轉(zhuǎn)型背景下高校實驗室建設(shè)研究

段雷 侯洪海

摘要： 地方本科高校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)變，實驗室建設(shè)是其中重要內(nèi)容，通過先進(jìn)控制技術(shù)綜合實訓(xùn)中心的建設(shè)，從實驗設(shè)備到實驗項目，進(jìn)行了總體設(shè)計，為應(yīng)用型高校實驗室建設(shè)進(jìn)行了探索和實踐。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型高校;先進(jìn)控制技術(shù)綜合實訓(xùn)中心;實驗室建設(shè)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(dǎo)部分地方本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)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(xué)思路真正轉(zhuǎn)到服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展上來，轉(zhuǎn)到產(chǎn)教融合校企合作上來[1]，轉(zhuǎn)到培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)技能型人才上來，轉(zhuǎn)到增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力上來。可見，部分地方本科高校的轉(zhuǎn)型發(fā)展已成為國家戰(zhàn)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(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

加強(qiáng)實驗實習(xí)實訓(xùn)基地建設(shè)，是國家在《關(guān)于地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確指出的試點(diǎn)高校的主要任務(wù)之一。我校于2016年被河南省政府入選河南省示范性應(yīng)用技術(shù)類型本科院校建設(shè)單位，這是上級主管部門和社會對我校轉(zhuǎn)型發(fā)展實踐探索成效的充分肯定，也是我校全面提升應(yīng)用型本科院校辦學(xué)水平的重大戰(zhàn)略機(jī)遇[2]。作為高校重要資源的高校實驗室是進(jìn)行實驗、科研以及社會服務(wù)等多項工作的平臺，如何在新形勢下積極應(yīng)對，創(chuàng)新發(fā)展是實驗室工作的重大課題。

1 有針對性地進(jìn)行實驗室建設(shè)，提高服務(wù)社會的能力

1.1 機(jī)械學(xué)院實驗室現(xiàn)狀與不足

機(jī)械工程學(xué)院實驗室現(xiàn)有機(jī)電基礎(chǔ)實驗中心、車輛工程實驗中心、制造技術(shù)實驗中心、過程裝備實驗中心、機(jī)電技術(shù)實驗中心、機(jī)械制作實習(xí)基地6個實驗中心25個實驗室;儀器設(shè)備1217臺、資產(chǎn)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(qū)，處于領(lǐng)先水平。作為學(xué)生實驗、實訓(xùn)平臺，取得了良好的教學(xué)效果。但在學(xué)校進(jìn)行應(yīng)用型院校轉(zhuǎn)型的過程中，仍然難以滿足要求。應(yīng)用型本科教育對機(jī)械專業(yè)而言重在應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)是滿足未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)的人才需求，是高素質(zhì)、復(fù)合型新機(jī)械人才，使其具備較強(qiáng)的工程實際能力、創(chuàng)新能力和前沿視野。在新機(jī)械人才培養(yǎng)中，實驗室的建設(shè)和應(yīng)用起到關(guān)鍵作用，也是機(jī)械專業(yè)發(fā)展的平臺和支柱。因此，應(yīng)用型院校機(jī)械專業(yè)都應(yīng)該通過實驗室進(jìn)行重新規(guī)劃、改造和升級，建設(shè)全新模式的新機(jī)械實驗室，以實現(xiàn)促進(jìn)新機(jī)械人才的培養(yǎng)。

隨著機(jī)械工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，新機(jī)械專業(yè)成為綜合性系統(tǒng)，沒用一個完整的機(jī)械專業(yè)實驗室系統(tǒng)難以進(jìn)行開展各種貼近實際應(yīng)用的實驗，從而難以培養(yǎng)出高水平的機(jī)械人才，同時與機(jī)械行業(yè)對應(yīng)用型才需求不相適應(yīng)[3]。以往在實驗室建設(shè)中只注重課程實驗，演示實驗，驗證實驗較多，設(shè)計性和綜合性實驗項目比例較少，創(chuàng)新性實驗項目更少，無法實現(xiàn)新機(jī)械對應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

1.2 新建實驗室的設(shè)計思路與實踐

要改變以上問題，就要進(jìn)行實驗室建設(shè)，實驗室建設(shè)包括硬件部分（實驗室設(shè)備），軟件部分（實驗項目、實踐課程的開發(fā)建設(shè)），人員支撐的提升（師資力量），實驗室運(yùn)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(yè)文化建設(shè)[4]。其指導(dǎo)思想為：深入貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，以建設(shè)應(yīng)用型示范高校為主線，以建設(shè)新型實驗室為載體，以改革創(chuàng)新為動力，推進(jìn)產(chǎn)教融合，創(chuàng)新校企合作體制和育人機(jī)制，顯著提升提供應(yīng)用型人才支撐和技術(shù)服務(wù)支持的能力[5]，實現(xiàn)學(xué)院與中原經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展、共生共贏。按照總體設(shè)計、分類推進(jìn)的原則，創(chuàng)新驅(qū)動、項目引領(lǐng)，對地方本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變進(jìn)行探索與實踐[6]。

以先進(jìn)控制技術(shù)綜合實訓(xùn)中心為例，該實驗中心是學(xué)院重點(diǎn)實驗中心，承擔(dān)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、機(jī)械電子工程類專業(yè)的實驗實訓(xùn)教學(xué)，其組成如圖1所示：主要有數(shù)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(shè)備費(fèi)，購置了一批先進(jìn)的大型儀器設(shè)備，在軟硬件各方面都達(dá)到了制造業(yè)領(lǐng)先水平。數(shù)控中心有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、普通數(shù)控加工中心、DMG 5軸聯(lián)動加工中心、數(shù)控電加工機(jī)床、FDM快速成型設(shè)備、三維掃描儀、智慧工廠等設(shè)備（如圖1所示）30余臺套。

智慧工廠由加工中心、數(shù)控車床、3D打印機(jī)、AGV搬運(yùn)車、上下料機(jī)器人、裝配機(jī)器人、立體車庫和物料輸送系統(tǒng)、總控臺、MES軟件和CAD、CAM軟件等組成先進(jìn)制造實訓(xùn)平臺。其工作流程為：啟動→取原材料→CNC加工→雕刻機(jī)→在線測量→在線組裝→成品入庫。該項目為一體化的智能生產(chǎn)線項目， 可以實現(xiàn)從下單到拿貨的全自動、可視化、一體化及閉環(huán)更新數(shù)據(jù)信息的生產(chǎn)流程，并通過數(shù)據(jù)的邏輯計算單元，使系統(tǒng)分散決策并達(dá)到自由化的智能工廠。該平臺通過MES軟件，可以按照設(shè)定的生產(chǎn)節(jié)拍，完成物料的自動存取和運(yùn)輸、在數(shù)控機(jī)床的加工、機(jī)器人在線檢測和裝配等方面達(dá)到優(yōu)化工藝規(guī)劃，提高產(chǎn)品加工效率和質(zhì)量的目的。體現(xiàn)當(dāng)下工廠的實際生產(chǎn)狀況，符合國家工業(yè)4.0智能制造自動化的趨勢;設(shè)備組配靈活，可自由組建模式，每臺單機(jī)設(shè)備具備離線單機(jī)工作模式和在線聯(lián)機(jī)工作模式;系統(tǒng)具備可集成新的設(shè)備，快速升級為新的生產(chǎn)工藝。

2 實驗項目的開發(fā)建設(shè)

為充分發(fā)揮先進(jìn)控制技術(shù)綜合實訓(xùn)中心平臺的作用，需要開發(fā)相應(yīng)的實驗項目及實訓(xùn)課程。目前以該中心為依托，開發(fā)了四門課程的37個實驗，如表一所示。其中包括創(chuàng)新性實驗三個。綜合性實驗1個。以數(shù)控加工中心計算機(jī)輔助編程綜合實驗（6個工序）為例，該實驗內(nèi)容為加工一個筆筒，如圖3所示。首先進(jìn)行三維造型設(shè)計，數(shù)控編程，然后通過MES軟件，按照設(shè)定的生產(chǎn)節(jié)拍依次控制數(shù)控車床操作、加工中心操作，雕刻機(jī)操作，其中物料的自動存取和運(yùn)輸通過傳送帶及碼垛機(jī)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(xué)習(xí)并掌握多門課程的知識。

3 新型實驗室取得的教學(xué)及科研效果

按照應(yīng)用型本科教育要求設(shè)立的先進(jìn)控制技術(shù)綜合實訓(xùn)中心是教師開展數(shù)字控制技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、制造業(yè)信息化等科研與實驗實訓(xùn)教學(xué)的平臺，同時開展CAD/CAM軟件操作認(rèn)證培訓(xùn)，為裝備制造業(yè)培養(yǎng)了大量的專業(yè)知識能力強(qiáng)的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。不同專業(yè)的學(xué)生在先進(jìn)制造技術(shù)中心，可以學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)有所不同。比如機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生從中了解機(jī)械結(jié)構(gòu)、各軸模組結(jié)構(gòu)的公差與配合，機(jī)架設(shè)計，材料的選型，表面處理，熱處理，對工程力學(xué)、機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，機(jī)械工程材料、制造技術(shù)基礎(chǔ)等課程的實際應(yīng)用進(jìn)一步了解學(xué)習(xí)，開拓創(chuàng)新視野，積淀前沿技術(shù);對于機(jī)器人專業(yè)學(xué)生，可以從中了解機(jī)械手結(jié)構(gòu)、運(yùn)行模式以及控制系統(tǒng)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)和掌握ABB機(jī)器人通訊，機(jī)械手與各設(shè)備通訊。C++或C#等進(jìn)行上位機(jī)軟件開發(fā)。對于機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生，還可學(xué)習(xí)主控通訊，AGV與主控PLC通訊，主控發(fā)送任務(wù)碼給AGV，實現(xiàn)點(diǎn)位控制等知識，PLC應(yīng)用和數(shù)據(jù)通信、Ethernet技術(shù)、CCLIMK總線技術(shù)，上位機(jī)（PC端人機(jī)交互軟件）應(yīng)用，C#語言應(yīng)用，可以培養(yǎng)開發(fā)智能產(chǎn)線整線上位機(jī)控制程序技術(shù)人才。還有三維造型設(shè)計與制造、數(shù)控編程、機(jī)械設(shè)計與制造、PLC控制、機(jī)器人編程操作以及3D打印等操作，提高學(xué)生的智能制造水平。中心教學(xué)效果顯著，使用效益高，滿足了綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性等現(xiàn)代實驗教學(xué)的要求，中心除完成正常的實驗教學(xué)任務(wù)外，還可滿足課外實踐、創(chuàng)新活動、各類大學(xué)生學(xué)科競賽等需要。

實驗室是高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的一大重要基地。培養(yǎng)應(yīng)用型人才是高校建設(shè)的一項基本任務(wù)，而更易于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及動手實踐能力的實驗教學(xué)恰恰是培養(yǎng)應(yīng)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(yīng)用型人才培養(yǎng)工作的主要陣地。學(xué)生在實驗室里可以通過學(xué)習(xí)實驗課程并參與實驗項目研究等獲得更多的動腦、動手機(jī)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(chuàng)新意識及思維[8]。也是從這個意義上來說，先進(jìn)控制技術(shù)綜合實訓(xùn)中心實驗室的建設(shè)為應(yīng)用型教育轉(zhuǎn)型做了有益的探索，這個多功能平臺的使用使其成為當(dāng)之無愧的應(yīng)用型人才培養(yǎng)重地，為應(yīng)用型高校教育教學(xué)質(zhì)量和科研水平的提升提供了重要保障。

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【通聯(lián)編輯：王力】