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[摘 要]结合特色专业建设，我校立项开展了过程工业控制类课程实验教学的改革。本文着重介绍了课程的实验教学改革，主要包括实验教学应遵循的原则、实验教学装置的研制和课程创新实验的改革实验以及所取得的建设成果。
[关键词]实验教学体系 实验教学改革 实验室建设
一、 引言
“过程工业系统控制技术”课程是我校为“过程装备与控制工程”专业学生开设的一门新兴课程，依托湖北省数字制造重点实验室和国家回转窑检测技术中心的实验设备与技术支持，主要针对化工、建材两个行业的过程装备与控制技术进行教学。目前，武汉理工大学已建有高级过程控制实验室、武汉三菱电机CNC技术中心和西门子机电传动实验室，为该课程的实验教学打下了坚实的基础。
鉴于实验教学对提高大学生创新能力和综合素质的关键作用，近年来国内各大高校都给予了极大的重视。实验教学改革与建设是“过程工业系统控制技术”课程的重要组成部分，本文主要介绍实验教学遵循的原则、实验教学装置的研制和课程创新实验等三个方面的改革实践以及所取得的建设成果。
二、 过程工业控制技术课程实验教学遵循的原则
教学原则是依据教学课程的客观规律和一定的教育方针、教学目的而制订的、在整个教学工作中必须遵循的基本要求和指导原理。在教学过程中，它既指导教师执教、又指导学生学习，应贯彻到整个教学过程中。过程工业控制技术是一门实践性较强的课程，在教学过程中应遵循的原则包括：以教师为主导、以学生为主体的原则，探索性、创新性原则，开放性与实践性原则。
1.以教师为主导，以学生为主体。在实验教学过程中，教师必须严格按照课程的实验教学计划与要求，积极引导学生实践，而学生也必须积极配合教师完成各项教学任务，在整个教学活动中，教师处于支配地位、学生处于主体地位。
对教师而言，实验教学不仅要求因材施教、更强调因人施教，既要针对不同的教学内容、又要针对不同的学生积极调整授课方式和方法，设法发挥与调动学生的主观能动性与创造性思维。在客观条件允许的情况下，可以结合学生的兴趣开发一些课外实验项目。
对学生而言，实验教学是掌握课程知识非常重要的途径，实践性较强，拥有较大的自主权。在教学过程中，要配合教师按计划高效率完成实验科目，并设法做到自主设计、自主实施、自主观察、自主分析和总结实验现象，解决各类新问题。
2.探索性、创新性原则。实验教学的终极目标是为了提升学生实践能力与创新能力，必须遵循探索性与创新性原则。在实验教学中，一方面要拓展学生的知识、激发其兴趣，另一方面更应着重于培养学生的创造能力和开拓精神。
在明确各种实验条件的情况下，积极引导学生有计划、有目的地探求解决新问题的新方法，对各种实验现象与实验结果进行系统分析，并以此为基础，鼓励学生在掌握基础知识的基础上大胆假设，对一个问题提出的合理假设越多，创新的可能性就越大。
3.开放性、实践性原则。过程工业系统控制技术课程具有非常鲜明的行业应用背景，在学习课程理论知识的过程中，会不断涌现很多新问题，而解决这些问题的唯一有效途径就是亲自体验与验证。开放性实验作为实验教学的一个重要组成部分，就是要让学生有更宽广的活动空间，将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观念的三维教学目标统一到教学过程中。
实验教学注重培养学生的实践能力，但不能完全代替实践教学。在实验教学过程中，还应结合各种工程实际问题、结合相关行业的应用需求引导学生利用现有的实验室硬件，通过搭建模型和软件仿真等方式探求解决工程实际问题的新途径[4-5]。
三、 过程工业控制技术课程实验教学装置研制
武汉理工大学机电工程学院于2002年引进了THJ-2高级过程实验装置和DCS分布式过程控制系统。实验装置由控制对象及过程控制的操作台两部分组成，能够通过通讯电缆与计算机连接，构成多种形式的监控，实现过程控制的自动化与过程管理的现代化。该实验室目前的授课对象主要是过程装备与控制工程专业的学生，相关课程主要以“过程工业系统控制技术”和“可编程控制器”为主。
由于该设备引进较早，实验项目过于传统，相关实验项目多为演示性，不能保证多数学生同时操作，其教学效果一般。为了解决上述问题，在教学改革研究过程中，专门针对该系统设计了“多协议网络通信实验平台”，该实验平台能够通过RS-232接口、RS-485接口、DP现场总线通信接口或以太网接口直接与THJ-2型过程实验装置相连。该实验平台采用了自行研制的模拟量输入设备AI（8路，12位精度）、模拟量输出设备AO（8路，12位精度）、开关量输入设备DI（16路）、开关量输出设备DO（16路），以及Remo8012与Remo8014型RS-485通信模块。所有的设备与终端均通过交换机相连，构成了分布式的局域网控制系统。该实验平台可以在不改变原有设备的基础上实现多上位机同步监控，可同时供多名学生实验使用。该实验平台的结构如图1所示。
该实验平台引進了MCGS6.2上位机监控软件，软件编制操作可在实验室机房完成，编制完成的程序可通过交换机直接与现场设备通信模块通信，通过RS-232接口、RS-485接口或DP通信接口与原先的过程控制实验平台相连，利用上位机软件的特点，简洁、高效地完成实验任务设计与教学实验组织。该装置具有以下优点：（1）被控参数包括流量、压力、液位、温度、流速等工业参数；（2）可进行单变量到多变量控制系统复杂的过程控制实验；（3）各种控制算法与调节规律可以在上位机软件平台上实现；（4）实验数据直接保存在上位机中，可随时提取以便于比较分析；（5）通信方式多样，涵盖了工业控制领域中各种典型的通信协议，有利于学生充分认识、了解各种协议的特点和功能。
在该实验平台的研制过程中，有多名参加实验室课外开放项目的学生积极参，并在在实验过程中协助教师指导操作流程，极大地激发了学生的学习兴趣，进一步拓展了学生的视野。参与实验的学生的实验报告质量有了很大的提高，期末考核成绩也有了非常出色的表现。
四、 过程工业控制技术课程创新实验
创新实验是“过程工业系统控制技术”课程教学的重要组成部分，是锻炼学生在掌握基础知识的基础上进一步提升的平台。武汉理工大学机电工程学院对原有的控制类课程群的实验室资源进行了整合，突出了综合性、系统性和网络化，为创新实验的进行提供了有力的保障。经改造后的高级过程控制实验室不仅极大地改善了实验室教学场地，而且提高了实验室档次与实验教学的层次。通过开设创新实验项目，取得了良好的教学成果。
（1）学生的创新实践能力得到了进一步提高，通过创新实验平台，参与教师科研与实验室建设的学生人数日益增多；（2）通过教学研究与不断改革，过程装备与控制工程专业的学生的进取心不断增强，毕业生广受社会的好评，报考该专业的本科生人数逐年增加；（3）在国内的各种大赛中取得了佳绩。由过程装备与控制工程教研室的教师带队，分别于2007年、2008年在“三菱电机全国大学生自动化创新设计大赛”中取得第二名、第五名的好成绩。目前正积极着手准备参加2009年度的全国智能机器人比赛。
五、 结语
“过程工业系统控制技术”课程是武汉理工大学过程装备与控制工程专业必修的一门核心课程，通过近几年的改革与创新，在课程体系、教学内容、教学方法与手段等方面取得了一定的成绩，大多数的研究成果正逐步应用于实际教学，取得了良好的教学效果。在满足课程实验教学的同时，实验室资源还较好地满足了部分科研项目的需要，通过实施科研项目又进一步优化了实验室资源配置，达到了双赢的目标。
参考文献
[1]郑蓓蓉.改革实验教学培养创新人才[J].中国高教研究，2002(2).
[2]杨东援.高等学校实验室建设的思考[J].实验室研究与探索，1999(6)：6-7.
[关键词]实验教学体系 实验教学改革 实验室建设
一、 引言
“过程工业系统控制技术”课程是我校为“过程装备与控制工程”专业学生开设的一门新兴课程，依托湖北省数字制造重点实验室和国家回转窑检测技术中心的实验设备与技术支持，主要针对化工、建材两个行业的过程装备与控制技术进行教学。目前，武汉理工大学已建有高级过程控制实验室、武汉三菱电机CNC技术中心和西门子机电传动实验室，为该课程的实验教学打下了坚实的基础。
鉴于实验教学对提高大学生创新能力和综合素质的关键作用，近年来国内各大高校都给予了极大的重视。实验教学改革与建设是“过程工业系统控制技术”课程的重要组成部分，本文主要介绍实验教学遵循的原则、实验教学装置的研制和课程创新实验等三个方面的改革实践以及所取得的建设成果。
二、 过程工业控制技术课程实验教学遵循的原则
教学原则是依据教学课程的客观规律和一定的教育方针、教学目的而制订的、在整个教学工作中必须遵循的基本要求和指导原理。在教学过程中，它既指导教师执教、又指导学生学习，应贯彻到整个教学过程中。过程工业控制技术是一门实践性较强的课程，在教学过程中应遵循的原则包括：以教师为主导、以学生为主体的原则，探索性、创新性原则，开放性与实践性原则。
1.以教师为主导，以学生为主体。在实验教学过程中，教师必须严格按照课程的实验教学计划与要求，积极引导学生实践，而学生也必须积极配合教师完成各项教学任务，在整个教学活动中，教师处于支配地位、学生处于主体地位。
对教师而言，实验教学不仅要求因材施教、更强调因人施教，既要针对不同的教学内容、又要针对不同的学生积极调整授课方式和方法，设法发挥与调动学生的主观能动性与创造性思维。在客观条件允许的情况下，可以结合学生的兴趣开发一些课外实验项目。
对学生而言，实验教学是掌握课程知识非常重要的途径，实践性较强，拥有较大的自主权。在教学过程中，要配合教师按计划高效率完成实验科目，并设法做到自主设计、自主实施、自主观察、自主分析和总结实验现象，解决各类新问题。
2.探索性、创新性原则。实验教学的终极目标是为了提升学生实践能力与创新能力，必须遵循探索性与创新性原则。在实验教学中，一方面要拓展学生的知识、激发其兴趣，另一方面更应着重于培养学生的创造能力和开拓精神。
在明确各种实验条件的情况下，积极引导学生有计划、有目的地探求解决新问题的新方法，对各种实验现象与实验结果进行系统分析，并以此为基础，鼓励学生在掌握基础知识的基础上大胆假设，对一个问题提出的合理假设越多，创新的可能性就越大。
3.开放性、实践性原则。过程工业系统控制技术课程具有非常鲜明的行业应用背景，在学习课程理论知识的过程中，会不断涌现很多新问题，而解决这些问题的唯一有效途径就是亲自体验与验证。开放性实验作为实验教学的一个重要组成部分，就是要让学生有更宽广的活动空间，将知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观念的三维教学目标统一到教学过程中。
实验教学注重培养学生的实践能力，但不能完全代替实践教学。在实验教学过程中，还应结合各种工程实际问题、结合相关行业的应用需求引导学生利用现有的实验室硬件，通过搭建模型和软件仿真等方式探求解决工程实际问题的新途径[4-5]。
三、 过程工业控制技术课程实验教学装置研制
武汉理工大学机电工程学院于2002年引进了THJ-2高级过程实验装置和DCS分布式过程控制系统。实验装置由控制对象及过程控制的操作台两部分组成，能够通过通讯电缆与计算机连接，构成多种形式的监控，实现过程控制的自动化与过程管理的现代化。该实验室目前的授课对象主要是过程装备与控制工程专业的学生，相关课程主要以“过程工业系统控制技术”和“可编程控制器”为主。
由于该设备引进较早，实验项目过于传统，相关实验项目多为演示性，不能保证多数学生同时操作，其教学效果一般。为了解决上述问题，在教学改革研究过程中，专门针对该系统设计了“多协议网络通信实验平台”，该实验平台能够通过RS-232接口、RS-485接口、DP现场总线通信接口或以太网接口直接与THJ-2型过程实验装置相连。该实验平台采用了自行研制的模拟量输入设备AI（8路，12位精度）、模拟量输出设备AO（8路，12位精度）、开关量输入设备DI（16路）、开关量输出设备DO（16路），以及Remo8012与Remo8014型RS-485通信模块。所有的设备与终端均通过交换机相连，构成了分布式的局域网控制系统。该实验平台可以在不改变原有设备的基础上实现多上位机同步监控，可同时供多名学生实验使用。该实验平台的结构如图1所示。
该实验平台引進了MCGS6.2上位机监控软件，软件编制操作可在实验室机房完成，编制完成的程序可通过交换机直接与现场设备通信模块通信，通过RS-232接口、RS-485接口或DP通信接口与原先的过程控制实验平台相连，利用上位机软件的特点，简洁、高效地完成实验任务设计与教学实验组织。该装置具有以下优点：（1）被控参数包括流量、压力、液位、温度、流速等工业参数；（2）可进行单变量到多变量控制系统复杂的过程控制实验；（3）各种控制算法与调节规律可以在上位机软件平台上实现；（4）实验数据直接保存在上位机中，可随时提取以便于比较分析；（5）通信方式多样，涵盖了工业控制领域中各种典型的通信协议，有利于学生充分认识、了解各种协议的特点和功能。
在该实验平台的研制过程中，有多名参加实验室课外开放项目的学生积极参，并在在实验过程中协助教师指导操作流程，极大地激发了学生的学习兴趣，进一步拓展了学生的视野。参与实验的学生的实验报告质量有了很大的提高，期末考核成绩也有了非常出色的表现。
四、 过程工业控制技术课程创新实验
创新实验是“过程工业系统控制技术”课程教学的重要组成部分，是锻炼学生在掌握基础知识的基础上进一步提升的平台。武汉理工大学机电工程学院对原有的控制类课程群的实验室资源进行了整合，突出了综合性、系统性和网络化，为创新实验的进行提供了有力的保障。经改造后的高级过程控制实验室不仅极大地改善了实验室教学场地，而且提高了实验室档次与实验教学的层次。通过开设创新实验项目，取得了良好的教学成果。
（1）学生的创新实践能力得到了进一步提高，通过创新实验平台，参与教师科研与实验室建设的学生人数日益增多；（2）通过教学研究与不断改革，过程装备与控制工程专业的学生的进取心不断增强，毕业生广受社会的好评，报考该专业的本科生人数逐年增加；（3）在国内的各种大赛中取得了佳绩。由过程装备与控制工程教研室的教师带队，分别于2007年、2008年在“三菱电机全国大学生自动化创新设计大赛”中取得第二名、第五名的好成绩。目前正积极着手准备参加2009年度的全国智能机器人比赛。
五、 结语
“过程工业系统控制技术”课程是武汉理工大学过程装备与控制工程专业必修的一门核心课程，通过近几年的改革与创新，在课程体系、教学内容、教学方法与手段等方面取得了一定的成绩，大多数的研究成果正逐步应用于实际教学，取得了良好的教学效果。在满足课程实验教学的同时，实验室资源还较好地满足了部分科研项目的需要，通过实施科研项目又进一步优化了实验室资源配置，达到了双赢的目标。
参考文献
[1]郑蓓蓉.改革实验教学培养创新人才[J].中国高教研究，2002(2).
[2]杨东援.高等学校实验室建设的思考[J].实验室研究与探索，1999(6)：6-7.