摘要：阐述了电气工程及其自动化专业实验室建设所面临的问题，提出综合实验中心建设的构思。利用虚拟仪器及仿真技术解决实验设备不足的难题，采取多专业共建的方式扩大综合实验室建设规模，将实验室建设与教学科研建设相结合，确保实验内容、实验手段紧跟科技发展，为培养创新型人才提供良好的实验环境。
关键词：综合实验中心；虚拟技术；创新
作者简介：周爱华（1977-），女，四川自贡人，四川理工学院自电学院，副教授；唐玲（1976-），女，四川自贡人，四川理工学院自电学院，副教授。（四川 自贡 643000）
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）33-0187-01
电气工程及其自动化专业的培养目标是：培养宽口径复合型、应用型工程技术人才。实践教学是培养学生创新能力和实践能力的重要环节，许多高校都把该专业的实验室建设作为衡量办学质量的重要指标。在实验室的建设过程中，高校对公共、基础实验室建设普遍高度重视，公共、基础实验条件明显改善，基本可以满足人才培养需要。由于专业实验室面临门类多、数量大、问题多、覆盖面窄、发展更新快等难题，受到诸多办学因素的制约，整体建设水平相对于公共、基础实验室明显滞后，难以满足人才培养的需求。[1]尤其是是电气工程自动化专业近几年发展迅猛，各高校招生人数不断出现新高，更加剧了实验室建设的难度。从当前高校实验室建设的总体情况来看，专业实验室建设既是高校普遍的薄弱环节，也是实验室建设面临的共同难题，更是当前实验室建设的突出重点。本文根据该专业实验教学要求，结合四川理工学院电气专业实验室建设的现状，提出了电气专业综合实验中心建设的构思。
一、完善实验课程体系
专业实验室的建设、管理成果和功能、效益的发挥，必须要有切实可靠、可持续发展的运行、保障机制。[2]制定符合专业发展、能培养学生工程能力，创新精神的实验课程体系是关键，但是，受传统教育观念和体系的影响，很多高校制定的实验内容，基本上遵循一门课程对应一个实验室的方式，实验模式固定，内容单一，缺乏综合型，学生完成的实验项目基本上是验证性实验，处于被动接受的地位，更谈不上创新能力的培养。相互有关的课程之间的实验没有联系，难以做到学科交叉融合。本着“厚基础、重创新”的教育方针，在实验课程的设置上，采取“递进式”教学模式，按照基础实验、应用实验、综合实验三个层次来规划和改善实验条件；通过整合教学内容，改进教学方法，更新教学观念，循序渐进，逐步提高，为学生提供认识工程过程的实验教学环境。[3]三个层次的实验遵循由单门课程、系列课程到专业融合课程的步骤，培养学生实践和创新能力。
学院将各专业的基础课实验进行整合，建立电子电工实验中心，用于完成如电路、模电、数电等基础实验，多个专业共用基础实验设备，极大地节约了人力和物力。实验室要成为理论知识的应用场所，就要求实验室建设贴近专业发展前沿，紧跟科技进步，融入科研氛围。离开了科研创新，离开了学科发展，专业实验室建设将裹足不前。[4]在专业实验室的教学过程中，教学和科研相辅相成，在实验项目中添加教师的科研项目或者是大学生创新基金的项目，都能很好地推动实验内容、实验手段的更新，以研促教，实现实验教学的应用发展。综合型实验有两层含义，一是指专业相关课程之间的融合，二是指专业与专业之间的融合。专业课程融合上考虑制定包含多门课程的实验项目，以综合课程设计的形式，在三年级下学期或四年级上学期开设。通过综合课程设计的锻炼，学生能更好地理解关联课程之间的联系，形成立体的学科体系思想，明确将来就业的方向。如电力电子与电机综合课程设计内容是是利用电力电子的变频技术完成对电机转速的控制，很好地综合了“电力电子技术”、“电气传动”和“电机学”三门课程的教学内容。类似地，MATLAB专题内容是利用Simulink仿真一个自动控制系统，研究在不同控制策略、不同控制参数下系统性能的变化，将MATLAB应用于“自动控制原理”课程。在MATLAB/Simulink环境下建立的系统可以根据需要任意变换，仿真波形直观、形象地展示控制对象的控制效果，帮助学生理解相应的理论知识。专业融合是将专业设备资源整合，实现“1+1>2”。电气工程的电气技术方向与自动化专业之间有着千丝万缕的联系，两个专业共建实验室的方法能实现学科之间交叉融合，建立的实验室又能同时为两个专业的师生服务。如在PLC综合控制实验室中，学生可以完成机械手动作模拟、物料混合控制等实验项目，将电气技术与自动化技术相结合，让学生更好地理解生产过程，接触到与专业相关的领域，拓宽就业方向。
二、建立新型实验教学环境
实验课程体系的完善依托于良好的实验教学环境，新型实验教学环境建设包括硬件和软件两个方面。教学设备的不足是长期困扰实验教学质量的难题，也是实验教学改革发展瓶颈。近几年，在学校的支持下，教师的努力下，增添了一大批电气实验装置，但是电气专业的实验项目对硬件要求高，且占用较大的实验场地，而电气设备更新换代的周期较短，若一次性购置多套设备，需要投入大量的资金，使用几年就淘汰，无疑是对资源的巨大浪费。还有一些实验项目，涉及的电压等级较高，或者是破坏性实验，学生若操作失误容易引发事故，不仅损坏设备，严重时还危及人身安全。但是，学生参与实验是提高工程能力的有效途径，学生能从实验中获取到理论教学中难以传达的知识，而且实验教学是帮助理解理论知识的得力助手。
1.应用虚拟仪器技术
随着计算机技术的发展，仿真工具日益完善，不少实验项目都可以通过仿真完成，但单纯的软件仿真结果过于理想，与实际数据有一定出入。虚拟仪器技术可以实现“软硬”结合，具体而言，就是利用数据采集卡和计算机技术构造各种虚拟实验室，并结合仿真技术，完成多项实验。如典型的电力系统继电保护实验，实验装置价值较高，各种故障实验对电气设备的损害大，同一时间观察的物理量很多，学生普遍感觉难以分析繁复的实验数据。采用虚拟仪器技术后，采集卡采集真实实验数据，传入计算机，一次实验数据不仅可以让学生反复分析，还便于多次实验数据的对比研究，有效解决实验设备不足的问题。同时，还可以利用虚拟技术中的仿真，对复杂实验过程提前进行仿真分析，熟悉实验操作过程，将仿真结果与实际结果对照，认真理解误差产生的原因，可以很好地激发学生思考探索的热情，培养创新精神。
2.实验室建设与实习基地、实训基地建设相结合
专业认识实习、毕业实习的目的是在实际的工程环境下，培养学生工程实践能力，提高人才培养质量。各高校都在积极发展产学研有机结合，将科学研究与人才培养融为一体，故逐步加强校企合作，实习基地的建设，但电气专业所对应的企业是各类电厂 、变电站或电气化程度较高的生产现场，这类场所对安全要求很高，一般不允许学生动手操作，失去了实习的真正含义。如果把实验室建设与实习建设相结合，将一部分投入到校外实习基地的费用用于补充一批具有实训功能的设备，既扩充了现有实验设备，又建立了校内的自己的实习基地，让学生有更多的机会参与实习，可谓一举多得。如DCS现场总线实验室，既可以作为大三学生的实验场所，又可作为毕业班实习基地，还可为学生毕业设计服务。学院现已建立中级电工培训基地，学生在这里进一步得到实践锻炼，还可以考取中级电工证，激发学生学习的热情。
3.师生共建开放式实验室
开放式实验室的建立是为了更好地服务于实践教学，从培养创新型、复合型、研究型和工程型人才的需要出发，给学生搭建一个自主发挥和施展才能的环境。实验室是激发学生创新能力的重要场所，学生在实验中发现问题，解决问题，自发地查阅资料，锻炼了工程应用能力。但毕竟学生的知识面有限，制定的实验方案有很多不足的地方，贸然使用仪器，极有可能损坏仪器。所以，开放式实验室的建设需要教师和学生的共同努力，教师在指导学生的过程中，也会发现学生思想中的闪光点。
三、加强师资队伍建设
实验教学的主体由教师和学生两部分组成，随着实验装置设备的更新，实验手段的改进，实验老师也需要提高业务素质。校内，加强实验老师和理论老师之间的沟通，一方面，便于实验老师根据学科发展制定更完善的实验计划，另一方面，理论老师也可以更好地了解实验技术的发展。校外，应该让实验老师和理论老师一起到生产现场进行调研，更好地掌握学科的前沿技术，丰富教学内容，让学生在掌握基础知识的同时，接触到本专业的前沿技术。
四、结束语
电气专业综合实验中心的建设是逐步进行的，实验内容的更新要紧跟学科发展，实验手段呈现出开放式、多元化发展，在满足学生实验教学需求的同时，实现对学生创新、探索精神的培养，这样培养的人才才能提高就业能力，适应社会发展。
参考文献：
[1]刘向阳,郑海务.专业实验室建设与改革实践[J].实验室研究与探索,2010,(2).
[2]曹中一,刘新星,潘清林.专业实验室建设的探索与实践[J].实验技术与管理,2011,(1).
[3]朱群峰,王晓芳,黄肇.电气工程及自动化专业实验室建设与改革的研究与实践[J].邵阳学院学报(社会科学版),2008,(S1).
[4]冯小燕.基于产学研结合的地方高校专业实验室建设策略[J].实验技术与管理,2009,(8).
（责任编辑：刘辉）
