高校工科實(shí)驗(yàn)室多模式建設(shè)方式研究*

羅 兵 張麗云

五邑大學(xué) 廣東江門(mén) 529020

高校工科實(shí)驗(yàn)室多模式建設(shè)方式研究*

羅 兵 張麗云

五邑大學(xué) 廣東江門(mén) 529020

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是高校工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容，單一的從專(zhuān)業(yè)教育設(shè)備廠家購(gòu)買(mǎi)或者自主研制都不能很好地滿(mǎn)足實(shí)踐教學(xué)的需要。根據(jù)高校驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)備的不同要求，可以分別采用從專(zhuān)業(yè)教學(xué)設(shè)備廠家購(gòu)買(mǎi)、和國(guó)內(nèi)外高新技術(shù)企業(yè)聯(lián)合共建以及自主研制開(kāi)發(fā)等多模式的建設(shè)方式。各種方式在投資成本、設(shè)備的安全性、可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、科研價(jià)值、開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)效果等方面各有特點(diǎn)，將多種方式結(jié)合和合理采用才能更好地建設(shè)好高校工科實(shí)驗(yàn)室，滿(mǎn)足工程型人才的教學(xué)培養(yǎng)需要。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；多模式；校企共建；自主建設(shè)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝備

高等學(xué)校工科專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)工程技術(shù)型人才，而工程型人才的培養(yǎng)離不開(kāi)實(shí)踐教學(xué)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。隨著高等教育的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，要求實(shí)驗(yàn)設(shè)備不斷更新、完善，不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是高等院校工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

隨著高等教育的發(fā)展，高校的工科專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)歷了自主設(shè)計(jì)建設(shè)、委托生產(chǎn)企業(yè)加工生產(chǎn)到專(zhuān)業(yè)教育裝備廠家生產(chǎn)建設(shè)的發(fā)展過(guò)程。高校工科專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也經(jīng)歷了從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，再到研究性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。而且隨著高等教育規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)都提出了新的要求。

教學(xué)始終是高等學(xué)校的主要工作內(nèi)容，工科實(shí)驗(yàn)室的主要目的也是滿(mǎn)足實(shí)踐教學(xué)的需要。所以在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，首先要求實(shí)驗(yàn)設(shè)備在進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)效果好、可靠性高、對(duì)學(xué)生安全。同時(shí)要求成本效益好，在同樣的投資規(guī)模下，盡可能增加實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量規(guī)模、增加可開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)量。高等教育對(duì)人才的培養(yǎng)在開(kāi)展知識(shí)教育的同時(shí)，還需要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，所以綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)也是工科實(shí)驗(yàn)中的重要內(nèi)容。這就要求實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有開(kāi)放性、可再設(shè)計(jì)、可創(chuàng)新、有科研實(shí)驗(yàn)價(jià)值。實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備和技術(shù)還要反映最新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，不能停留在已淘汰的產(chǎn)品或技術(shù)上。高等院校同時(shí)兼有科研的職能，科研工作也能促進(jìn)提高教學(xué)水平。所以工科實(shí)驗(yàn)室也應(yīng)具有可進(jìn)行研究性實(shí)驗(yàn)的能力。

根據(jù)高校對(duì)工科實(shí)驗(yàn)室的多種要求，下面對(duì)各種實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模式進(jìn)行分析。

一、從專(zhuān)業(yè)教學(xué)設(shè)備廠家購(gòu)買(mǎi)

從專(zhuān)業(yè)教學(xué)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備一直是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的主要途徑。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)設(shè)備研究和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累，伴隨教育事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)涌現(xiàn)出一大批高水平的專(zhuān)業(yè)教學(xué)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。如成立于1992年的浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，生產(chǎn)的系列教學(xué)設(shè)備有108大系列2300多種產(chǎn)品，其“天煌”商標(biāo)為中國(guó)馳名商標(biāo)；成立于1993年的中控集團(tuán)旗下的浙江中控科教儀器設(shè)備有限公司是生產(chǎn)控制類(lèi)教學(xué)設(shè)備的領(lǐng)先企業(yè)；啟東計(jì)算機(jī)總廠有限公司是江蘇省高新技術(shù)企業(yè)，生產(chǎn)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備很有特色。

這些專(zhuān)業(yè)教育裝備廠家產(chǎn)品上規(guī)模、定型生產(chǎn)，相對(duì)成本低，而且進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)效果好，產(chǎn)品安全、可靠性高。同時(shí)，一套設(shè)備可開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)目多。我校通過(guò)購(gòu)買(mǎi)浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司的“天煌”DDSZ-1型電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置建立起了電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室，共有12套設(shè)備，采用模塊式結(jié)構(gòu)，通過(guò)組合可進(jìn)行62個(gè)不同的電機(jī)及拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)。該設(shè)備安全、可靠，由于采取了多級(jí)電流保護(hù)，錯(cuò)誤的操作、大電流、短路都不會(huì)燒壞電機(jī)或損壞電路。而且接線插頭都是采用安全插頭、插座，無(wú)觸電危險(xiǎn)?？偛少?gòu)價(jià)格65萬(wàn)元，相對(duì)自主研發(fā)和定制的成本都要低。該實(shí)驗(yàn)室2007年2月建立，運(yùn)行近3年來(lái)，無(wú)安全事故，設(shè)備無(wú)故障，師生對(duì)實(shí)驗(yàn)效果比較滿(mǎn)意。

但是從專(zhuān)業(yè)教學(xué)裝備廠家購(gòu)買(mǎi)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也有開(kāi)放性不夠的問(wèn)題。出于安全性、可靠性和針對(duì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，這些設(shè)備很難做創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，更無(wú)法做研究性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)設(shè)備所代表的技術(shù)先進(jìn)性也很有限，主要是反映理論原因的常規(guī)設(shè)備，而不是最新技術(shù)和設(shè)備，設(shè)備更新成本也很高。

二、自主研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備

彌補(bǔ)直接購(gòu)買(mǎi)設(shè)備不足的最好辦法就是自主研制實(shí)驗(yàn)裝置。西安交通大學(xué)的自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)系，在“985項(xiàng)目”建設(shè)支持下，自主研制建設(shè)了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。包括UP-Voyager II“旅行家”自主移動(dòng)機(jī)器人教學(xué)科研系統(tǒng)(如圖1所示)和UP-Solid Snake蛇形機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(如圖2所示)，還建立了機(jī)器視覺(jué)智能測(cè)控教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(如圖3所示)。這些設(shè)備在學(xué)生的綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方面都有很好的實(shí)驗(yàn)效果。

圖1 UP-Voyager II“旅行家”自主移動(dòng)機(jī)器人教學(xué)科研系統(tǒng)

圖2 UP-Solid Snake蛇形機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

圖3 VS1200機(jī)器視覺(jué)智能測(cè)控教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

向企業(yè)定制生產(chǎn)也可以認(rèn)為是屬于自主研發(fā)，但主要是對(duì)企業(yè)原有型號(hào)產(chǎn)品的改進(jìn)。自主研發(fā)還包括對(duì)舊設(shè)備的維修改造。自主研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備來(lái)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的主要困難是建設(shè)經(jīng)費(fèi)。由于很難從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)計(jì)劃中得到經(jīng)費(fèi)支持，所以需要靠科研、教研項(xiàng)目支持，而且需要有一定的科研實(shí)力。研制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全性、可靠性也有一定的不足。

三、校企聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室

近年來(lái),隨著全球化的快速發(fā)展和國(guó)外高新技術(shù)企業(yè)和產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó),很多高新技術(shù)企業(yè)主動(dòng)提出和國(guó)內(nèi)高校聯(lián)合建立實(shí)驗(yàn)室。最有代表性的是美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化有限公司,從1997年起,先后和中國(guó)大陸及香港的43所高校聯(lián)合建立了實(shí)驗(yàn)室。2007年五邑大學(xué)與羅克韋爾聯(lián)合建立了羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，學(xué)校投入65萬(wàn)元，建立了市場(chǎng)價(jià)格超過(guò)100萬(wàn)元的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)室，有8套控制終端和PLC、變頻器和控制電機(jī)等設(shè)備。

浙江大學(xué)的羅克韋爾實(shí)驗(yàn)室配置了價(jià)值65萬(wàn)美元的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備(如圖4所示)，包括新一代的Logix系列處理器、Powerflex系列變頻器、人機(jī)界面PanelView等先進(jìn)的工業(yè)控制設(shè)備，以及可組成以太網(wǎng)(EtherNet)、控制網(wǎng)(ControlNet)和設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)模塊，組成了完整的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了相關(guān)應(yīng)用技術(shù)和工程化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)培訓(xùn)和面向中國(guó)市場(chǎng)的技術(shù)咨詢(xún)，并設(shè)立了羅克韋爾自動(dòng)化獎(jiǎng)學(xué)金和獎(jiǎng)教金。筆者在廣東工業(yè)大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間有幸得到了5000元羅克韋爾獎(jiǎng)學(xué)金，在此也對(duì)羅克韋爾公司再次表示感謝。

圖4 浙江大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室

浙江大學(xué)利用羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備，為本科生在自動(dòng)化等領(lǐng)域的課程實(shí)驗(yàn)、SRTP(浙大的大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及研究生在上述領(lǐng)域的科學(xué)研究創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)條件。

校企聯(lián)合共建為高?？焖?、低成本地建立了技術(shù)先進(jìn)、應(yīng)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)也非常適用。聯(lián)合共建對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)也培養(yǎng)了潛在客戶(hù)、培育了未來(lái)市場(chǎng)、提高了知名度。世界500強(qiáng)的瑞士ABB公司和集美大學(xué)聯(lián)合建立了PLC聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，目前正在和五邑大學(xué)聯(lián)系聯(lián)合建立PLC實(shí)驗(yàn)室。

但聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室的不足是高校缺乏自主選擇性，實(shí)驗(yàn)室對(duì)基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)覆蓋面很窄。

四、多模式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

將上述多種實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方式和所建立的實(shí)驗(yàn)室性能進(jìn)行比較，它們?cè)隍?yàn)證性實(shí)驗(yàn)效果、設(shè)備的安全性和可靠性、創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的可開(kāi)設(shè)性、設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性、研究性實(shí)驗(yàn)價(jià)值和建設(shè)成本等方面有各自的特點(diǎn)。我們將其分析比較列表(見(jiàn)表1)，評(píng)價(jià)按5分制量化，5分最優(yōu)，1分最差。加權(quán)平均是考慮驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)備安全性可靠性的要求重要性，將此2項(xiàng)加倍計(jì)分后的平均。

表1 各種實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模式效果比較

從表1的分析比較可以看出，校企聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室具有相對(duì)最好的綜合性能，但在高校作為主要實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方面存在不足。其他建設(shè)方式各有特點(diǎn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

在高校工科實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室所承擔(dān)任務(wù)的不同，可以采用不同的建設(shè)模式。承擔(dān)主要實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)仍然適合以向?qū)I(yè)教育裝備廠家購(gòu)買(mǎi)或者定制為主，設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)室宜以和高新技術(shù)企業(yè)聯(lián)合共建效益最佳，研究性實(shí)驗(yàn)室以自主研制和聯(lián)合共建比較適合。由于高校人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)培養(yǎng)要求、創(chuàng)新要求和科研要求的多元性，應(yīng)將多模式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方式結(jié)合和合理采用。單一的建設(shè)方式無(wú)法較好地滿(mǎn)足高等教育的發(fā)展對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的要求。多模式的合理采用才能使工科實(shí)驗(yàn)室建設(shè)取得更好的建設(shè)效果，滿(mǎn)足工程型人才的教學(xué)培養(yǎng)需要。

[1]鄭毅敏，王春秀.工科實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的思考[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25(1)：147～148

[2]張雨.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是高校工科院系教學(xué)與科研的結(jié)合點(diǎn)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2009，1：111～113

[3]天煌教儀DDSZ-1型電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置詳細(xì)資料[EB/OL].http://www.tianhuang.cn/.

[4]五邑大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理[EB/OL].http:// dept.wyu.edu.cn/sbc/index.asp/.

[5]羅克韋爾自動(dòng)化中國(guó)大學(xué)合作項(xiàng)目[E B/ OL].http://cn.rockwellautomation.com/aboutus/ university.html/.

[6]羅兵，嚴(yán)圣華，周賢善.計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2006，3：67～69

Research on multi-mode high school engineering laboratory construction

Luo Bing, Zhang Liyun
Wuyi university, Jiangmen, 529020, China

Laboratory construction is an important work for engineering specialties in university. Traditional construction mode can not satisfy the developing education needs. Based on different experiments as validating experiments, designing experiments and researching experiments, multi-mode construction methods can be adopted, such as purchasing from professional educational equipment manufacturers, university and enterprise cooperation and producing self. Different method has its advantages in various ways as investments, reliability technical advances and experimental effects. Only combining multi modes can construct better engineering laboratories that satisfy the education needs.

laboratory construction; multi-mode; university and enterprise cooperation; self development; laboratory educational equipment

book=24,ebook=193

羅兵，博士，副教授，系主任。

*本文系廣東省精品課程信號(hào)與系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目(粵教高[2007]199號(hào))、五邑大學(xué)優(yōu)質(zhì)課程系統(tǒng)仿真建設(shè)項(xiàng)目(校教字[2009]33號(hào))、傳感器與電測(cè)技術(shù)課程教學(xué)研究與實(shí)踐項(xiàng)目(校教字[2009]29號(hào))。