轉型背景下高校實驗室建設研究

段雷 侯洪海

摘要： 地方本科高校向應用型高校轉變，實驗室建設是其中重要內容，通過先進控制技術綜合實訓中心的建設，從實驗設備到實驗項目，進行了總體設計，為應用型高校實驗室建設進行了探索和實踐。

關鍵詞：應用型高校;先進控制技術綜合實訓中心;實驗室建設

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0114-02

2015年政府工作報告中提出，要“引導部分地方本科高校向應用型轉變”。此前，在2015年全國教育工作會上也提出，地方高校要把辦學思路真正轉到服務地方經濟發展上來，轉到產教融合校企合作上來[1]，轉到培養應用型技術技能型人才上來，轉到增強學生就業創業能力上來。可見，部分地方本科高校的轉型發展已成為國家戰略，也是中國高等教育深化改革的重大舉措，這對地方本科高校的發展具有重要的指導意義。

加強實驗實習實訓基地建設，是國家在《關于地方本科高校轉型發展的指導意見》明確指出的試點高校的主要任務之一。我校于2016年被河南省政府入選河南省示范性應用技術類型本科院校建設單位，這是上級主管部門和社會對我校轉型發展實踐探索成效的充分肯定，也是我校全面提升應用型本科院校辦學水平的重大戰略機遇[2]。作為高校重要資源的高校實驗室是進行實驗、科研以及社會服務等多項工作的平臺，如何在新形勢下積極應對，創新發展是實驗室工作的重大課題。

1 有針對性地進行實驗室建設，提高服務社會的能力

1.1 機械學院實驗室現狀與不足

機械工程學院實驗室現有機電基礎實驗中心、車輛工程實驗中心、制造技術實驗中心、過程裝備實驗中心、機電技術實驗中心、機械制作實習基地6個實驗中心25個實驗室;儀器設備1217臺、資產價值3107萬元，實驗室面積5415平方米，共可開出實驗202個，在豫西地區，處于領先水平。作為學生實驗、實訓平臺，取得了良好的教學效果。但在學校進行應用型院校轉型的過程中，仍然難以滿足要求。應用型本科教育對機械專業而言重在應用，培養學生的目標是滿足未來新興產業和新經濟的人才需求，是高素質、復合型新機械人才，使其具備較強的工程實際能力、創新能力和前沿視野。在新機械人才培養中，實驗室的建設和應用起到關鍵作用，也是機械專業發展的平臺和支柱。因此，應用型院校機械專業都應該通過實驗室進行重新規劃、改造和升級，建設全新模式的新機械實驗室，以實現促進新機械人才的培養。

隨著機械工業技術的迅速發展，新機械專業成為綜合性系統，沒用一個完整的機械專業實驗室系統難以進行開展各種貼近實際應用的實驗，從而難以培養出高水平的機械人才，同時與機械行業對應用型才需求不相適應[3]。以往在實驗室建設中只注重課程實驗，演示實驗，驗證實驗較多，設計性和綜合性實驗項目比例較少，創新性實驗項目更少，無法實現新機械對應用型人才培養目標。

1.2 新建實驗室的設計思路與實踐

要改變以上問題，就要進行實驗室建設，實驗室建設包括硬件部分（實驗室設備），軟件部分（實驗項目、實踐課程的開發建設），人員支撐的提升（師資力量），實驗室運行模式、校企共同管理模式、實驗室各項制度的制定（政策支撐）和實驗室企業文化建設[4]。其指導思想為：深入貫徹落實科學發展觀，以培養應用型人才為目標，以建設應用型示范高校為主線，以建設新型實驗室為載體，以改革創新為動力，推進產教融合，創新校企合作體制和育人機制，顯著提升提供應用型人才支撐和技術服務支持的能力[5]，實現學院與中原經濟融合發展、共生共贏。按照總體設計、分類推進的原則，創新驅動、項目引領，對地方本科高校向應用型轉變進行探索與實踐[6]。

以先進控制技術綜合實訓中心為例，該實驗中心是學院重點實驗中心，承擔機械設計制造及其自動化、機械電子工程類專業的實驗實訓教學，其組成如圖1所示：主要有數控中心實驗室，CAD/CAM實驗室，智能制造實驗室等。中心面積1000平方米，已先后投入了2000多萬元設備費，購置了一批先進的大型儀器設備，在軟硬件各方面都達到了制造業領先水平。數控中心有數控車床、數控銑床、普通數控加工中心、DMG 5軸聯動加工中心、數控電加工機床、FDM快速成型設備、三維掃描儀、智慧工廠等設備（如圖1所示）30余臺套。

智慧工廠由加工中心、數控車床、3D打印機、AGV搬運車、上下料機器人、裝配機器人、立體車庫和物料輸送系統、總控臺、MES軟件和CAD、CAM軟件等組成先進制造實訓平臺。其工作流程為：啟動→取原材料→CNC加工→雕刻機→在線測量→在線組裝→成品入庫。該項目為一體化的智能生產線項目， 可以實現從下單到拿貨的全自動、可視化、一體化及閉環更新數據信息的生產流程，并通過數據的邏輯計算單元，使系統分散決策并達到自由化的智能工廠。該平臺通過MES軟件，可以按照設定的生產節拍，完成物料的自動存取和運輸、在數控機床的加工、機器人在線檢測和裝配等方面達到優化工藝規劃，提高產品加工效率和質量的目的。體現當下工廠的實際生產狀況，符合國家工業4.0智能制造自動化的趨勢;設備組配靈活，可自由組建模式，每臺單機設備具備離線單機工作模式和在線聯機工作模式;系統具備可集成新的設備，快速升級為新的生產工藝。

2 實驗項目的開發建設

為充分發揮先進控制技術綜合實訓中心平臺的作用，需要開發相應的實驗項目及實訓課程。目前以該中心為依托，開發了四門課程的37個實驗，如表一所示。其中包括創新性實驗三個。綜合性實驗1個。以數控加工中心計算機輔助編程綜合實驗（6個工序）為例，該實驗內容為加工一個筆筒，如圖3所示。首先進行三維造型設計，數控編程，然后通過MES軟件，按照設定的生產節拍依次控制數控車床操作、加工中心操作，雕刻機操作，其中物料的自動存取和運輸通過傳送帶及碼垛機器人完成，成品放入貨架通過AGV小車完成，通過該實驗，可以學習并掌握多門課程的知識。

3 新型實驗室取得的教學及科研效果

按照應用型本科教育要求設立的先進控制技術綜合實訓中心是教師開展數字控制技術、先進制造技術、制造業信息化等科研與實驗實訓教學的平臺，同時開展CAD/CAM軟件操作認證培訓，為裝備制造業培養了大量的專業知識能力強的應用型工程技術人才。不同專業的學生在先進制造技術中心，可以學習的側重點有所不同。比如機械設計制造及其自動化專業學生從中了解機械結構、各軸模組結構的公差與配合，機架設計，材料的選型，表面處理，熱處理，對工程力學、機械制圖、機械設計基礎，機械工程材料、制造技術基礎等課程的實際應用進一步了解學習，開拓創新視野，積淀前沿技術;對于機器人專業學生，可以從中了解機械手結構、運行模式以及控制系統，學生可以學習和掌握ABB機器人通訊，機械手與各設備通訊。C++或C#等進行上位機軟件開發。對于機械電子工程專業學生，還可學習主控通訊，AGV與主控PLC通訊，主控發送任務碼給AGV，實現點位控制等知識，PLC應用和數據通信、Ethernet技術、CCLIMK總線技術，上位機（PC端人機交互軟件）應用，C#語言應用，可以培養開發智能產線整線上位機控制程序技術人才。還有三維造型設計與制造、數控編程、機械設計與制造、PLC控制、機器人編程操作以及3D打印等操作，提高學生的智能制造水平。中心教學效果顯著，使用效益高，滿足了綜合性、設計性、創新性等現代實驗教學的要求，中心除完成正常的實驗教學任務外，還可滿足課外實踐、創新活動、各類大學生學科競賽等需要。

實驗室是高校培養應用型人才的一大重要基地。培養應用型人才是高校建設的一項基本任務，而更易于培養學生創新思維及動手實踐能力的實驗教學恰恰是培養應用型人才的一個重要手段[7]。因此，實驗室便成了高校開展應用型人才培養工作的主要陣地。學生在實驗室里可以通過學習實驗課程并參與實驗項目研究等獲得更多的動腦、動手機會，既有效掌握了分析和解決問題的基本方法，也鍛煉了自己的創新意識及思維[8]。也是從這個意義上來說，先進控制技術綜合實訓中心實驗室的建設為應用型教育轉型做了有益的探索，這個多功能平臺的使用使其成為當之無愧的應用型人才培養重地，為應用型高校教育教學質量和科研水平的提升提供了重要保障。

參考文獻：

[1] 王超，李大勝，趙靜，等.淺析應用型地方高校機械專業實驗室建設——以蚌埠學院為例[J].武漢輕工大學學報，2020，39（3）：107-112.

[2] 芮辰.地方應用型高校實驗室建設與管理研究[J].實驗室科學，2020，23（3）：176-179.

[3] 鄭堯剛.應用型高校汽車專業類實驗室建設與管理[J].南方農機，2020，51（10）：114-115.

[4] 陳克飛.新建應用型本科高校實驗室建設思考[J].教育教學論壇，2020（3）：306-309.

[5] 韓柱，羅嗣佳妮，韓文華.地方應用型本科院校生物實驗教學改革與實踐——以景德鎮學院為例[J].景德鎮學院學報，2019，34（4）：93-96.

[6] 何仲，康小平，黃槐仁，等.關于高校實驗室建設與管理的思考[J].高校實驗室科學技術，2019（2）：54-56.

[7] 韓柱，羅嗣佳妮，韓文華.地方應用型本科院校生物實驗教學改革與實踐——以景德鎮學院為例[J].景德鎮學院學報，2019，34（4）：93-96.

[8] 左悅.應用型本科高校BIM實驗室的建設思路[J].科技資訊，2019，17（11）：140-141.

【通聯編輯：王力】