專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合的實(shí)踐與思考

羅紹新

（南京工程學(xué)院 汽車與軌道交通學(xué)院，江蘇 南京 211167）

摘要：本文從結(jié)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)落實(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，通過實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，到利用畢業(yè)設(shè)計(jì)推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目更好地完成等三方面分析了專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合的教學(xué)實(shí)踐，再根據(jù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合所取得的成果和經(jīng)驗(yàn)，得出了兩者互相推動(dòng)、互相促進(jìn)、獲得雙贏局面的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；畢業(yè)設(shè)計(jì)；工程實(shí)踐能力

中圖分類號(hào)：G482；G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）26-0248-03

一、引言

高校實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校人才培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究以及社會(huì)服務(wù)的重要基地，是辦好學(xué)校的基本條件之一。我校作為應(yīng)用型本科院校，其培養(yǎng)目標(biāo)是面向生產(chǎn)、管理、服務(wù)第一線工作的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才，強(qiáng)調(diào)學(xué)用結(jié)合、學(xué)做結(jié)合、學(xué)創(chuàng)結(jié)合，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)、區(qū)域社會(huì)和行業(yè)發(fā)展服務(wù)。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)起著重要的作用，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的重要基地。因此，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)必須與學(xué)科建設(shè)、教學(xué)科研相結(jié)合，才能建設(shè)出先進(jìn)的、適應(yīng)新世紀(jì)要求、具有鮮明特色的學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。我們汽車與軌道交通學(xué)院作為學(xué)校的一個(gè)新建學(xué)院，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中為克服經(jīng)費(fèi)不足，避免實(shí)驗(yàn)設(shè)備固化和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目陳舊等問題，確保專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)有利于學(xué)科專業(yè)的發(fā)展和教學(xué)、科研水平的提高，為此，我們提出了將專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)來做好專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的預(yù)規(guī)劃、開發(fā)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、為自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備做好鋪墊工作等，既提高了畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，又為專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

二、結(jié)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)做好畢業(yè)設(shè)計(jì)選題工作

恰當(dāng)?shù)漠厴I(yè)設(shè)計(jì)選題是學(xué)生順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的先決條件。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題來自于本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目，符合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)要求。結(jié)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的課題主要有三類：①實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃類；②實(shí)驗(yàn)裝置開發(fā)類；③新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)類。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)通常與學(xué)科專業(yè)建設(shè)、教學(xué)基地建設(shè)等緊密結(jié)合，其建設(shè)規(guī)劃的制定離不開學(xué)科專業(yè)的發(fā)展規(guī)劃和專業(yè)人才培養(yǎng)方案，但由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)的緊張，只能量力而行地建設(shè)一些緊缺的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，其他專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)只能依靠中地共建項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)。近幾年來，我們根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等需要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，統(tǒng)籌規(guī)劃了我院車輛工程實(shí)驗(yàn)中心的各個(gè)實(shí)驗(yàn)分室，將其中一部分實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)規(guī)劃作為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，如汽車綜合性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室方案論證與設(shè)計(jì)、汽車電子控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室方案論證與設(shè)計(jì)、新能源汽車實(shí)驗(yàn)室方案論證與設(shè)計(jì)、交通控制實(shí)驗(yàn)室方案論證與設(shè)計(jì)等，由學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)來完成部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的預(yù)規(guī)劃，后來在申報(bào)中地共建實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目時(shí)得到了很好的借鑒，獲批兩個(gè)中地共建項(xiàng)目，資金約600萬元。

用于畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置開發(fā)類課題有很多，這類課題需要有一定的知識(shí)結(jié)構(gòu)，涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)、流體傳動(dòng)設(shè)計(jì)、自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)等，需要學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，工作量較大，可將其作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)的課題。如將“電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)”分成三個(gè)子課題，分別是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能測(cè)試軟件設(shè)計(jì)，由三個(gè)學(xué)生組成設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來完成整個(gè)課題，這樣，每個(gè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)難度和任務(wù)量都比較適中，由于三個(gè)子課題對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求各不相同，將任務(wù)分配到不同專業(yè)方向的班級(jí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)子課題由車輛工程汽車技術(shù)專業(yè)方向的學(xué)生承擔(dān)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)子課題由車輛工程車輛電子電氣專業(yè)方向的學(xué)生承擔(dān)。

用于畢業(yè)設(shè)計(jì)的新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)通常是針對(duì)新建專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的，這類課題需要學(xué)生掌握已有實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理，通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并與設(shè)備供應(yīng)商合作對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)，以使開發(fā)出來的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能更好地滿足本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)目的。這些課題既注重對(duì)學(xué)生基本能力的培養(yǎng)，又能充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性，使他們?cè)诟髯砸延兄R(shí)和能力的基礎(chǔ)上都有較大的提高。

三、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力

工程實(shí)踐能力主要包括工程設(shè)計(jì)能力、信息檢索與處理能力、組織管理能力、分析問題解決問題能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、科研能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流能力以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力等。結(jié)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題是緊密結(jié)合工程實(shí)踐的，可使學(xué)生在“真刀真槍”中得到訓(xùn)練。下面以“電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)”這一課題為例說明如何在畢業(yè)設(shè)計(jì)中提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

“電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)”這一課題本身是一個(gè)實(shí)際的工程項(xiàng)目，需要通過項(xiàng)目規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)來完成。通常由指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的需求完成項(xiàng)目規(guī)劃，所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的性能試驗(yàn)，包括功能試驗(yàn)、輸入輸出特性試驗(yàn)、助力電流特性試驗(yàn)、反向沖擊試驗(yàn)、回正特性試驗(yàn)、空載轉(zhuǎn)動(dòng)力矩試驗(yàn)等，學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)來完成方案設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。這是一個(gè)需要三人合作完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，其中的方案設(shè)計(jì)是三人共同完成的任務(wù)，詳細(xì)設(shè)計(jì)由三人各自獨(dú)立完成。

在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，首先要了解課題的主要任務(wù)、目標(biāo)，通過查閱有關(guān)資料和調(diào)研，擬定總的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行方案的比較和設(shè)計(jì)。這一階段主要培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力、信息檢索與處理能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力等。收集資料和積累知識(shí)就是繼承前人和別人的科學(xué)研究成果，繼承的目的是為了創(chuàng)新，為社會(huì)實(shí)踐服務(wù)。讓學(xué)生學(xué)會(huì)在圖書館、網(wǎng)上進(jìn)行論文檢索的主要方法，要求學(xué)生依據(jù)課題的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)論文的檢索、收集、學(xué)習(xí)等，閱讀和分析已有的相關(guān)文獻(xiàn)，可高效率地獲得有益的觀點(diǎn)和建議，這大大提高了學(xué)生獲取知識(shí)的能力，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生總結(jié)分析出設(shè)計(jì)思路，完成方案的分析比較，按工程設(shè)計(jì)的慣例，求優(yōu)化而不求惟一答案，強(qiáng)調(diào)綜合地分析問題，從而在很大程度上激發(fā)了學(xué)生的求知欲和科研積極性，培養(yǎng)了他們獨(dú)立自主的創(chuàng)新能力。在進(jìn)行該課題的方案設(shè)計(jì)時(shí)，要以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置技術(shù)條件和試驗(yàn)方法》作為依據(jù)，可先根據(jù)個(gè)人設(shè)計(jì)的重點(diǎn)提出本人設(shè)計(jì)部分的幾個(gè)方案，再綜合起來進(jìn)行優(yōu)化，通過團(tuán)結(jié)協(xié)作，確定出最佳的方案，共同完成總體方案設(shè)計(jì)。

接下來進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，每個(gè)學(xué)生均在總體方案的基礎(chǔ)上開始進(jìn)行子課題的設(shè)計(jì)。這一階段主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)的能力、獨(dú)立科研能力、分析問題解決問題能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等。做機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)子課題的學(xué)生需完成輸入端旋轉(zhuǎn)動(dòng)作器、輸出端旋轉(zhuǎn)動(dòng)作器、工裝夾具、逆向沖擊部分和臺(tái)架的設(shè)計(jì)。其中，動(dòng)作器由伺服電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器等組成，這些部件只需通過計(jì)算然后合理選擇就可以，減速器與電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置輸入、輸出軸之間的聯(lián)軸器如果選不到合適的就需要自己設(shè)計(jì)。工裝夾具、逆向沖擊部分和臺(tái)架需自行設(shè)計(jì)。做控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)子課題的學(xué)生需完成傳感器的選擇、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇、硬件電路圖和PCB板圖設(shè)計(jì)、電氣接線圖設(shè)計(jì)、元器件的詳細(xì)清單、電路板卡的制作、控制系統(tǒng)組裝等。做數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)子課題的學(xué)生需完成的主要軟件模塊包括系統(tǒng)管理、項(xiàng)目測(cè)試、實(shí)驗(yàn)臺(tái)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、結(jié)果處理和顯示等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行控制、對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)定、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的試驗(yàn)方法并得到測(cè)試結(jié)果、對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、顯示、存檔、查詢、打印等。

通過完成這樣的工程實(shí)際課題，整個(gè)團(tuán)隊(duì)相當(dāng)于完成了一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的絕大部分工作，充分發(fā)揮了學(xué)生的設(shè)計(jì)主動(dòng)性，強(qiáng)化了工程實(shí)踐能力中的獲取知識(shí)的能力、運(yùn)用知識(shí)的能力、共享知識(shí)的能力、發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力、傳播知識(shí)的能力，大大提高了畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，該團(tuán)隊(duì)課題中有2人的畢業(yè)設(shè)計(jì)獲得了優(yōu)秀。

四、利用畢業(yè)設(shè)計(jì)推動(dòng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目的完成

把專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目通過畢業(yè)設(shè)計(jì)完成預(yù)演，有利于更好地完成專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，完善、豐富了教學(xué)內(nèi)容，并且更加適應(yīng)了學(xué)科及專業(yè)的建設(shè)，充實(shí)了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。可見它不僅有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，而且加快了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的步伐。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)室有許多實(shí)驗(yàn)設(shè)備屬于單件小批量的專用設(shè)備，生產(chǎn)廠家能否及時(shí)生產(chǎn)出來，生產(chǎn)出來的實(shí)驗(yàn)設(shè)備能否滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，都給專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)帶來很大困擾。如我院的汽車電子控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室作為獲批的中地共建項(xiàng)目“低碳-新能源汽車教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)”的子項(xiàng)目，于2011年開始建設(shè)，由于與該專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題如“汽車電子控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室方案論證與設(shè)計(jì)”、“電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)”、“雙離合器式變速器仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”已于先期完成，其方案設(shè)計(jì)均被生產(chǎn)廠家所借鑒，縮短了生產(chǎn)周期，2011年底完成了設(shè)備交付，但廠家提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書無法滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，為此，我們將該實(shí)驗(yàn)室的10套汽車電子控制仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)作為2012屆的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，學(xué)生通過熟悉這些實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)、工作原理和操作，開發(fā)出了滿足教學(xué)要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，完成了實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)報(bào)告，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中還發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)出現(xiàn)的一些問題，經(jīng)過與廠家溝通，很好地解決了問題。這不但使廠家生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備更好地滿足了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，而且縮短了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的驗(yàn)收周期，大大提高了實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)成效。通過我們和廠家的共同努力，該實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為了國(guó)內(nèi)第一個(gè)汽車電子網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

五、結(jié)語

作為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的本科院校，其專業(yè)教育是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)掌握，專業(yè)技能、專業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力的訓(xùn)練培養(yǎng)離不開高水平的專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐條件。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)既是高等學(xué)校普遍的薄弱環(huán)節(jié)，也是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)面臨的共同難題。將專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的工程實(shí)踐環(huán)境，使學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，更好地將本專業(yè)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，強(qiáng)化各項(xiàng)工程實(shí)踐能力，從而達(dá)到提升畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的目的，同時(shí)，促使專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)得更快更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬長(zhǎng)建.高?？焖侔l(fā)展期實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的若干問題[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27（9）：133-135.

[2]龐國(guó)英.高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)在教學(xué)和科研中的地位和作用[J].成都?xì)庀髮W(xué)院學(xué)報(bào)，1999，14（2）：200-203.

[3]陳小虎，屈華昌，等.教學(xué)應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)理念及其路徑選擇[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2005，（2）：58-60.

[4]陳睿.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23（9）：86-88.

[5]孫江龍，李天勻，等.專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的新思路[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25（7）：864-865.

[6]黃耀麗，尹傳高，等.地方高校實(shí)驗(yàn)室體制及專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005，24（10）：113-115.

[7]夏魯惠.高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）教學(xué)情況調(diào)研報(bào)告[J].高等理科教育，2004，（1）：46-48.

[8]馬洪新.地方院校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的思路與實(shí)踐[J].職業(yè)時(shí)空，2011，（1）：112-113.

[9]袁劍波，鄭健龍.工程實(shí)踐能力：培養(yǎng)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵[J].高等工程教育研究，2002，（3）：35-37.

[10]陳言俊，王延偉，等.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與創(chuàng)新教學(xué)的實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009，26（1）：11-13.