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應用型本科教育是以培養知識、能力和素質全面協調發展，具有較強的實踐能力和創新精神，面向生產、建設、管理等一線的高級應用型人才為目標定位的高等教育[1]。發展應用型本科教育，既是我國經濟社會發展的要求，也對高等教育大眾化進程起到了積極的促進作用。我校依據應用型的辦學定位和區域經濟的發展需求，以“大應用觀、大工程觀”為引領確立了應用型專業人才培養目標，構建了新的人才培養方案。《機械制造技術基礎》課程是機械類各專業一門重要的專業基礎課程，課題組根據學校教學改革精神及機械類專業應用型人才的培養目標要求，對課程在理論教學與生產實際相結合、課程知識與實踐創新相融合、教學改革與資源建設相結合等方面進行了研究與實踐探索，取得了顯著的效果。
一、將理論教學與生產實際相結合
應用型本科教育的課程體系具有其特點，它不是建立在學科體系上而是以技術體系為依據的課程內容體系[2]。在“厚基礎、重實踐、能創新、高素質”目標指導下，強調理論的應用性與技術的先進性。該課程的教學內容與制造企業的生產實際密切相關，它主要介紹機械產品的生產過程及生產活動的組織、機械加工方法、機械加工過程及其系統。為了滿足機械類應用型人才的培養目標要求，教學內容體系以實際工程為背景，以機械制造工藝過程為主線，從機床、刀具到夾具設計、工藝制訂、加工裝配，均要符合企業技術體系和實際流程。教學內容強調基本理論、基礎知識與工程應用的有機結合，根據徐州的地緣優勢，引入了工程機械零件如油缸、殼體等零件的加工工藝，并注重經典知識與新技術相結合，保證了教學內容的先進性。
面向應用型工程人才的培養，專業理論以“夠用”為度，強化案例教學，突出實用性。對課堂活動應精心設計和組織，課程各章節以案例導入、問題導向，充分激發學生的學習興趣。講授中采用置疑討論、交流互動等啟發式教學方法，引導學生積極思考、分析討論，避免單純“灌輸型”傳授知識。對于重點難點內容，精講多練，有助于課堂教學質量的提高。對于卓越班采用小班授課，更易于師生交流互動、翻轉課堂，強化了對學生分析解決問題能力的培養。
教學中靈活運用多媒體課件、實物教具等輔助教學手段，可顯著提高課堂教學效果。對多媒體課件要精心設計，合理選用動態仿真、現場視頻、3D模型等，創設教學情境，豐富信息量，使學生學習的積極性更高。如講解機床結構和傳動系統時，若采用機床剖切圖或錄像進行教學的話，學生難以看清楚機床內部結構，教學效果不理想。為此課題組基于Pro/E軟件建立了CA6140機床的3D模型并進行了運動仿真，課堂教學中可演示機床每個部件的構成、空間位置關系、傳動系統特點等，非常直觀形象，使學生能深入理解并掌握知識要點，增強了課程學習的趣味性。充分利用多種教具和現場教學，形象直觀，可促使理論與實踐有機結合。如講解車刀和鉆、擴、攻絲、磨削等加工工藝時，教師將車刀及模型、小型手工電鉆、拋光機、磨平機等帶進課堂，對照實物講解刀具幾何角度、現場在鋁板上進行鉆孔、攻絲、對板件進行磨邊、拋光等[3]，并在課間和課后現場指導學生進行試加工，增強學生對機加工工藝的感性認識。
課后除布置思考題和作業，安排習題課及作業講評，鞏固課堂所學知識外，充分運用網絡課程教學平臺開辟第二課堂，實現師生網上交流與互動，引導學生挖掘和利用網絡中與教學內容相關的信息資源，在牢固掌握課程知識的基礎上，培養學生信息收集、辨別及合理利用的意識，不斷提升學生的綜合能力。課程設計以選擇企業案例中的典型零件為對象，增強了課程設計的真實性[4]。設計任務包括繪制零件圖、毛坯圖，編制零件機械加工工藝卡、工序卡，繪制夾具裝配圖和撰寫設計說明書等，進行綜合訓練。設計手段由二維設計逐漸向三維設計、裝配過渡，以培養學生創新設計和工程實踐能力。為保證課程設計質量，指導教師組成答辯小組，對每個學生進行答辯，從圖紙、說明書、對知識的掌握程度等方面嚴格把關。生產實習環節集中在中國一拖集團有限公司等企業進行，學校與企業結合共同培養機械類應用型人才。為保證實習效果，實施“企業導師講解+校內導師講解+分組討論+教師總結+撰寫實習報告”的實習模式。企業導師講解之后，校內導師必須將重點問題逐個講解，各分廠實習結束后在非生產區分組討論，補充完善實習日記及實習報告。
二、將課程知識與實踐創新相融合
對機械類應用型人才不僅要強化工程實踐能力的培養，更要注重對學生科技創新意識的培養[5]。課題組教師積極指導學生參與科研課題、課外科技活動等創新活動，組織學生參加國家、省市等各大賽事，以培養和提高學生的實踐創新能力。對于本課程教學中的難點和學生不易理解的知識點，如刀具的幾何角度部分，教師將其問題提煉出來以項目的形式帶領學生進行研究，設計了基于單片機集語音、動作、視頻為一體的多功能動態刀具幾何角度演示裝置，獲得了全國大學生機械創新設計大賽二等獎，獲江蘇省大學生機械創新設計大賽一等獎，并授權發明專利。這既解決了教學難題，又鍛煉了學生的創新設計能力。針對課程中刀具切削溫度的知識點，教師指導學生開發了基于紅外測溫技術的刀具溫度測量裝置等，既鍛煉了學生的創新能力，也具有很好的應用效果。課題組教師鼓勵學生積極申報各類大學生實踐創新訓練計劃項目，指導學生將課程和生活中的有關技術問題進行提煉，并通過創新項目加以解決。指導學生進行科技論文寫作和專利申報，培養其科學素養。實踐表明，對學生科學素質的培養，能有效地促進學生創新能力的提升。兩年來，充分利用我校的國家級工程實踐教育中心的優勢條件，指導學生完成了國家級、省級實踐創新訓練項目3項，指導學生發表學術論文2篇，獲批發明專利和實用新型專利3項。指導學生獲得第四屆、第五屆“浩辰杯”華東區大學生CAD應用技能競賽中獲一等獎2項、二等獎6項。指導學生獲省級優秀畢業設計三等獎1項、校級優秀畢業設計獎2項。
三、將教學改革與資源建設相結合
圍繞機械類應用型人才的教學目標要求深入開展課程教學改革，促進了課程資源的建設。課題組根據機械類應用型人才的培養目標要求，結合工程實際合理安排課程內容體系，強化案例教學，主編出版了機械類創新應用型人才培養規劃教材《機械制造技術基礎》，已在省內外多所院校中推廣使用，受到了大家的好評。應用型人才的培養更加注重學生工程實踐能力的提高。我校不但增加了實踐類課程的學分比重，也調整了實踐教學內容，以更多的綜合實驗取代傳統的驗證性實驗，以更多的生產一線實景教學取代傳統的實驗室模擬教學。教師積極主持、參與實踐實驗教學設計，指導學生參與實驗室建設等實踐活動，收到了顯著成效。如指導“夾具拆裝與調整”實驗時，選拔一些學生參加機床夾具的設計制作項目，充實實驗室資源建設。學生利用課外時間完成夾具設計、工藝制訂、加工裝配等，制作完成機床夾具實驗裝置2套。在整個項目過程中將設計（3D建模、裝配、仿真，標準查詢，標準件選型，材料選擇）、繪制工程圖、工藝制訂、機械加工（車削、銑削、鉆孔、攻絲等）、電火花線切割加工、裝配（含配作加工）全部貫穿起來，有利于本專業知識的融會貫通，使學生實際工程能力得到明顯提升。
[關鍵詞]液壓實驗臺、比例換向閥、PLC、CAT
中圖分類號：TH702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）16-0397-01
1 實驗臺使用的重要性
液壓傳動教學實驗臺的使用緊密圍繞培養應用技術型人才的核心目標，從生產實踐出發，可實現機械、電氣、液壓等多學科的交叉融合，學生通過完成液壓實驗，可以培養學生動手能力、理論與實踐相結合能力、團隊協作能力、創新能力和解決實際問題的能力，在實驗過程中充分發揮學生的主導作用，使學生掌握機電液一體化的實踐與應用技巧，提高學生對液壓系統的設計和分析能力，該液壓傳動實驗設備將為液壓相關課程的教學及應用技術型人才的培養發揮極其重要的作用[1]。
2 液壓實驗臺系統的設計
實驗臺融合了機械、電氣、液壓等技術，使用通用的定量和變量結合液壓泵站，保證良好的動力性能，并引入了電液比例閥，使系統的功能得到極大的擴展，更符合企業實際；實驗臺集成壓力、流量、轉速等多種傳感器，可對液壓系統各參數進行測量，對閥類元件各項性能參數進行跟蹤檢測；為了提高系統的開放性和可擴展性，實驗回路中液壓元件之間連接方式采用快換接頭，連接方便可靠，必要部位使用密封材料確保不漏油，保證實驗過程的清潔干凈；引入液壓CAT數據采集技術，可以實時地完成對被測對象的數據采集、運算和存儲工作；采用可編程控制器對實驗過程進行控制，并使其能與PC通訊，具有自動控制、在線編程監控功能；引入液壓仿真軟件AMESim，能夠對液壓回路進行仿真演示，幫助學生更好地理解系統的原理[2]。
實驗臺控制系統采用AC220V供電，電磁閥采用DC24V供電；能夠實現由電磁換向閥對各個回路的動作進行控制；能夠實現對液壓系統中定量泵電動機、變量泵電動機的起動、停止控制；能夠對液壓回路壓力流量、液壓缸伸縮運動位置等模擬信號進行采集、監測；使用西門子S7-200 PLC，并結合計算機進行控制，使實驗的過程貼近生產實際；電氣系統工作要安全、可靠；配合一些基礎的閥類元件，該實驗臺要能夠承擔液壓傳動類、液壓比例控制等相關實驗任務[3]。
3 電液比例控制技術
該實驗臺中應用了電液比例控制技術。比例控制是一種能夠使輸出被控量與輸入指令信號之間建立線性關系，當改變指令信號時，輸出被控量會成比例的發生變化的新技術。電液比例控制就是通過對輸入電流的比例調節達到對液壓量的比例控制。電液比例閥是電液比例控制技術的產物，它以傳統液壓控制閥為基礎，采用模擬式電-機械轉換機構，可把指令電信號變為位移信號輸出，改變閥芯位移，連續成比例的地控制液壓系統的壓力、方向與流量。
從控制特性看，比例閥接近伺服閥，控制精度高；從抗污染、可靠性和經濟性看，比例閥接近開關控制閥，因此，電液比例閥兼有兩者的很多優點：
（1）利用電信號便于遠程的傳輸特點，可以實現自控、程控或遙控，使閥的位置上的設計靈活性以及實驗臺的設計柔性得到提高。
（2）結合液壓技術與微電子技術，有利于實現機電液一體化。
（3）抗污能力強，維護和保養方便，具有良好的節能效果。
（4）系統輸入一定大小與正負的指令電信號，可對流體壓力、流量等參數成比例的調節，使執行元件的力、方向與速度得到連續性地控制，最終實現無級調速。
（5）采用反饋與校正提高閥的穩態精度與動態響應品質，實現特定控制目的。
（6）可在電液比例控制器中預設定斜坡信號，實現執行元件準確無沖擊地加速、減速過程，改善動作質量縮短工作循環時間[4]。
4 AMESim液壓系統仿真
由于液壓系統仿真建模過程的復雜性，以及為了便于液壓系統與其他系統的聯合仿真，近些年來國外尤其是歐洲陸續研制出一些更為實用的液壓機械電氣仿真軟件，并獲得了成功的應用。AMESim軟件就是其中的杰出代表。AMESim是西門子公司旗下的一款功能十分強大的仿真軟件，該軟件包含了多學科領域的20多種模型庫，1500多個子模型，可以用來仿真分析航空航天、車輛和工程機械等多種工業設備，AMESim采用的是基于物理模型的圖形化建模方式，可以將工程師從單調的數學模型建模中解放出來，從而更專注系統特性的研究，AMESim的兼容性也非常好，可以實現與現在機、電、液、熱、控等各個領域主流仿真軟件的聯合仿真。我們利用該軟件對實驗系統進行仿真，可以幫助學生更好地理解相關現象。
5 結論
分析國內外現有的液壓實驗臺的特點，根據現行的國家和機械行業標準中有關試驗方法的要求，設計了液壓實驗臺系統；綜合運用電液比例控制技術、PLC控制技術、計算機輔助控制及測試技術等，使液壓實驗臺系統能夠實現其期望的功能；通過應用液壓仿真軟件AMESim的仿真分析，對實驗系統進行建模、仿真[4]。利用該實驗臺能夠幫助學生對理論課程內學到的相關知識進行更好的理解，對教學有一定的幫助。
參考文獻：
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關鍵詞：儀器設備；高等學校；科學管理
作者簡介：杜偉勝（1976-），男，河北大城人，石家莊鐵道大學國有資產管理處，實驗師；王翠艷（1979-），女，江蘇沛縣人，石家莊鐵道大學國有資產管理處，講師。（河北 石家莊 050043）
基金項目：本文系河北省教育廳人文社科項目“基于高校創新平臺建設的實驗設備資源配置模式研究”（項目編號：SZ2011329）的研究成果。
中圖分類號：G647 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0253-02
儀器設備作為高等學校發展的主要物質資源組織方式，是高校發展的載體和基石，它在一定程度上反映了學校的教學質量、科研水平、管理水平，其諸要素和諧統一發展對于提升學校的辦學能力有著極為深遠的意義。[1]隨著近幾年國家對高校實驗室建設的高度重視，依托于政府的高校設備經費投入不斷攀升，很多理工科院校儀器設備數量激增，一些突出問題隨著時間的推移逐漸顯露出來，主要包括盲目擴張、資源分配冷熱不均、管理不到位導致儀器設備的利用率不高、很多大型精密儀器設備長時間閑置等。如何實現高等學校儀器設備的科學統籌規劃，優化資源配置，提高實驗室儀器設備的利用率和投資效益，盡可能減少設備的閑置和浪費，是高校儀器設備科學管理工作中亟待解決的一個重要問題。目前國內許多高校針對儀器設備管理已經采取許多卓有成效的改革措施，取得了很好的效果。石家莊鐵道大學對此也進行了積極地探討和實踐，本文將介紹石家莊鐵道大學在儀器設備科學管理方面積累的一些經驗。
一、統籌協調，突出學科優勢，實現設備的科學規劃與合理配購
高等學校儀器設備的科學規劃與購置是其管理系統工程中的重要環節，只有做好實驗室儀器設備建設規劃，與學校的專業規劃、教學計劃、學科發展、科研方向的要求結合緊密；學校的專項資金額度分配合理；設備選型科學先進、論證充分，儀器設備的利用率才能提高，投資效益才能得以體現。
隨著中央財政對高校發展專項建設資金的逐年增加，為做到實驗室建設整體協調和特色相輔相成，切實做好實驗室儀器設備規劃管理工作，石家莊鐵道大學從管理層面高度重視此項工作，學校領導和相應的職能部門成立了教學科研儀器設備建設籌劃小組，其成員包括：主管實驗室教學、科研、資產管理、財務、審計工作的處室及主要院（系）的負責人。建設籌劃小組的主要工作職責是以學校全局為立足點，依照學科、專業的整體發展方針及戰略，凝練學科方向，注重各學科交叉集成實驗平臺總體規劃和創新，按輕、重、緩、急提出以學科專業方向為基本框架的多學科融合的大實驗平臺建設規劃思路，為學校領導決策提供科學、準確的信息，保證添置的儀器、設備達到最理想的性價比，用最小的投入獲得最好的效益。控制經費分配額度也是建設籌劃小組非常重要的一部分工作，要根據學校每年的整體預算和上一年度實驗室設備利用率績效考核情況做好經費額度的切塊、分配工作。在充分發揚民主基礎上，由小組集體討論決定，并經校長辦公會裁決。在實施規劃過程中，做好設備的選型與論證工作也至關重要，該過程是保證利用率的關鍵因素。建設籌劃小組的最后一項任務是按照實驗平臺建設目標和教學任務或科研任務，結合市場價格行情和兄弟院校調研情況，遵循技術先進、功能實用、經濟合理、性價比高的原則，完成擬配置儀器設備的選型與詳細論證。通過統籌協調，多步聯動，實現了設備的科學規劃與合理配備，突出了學科優勢，注重實驗室功能的整體協調性，提高了各學科實驗平臺的綜合實力。
二、轉變觀念，優化資源配置，構建多層次教學與科研實驗平臺
打破傳統思想觀念是關系高校儀器設備科學管理工作的關鍵因素。過去，儀器設備建設的重點往往是各個獨立實驗室設備的投資建設，很多時候是“照方抓藥”，不善于思考和探索，造成儀器設備重復購置、利用率不高、資源分散、實驗室封閉獨立、實驗類型單一等現狀。為優化資源配置，提高現有設備利用率，避免“小而全、大而亂”作坊式的實驗室建設，提高實驗室綜合實力和競爭力，對學校各實驗室現有設備資源進行調整，向一定空間、區域集成，系統整合，優化配置，構建布局合理、功能齊全，開放共享的多層次教學科研實驗平臺，具體包括專業課程實驗平臺、綜合實踐實驗平臺、科技創新實驗平臺。
1.專業課程實驗平臺
專業課程實驗平臺主要集中在各二級學院專業類實驗室，如土木實驗中心、機械實驗中心、交通實驗中心等，保留了一些專業驗證型、演示型儀器設備，開設重要的基礎性實驗、驗證性實驗、綜合演示性實驗教學課程，[2]作為理論教學的鞏固、補充、深化和提高，旨在對學生基本理論、基本知識和基本技能培養的基礎上，讓學生加深對理論教學內容的理解，加強課程知識的整體理解與應用。
2.綜合實踐實驗平臺
課內教育是基礎和主渠道，課外實踐是課內教育的延伸和升華。[4]石家莊鐵道大學屬于工程類高校，開設的專業應用性很強，對學生在創新精神和實踐能力方面有很高的要求。建設大學生綜合創新實踐實驗平臺，對于創新型人才的早期發現和快速成長，保證學生個性發展、實現知識拓展、延伸學生創新與工程實踐能力培養等有著獨特的作用。
石家莊鐵道大學在2006年初就專門成立了工程訓練中心，在對學校現有制造類、機電類、印刷類、大型機械類資源整合調撥的基礎上，新購置700多臺套實驗訓練類設備，建成了工業基礎、機電創新、文印技術、工程機械四個綜合創新實訓基地，針對不同專業、不同年級的學生實踐基礎的差異性，分層次、分步驟地開設創新實踐項目，如認知實踐、專業實踐、創新實踐課程，將原來由各學院單獨開設的一些實踐課程整合為按課群劃分的專業實踐課，使實踐教學內容體系整體優化，從而使重組的實踐教學內容體系轉變為相對獨立的教學體系，有獨立的教材、獨立的學分、獨立的實踐指導教師。通過實踐發現，建立綜合創新實踐實驗平臺，在鞏固學生所學理論知識的同時，一方面可以增強學生的實踐動手能力，適應當今社會人才實踐動手能力的要求；另一方面可以提高學生的組織管理才能。為此，近兩年石家莊鐵道大學針對自身辦學的行業特色，積極與校外合作企業聯合，籌建了鐵道實訓基地，建設了300米傳統鐵路軌道、50米無砟軌道、橋梁、隧道、站臺等室外實踐基礎設施以及鐵道信號、牽引供電、交通模擬沙盤等實訓室，購進了機車和車輛，涵蓋了學校土木、機械、交通、電氣等多個相關專業，以滿足不同專業學生對實踐的需求，調動學生對實踐學習的興趣與積極主動性，達到實踐訓練的目的，保證實踐的作用與效果。同時引導和支持學生在課余時間走進實訓基地進行多元化的創新實踐，使學生在大學四年中即使有繁重的學習任務，也能有足夠的時間和精力參與課外創新實踐活動，以培養學生主動分析解決問題的能力、實踐動手能力和主動研究的探索精神，使實踐教育持之以恒地開展下去。
3.科技創新實驗平臺
科技創新實驗平臺是將學科建設、人才建設與科技發展統一起來，整合、集成已有的“高、精、尖”先進科研儀器設備并資源優化配置，實現人才和資源的充分共享，繼而建設一個具有國際競爭力的實驗平臺，最大限度釋放學校的創新活力，提高科技競爭實力和創新水平。[4]本著“有所為，有所不為”的方針，結合自身的學科優勢和特點，石家莊鐵道大學堅持服務國家及地方重大工程需要，瞄準科技前沿，“十五”以來，通過對校內外綜合資源的有效整合，已建成1個省部共建國家重點實驗室培育基地，4個省部級重點實驗室（工程技術研究中心），多個科技創新平臺，在隧道施工新技術及環境控制、國防交通應急工程、地質超前預報、大型結構健康診斷、TBM掘進技術、交通環境與安全工程、虛擬現實技術等研究方向獨具特色，承擔了一大批國家或省重大、重點科研項目，匯聚和培養了一批優秀的學術團隊，產出了一批標志性科研成果，為國家和地方技術創新與經濟發展做出了積極貢獻。
三、千方百計，利用經濟杠桿，提高大、新型精密儀器設備利用率
充分發揮大、新型儀器設備的投資效益、提高設備利用率，建立一種自我約束機制，是設備管理工作中的重要研究課題。為此，石家莊鐵道大學利用經濟杠桿，制定并實施了大型教學科研儀器設備有償占用管理辦法。以學院、系（所）等教學科研機構為單位，針對原值在10萬元以上的儀器設備，從購入驗收第二年起，按設備原值的3%征收10年有償占用費，同時考慮儀器設備承擔的實驗教學工作量、科研工作量、科研論文、著作及科技獎勵等成果的數量等應減免金額。
學校對上繳的有償占用費執行收支兩條線管理，成立“儀器設備有償占用”工作領導小組，統一管理、統一使用，主要用于儀器設備的運轉、維修及再投入。自該辦法實施以來，石家莊鐵道大學新型、大型儀器設備的適用范圍不斷擴展，實驗室開放度不斷提高，促進了教師、科研人員及研究生的使用積極性，從而提升了整個實驗室設備的利用率。
在滿足教學科研任務的同時，學校鼓勵教學科研設備用于對外服務，建立科學儀器的共用協作機制，于2011年加入了河北省大型儀器設備共享服務聯盟，使儀器走出學校的“深閨”，面向全社會按市場規律公開合理配置資源，以專業服務為特色，大力宣傳學校大精型儀器設備建設成果和服務內容，為企業提供科技人員專業技術培訓、產品檢測、標準制定等服務，提高大型儀器設備和優質資源的使用效益，更好地促進高校儀器設備開放共享的可持續發展，[5]科研人員在服務企業過程中，及時挖掘和提煉總結企業在自主創新過程中遇到的技術瓶頸，通過進行攻關，增強實踐創新能力。
四、成效及建議
通過幾年的努力，石家莊鐵道大學教學科研儀器設備管理水平已有很大提高，有效地避免了盲目計劃、配置后長期閑置的現象，大大提高了儀器設備的投資效益。然而，對于高等工科院校儀器設備的科學管理仍處于探索階段，在儀器設備報廢管理方面還存在一些問題，這需要在今后的管理實踐中不斷積極探索，進一步采取有效措施，以避免國有資產的流失和浪費。值得注意的是，隨著信息化管理技術的普及應用，對現代高校儀器設備管理人員提出了新的要求，在提高管理策略的同時要加強管理隊伍建設，增強管理意識，[6]不能忽略儀器設備使用、管理工作人員整體素質和能力的提高，要定期組織相關方面知識的培訓學習。
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