關(guān)于兩種高校專業(yè)實驗室的建設(shè)探討

葛春

摘要：闡述了專業(yè)實驗室和科研平臺在高校教育中的作用，緊貼工程應(yīng)用、崗位任職和操作維護需求，以工程實踐、虛擬教學系統(tǒng)、成熟技術(shù)等為導(dǎo)入，完成了關(guān)于自動控制元件和導(dǎo)航技術(shù)兩種高校專業(yè)實驗室的建設(shè)探討。

關(guān)鍵詞：實驗室建設(shè) 學生 自動控制元件 導(dǎo)航技術(shù)

一、引言

實驗室是高校教學的重要基地，其建設(shè)與管理水平的高低對教學質(zhì)量有很大的影響。實驗教學是培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力的重要教學環(huán)節(jié)，高校實驗室需具有特色鮮明的科研平臺支撐。優(yōu)化專業(yè)實驗室的建設(shè)，構(gòu)建先進的科學研究平臺，對提高實驗室使用效率、培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力、促進學科的不斷發(fā)展具有重要的意義。以下以自動控制元件和導(dǎo)航技術(shù)實驗室為例，淺談高校專業(yè)實驗室建設(shè)的發(fā)展對策。

二、重視元器件應(yīng)用和任職需求，逐步完善自動控制元件實驗室建設(shè)

（一）以工程和生活應(yīng)用為牽引，完善常用交直流電機、特種電機的實驗器材建設(shè)

現(xiàn)有自動控制元件實驗室配備有直流并勵電動機、三相異步電動機等常用交直流電機、特種電機實驗器材，基本滿足本課程的教學需求，為更好的貼近工程和生活應(yīng)用，還可以在以下幾個方面繼續(xù)完善。一是合理利用已損壞的工程設(shè)備，拆解設(shè)備中應(yīng)用的各種電機，如陀螺儀電機、轉(zhuǎn)臺電機，突出教學的應(yīng)用性；二是通過外購、回收等方式獲取生活中的常用電機，如洗衣機、打印機的異步電機、步進電機等，貼近生活從而激發(fā)學生學習興趣；三是加大學生對各種電機拆卸組裝的實驗力度，增強學生對電機組成結(jié)構(gòu)和工作原理的認知。

（二）以專業(yè)崗位任職為引領(lǐng)，改進常用變壓器和傳感器的實驗器材建設(shè)

現(xiàn)有自動控制元件實驗室配備有單相變壓器、旋轉(zhuǎn)變壓器、霍爾傳感器等常用變壓器和傳感器實驗器材，基本適應(yīng)相應(yīng)實驗環(huán)節(jié)的要求，為更好的貼近學生畢業(yè)后的崗位任職，還可以在以下幾個方面實現(xiàn)改進。一是通過外購、申請例示品、利用已損壞的工程設(shè)備等方式擴充電源變換器、旋轉(zhuǎn)變壓器、壓力傳感器等實際應(yīng)用中的器材，滿足學生崗位任職需求；二是合理利用現(xiàn)有傳感器器材，研發(fā)多種小型的測量裝置，讓學生在測量實驗的過程中更深入的理解其工作過程；三是深入分析各種專業(yè)任職崗位中接觸到的相關(guān)變壓器和傳感器類型，有針對性的增加部分示教裝置。

（三）以操作維護項目為依據(jù)，優(yōu)化常用繼電器和低壓電器的實驗器材建設(shè)

現(xiàn)有自動控制元件實驗室配備有電磁繼電器、時間繼電器、波段開關(guān)、紐子開關(guān)、熔斷器等常用繼電器和低壓電器實驗器材，基本滿足本課程的教學需求，為更好的服務(wù)學生的操作維護技能培養(yǎng)，還可以在以下幾個方面不斷優(yōu)化。一是增加設(shè)備操作過程中常見的繼電器、開關(guān)器件，如工程應(yīng)用中的電磁繼電器、行程開關(guān)等，從而提高學生的對工程設(shè)備的認知和基本操作技能；二是加大學生對各種繼電器、開關(guān)器件拆卸組裝的實驗力度，加深學生對內(nèi)部構(gòu)造和工作原理的認知，從而提高學生對常見設(shè)備故障的分析與排除能力；三是制作部分簡易的控制實驗裝置，增強學生對繼電器控制、波段開關(guān)控制、行程開關(guān)控制過程的理解認知。

三、注重導(dǎo)航器件特性演示，合力打造導(dǎo)航技術(shù)實驗室建設(shè)

（一）以工程器件、模擬教具和虛擬多媒體為支撐，繼續(xù)打造陀螺儀和加速度計特性演示平臺

陀螺儀和加速度計是常用慣性導(dǎo)航設(shè)備的測量基礎(chǔ)器件，大部分導(dǎo)航技術(shù)課程知識的學習都需要建立在充分理解陀螺儀和加速度計特性基礎(chǔ)之上，因此以工程器件、模擬教具和虛擬多媒體為支撐的特性演示平臺，對于學生理論與實踐學習顯得尤為重要。一是要合理利用工程設(shè)備如廢舊飛機平臺、慣阻，改裝研制成陀螺儀、加表等特性演示平臺；二是要積極制作模擬教具，如按比例放大的陀螺儀金屬模型，降低學生對陀螺儀、加表等設(shè)備組成結(jié)構(gòu)的認知難度；三是編制多媒體虛擬教學系統(tǒng)，如光纖陀螺儀工作過程仿真演示，更形象具體的演示慣性器件的組成結(jié)構(gòu)和工作過程，并達到虛實結(jié)合的教學效果。

（二）以工程測試設(shè)備、模擬仿真教學系統(tǒng)為基礎(chǔ)，逐步改進平臺和慣組特性演示平臺

工程應(yīng)用中的慣性平臺或慣組組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作原理抽象，學生在學習過程中常出現(xiàn)方位俯仰滾動方向混亂、基本工作原理難以理解等問題，因此以工程測試設(shè)備、模擬仿真教學系統(tǒng)為基礎(chǔ)的演示平臺建設(shè)，對于提高學生學習效率能發(fā)揮重要作用。一是借助工程測試設(shè)備，如某民用飛機導(dǎo)航平臺測試設(shè)備、雙自由度轉(zhuǎn)臺、三軸位置搖擺臺，實現(xiàn)慣性平臺和慣組合狀態(tài)轉(zhuǎn)換、信號連接、控制過程等實物演示；二是要不斷研制模擬仿真教學系統(tǒng)，能直觀展示平臺的基本結(jié)構(gòu)，演示平臺各系統(tǒng)的基本工作原理，并適用于目前工程應(yīng)用中各型號平臺知識的教學；三是通過申請、外購等方式獲取更多慣性平臺和慣組的例示品，通過分解實物、建立仿真模型等方式更好的給學生展示其內(nèi)部構(gòu)造。

（三）以成熟導(dǎo)航技術(shù)為引入，不斷研制衛(wèi)星導(dǎo)航、數(shù)字導(dǎo)航等其他導(dǎo)航模式的功能演示平臺

GPS衛(wèi)星導(dǎo)航、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、數(shù)字導(dǎo)航等多種導(dǎo)航方式已逐步應(yīng)用到各種工程實踐中，已成為導(dǎo)航技術(shù)的重要組成部分，為讓學生更清晰直觀的理解這些導(dǎo)航模式的功能、工作過程，需要引入目前較為成熟的導(dǎo)航技術(shù)，不斷研制衛(wèi)星導(dǎo)航、數(shù)字導(dǎo)航等其他導(dǎo)航模式的功能演示平臺。一是外購部分衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和開發(fā)系統(tǒng)，研制衛(wèi)星導(dǎo)航演示平臺，既能更清晰細致的演示教學，又能降低建設(shè)成本；二是積極吸納民用雷達制導(dǎo)、數(shù)字圖像處理技術(shù)，自主研發(fā)雷達制導(dǎo)、匹配制導(dǎo)等演示平臺，減少開發(fā)周期；三是制作匹配制導(dǎo)、導(dǎo)航基站等實物模型或虛擬仿真模型，更形象具體的展現(xiàn)陸基導(dǎo)航、數(shù)字導(dǎo)航模式的控制過程。