新环境下自动化专业实验室建设探究

许朋

摘 要

在当今信息技术、网络技术飞速发展的背景下，我国现阶段的经济发展需要大量创新型人才来支撑，自动化专业在这场技术浪潮中以其多学科融合的特点表现出强劲的优势。本文以自动化专业实验室建设为主题，分析了现阶段自动化专业实验室的现状及存在的问题，然后针对社会发展的新环境提出了自动化专业实验室建设的方案，详细地从建设综合实验室、开设创新创业课程、建设创新实验室、软硬结合创建虚拟仿真实验室、增强教师素质、完善实验课课程考核和评价体系等方面探究了建设方案。

关键词

自动化专业实验室;新环境;能力培养

中图分类号： TM76-4;G642         文献标识码： A

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

0 引言

在当前工业革命4.0、中国制造2025、人工智能高速发展的大背景下，以及我国现阶段发展的经济状况，各行各业对相关技能人才的需求也是非常迫切。中国的自动化教育经历了不断改革、调整、发展，其理念完全适应了整个工程教育和学科的发展和改革[1]。自动化专业是一个将计算机软件与硬件相结合，控制理论与应用技术相结合，工业过程控制与运动控制相结合，以工业自动化、过程自动化、电气及楼宇自动化为特色的宽领域专业。自动化学科是一门多学科融合的学科，在信息融合时代和人工智能的背景下，自动化专业表现出非常好的专业优势。在时代发展的科技浪潮中，自动化专业在面临挑战的同时，同样面临着前所未有的机遇。

自动化专业作为一个工科专业，人才的培养应注重实践环节。高校的实验教学是提高学生实践能力的主要途径，学生的实践大部分是在实验室中进行的[2]。如何根据社会需要，培养出具有创新实践能力的新型人才，自动化专业的实验室建设成为了培养新型人才的关键因素之一。

1 高校自动化专业实验室现状

1.1 设备方面

目前，大部分高校自动化专业实验室建设受经费和资金的限制，实验室在建设上大部分还是以课程实验室为主，况且实验设备更新换代比较慢，一批设备的更换周期最短也要3～5年，有些设备的更换周期更长。且设备零件老化严重。实验室的用途仅限于完成现有的教学任务，没有起到让学生利用实验室进行创新实践，学习和掌握在新环境下社会所需要的新知识、新技能的作用。

1.2 管理方面

高等院校自动化专业实验室建设是一项纷繁复杂的综合性工作[3]。自动化专业实验课程相对较多，大部分课程都与实践相关，目前就实验室管理人员的配置上往往是每个实验管理人员负责多个实验室，要想提升学生的动手能力，实验室管理人员需要投入更多的实践和精力来帮助学上进行实验。另一方面，大部分实验教师，将自己的教学任务局限与完成既定的教学大纲上的内容，而课本实验仅是一些理论知识的验证，很多实验教师忽视了对课本知识的拓展，以及学生创新技能的培养。

1.3 学生主动性方面

目前很多学生，只选择在实验课上去实验室，课下基本不会去实验室，还有一小部分学生，因为不清楚实验室的使用流程，以及如何申请使用实验室，而且不主动咨询。另一方面很多同学学习中只注重理论的学习，着眼于当前的考试，而忽视了作为一名自动化专业的工科生，实践能力的培养对其以后步入社会工作的重要性。学生进入实验室做实验，仅限于书本实验，在信息技术和网络技术高速发展的背景下，不能顺应时代发展。科技的发展需要不断接触新知识，培养创新实践精神，学生还没意识到这一点。

2 自动化专业实验室建设方案的探究

2.1 按照“以本为本，以生为本”的教学理念，有目标地建设综合实验室

实验室建设上首先要满足现有的课程教学任务，其次应将重点放在，培养学生创新创业能力，顺应时代发展，将学生的培养做到有目标，有依据。

首先，根据自动化专业毕业生近3年的就业情况和就业方向，将其与目前自动化专业所执行的培养方案中的培养目标的契合程度进行分析，根据实际情况合理调整实验室，修改培养方案，这样可以形成闭环反馈式的教学方案的改进[4]。

根据分析的结果，利用现有的课程实验室，如电路分析实验室，自动控制实验室，PLC实验室，EDA实验室，嵌入式实验室，过程控制实验室等将实验室进行综合设计，将原有的只能进行单个特定实验的实验室和试验箱进行二次开发，让学生根据自己的兴趣方向和目前社会的就业形势，申请进入相关实验室，进行自行开发和探究设计。让学生在探索中，对所学知识查缺补漏。掌握社会发展新环境下的技能。

2.2 着眼“能力培养”，开设创新实践课程，建设创新实验室

在这种知识和技术高速发展的大环境下，学生的创新实践能力才是其步入社会后，能够有立足之地的重要保障。能力的培养，需要学生从入学开始就进行，在专业教师的指导下，旨在让学生在自我探究，自我发现，自我实践中得到能力的培养。

根据需要，创新实验室的建设可以以各种大学生竞赛如，电子设计大赛，机器人大赛，飞思卡尔智能车大赛等为契机，以高年级带动低年级，专业教师指导为方式，让学生在参加各种竞赛中，鍛炼实践动手能力，提高创新能力，教师在该课程中，起到的作用是指导而并非传授固定知识，此类课程的开设具有一定的开放性。学生在探索中进步和发掘知识，培养各种能力。

2.3 建设虚拟仿真实验室，实现软硬结合的教学环境平台

在自动化专业，很多实验的完成，大部分高校对实验平台的搭建存在很大的困难，受经费、场地等影响，难以搭建实验平台，所以只能靠仿真来实现，自动化专业的特点就是软件和硬件的结合，通过软硬结合的教学环境平台的搭建提高学生编程能力和动手实操的能力，让学生在仿真实验中，掌握实验原理和课本的理论知识。

2.4 提升实验教师素质，加强教师对技术发展的把握

在对学校实验室进行建设过程中，实验教师以及实验教辅人员扮演着重要的角色，鼓励教师和教辅人员积极进行自我深造，不断接受新事物，新技术，了解专业发展动态，积极参与到专业培养方案的修订当中，以顺应时代和技术发展的培养内容进行教学改革，积极参与到教材建设，教学成果转化等相关工作当中[5]。组织教师和教辅人员，积极去国内重点高校调研，借鉴其他高校，管理技术和方法，根据本校实际情况进行改革。

针对实验室管理人员数量紧张和管理程序复杂的问题。可以适当增加研究生助管，助研的岗位，让研究生参与本科生的指导。其次，应该对实验室管理人员进行系统的培训，让实验室管理人员掌握必备的实验流程，快速高效的分类管理实验室。

2.5 采用多种教学方式，完善考核和评价体系

网络的快速发展，教师可以利用，網络技术、信息技术，充分利用线上资源，结合实际需要开展教学。另外可以利用开选修课，利用网络，将实验课开课信息发布给学生，让学生根据兴趣进行线上报名，线下实验室学习和实验[6]。复杂的开课方式，就会给考核方式带来很大困难，作为工科专业的自动，考核和评价标准应以锻炼学生探究和动手能力为主要依据，根据课程性质和培养目标，建立合理完善的考核和评价标准。利用多种形式的考核和评价体系，让学生参与到自己课程的考核决策中，从而增加学生对课程目标的理解，清晰自己的实验脉络，一方面增加学生的实验兴趣，另一方面，提升学生实验效果。

3 结束语

自动化专业的发展应顺应科技的发展，顺应我国现阶段发展的国情。在工业革命4.0、中国制造2025、人工智能新浪潮、新工科教育理念等大环境的影响下，科技的发展指导了自动化专业的发展，本文以自动化专业在新的环境下，自动化专业的实验室建设为主题，通过分析，现阶段高校自动化专业实验室普遍存在的问题，然后提出在新环境下的自动化专业实验室建设的方案，详细的从建设综合实验室，开设创新创业课程，建设创新实验室，软硬结合创建虚拟仿真实验室，增强教师素质，完善实验和实践课程考核和评价体系等方面进行了阐述。高等教育不断深入的改革和不断提高的教学质量，势必会使实验室教学的改革得到重视。在今后自动化专业的实验教学中有待把实验教学内容，课程目标与时代发展结合起来，把实验室的实验与培养学生创新能力和学生步入社会后的工作结合起来。充分借鉴各高校实验室建设经验，做到“以本为本，以生为本”，将实验室的建设以学生的发展，为改革方向。构建新环境下，自动化实验室建设的新模式，通过不断创新和改革，更好地适应国家新工科建设，服务国家战略发展。

参考文献

[1]赵佰亭，等.人工智能和大数据环境下自动化专业教学模式的探索[J].科技视界，2018（20）：109-110.

[2]么洪飞，闫华，徐凤霞.自动化专业开放性实验教学模式的构想与探究[J].高师理科学刊，2016. 36（08）： 第81-84页.

[3]简榕杰.电气工程及其自动化实验室建设探究[J].当代教研论丛，2019（01）：128-129.

[4]曹荣敏，等.工程认证视角下自动化专业创新实验室建设. 实验室研究与探索[J].2019.38（10）：259-264.

[5]沈智鹏，梁金山，于浩淼.网络环境下的自动化专业实验室建设探索与实践[J].教育现代化，2019.6（88）：97-98.

[6]黄艳岩，富雅琼.控制系列专业实验课程的教学改革探索[J].中国电力教育，2012（05）：76-77.