新環(huán)境下自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探究

許朋

摘 要

在當(dāng)今信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，我國(guó)現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要大量創(chuàng)新型人才來支撐，自動(dòng)化專業(yè)在這場(chǎng)技術(shù)浪潮中以其多學(xué)科融合的特點(diǎn)表現(xiàn)出強(qiáng)勁的優(yōu)勢(shì)。本文以自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為主題，分析了現(xiàn)階段自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀及存在的問題，然后針對(duì)社會(huì)發(fā)展的新環(huán)境提出了自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的方案，詳細(xì)地從建設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)室、開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程、建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、軟硬結(jié)合創(chuàng)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、增強(qiáng)教師素質(zhì)、完善實(shí)驗(yàn)課課程考核和評(píng)價(jià)體系等方面探究了建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞

自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室;新環(huán)境;能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)： TM76-4;G642 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 14 . 16

0 引言

在當(dāng)前工業(yè)革命4.0、中國(guó)制造2025、人工智能高速發(fā)展的大背景下，以及我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展的經(jīng)濟(jì)狀況，各行各業(yè)對(duì)相關(guān)技能人才的需求也是非常迫切。中國(guó)的自動(dòng)化教育經(jīng)歷了不斷改革、調(diào)整、發(fā)展，其理念完全適應(yīng)了整個(gè)工程教育和學(xué)科的發(fā)展和改革[1]。自動(dòng)化專業(yè)是一個(gè)將計(jì)算機(jī)軟件與硬件相結(jié)合，控制理論與應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，工業(yè)過程控制與運(yùn)動(dòng)控制相結(jié)合，以工業(yè)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化、電氣及樓宇自動(dòng)化為特色的寬領(lǐng)域?qū)I(yè)。自動(dòng)化學(xué)科是一門多學(xué)科融合的學(xué)科，在信息融合時(shí)代和人工智能的背景下，自動(dòng)化專業(yè)表現(xiàn)出非常好的專業(yè)優(yōu)勢(shì)。在時(shí)代發(fā)展的科技浪潮中，自動(dòng)化專業(yè)在面臨挑戰(zhàn)的同時(shí)，同樣面臨著前所未有的機(jī)遇。

自動(dòng)化專業(yè)作為一個(gè)工科專業(yè)，人才的培養(yǎng)應(yīng)注重實(shí)踐環(huán)節(jié)。高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生實(shí)踐能力的主要途徑，學(xué)生的實(shí)踐大部分是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的[2]。如何根據(jù)社會(huì)需要，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的新型人才，自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為了培養(yǎng)新型人才的關(guān)鍵因素之一。

1 高校自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀

1.1 設(shè)備方面

目前，大部分高校自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)受經(jīng)費(fèi)和資金的限制，實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)上大部分還是以課程實(shí)驗(yàn)室為主，況且實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新?lián)Q代比較慢，一批設(shè)備的更換周期最短也要3～5年，有些設(shè)備的更換周期更長(zhǎng)。且設(shè)備零件老化嚴(yán)重。實(shí)驗(yàn)室的用途僅限于完成現(xiàn)有的教學(xué)任務(wù)，沒有起到讓學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，學(xué)習(xí)和掌握在新環(huán)境下社會(huì)所需要的新知識(shí)、新技能的作用。

1.2 管理方面

高等院校自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一項(xiàng)紛繁復(fù)雜的綜合性工作[3]。自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程相對(duì)較多，大部分課程都與實(shí)踐相關(guān)，目前就實(shí)驗(yàn)室管理人員的配置上往往是每個(gè)實(shí)驗(yàn)管理人員負(fù)責(zé)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室，要想提升學(xué)生的動(dòng)手能力，實(shí)驗(yàn)室管理人員需要投入更多的實(shí)踐和精力來幫助學(xué)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。另一方面，大部分實(shí)驗(yàn)教師，將自己的教學(xué)任務(wù)局限與完成既定的教學(xué)大綱上的內(nèi)容，而課本實(shí)驗(yàn)僅是一些理論知識(shí)的驗(yàn)證，很多實(shí)驗(yàn)教師忽視了對(duì)課本知識(shí)的拓展，以及學(xué)生創(chuàng)新技能的培養(yǎng)。

1.3 學(xué)生主動(dòng)性方面

目前很多學(xué)生，只選擇在實(shí)驗(yàn)課上去實(shí)驗(yàn)室，課下基本不會(huì)去實(shí)驗(yàn)室，還有一小部分學(xué)生，因?yàn)椴磺宄?shí)驗(yàn)室的使用流程，以及如何申請(qǐng)使用實(shí)驗(yàn)室，而且不主動(dòng)咨詢。另一方面很多同學(xué)學(xué)習(xí)中只注重理論的學(xué)習(xí)，著眼于當(dāng)前的考試，而忽視了作為一名自動(dòng)化專業(yè)的工科生，實(shí)踐能力的培養(yǎng)對(duì)其以后步入社會(huì)工作的重要性。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，僅限于書本實(shí)驗(yàn)，在信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，不能順應(yīng)時(shí)代發(fā)展。科技的發(fā)展需要不斷接觸新知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐精神，學(xué)生還沒意識(shí)到這一點(diǎn)。

2 自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案的探究

2.1 按照“以本為本，以生為本”的教學(xué)理念，有目標(biāo)地建設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)上首先要滿足現(xiàn)有的課程教學(xué)任務(wù)，其次應(yīng)將重點(diǎn)放在，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，將學(xué)生的培養(yǎng)做到有目標(biāo)，有依據(jù)。

首先，根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生近3年的就業(yè)情況和就業(yè)方向，將其與目前自動(dòng)化專業(yè)所執(zhí)行的培養(yǎng)方案中的培養(yǎng)目標(biāo)的契合程度進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整實(shí)驗(yàn)室，修改培養(yǎng)方案，這樣可以形成閉環(huán)反饋式的教學(xué)方案的改進(jìn)[4]。

根據(jù)分析的結(jié)果，利用現(xiàn)有的課程實(shí)驗(yàn)室，如電路分析實(shí)驗(yàn)室，自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室，PLC實(shí)驗(yàn)室，EDA實(shí)驗(yàn)室，嵌入式實(shí)驗(yàn)室，過程控制實(shí)驗(yàn)室等將實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，將原有的只能進(jìn)行單個(gè)特定實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室和試驗(yàn)箱進(jìn)行二次開發(fā)，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣方向和目前社會(huì)的就業(yè)形勢(shì)，申請(qǐng)進(jìn)入相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行自行開發(fā)和探究設(shè)計(jì)。讓學(xué)生在探索中，對(duì)所學(xué)知識(shí)查缺補(bǔ)漏。掌握社會(huì)發(fā)展新環(huán)境下的技能。

2.2 著眼“能力培養(yǎng)”，開設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐課程，建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

在這種知識(shí)和技術(shù)高速發(fā)展的大環(huán)境下，學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力才是其步入社會(huì)后，能夠有立足之地的重要保障。能力的培養(yǎng)，需要學(xué)生從入學(xué)開始就進(jìn)行，在專業(yè)教師的指導(dǎo)下，旨在讓學(xué)生在自我探究，自我發(fā)現(xiàn)，自我實(shí)踐中得到能力的培養(yǎng)。

根據(jù)需要，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)可以以各種大學(xué)生競(jìng)賽如，電子設(shè)計(jì)大賽，機(jī)器人大賽，飛思卡爾智能車大賽等為契機(jī)，以高年級(jí)帶動(dòng)低年級(jí)，專業(yè)教師指導(dǎo)為方式，讓學(xué)生在參加各種競(jìng)賽中，鍛煉實(shí)踐動(dòng)手能力，提高創(chuàng)新能力，教師在該課程中，起到的作用是指導(dǎo)而并非傳授固定知識(shí)，此類課程的開設(shè)具有一定的開放性。學(xué)生在探索中進(jìn)步和發(fā)掘知識(shí)，培養(yǎng)各種能力。

2.3 建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)軟硬結(jié)合的教學(xué)環(huán)境平臺(tái)

在自動(dòng)化專業(yè)，很多實(shí)驗(yàn)的完成，大部分高校對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建存在很大的困難，受經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地等影響，難以搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，所以只能靠仿真來實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)就是軟件和硬件的結(jié)合，通過軟硬結(jié)合的教學(xué)環(huán)境平臺(tái)的搭建提高學(xué)生編程能力和動(dòng)手實(shí)操的能力，讓學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中，掌握實(shí)驗(yàn)原理和課本的理論知識(shí)。

2.4 提升實(shí)驗(yàn)教師素質(zhì)，加強(qiáng)教師對(duì)技術(shù)發(fā)展的把握

在對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行建設(shè)過程中，實(shí)驗(yàn)教師以及實(shí)驗(yàn)教輔人員扮演著重要的角色，鼓勵(lì)教師和教輔人員積極進(jìn)行自我深造，不斷接受新事物，新技術(shù)，了解專業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，積極參與到專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂當(dāng)中，以順應(yīng)時(shí)代和技術(shù)發(fā)展的培養(yǎng)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)改革，積極參與到教材建設(shè)，教學(xué)成果轉(zhuǎn)化等相關(guān)工作當(dāng)中[5]。組織教師和教輔人員，積極去國(guó)內(nèi)重點(diǎn)高校調(diào)研，借鑒其他高校，管理技術(shù)和方法，根據(jù)本校實(shí)際情況進(jìn)行改革。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理人員數(shù)量緊張和管理程序復(fù)雜的問題。可以適當(dāng)增加研究生助管，助研的崗位，讓研究生參與本科生的指導(dǎo)。其次，應(yīng)該對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，讓實(shí)驗(yàn)室管理人員掌握必備的實(shí)驗(yàn)流程，快速高效的分類管理實(shí)驗(yàn)室。

2.5 采用多種教學(xué)方式，完善考核和評(píng)價(jià)體系

網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，教師可以利用，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)，充分利用線上資源，結(jié)合實(shí)際需要開展教學(xué)。另外可以利用開選修課，利用網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)驗(yàn)課開課信息發(fā)布給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)興趣進(jìn)行線上報(bào)名，線下實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)[6]。復(fù)雜的開課方式，就會(huì)給考核方式帶來很大困難，作為工科專業(yè)的自動(dòng)，考核和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以鍛煉學(xué)生探究和動(dòng)手能力為主要依據(jù)，根據(jù)課程性質(zhì)和培養(yǎng)目標(biāo)，建立合理完善的考核和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。利用多種形式的考核和評(píng)價(jià)體系，讓學(xué)生參與到自己課程的考核決策中，從而增加學(xué)生對(duì)課程目標(biāo)的理解，清晰自己的實(shí)驗(yàn)脈絡(luò)，一方面增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，另一方面，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展應(yīng)順應(yīng)科技的發(fā)展，順應(yīng)我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展的國(guó)情。在工業(yè)革命4.0、中國(guó)制造2025、人工智能新浪潮、新工科教育理念等大環(huán)境的影響下，科技的發(fā)展指導(dǎo)了自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展，本文以自動(dòng)化專業(yè)在新的環(huán)境下，自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為主題，通過分析，現(xiàn)階段高校自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室普遍存在的問題，然后提出在新環(huán)境下的自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的方案，詳細(xì)的從建設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)室，開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，軟硬結(jié)合創(chuàng)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，增強(qiáng)教師素質(zhì)，完善實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課程考核和評(píng)價(jià)體系等方面進(jìn)行了闡述。高等教育不斷深入的改革和不斷提高的教學(xué)質(zhì)量，勢(shì)必會(huì)使實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的改革得到重視。在今后自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有待把實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，課程目標(biāo)與時(shí)代發(fā)展結(jié)合起來，把實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和學(xué)生步入社會(huì)后的工作結(jié)合起來。充分借鑒各高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，做到“以本為本，以生為本”，將實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)以學(xué)生的發(fā)展，為改革方向。構(gòu)建新環(huán)境下，自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的新模式，通過不斷創(chuàng)新和改革，更好地適應(yīng)國(guó)家新工科建設(shè)，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展。

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