新環(huán)境下自動化專業(yè)實驗室建設探究

許朋

摘 要

在當今信息技術、網絡技術飛速發(fā)展的背景下，我國現階段的經濟發(fā)展需要大量創(chuàng)新型人才來支撐，自動化專業(yè)在這場技術浪潮中以其多學科融合的特點表現出強勁的優(yōu)勢。本文以自動化專業(yè)實驗室建設為主題，分析了現階段自動化專業(yè)實驗室的現狀及存在的問題，然后針對社會發(fā)展的新環(huán)境提出了自動化專業(yè)實驗室建設的方案，詳細地從建設綜合實驗室、開設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程、建設創(chuàng)新實驗室、軟硬結合創(chuàng)建虛擬仿真實驗室、增強教師素質、完善實驗課課程考核和評價體系等方面探究了建設方案。

關鍵詞

自動化專業(yè)實驗室;新環(huán)境;能力培養(yǎng)

中圖分類號： TM76-4;G642 ? ? ? ? 文獻標識碼： A

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

0 引言

在當前工業(yè)革命4.0、中國制造2025、人工智能高速發(fā)展的大背景下，以及我國現階段發(fā)展的經濟狀況，各行各業(yè)對相關技能人才的需求也是非常迫切。中國的自動化教育經歷了不斷改革、調整、發(fā)展，其理念完全適應了整個工程教育和學科的發(fā)展和改革[1]。自動化專業(yè)是一個將計算機軟件與硬件相結合，控制理論與應用技術相結合，工業(yè)過程控制與運動控制相結合，以工業(yè)自動化、過程自動化、電氣及樓宇自動化為特色的寬領域專業(yè)。自動化學科是一門多學科融合的學科，在信息融合時代和人工智能的背景下，自動化專業(yè)表現出非常好的專業(yè)優(yōu)勢。在時代發(fā)展的科技浪潮中，自動化專業(yè)在面臨挑戰(zhàn)的同時，同樣面臨著前所未有的機遇。

自動化專業(yè)作為一個工科專業(yè)，人才的培養(yǎng)應注重實踐環(huán)節(jié)。高校的實驗教學是提高學生實踐能力的主要途徑，學生的實踐大部分是在實驗室中進行的[2]。如何根據社會需要，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新實踐能力的新型人才，自動化專業(yè)的實驗室建設成為了培養(yǎng)新型人才的關鍵因素之一。

1 高校自動化專業(yè)實驗室現狀

1.1 設備方面

目前，大部分高校自動化專業(yè)實驗室建設受經費和資金的限制，實驗室在建設上大部分還是以課程實驗室為主，況且實驗設備更新換代比較慢，一批設備的更換周期最短也要3～5年，有些設備的更換周期更長。且設備零件老化嚴重。實驗室的用途僅限于完成現有的教學任務，沒有起到讓學生利用實驗室進行創(chuàng)新實踐，學習和掌握在新環(huán)境下社會所需要的新知識、新技能的作用。

1.2 管理方面

高等院校自動化專業(yè)實驗室建設是一項紛繁復雜的綜合性工作[3]。自動化專業(yè)實驗課程相對較多，大部分課程都與實踐相關，目前就實驗室管理人員的配置上往往是每個實驗管理人員負責多個實驗室，要想提升學生的動手能力，實驗室管理人員需要投入更多的實踐和精力來幫助學上進行實驗。另一方面，大部分實驗教師，將自己的教學任務局限與完成既定的教學大綱上的內容，而課本實驗僅是一些理論知識的驗證，很多實驗教師忽視了對課本知識的拓展，以及學生創(chuàng)新技能的培養(yǎng)。

1.3 學生主動性方面

目前很多學生，只選擇在實驗課上去實驗室，課下基本不會去實驗室，還有一小部分學生，因為不清楚實驗室的使用流程，以及如何申請使用實驗室，而且不主動咨詢。另一方面很多同學學習中只注重理論的學習，著眼于當前的考試，而忽視了作為一名自動化專業(yè)的工科生，實踐能力的培養(yǎng)對其以后步入社會工作的重要性。學生進入實驗室做實驗，僅限于書本實驗，在信息技術和網絡技術高速發(fā)展的背景下，不能順應時代發(fā)展。科技的發(fā)展需要不斷接觸新知識，培養(yǎng)創(chuàng)新實踐精神，學生還沒意識到這一點。

2 自動化專業(yè)實驗室建設方案的探究

2.1 按照“以本為本，以生為本”的教學理念，有目標地建設綜合實驗室

實驗室建設上首先要滿足現有的課程教學任務，其次應將重點放在，培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，順應時代發(fā)展，將學生的培養(yǎng)做到有目標，有依據。

首先，根據自動化專業(yè)畢業(yè)生近3年的就業(yè)情況和就業(yè)方向，將其與目前自動化專業(yè)所執(zhí)行的培養(yǎng)方案中的培養(yǎng)目標的契合程度進行分析，根據實際情況合理調整實驗室，修改培養(yǎng)方案，這樣可以形成閉環(huán)反饋式的教學方案的改進[4]。

根據分析的結果，利用現有的課程實驗室，如電路分析實驗室，自動控制實驗室，PLC實驗室，EDA實驗室，嵌入式實驗室，過程控制實驗室等將實驗室進行綜合設計，將原有的只能進行單個特定實驗的實驗室和試驗箱進行二次開發(fā)，讓學生根據自己的興趣方向和目前社會的就業(yè)形勢，申請進入相關實驗室，進行自行開發(fā)和探究設計。讓學生在探索中，對所學知識查缺補漏。掌握社會發(fā)展新環(huán)境下的技能。

2.2 著眼“能力培養(yǎng)”，開設創(chuàng)新實踐課程，建設創(chuàng)新實驗室

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

根據需要，創(chuàng)新實驗室的建設可以以各種大學生競賽如，電子設計大賽，機器人大賽，飛思卡爾智能車大賽等為契機，以高年級帶動低年級，專業(yè)教師指導為方式，讓學生在參加各種競賽中，鍛煉實踐動手能力，提高創(chuàng)新能力，教師在該課程中，起到的作用是指導而并非傳授固定知識，此類課程的開設具有一定的開放性。學生在探索中進步和發(fā)掘知識，培養(yǎng)各種能力。

2.3 建設虛擬仿真實驗室，實現軟硬結合的教學環(huán)境平臺

在自動化專業(yè)，很多實驗的完成，大部分高校對實驗平臺的搭建存在很大的困難，受經費、場地等影響，難以搭建實驗平臺，所以只能靠仿真來實現，自動化專業(yè)的特點就是軟件和硬件的結合，通過軟硬結合的教學環(huán)境平臺的搭建提高學生編程能力和動手實操的能力，讓學生在仿真實驗中，掌握實驗原理和課本的理論知識。

2.4 提升實驗教師素質，加強教師對技術發(fā)展的把握

在對學校實驗室進行建設過程中，實驗教師以及實驗教輔人員扮演著重要的角色，鼓勵教師和教輔人員積極進行自我深造，不斷接受新事物，新技術，了解專業(yè)發(fā)展動態(tài)，積極參與到專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂當中，以順應時代和技術發(fā)展的培養(yǎng)內容進行教學改革，積極參與到教材建設，教學成果轉化等相關工作當中[5]。組織教師和教輔人員，積極去國內重點高校調研，借鑒其他高校，管理技術和方法，根據本校實際情況進行改革。

針對實驗室管理人員數量緊張和管理程序復雜的問題?？梢赃m當增加研究生助管，助研的崗位，讓研究生參與本科生的指導。其次，應該對實驗室管理人員進行系統(tǒng)的培訓，讓實驗室管理人員掌握必備的實驗流程，快速高效的分類管理實驗室。

2.5 采用多種教學方式，完善考核和評價體系

網絡的快速發(fā)展，教師可以利用，網絡技術、信息技術，充分利用線上資源，結合實際需要開展教學。另外可以利用開選修課，利用網絡，將實驗課開課信息發(fā)布給學生，讓學生根據興趣進行線上報名，線下實驗室學習和實驗[6]。復雜的開課方式，就會給考核方式帶來很大困難，作為工科專業(yè)的自動，考核和評價標準應以鍛煉學生探究和動手能力為主要依據，根據課程性質和培養(yǎng)目標，建立合理完善的考核和評價標準。利用多種形式的考核和評價體系，讓學生參與到自己課程的考核決策中，從而增加學生對課程目標的理解，清晰自己的實驗脈絡，一方面增加學生的實驗興趣，另一方面，提升學生實驗效果。

3 結束語

自動化專業(yè)的發(fā)展應順應科技的發(fā)展，順應我國現階段發(fā)展的國情。在工業(yè)革命4.0、中國制造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)展指導了自動化專業(yè)的發(fā)展，本文以自動化專業(yè)在新的環(huán)境下，自動化專業(yè)的實驗室建設為主題，通過分析，現階段高校自動化專業(yè)實驗室普遍存在的問題，然后提出在新環(huán)境下的自動化專業(yè)實驗室建設的方案，詳細的從建設綜合實驗室，開設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，建設創(chuàng)新實驗室，軟硬結合創(chuàng)建虛擬仿真實驗室，增強教師素質，完善實驗和實踐課程考核和評價體系等方面進行了闡述。高等教育不斷深入的改革和不斷提高的教學質量，勢必會使實驗室教學的改革得到重視。在今后自動化專業(yè)的實驗教學中有待把實驗教學內容，課程目標與時代發(fā)展結合起來，把實驗室的實驗與培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和學生步入社會后的工作結合起來。充分借鑒各高校實驗室建設經驗，做到“以本為本，以生為本”，將實驗室的建設以學生的發(fā)展，為改革方向。構建新環(huán)境下，自動化實驗室建設的新模式，通過不斷創(chuàng)新和改革，更好地適應國家新工科建設，服務國家戰(zhàn)略發(fā)展。

參考文獻

[1]趙佰亭，等.人工智能和大數據環(huán)境下自動化專業(yè)教學模式的探索[J].科技視界，2018（20）：109-110.

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[3]簡榕杰.電氣工程及其自動化實驗室建設探究[J].當代教研論叢，2019（01）：128-129.

[4]曹榮敏，等.工程認證視角下自動化專業(yè)創(chuàng)新實驗室建設. 實驗室研究與探索[J].2019.38（10）：259-264.

[5]沈智鵬，梁金山，于浩淼.網絡環(huán)境下的自動化專業(yè)實驗室建設探索與實踐[J].教育現代化，2019.6（88）：97-98.

[6]黃艷巖，富雅瓊.控制系列專業(yè)實驗課程的教學改革探索[J].中國電力教育，2012（05）：76-77.