與創新體系
    （1）在PLC原理及課程設計等課程中，在教學方式上堅持以學生自主和自學為主的開放式實驗教學方式。生參與科研。

    2）更新實驗內容與方式
    （1）強化“系統設計”概念
突破傳統的單機模式，強調系統的集成與控制，給學生提供豐富的對象、控制器和網絡，學生可根據任務要求自行設計、組成各類控制系統，自主設計控制算法，自主編程與調試。突出培養了自動化類學生的特長。

    （2） 理論教學與實踐教學相結合，將原理驗證與實際產品使用相結合
    ① 強化“現場”概念，使用工業應用中常見的大功率電機等設備；
    ② 增加使用常用電器與電氣設備的實驗；
    ③ 盡量使用當前工業上實際使用的工業產品。

    （3）與工程應用接軌，使學生有機會接觸先進控制系統
    由于現在工業控制系統設計的主流方式之一是“PLC＋變頻器＋組態軟件”，但傳統模擬儀表還可以在許多老系統中見到。因此我們既要求學生用模擬儀表對對象進行控制，同時要求學生綜合使用AB系列的PLC、變頻器和組態軟件，對對象進行建模和控制。過程控制中分布式控制系統（DCS）是最常見的控制系統，我們充分利用與Rockwell的合作關系，購買了最小配置ProcessLogix DCS系統，用于實現對液位、流量復雜過程控制對象的控制。這樣既能服務于科研和研究生教學，也能讓高年級本科生接觸到DCS的設計和開發過程。

    3）改革實驗平臺結構，增加靈活性，提高利用率
    (1)強調實驗平臺的積木化和柔性化
    如在大功率交流電動機-直流發電機機組交直流調速實驗裝置和過程控制實驗裝置中分別設計有自動與手動方式、多種不同控制對象（如速度、位置、溫度、壓力、流量和液位等）、多種不同電器與開關、多種不同功率放大模塊、多種不同檢測儀表，學生可自行設計靈活組成各種不同控制系統。

    (2)先進的現場總線技術與教學實驗結合，實現基于網絡的監控
    現場總線技術是應用于生產現場,在測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的開放式測控網絡技術。該技術適應了工業控制系統向分散化、網絡化、智能化發展的方向，DeviceNet網絡是當前工業領域中應用比較廣泛的一種現場總線。本項目的DeviceNet網絡集成監控部分對教學與工業領域的實際現狀相結合有重要意義。

4 結論

    構建先進完善的自動化專業實踐教學體系與實驗平臺對于培養具有創新精神的高素質研究型自動化人才具有十分重要的意義。堅持“寬口徑、厚基礎、高素質、強能力”方針，在建設國家工科基礎課程（電工電子）教學基地、構建電氣電子信息類基礎課程平臺、建設電工電子基礎實踐教學體系與平臺的寬厚基礎上，建立起本專業的實踐教學體系與平臺。突出計算機能力，特別是計算機硬件應用能力培養；重點加強系統與集成、控制與優化能力培養。近年來的教學實踐檢驗證明這些改革和建設成果為全面培養高素質的創新人才打下了扎實的基礎，顯著提高了學生的電工電子基礎實踐能力、電子系統的設計開發能力、計算機硬件應用能力與動手能力，自動化設備與系統的研究開發能力，取得了非常好的教學效果。

[參考文獻]

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