大中心運行模式下的實驗中心特色建設探索

曹　堅，　王　斌，　胡紅生，　張　輝，　鐘美鵬，　朱耀東

(嘉興學院 機電工程學院，浙江 嘉興 314001)

0　引　言

高校實驗室既是科學研究的基地[1-2]，也是實踐教學的重要場所[3]，對人才培養和科技發展起著非常重要的作用[4-5]，對學生創新性能力的培養尤其重要[6-12]。實驗中心建設水平關系學科發展的水平，人才培養的質量，各高校對實驗中心建設高度重視，許多高校開展了實驗中心特色建設的探索[13-15]。嘉興學院是一所新建的本科院校，立足于向社會培養應用型人才，學校各級領導高度重視實驗室建設，在大中心運行模式下積極探索特色建設，現以機電工程實驗中心為例介紹大中心運行模式下的實驗中心特色建設。

機電工程實驗中心自2002年成立以后，采用大中心運行模式搭建實踐教學大平臺，發揮了積極的作用，已發展成為跨學科、跨專業、現代化、綜合性的大型實踐教學、科學研究與社會服務基地。已擁有儀器設備總值6 000多萬元，建筑面積1.8萬m2。擁有2個基礎實驗室，包括電工電子、CAD技術實驗室；6個專業實驗室，包括機械工程、工業工程、電氣工程、電子信息、測控技術與儀器、材料成型及控制工程實驗室；2個校內實踐教學基地，包括金工實習基地、大學生創新實踐基地；2個特色學科實驗室，包括先進制造技術、檢測與機械電子技術實驗室，其中先進制造技術實驗室為嘉興市重點實驗室。實驗中心承擔了學校機、電類專業的實驗以及金工實習、課程設計、畢業設計和創新訓練等實踐教學任務，為人才培養提供了有力支撐。

實驗中心圍繞嘉興乃至環杭州灣區域傳統產業結構調整和優勢特色產業發展對未來人才的期望，確定機電類專業應用型人才培養目標應該具有的能力要素，面向“機器換人”產業亟需的機電類應用型人才的知識、能力和素質具體要求，需要大批既掌握機械類專業知識又掌握電類專業知識的復合型人才，實驗中心充分利用同時具有機械類和電氣類的實驗設備和師資力量的優勢，面向“機器換人”產業背景及時轉變教學理念，改革課程體系，開發機電融合的實驗、實訓項目，深入開展了“機電融合”的實踐教學特色改革與探索。

1　機電融合課程體系的構建

改革人才培養方案，優化課程體系。以機械設計制造及其自動化專業為重點，構建機電融合的課程體系，根據“機器換人”產業需要的電類專業知識，在人才培養方案中單獨設置了機電一體化模塊以加大電類課程比例，該模塊包括機電傳動控制、單片機原理及應用、可編程序控制器及應用、機電一體化系統設計和工業機器人等課程，同時增加了機電一體化課程設計、機電系統設計綜合實訓等機電融合的實踐課程。

針對工業工程專業在開設機械類專業課程的基礎上，增加了電工技術、電子技術等電類課程以及電工技術課程設計，面向“機器換人”產業培養既懂機又懂電的工程管理人才；針對電氣工程及其自動化專業，設置了6個任意選修學分，引導學生選修機械類專業的課程，如《液壓與氣壓傳動》課程已經成為大多數電氣工程及其自動化專業學生的選修課程，培養掌握一定機械知識的電氣工程師。

2　機電融合實驗平臺的搭建

實驗中心優先支持機電融合的實驗室建設項目，先后新建和改建了機電融合的模塊化生產系統實驗室、機電一體化實驗室、機器人與智能控制實驗室、液壓傳動實驗室、氣動實驗室、測試技術實驗室、GE實驗室以及大學生創新實驗室等實驗室用于機電融合實踐環節的教學。

改建的液壓實驗室，如圖1所示，液壓實驗臺除了回路安裝面板還有電氣控制面板，在回路安裝面板中，可以讓學生自主搭接各種液壓回路，在電氣控制面板中包含了繼電器控制模塊、單片機控制模塊、PLC控制模塊，可以采用繼電器、單片機和PLC 3種控制方式控制液壓缸的運動，實現了“機”與“電”課程的有機融合。新建的GE實驗室，充分考慮了機和電的融合(見圖2)。

圖1　機電融合的液壓實驗臺

圖2　機電融合的NGC-RA6C模塊化工業機器人應用教學系統

3　機電融合實踐教學環節的革新

改革課程實踐教學環節，增加實踐教學的比例，把實踐教學課時的比例在整個課程體系中的占35%以上，實驗環節增設機電融合的綜合性、設計性實驗項目，實驗中心根據課程體系開發了大量的機電融合的設計性、綜合性實驗項目，如《液壓與氣壓傳動》課程的實驗課時從6學時增加到了12學時，其中新增的6學時全部用于機電融合實驗項目的教學等。同時中心發動教師大力開發機電融合的實驗項目，例如利用模塊化生產系統實驗室的實驗設備開發了10多項面向“機器換人”產業的自動化生產線機電融合的實驗和實訓項目，利用機電一體化實驗室和機器人與智能控制實驗室的設備開發了40多項工業機器人的實驗和實訓項目，利用液壓傳動實驗室和氣動實驗室的實驗設備開發了30多項以液壓缸或氣缸為控制對象，采用繼電器、單片機以及PLC多種方式控制的機電融合實驗項目等，同時實驗中心教師把參與企業的研發項目融入教學，用于學生機電融合實踐能力的培養。

4　機電融合創新訓練的實施

實驗中心利用現有實驗室設備資源深度發掘開發機電融合的創新訓練項目，機械實驗平臺發掘電氣控制的內容，電氣控制的實驗平臺增加機械控制對象。比如機械實驗臺增加單片機、PLC控制的創新訓練項目，PLC電氣控制的實驗臺增加機構控制的對象。另外，向學生開放慧魚創意組合模型、美國DRRob系列機器人實驗場地，為學生自主設計機電融合的創新訓練項目提供條件。為實現學生全面系統掌握機電融合知識，中心積極引進國內培訓及認證項目，面向所有專業學生進行專業技能認證培訓。中心積極組織學生參加計算機繪圖技術培訓和三維設計軟件培訓，近5年來，先后有1 130多名學生參加了AutoCAD繪圖技能培訓、Solidwork、Pro/E、UG三維設計軟件培訓，取得了國家三維CAD應用工程師資格或對應的培訓證書。520多名學生參加了電工技術培訓，通過培訓，提高了學生個性化的實踐能力。學科競賽的開展也充分利用了實驗中心機電融合的優勢，鼓勵機械類專業和電類專業的學生混合組隊參賽，機類學生負責設計的作品機構、外觀，電類學生負責設計學生的控制電路、電機驅動，分工協作共同完成一項任務。基地承辦組織了浙江省大學生智能汽車競賽和一系列校內的大學生科技培訓和競賽，如機械設計競賽、工程訓練綜合能力競賽、電子設計競賽、機器人設計競賽等活動，使較多的學生參加到創新實踐活動中。通過大賽促進了學生的動手能力、創新意識和團隊合作能力，提高了學生的工程能力和創新能力，同時也選拔了有培養基礎的學生。在校內競賽的基礎上，創新實踐基地積極組織學生參加全國以及浙江省組織的各類科技競賽，如全國大學生電子競賽、全國大學生工程綜合能力訓練大賽、浙江省大學生智能汽車競賽、浙江省大學生電子設計大賽、浙江省機械設計大賽等，獲得多項國家級、浙江省級的獎項。近5年來，獲省級(包括行業)以上競賽獎項168項，其中國家級獎項41項。實驗中心在培養學生個性化能力方面成績突出，在實驗中心接受過創新訓練的畢業學生受到用人單位的青睞。

5　結　語

機電工程實驗中心加強機電融合的特色建設取得了較好成績，也得到了業內專家的認可，2010年實驗中心批準立項為浙江省實驗教學示范中心，2012年通過驗收，2014年立項為浙江省高等學校“十二五”實驗教學示范中心重點建設項目，同年被浙江省高校實驗室工作研究會評選為2014年度先進集體，2015年被評為嘉興市高端制造業培訓基地，在人才培養中發揮了積極的作用。

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