葛春

摘要：闡述了專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和科研平臺(tái)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(hù)需求，以工程實(shí)踐、虛擬教學(xué)系統(tǒng)、成熟技術(shù)等為導(dǎo)入，完成了關(guān)于自動(dòng)控制元件和導(dǎo)航技術(shù)兩種高校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)探討。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 學(xué)生 自動(dòng)控制元件 導(dǎo)航技術(shù)

一、引言

實(shí)驗(yàn)室是高校教學(xué)的重要基地，其建設(shè)與管理水平的高低對(duì)教學(xué)質(zhì)量有很大的影響。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，高校實(shí)驗(yàn)室需具有特色鮮明的科研平臺(tái)支撐。優(yōu)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，構(gòu)建先進(jìn)的科學(xué)研究平臺(tái)，對(duì)提高實(shí)驗(yàn)室使用效率、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力、促進(jìn)學(xué)科的不斷發(fā)展具有重要的意義。以下以自動(dòng)控制元件和導(dǎo)航技術(shù)實(shí)驗(yàn)室為例，淺談高校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的發(fā)展對(duì)策。

二、重視元器件應(yīng)用和任職需求，逐步完善自動(dòng)控制元件實(shí)驗(yàn)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(jī)、特種電機(jī)的實(shí)驗(yàn)器材建設(shè)

現(xiàn)有自動(dòng)控制元件實(shí)驗(yàn)室配備有直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、三相異步電動(dòng)機(jī)等常用交直流電機(jī)、特種電機(jī)實(shí)驗(yàn)器材，基本滿足本課程的教學(xué)需求，為更好的貼近工程和生活應(yīng)用，還可以在以下幾個(gè)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(jī)，如陀螺儀電機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)，突出教學(xué)的應(yīng)用性；二是通過(guò)外購(gòu)、回收等方式獲取生活中的常用電機(jī)，如洗衣機(jī)、打印機(jī)的異步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等，貼近生活從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；三是加大學(xué)生對(duì)各種電機(jī)拆卸組裝的實(shí)驗(yàn)力度，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電機(jī)組成結(jié)構(gòu)和工作原理的認(rèn)知。

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

現(xiàn)有自動(dòng)控制元件實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)器材，基本適應(yīng)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要求，為更好的貼近學(xué)生畢業(yè)后的崗位任職，還可以在以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。一是通過(guò)外購(gòu)、申請(qǐng)例示品、利用已損壞的工程設(shè)備等方式擴(kuò)充電源變換器、旋轉(zhuǎn)變壓器、壓力傳感器等實(shí)際應(yīng)用中的器材，滿足學(xué)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(cè)量裝置，讓學(xué)生在測(cè)量實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中更深入的理解其工作過(guò)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(duì)性的增加部分示教裝置。

（三）以操作維護(hù)項(xiàng)目為依據(jù)，優(yōu)化常用繼電器和低壓電器的實(shí)驗(yàn)器材建設(shè)

現(xiàn)有自動(dòng)控制元件實(shí)驗(yàn)室配備有電磁繼電器、時(shí)間繼電器、波段開(kāi)關(guān)、紐子開(kāi)關(guān)、熔斷器等常用繼電器和低壓電器實(shí)驗(yàn)器材，基本滿足本課程的教學(xué)需求，為更好的服務(wù)學(xué)生的操作維護(hù)技能培養(yǎng)，還可以在以下幾個(gè)方面不斷優(yōu)化。一是增加設(shè)備操作過(guò)程中常見(jiàn)的繼電器、開(kāi)關(guān)器件，如工程應(yīng)用中的電磁繼電器、行程開(kāi)關(guān)等，從而提高學(xué)生的對(duì)工程設(shè)備的認(rèn)知和基本操作技能；二是加大學(xué)生對(duì)各種繼電器、開(kāi)關(guān)器件拆卸組裝的實(shí)驗(yàn)力度，加深學(xué)生對(duì)內(nèi)部構(gòu)造和工作原理的認(rèn)知，從而提高學(xué)生對(duì)常見(jiàn)設(shè)備故障的分析與排除能力；三是制作部分簡(jiǎn)易的控制實(shí)驗(yàn)裝置，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)繼電器控制、波段開(kāi)關(guān)控制、行程開(kāi)關(guān)控制過(guò)程的理解認(rèn)知。

三、注重導(dǎo)航器件特性演示，合力打造導(dǎo)航技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(jì)特性演示平臺(tái)

陀螺儀和加速度計(jì)是常用慣性導(dǎo)航設(shè)備的測(cè)量基礎(chǔ)器件，大部分導(dǎo)航技術(shù)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)都需要建立在充分理解陀螺儀和加速度計(jì)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(tái)，對(duì)于學(xué)生理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)顯得尤為重要。一是要合理利用工程設(shè)備如廢舊飛機(jī)平臺(tái)、慣阻，改裝研制成陀螺儀、加表等特性演示平臺(tái)；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(xué)生對(duì)陀螺儀、加表等設(shè)備組成結(jié)構(gòu)的認(rèn)知難度；三是編制多媒體虛擬教學(xué)系統(tǒng)，如光纖陀螺儀工作過(guò)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(guò)程，并達(dá)到虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)效果。

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

工程應(yīng)用中的慣性平臺(tái)或慣組組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作原理抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中常出現(xiàn)方位俯仰滾動(dòng)方向混亂、基本工作原理難以理解等問(wèn)題，因此以工程測(cè)試設(shè)備、模擬仿真教學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的演示平臺(tái)建設(shè)，對(duì)于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率能發(fā)揮重要作用。一是借助工程測(cè)試設(shè)備，如某民用飛機(jī)導(dǎo)航平臺(tái)測(cè)試設(shè)備、雙自由度轉(zhuǎn)臺(tái)、三軸位置搖擺臺(tái)，實(shí)現(xiàn)慣性平臺(tái)和慣組合狀態(tài)轉(zhuǎn)換、信號(hào)連接、控制過(guò)程等實(shí)物演示；二是要不斷研制模擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，能直觀展示平臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)，演示平臺(tái)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(hào)平臺(tái)知識(shí)的教學(xué)；三是通過(guò)申請(qǐng)、外購(gòu)等方式獲取更多慣性平臺(tái)和慣組的例示品，通過(guò)分解實(shí)物、建立仿真模型等方式更好的給學(xué)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(tái)

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(shí)踐中，已成為導(dǎo)航技術(shù)的重要組成部分，為讓學(xué)生更清晰直觀的理解這些導(dǎo)航模式的功能、工作過(guò)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(tái)。一是外購(gòu)部分衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，研制衛(wèi)星導(dǎo)航演示平臺(tái)，既能更清晰細(xì)致的演示教學(xué)，又能降低建設(shè)成本；二是積極吸納民用雷達(dá)制導(dǎo)、數(shù)字圖像處理技術(shù)，自主研發(fā)雷達(dá)制導(dǎo)、匹配制導(dǎo)等演示平臺(tái)，減少開(kāi)發(fā)周期；三是制作匹配制導(dǎo)、導(dǎo)航基站等實(shí)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(guò)程。