“机器人及智能制造”专业群的工程实践创新实验室建设探索

陈飞 范扬波 魏碧霞

摘 要：实验室是实施创新教育的场所，建立和完善以培养大学生科技实践能力的工程实践创新实验室在创新教育和创新能力培养中起着非常重要的作用。分析了高校创新实验室的意义，阐述了创新实验室建设在改革传统教学实验和服务学生科研竞赛中发挥的作用，并探讨了实验室的师资队伍管理、仪器设备管理、日常事务管理、科研项目管理和學科竞赛管理。

关键词：工程实践；创新能力；创新实验室；学科竞赛

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）23-0022-03

Abstract： The laboratory is the fundamental condition for the enforcement of innovation education. The establishment and improvement of the engineering practice and innovation laboratory to cultivate the scientific and technological practice ability of college students play a very important role in innovation education and innovative ability cultivation. The significance of innovation laboratory is analyzed， the role of innovation laboratory construction in reforming traditional teaching experiment and serving student scientific research competition is expounded， the management of teachers， equipment and equipment， daily affairs， scientific research projects and subject competition in the laboratory are discussed.

Keywords： engineering practice； subject competition； innovation ability； innovation laboratory

引言

学科专业群是指以重点建设专业作为核心，由若干专业基础相近专业组成，所有专业互相依托支撑。它的发展是随着社会部门分工的精细化，产业结构的不断优化升级应运而生，其目的在于通过多学科专业交叉融合，优化学科结构，推动产业结构的升级，培养具有创新意识的复合型人才[1]。本学院“机器人及智能制造”专业群由三个专业组成：自动化专业、电气工程及其自动化专业、机械设计制造及其自动化专业，这三个专业在课程内容上，有相当一部分共同的理论、技术和技能基础，在实验实训设施、设备上也有大量的设备是共用的，各专业基本可以在同一实训体系中完成实训任务，能够实现学科专业的资源共享，这对于高校实验室的建设具有非常重要的意义。随着科学技术的不断发展及社会经济的不断进步，各类高等学府把创新精神和实践能力的培养作为人才培养的重要内容，教育界也把此作为研究的热点[2]。作为应用型本科院校，不仅要更加深入理解创新教育的内涵，还要注重营造有利于创新人才培养的氛围和环境。

一、建立工程实践创新实验室的意义

工程实践创新实验室，作为创新教育实施的场所，对于最大限度发挥学生的潜能具有重要的意义，对培养学生的创新意识、创新精神和创新能力具有重要的促进作用。建立和完善以培养学生创新精神和创新能力为目标的创新实验室并使之正常运转，不仅仅为学生的实践锻炼提供了物质条件，更是给他们创造了一个广阔的思维空间，其结果是使学生的实践与创新能力得到锻炼，科学的工作态度和创新精神得以培养，参与科学研究的热情得到激发，从而达到创新教育的目的[3]。工程实践创新实验室的建立，也将在学校里营造出浓厚的科研实践创新的氛围，使学生受到创新意识的熏陶，产生自主实验及科技创作的兴趣，培养出适应当前新形势下的创新人才。

二、工程实践创新实验室的工作内容

（一）改革传统教学实验

工程实践创新实验室作为学生创新实践的基地，目的就是为了提高学生的动手实践能力和创新能力。大多数教学实验，特别是技术基础课实验，主要是验证书本上的理论、读取一些数据的单一性实验，缺少对学生综合能力训练的内容，甚至忽略了与生产实际的有机联系，未能体现现代科学技术知识的更新发展[4]。传统的实验教学环节基本上都是实验教学人员按照实验指导书机械化地完成实验内容，学生是在被动的过程当中灌输实验内容，缺少独立思考的时间与空间，师生之间的提问与讨论的交流互动环节也较少，学生的创新思维得不到有效的训练。而工程实践创新实验室可以促使实验教学人员针对传统的实验教学内容进行的更新，优化实验知识结构框架，改革教学的手段和方法，根据现有的理论知识和实际生产实践中的新技术，结合实验仪器开发出符合学生层次水平的不同类型创新型的实验，这类创新型实验使实验内容与科研、工程、社会应用实践密切联系，充分体现现代化学教育的鲜明特色，形成良性互动，以能力培养为核心，分层次、多模块相互衔接的科学系统的实验教学体系，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合[5]。实验教学过程可以引导学生综合利用所学过的专业知识，自己设计可行的方案，解决实验中遇到的各种问题，充分调动学生的参与积极性，发挥其自身的主观能动性和创造性，给予学生充分施展个人能力的广阔平台。

（二）服务学生科研竞赛

科技竞赛作为学生综合实践训练的有效载体，在创新能力的培养中发挥着重要的作用。科技竞赛的意义不仅在于帮助学生树立创新观念，培养实践动手能力，提高他们分析问题和解决问题的能力，而且能够引导他们主动参与学习、培养积累知识的意识，逐步达到独立解决科研问题的目标[6]。目前，本专业群学生参与的科技竞赛主要有大学生机器人竞赛、大学生机械创新设计大赛和大学生工程训练综合能力竞赛。这三个大赛都是学生根据大赛命题要求，以团队的方式，在老师的指导下查阅文献资料、设计比赛方案、加工零件、调试程序，将理论知识应用到实践当中，提高他们自身科研创新能力和实践动手能力。特别是在机器人大赛中，专业群中的三个专业的学生团结协作，其中自动化专业主要负责机器人的控制与管理，电气工程及其自动化专业负责机器人相关的电气驱动装置，机械设计制造及其自动化专业负责机器人的机械结构设计与工艺，进一步彰显了专业群实验室建设的意义。大学生通过参与机器人竞赛，综合应用所学知识，不断提出问题、分析问题、解决问题，同时进行自我学习、自我完善和自我创新[7]。近四年来，学生在这三大竞赛中获得了省级一等奖四十多项，国家级二十多项，甚至还有学生的作品申请了专利，既为其他学生起到了示范带头作用，也为学院取得了不少的荣誉。今后将进一步以实验室的建设为契机，争取在三大竞赛中获得更出色的成绩。

除此之外，各高校都在积极响应并实施国家的大学生创新创业训练计划，其中的创新训练项目就是学生团队自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果交流等工作。创新项目以项目为载体，调动学生学习的主动性、积极性和创造性，能激发学生的创新思维和创新意識，让学生学会思考问题、解决问题的方法，提高学生创新能力和实践能力，并且对学生还有一定的经费补助[8]。工程实践创新实验室为创新训练项目的实施提供了更加广阔的平台，学校应大力鼓励学生申请校级、省级甚至国家级创新项目，鼓励教师指导学生创新项目，使实验室的资源得到更充分的利用。在创新项目训练实施的过程中，学生培养了文献检索的能力，初步掌握了有效的科研方法，在动手实践中提高了多角度解决问题、分析问题的能力。学生通过参与大学生创新训练项目，不仅对科研工作有了深刻的认识，提升了个人的科研素质，在精神层面上也得到了熏陶和培养，促进了学生的全面发展，使学生具有全面良好的综合素质，成为创新能力培养的关键[9]。

三、工程实践创新实验室的管理

在对工程实践创新实验室的仪器设备投入建设的同时，要加强对实验室运行管理机制的建设。不仅包括实验室的仪器设备及日常管理，还包括师资队伍和学生团队的管理，只有在这些方面体现创新的本质特色，才能为师生提供更好的创新教育和创新实践的平台。

（一）开放性和人性化相结合的管理

目前，许多高校为了更好地实现资源共享，都在大力推行开放性实验室的建设，通过增加开放时间，将实验室的仪器设备等资源向学校师生全面开放，使有限的实验室资源得到更有效的利用。但是，开放性实验室的建设不能局限于时间和空间上的开放，更重要的是教学管理体制、教学内容、教学方法、教学手段、教学观念的开放，真正体现出以人为本、重在人才培养的核心内涵[10]。在时间上，创新实验室实现全天候开放制度，只要通过预约，都可以随时进入实验室；在空间上，创新实验室中的实验场地、实验仪器、工具设备都可全面开放，只要申请都可以使用；在实验人员上，凡是参加学科竞赛、科研项目的学生皆可申请，对于自主学习能力强的同学，若有意愿结合自己感兴趣的学科设计创新实验内容，实验室也愿意为他们提供帮助；在指导教师方面，本着双向选择的原则，学生可以自行联系专业群的专业任课老师或实验教师，也可以由实验室根据项目内容和竞赛主题，向学生推荐合适的指导老师，如果涉及到校企合作项目，也可以由企业的工程师和校内导师共同担任指导教师；在创新项目上，一方面是学科竞赛，根据其特定的主题，鼓励学生团队报名，完成从方案设计、实物制作、作品调试等一系列过程，另一方面是学生自行开发科研项目，根据自身兴趣和特长，以学生个人或团体的名义积极申报校级、省级、国家级大学生创新创业项目训练计划，实验室也会积极与专业课老师接洽，将他们的科研项目进行公布，鼓励学生积极加入到导师的科研项目组当中。只有从时间上、空间上、实验人员上、指导教师上、创新项目上共同实现协调开放，结合人性化的措施，才能更好地培养学生协同工作及创新的能力。

（二）师资队伍的管理

实验室的师资队伍主要分为两类群体，一类是负责实验教学和管理的固定专职实验教师，另一类是指导科技竞赛和科研项目的流动兼职实验教师。实验室遵循专职与兼职相结合、“统一规划，分工负责”的原则，明确实验室人员的岗位职责，增强科研服务意识[11]。专职实验教师除了完成专业课的实验教学任务以外，还需要与时俱进，结合现代科学技术进步与实验仪器的更新，适时对部分实验内容和实验方法做出一些补充修改，不断完善实验指导书的编制工作；还需要在实验教学的过程中不断总结，将一些零散的独立实验根据课程的联系紧密程度有机结合，重新整合实验内容，增加综合型和创新型实验。这就要求实验专职教师要不断提高自身的业务素质，不断开拓进取，同时学院和系也要为实验教师水平的提高提供更多学习培训的机会，使他们能够进一步提高业务水平。对于科研项目及科技竞赛，考虑到其可能涉及到不同专业的学生以及不同学科，兼职教师和专职教师都可以担任科研项目和科技竞赛的指导教师，采取“兼职为主，专职为辅”的办法，指导教师可以根据项目和竞赛的需要，与实验教师共同探讨项目、学生团队、实验设备的管理，在指导学生团队的同时，无形中也为创新实验室的建设起到促进的作用。通过对教师人才队伍的优化配置，充分发挥工程实践创新实验室为教学、科研和学科竞赛服务的功能。

（三）仪器设备及日常事务的管理

由于使用开放性的运行机制，创新实验室的开放时间和实验的项目内容都存在不确定性，再加上出入实验室的人员流动性较大，涉及到的实验仪器设备较多，因此，要建立一套较为完善的实验室管理体制。为更好地体现学生的主导地位，创新实验室可采取以学生为主、以教为辅、开放的自主管理模式[12]。实验教师平时要完成很多的教学实验，很难再安排足够的精力来对实验室各项事务进行处理，因此，要适当多培养学生自我的实验管理能力。对于日常的出入预约等事务，可以利用网络化的管理手段，在校园网内部建立创新实验室网站，学生可以直接在网上预约时间，实验室还可以设置打卡机，学生进出凭学生证刷卡即可，这样实验室也可以实时监控人员流量，做好合理的人员控制。对于实验设备可以采用项目负责制的方法，由项目组专人对项目中用到的实验设备负责并保养维护，保证设备的正常运转，并在每次使用设备后做好登记工作。另外，还可以通过设立勤工俭学岗位，聘请责任心强的学生对实验室的日常工作和通用工具和仪器的使用进行管理，既保证了创新实验室的稳定运行，又培养了学生自身的责任感和管理能力。

（四）科研项目及学科竞赛的管理

科研项目和学科竞赛一般都具有历时时间长、学生群体大、涉及面广的特点，因此，创新实验室不仅要为它们提供场所，更要进一步做好过程管理工作，促进项目及竞赛的有序良好运转。创新实验室会将每年的学科竞赛文件在实验室网站向学生第一时间公布，并召开动员大会，鼓励同学们积极参加；在网站上也将实时更新专业群老师的在研项目和学生创新项目信息，学生可以直接在网上报名参加并选择指导老师；创新实验室还会不定期邀请相关的指导老师和学生，召开创新理论讲座、创新论坛、创新设计、科技竞赛交流会、创新成果展示等，让广大学生可以分享最新前沿科技、吸取经验教训，更好地扩充创新实验室的职能。

四、结束语

工程实践创新实验室在高校的创新教育和创新能力培养中发挥着至关重要的作用，它不仅为学生的创新实践活动提供了宽松自由的环境和平台，也为高校的学生创新能力培养提供了强力的科学手段。基于专业群的创新实验室，更要进一步加强创新实验室的建设和管理，协调好专业群实验资源的整合，使其得到正常运行并最大化的有效利用。在专业群的建设过程中，还要继续完善创新实验室，在实践中不断探索更好的创新教育途径和创新能力培养方式。

參考文献：

[1]关丽梅.地方高校转型背景下的学科专业群建设研究[J].继续教育研究，2014（12）：72-74.

[2]王宏，吴文虎.清华实践教学“赛课结合”新思路[J].计算机教育， 2006（7）：10-12.

[3]白广梅.关于创新实验室建设的思考[J].实验技术与管理，2007，24（2）：136-138.

[4]杨国良，高瑞光.新形势下高校实验教学改革的思考[J].教学研究，2005，28（1）：62-65.

[5]王京生.实验教学改革的探讨与创新[J].科技创新导报，2010（14）：171-172.

[6]孙盛.科技竞赛在本科创新教育中的探索与实践[J].广东工业大学学报，2008（8）：148-149.

[7]陈巍.基于机器人竞赛的大学生创新能力的培养模式[J].实验室研究与探索，2012，31（7）：297-300.

[8]曾树洪，唐明星.应用型地方本科院校创新实验室的建设与管理模式探索[J].实验技术与管理，2015，32（7）：16-18.

[9]陈立钢.基于大学生创新训练项目探讨化学专业大学生创新能力的培养[J].高教论坛，2013（3）：27-29.

[10]马忠丽，董宇艳，董国强.高校开放性实验室建设探讨[J].实验技术与管理，2005，22（7）：112-115.

[11]龚迎莉，杨锐明，禚玉群.工科专业实验室“人性化、精细化”管理实践[J].实验技术与管理，2010，27（7）：170-172.

[12]李平，吴杨，王佳楠，等.建设特色实验室提高实验教学质量[J].实验室科学，2014，17（2）：1-2，7.