關于兩種高校專業實驗室的建設探討

葛春

摘要：闡述了專業實驗室和科研平臺在高校教育中的作用，緊貼工程應用、崗位任職和操作維護需求，以工程實踐、虛擬教學系統、成熟技術等為導入，完成了關于自動控制元件和導航技術兩種高校專業實驗室的建設探討。

關鍵詞：實驗室建設 學生 自動控制元件 導航技術

一、引言

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

二、重視元器件應用和任職需求，逐步完善自動控制元件實驗室建設

（一）以工程和生活應用為牽引，完善常用交直流電機、特種電機的實驗器材建設

現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用，還可以在以下幾個方面繼續完善。一是合理利用已損壞的工程設備，拆解設備中應用的各種電機，如陀螺儀電機、轉臺電機，突出教學的應用性；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構和工作原理的認知。

（二）以專業崗位任職為引領，改進常用變壓器和傳感器的實驗器材建設

現有自動控制元件實驗室配備有單相變壓器、旋轉變壓器、霍爾傳感器等常用變壓器和傳感器實驗器材，基本適應相應實驗環節的要求，為更好的貼近學生畢業后的崗位任職，還可以在以下幾個方面實現改進。一是通過外購、申請例示品、利用已損壞的工程設備等方式擴充電源變換器、旋轉變壓器、壓力傳感器等實際應用中的器材，滿足學生崗位任職需求；二是合理利用現有傳感器器材，研發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任職崗位中接觸到的相關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，優化常用繼電器和低壓電器的實驗器材建設

現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、紐子開關、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，為更好的服務學生的操作維護技能培養，還可以在以下幾個方面不斷優化。一是增加設備操作過程中常見的繼電器、開關器件，如工程應用中的電磁繼電器、行程開關等，從而提高學生的對工程設備的認知和基本操作技能；二是加大學生對各種繼電器、開關器件拆卸組裝的實驗力度，加深學生對內部構造和工作原理的認知，從而提高學生對常見設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、波段開關控制、行程開關控制過程的理解認知。

三、注重導航器件特性演示，合力打造導航技術實驗室建設

（一）以工程器件、模擬教具和虛擬多媒體為支撐，繼續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航設備的測量基礎器件，大部分導航技術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、加表等設備組成結構的認知難度；三是編制多媒體虛擬教學系統，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構和工作過程，并達到虛實結合的教學效果。

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

工程應用中的慣性平臺或慣組組成結構復雜、工作原理抽象，學生在學習過程中常出現方位俯仰滾動方向混亂、基本工作原理難以理解等問題，因此以工程測試設備、模擬仿真教學系統為基礎的演示平臺建設，對于提高學生學習效率能發揮重要作用。一是借助工程測試設備，如某民用飛機導航平臺測試設備、雙自由度轉臺、三軸位置搖擺臺，實現慣性平臺和慣組合狀態轉換、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，能直觀展示平臺的基本結構，演示平臺各系統的基本工作原理，并適用于目前工程應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部構造。

（三）以成熟導航技術為引入，不斷研制衛星導航、數字導航等其他導航模式的功能演示平臺

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