汽车理论课程实验教学改革论文

2022-05-04 版权声明 我要投稿

摘要很多高校对汽车试验技术课程实验的硬件建设跟不上汽车试验技术的发展速度,导致一些实验落后于现行的国家标准甚至无法开设。同时,在专业课学时不断被压缩的情况下,如何合理安排汽车试验技术课程实验教学内容,进行科学合理的教学设计,显得尤为重要。今天小编为大家精心挑选了关于《汽车理论课程实验教学改革论文 (精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。

汽车理论课程实验教学改革论文 篇1:

提高汽车使用性能实验教学质量的构想

摘 要:本文从汽车使用性能实验教学的现状对提高实验教学质量进行探讨,通过在实验教学改革的各个阶段中不断总结经验教训,探索学分制下的实验教学改革与管理,从而全面提高本科生实验教学质量,培养高质量的21世纪人才。

关键词:提高汽车使用性能 实验教学 构想

1 汽车使用性能实验教学的现状

汽车使用性能实验课是学生掌握与巩固汽車技术使用性能基础理论、基本技术训练的专业课,一直是学生颇感兴趣的专业实验。多年来在实验内容、装备等方面都进行了提高,如整车性能实验由原有简易的五轮仪道路试验发展到进口整套路试仪器的室外试验及底盘测功机室内台架试验;发动机性能试验也由简易的人工检测发展到使用发动机综合性能检测仪检测。但随着当今汽车高新技术的大量应用,如电控燃油喷射系统、无分电器电脑控制点火系统、防抱死制动系统等等,汽车技术性能诊断已进入智能化阶段。与之相比,汽运实验室现有的检测设备和检测方法均已不能适应汽车现代技术的发展,为此亟需添置实验装备、更新实验内容,以适应汽车高新技术的发展。

另外,现有专业实验由于各种条件的限制,使专业实验的组织实施带有附属性,即实验附属于理论教学。具体表现为:实验教学总是排在理论教学之后,多半局限在“验证”课堂讲授过的某些理论的层面上,实验过程也多半是演示性操作。教师事先把实验系统安装调试完毕,学生只是按电钮、拧手柄、看仪表、记数据,回去画曲线、写报告,没有充分调动学生的学习积极性,不能发挥实验教学的重要功效。从实际情况看,专业实验教学本身就是本学科研究方法的模拟和重演,是科学研究与教学相结合的产物。如本专业的汽车使用性能实验、发动机性能诊断实验均是本学科重大科研课题研究成果移植到实验教学的结果。

专业实验教学不仅只是验证课堂讲授的某些理论,加深巩固课堂教学的效果,还要使学生学到课堂上所不能学到的实际知识与技能,开拓思路,学会辩证思维方法,培养学生分析问题、解决问题的能力及从事科学研究的能力。因此,汽车使用性能专业实验应向综合型、设计型发展。

2 提高汽车使用性能实验教学质量的构想

(1)汽车使用性能实验是本学科研究成果与实验教学相结合的产物,不但是验证课堂理论知识的教学环节,而且是培养学生科学研究能力的重要手段,所以整个实验教学的设置、教材、实施等均应向综合型、设计型实验发展。

(2)汽车使用性能实验课应单独开设和单独评定学分,建议课程名称为《汽车使用性能实验技术》,为此应重新编写相关的实验教科书。主要包括以下六个部分:①实验基础知识、实验数据处理与分析;②发动机性能诊断原理与设备;③汽车底盘性能诊断原理与设备;④发动机技术性能综合型实验大纲;⑤汽车底盘技术性能设计型实验大纲;⑥本课程实验学分制规则。

需要指出的是,实验的思路及方法步骤和相应的数据处理与分析,不应再象从前给出具体的过程,而应由学生独立进行实验的设计和实施,因此,不再编写实验步骤指导书。

(3)以发动机性能实验为试点,探索综合型实验的规律与经验。

把原有发动机性能诊断(一)与(二)合并成一个发动机性能综合型实验,实验时数及次数不变,实验前由指导教师向全班学生集中讲解发动机性能诊断的原理与设备,并提出综合型实验要求。学生在规定时间内自由结合并与实验室预约进行发动机性能综合实验。

(4)为符合我校“985工程”计划要求,在新拟建的汽车交通实验中心设立“汽车使用性能实验技术”课程教学指导室,配备相关的软硬件设施,其中包括本专业研究新方向“液化石油气/天然气燃料汽车”、汽车安全模拟、交通环境等实验设施。

3 先期措施

实验教学改革是一项细致而严谨的教学研究工作,应首先组建一个汽车使用性能实验改革研究小组,请相关人员参加。通过研讨制订一个初步的改革方案,并努力争取学校的政策倾斜和资金设备的帮助。在实验教学改革过程中会出现这样或那样的问题,应随时取得院、系及全体实验技术人员的支持和帮助,以便逐渐完善。具体措施如下:

(1)实验室、教研室指定专人实施试点实验工作,在“985”预定设备未到位情况下,在两年内首先对原有发动机诊断两项实验以子实验形式先期进行改革,成熟之后,做为一个综合型试验试点加以实施。

(2)争取得到学校在政策和资金上给予先期支持,在“985”预定设备未到位情况下支持对原有设备改造项目,例如发动机诊断系统和底盘测功机的控制系统改造。

(3)同时做好“985”预定设备“发动机快速诊断仪”及“四轮定位仪”等设备的先期准备工作,加快汽车使用性能实验改革的步伐。

(4)逐步完善并正式以试点试验成果为基础,逐步完成汽车使用性能实验课的其他项目改革。

在实验教学改革的各个阶段应不断总结经验教训,探索学分制下的实验教学改革与管理,从而全面提高本科生实验教学质量,培养高质量的21世纪人才。

参考文献

[1] 许洪国,主编.汽车运用工程[M].4版.北京:人民交通出版社,2009.

[2] 关强,杜丹丰,主编.汽车试验学[M].北京:人民交通出版社,2009.

作者:王羽 祖力 王劲松

汽车理论课程实验教学改革论文 篇2:

汽车试验技术课程实验教学研究及实验项目设计

摘 要 很多高校对汽车试验技术课程实验的硬件建设跟不上汽车试验技术的发展速度,导致一些实验落后于现行的国家标准甚至无法开设。同时,在专业课学时不断被压缩的情况下,如何合理安排汽车试验技术课程实验教学内容,进行科学合理的教学设计,显得尤为重要。重点介绍汽车试验技术课程开设的汽车滑行性能实验、汽车制动性能实验及汽车加速性能实验,这三个实验项目均按照国家标准的要求进行,且均采用IN-GPS 100M2汽车基本性能测试系统进行数据采集和分析。IN-GPS 100M2汽车基本性能测试系统,利用高精度GPS速度传感器,设计专门的数据采集和分析软件,能够方便、快捷地完成实验数据的采集、显示、分析,可以智能测量车辆的速度、位移、时间等实时信息并出具测试报告。

关键词 车辆工程专业;汽车试验技术;实验教学;汽车基本性能测试系统

Experimental Teaching Research and Experimental Project De-

sign of Automobile Test Technology//WANG Guoyuan, LIU Xue-mei, LIU Zunmin

automobile test technology, which results in some experiments falling

behind the current national standards and even unable to open. At the

same time, in the case of continuous compression of professional tea-

ching courses, how to reasonably arrange the experimental teaching content and carry out scientific teaching design of automobile test technology is particularly important. This paper mainly introduces the automobile sliding performance experiment, the automobile bra-

king performance experiment and the automobile acceleration perfor-

mance experiment. The three experimental projects are carried out

according to the requirements of national standards, and the IN-GPS

100M2 vehicle basic performance test system is used for data acqui-sition and analysis. IN-GPS100M2 automobile basic performance test system, using high-precision GPS speed sensor, designed a spe-cial data acquisition and analysis software, can easily and quickly complete the acquisition, display and analyse of experimental data, and can intelligently measure vehicle speed, displacement, time and other real-time information and issue test reports.

Key words vehicle engineering major; automobile test technology; experimental teaching; vehicle basic performance test system

1 汽車试验技术课程特点

汽车试验技术作为车辆工程专业的必修课,要求学生具备汽车试验相关理论知识,掌握诸如实验数据测量、测试系统的静态和动态特性、传感器技术等相关知识;在实践方面,要求学生熟悉汽车各种性能实验的原理和标准,培养学生应用理论知识和相关仪器设备解决实际问题的能力[1]。随着汽车工业水平的提高,测试理论和手段的不断进步,汽车试验技术理论发展迅速[2]。

目前,国内高校车辆工程专业开设的汽车试验技术课程,教学学时一般不超过40学时(含实验学时),有的高校已将该课程减少到28学时(含实验学时)。同时,由于汽车试验技术水平和条件发展迅速,很多高校的硬件水平建设很难跟得上,甚至出现个别实验项目无法保证开设,或是维护和更新不及时,导致实验落后于现行的国家标准。如何在有限的教学课时内合理安排教学内容、进行科学合理的教学设计,显得尤为重要。很多学者对该课程的教学改革进行了研究[3-8]。本文以上述课程的特点和教学中存在的问题为基础,结合青岛理工大学该课程的课时条件,介绍该课程开设的几种典型实验项目。

2 汽车试验技术课程实验项目设置

青岛理工大学车辆工程专业汽车试验技术课程共设置32教学课时,理论教学课时、实验教学课时各占16学时,实验项目设置有汽车滑行实验、汽车加速性能实验、汽车制动性能实验、汽车平顺性能检测、整车几何参数测量实验、最小转向半径及车轮滚动半径测量实验、汽车噪声实验、汽车尾气检测实验等共八个实验项目,每个项目各二学时。

汽车滑行实验

1)实验设备。本实验按照GB/T 12536的要求进行,采用IN-GPS100M2汽车基本性能测试系统(图1)进行实验。该系统由控制计算机、车速显示器、数据采集主机、GPS天线、制动踏板触发开关以及各种连接线缆组成。IN-GPS100M2汽車基本性能测试系统,利用高精度GPS速度传感器,设计专门的数据采集和分析软件,能够方便、快捷地完成实验数据的采集、显示、分析,可以智能测量汽车、船等移动物体的速度、位移、时间等信息并出具测试报告。

2)实验过程。双击“车采通5.exe”应用程序进入汽车通用采集分析系统测试主界面(图2),点击“硬件设置”,进入图3界面;然后点击“查找GPS”按钮,找到GPS后点击汽车通用数据采集分析系统主界面“进入测试”按钮,点击“设置(F3)”,进行速度、距离、加速度的参数设置;设置完成后点击“数据存储”;点击“专业模块”进入整车基本性能试验分析系统界面(图4),双击“滑行实验”,点击“条件设定”设定滑行初速度等。在实验界面,启动车辆,通过屏幕上的实时车速监测车速,当车速大于设置的开始速度后,点击开始按钮进入测试状态。

滑行实验应选在实验道路中段800~1000米长度内进行。实验时,首先以略高于50 km/h的车速匀速行驶,当行驶到实验区段时,迅速踏下离合器踏板,将变速器挂入空挡进行滑行,直到停车为止。与此同时,IN-GPS100M2汽车基本性能测试系统开始对车速、位移、时间进行同步记录,测定出滑行时间、滑行距离。滑行过程中应保持直线行驶,尽可能不转动方向盘,也不允许使用制动器。实验至少往返各滑行一次,并且往返区段应尽量重合。

3)实验数据。利用该系统对某满员乘客数为九人的手动挡轻型客车进行滑行测试。滑行设定初始速度为20 km/h,测得的加速性能数据为:滑行实际初始速度为19.95 km/h,滑行距离为74.17 m,滑行时间为25.68 s。测试得到的等车速分段统计数据见表1。利用表1数据得到的时间—车速曲线如图5所示,位移—车速曲线如图6所示。

汽车加速实验 通过汽车加速实验测定汽车加速的时间、距离值,并绘制原地起步加速和直接挂挡加速的速度—时间曲线。实验内容按照GB/T 12543—2009标准进行,仍然采用图1所示的IN-GPS100M2汽车基本性能测试系统进行实验。双击“车采通5.exe”进入测试主界面后,按照前述步骤查找GPS,进行速度、距离、加速度的必要设置后,点击图4“加速性能”按钮,再在新界面点击“条件设定”按钮设置实验条件后,即可启动车辆进行实验。

1)全油门起步加速性能实验。手动挡:从一挡起步,按汽车最佳的换挡时间逐次换至最高挡,使节流阀开至最大,全力加速到最大车速的80%的加速过程。或用原地起步加速至某一车速或某一距离所需的时间来表明汽车的加速性能。自动挡:在发动机怠速的情况下(若有必要可踩下制动器),将变速器置于D挡,车辆起步加速,应在车轮滑转最小的情况下使车辆达到最大加速性能,当车辆运动时触发记录装置。

2)全油门超越加速性能实验。手动挡:汽车在最高挡工作时,使节流阀开至最大,由最小稳定车速的10的整数倍加速到最大车速的80%的加速过程。自动挡:变速器置于D挡,允许在汽车变速控制器的控制下换挡。实验前,车辆加速到58~60 km/h内保持匀速行驶至少2 s,当车速达到60 km/h时触发记录装置。利用该系统对上述实验车辆进行原地起步加速至20 km/h的测试,设定初始速度为0 km/h,

设定目标速度为20 km/h。测得的加速性能数据为:实际初始速度为0.54 km/h,实际目标速度为19.95 km/h,加速距离为14.80 m,加速时间为4.44 s,平均加速度为1.21 m/s2。

测试得到的等车速分段统计数据见表2。利用表2数据得到时间—车速曲线如图7所示,位移—车速曲线如图8所示。

汽车制动实验 通过汽车制动实验测定车辆的制动协调时间、制动减速度和制动距离。实验内容按照GB/T 12676—

2014标准进行,仍然采用图1所示IN-GPS100M2汽车基本性能测试系统进行实验。进入车采通测试主界面后,按照前述步骤查找GPS,进行速度、距离、加速度的参数设置。点击图4“制动系统实验”按钮,在新界面点击“条件设定”按钮,设置开始速度和结束速度,设置触发方式,标记触发需接制动踏板传感器。在实验界面,启动车辆,通过屏幕上的实时车速监测车速,当车速大于设置的开始速度后,点击开始按钮进入测试状态。利用该系统对上述实验车辆进行从20 km/h的速度开始制动到车速为0的制动测试,得到实验统计数据:制动初始速度为19.98 km/h,制动距离为5.33 m,制动时间为1.92 s,平均制动减速度为2.86 m/s2。

测试得到的等车速分段统计数据见表3。利用表3数据得到时间—车速曲线如图9所示,位移—车速曲线如图10所示。

3 结论

本文结合青岛理工大学汽车试验技术课程的课时条件及实验条件,介绍该课程开设的三个典型实验项目。这三个实验项目均按照国家标准的要求进行,且均采用IN-GPS100M2汽车基本性能测试系统进行数据采集和分析。IN-GPS100M2汽车基本性能测试系统利用高精度GPS速度传感器,设计专门的数据采集和分析软件,能够方便、快捷地完成实验数据的采集、显示、分析,可以智能测量车辆的速度、位移、时间等实时信息并出具测试报告。

开设的其他五个实验项目(汽车平顺性能检测、整车几何参数测量实验、最小转向半径及车轮滚动半径测量实验、汽车噪声实验、汽车尾气检测实验)也都按照相应的国家标准进行实验,限于篇幅原因,将另文介绍。

参考文献

[1]周龙.汽车试验学课程的教学改革与实践[J].科技信息,2014(6):33,38.

[2]赵立军,白欣.汽车试验技术[M].北京:北京大学出版社,2008.

[3]李劲松,李美,刘进一.《汽车试验学》微课实践视频库教学应用研究[J].科学大众(科学教育),2018(12):133,109.

[4]王记磊,纪红刚,魏文若.电动汽车试验室综合管理系统应用研究[J].信息系统工程,2017(10):108,110.

[5]赵立军,王飞,邓浩.汽车试验学课程教学改革实践探索[J].大学教育,2018(8):115-117.

[6]王彦,李万敏,杨昀梓,等.汽车试验学课程教学改革探索[J].汽车实用技术,2019(16):233-235.

[7]蒋汪萍.汽车试验学课程教学模式改革探讨[J].中国教育技术装备,2018(14):128-129.

[8]王有坤,李文娜,侯建,等.中德sgave教学模式在汽车试验技术专业教学过程的探索与实践[J].课程教育研究,2017(39):24-26.

作者:王国元 刘学梅 刘尊民

汽车理论课程实验教学改革论文 篇3:

电气工程基础课程实验教学模式的研究与实践

摘要:针对安徽大学电气工程基础课程实验教学中出现的诸多问题,提出建立开放式的“虚拟实验室”互动平台,探索“虚实结合”的递进型实验教学模式。引入团队理念和科研项目,培养学生的创新能力。实践证明,学生的动手能力、创新精神和综合素质均有明显提高。同时,该模式对于其他专业实验室的建设,也具有一定的借鉴价值和示范作用。

关键词:虚实结合;开放式;递进型;实验教学模式

作者简介:过希文(1983-),男,浙江嵊州人,安徽大学电气工程与自动化学院,讲师;李国丽(1961-),女,黑龙江林口人,安徽大学电气工程与自动化学院,教授。(安徽 合肥 230601)

高校实验教学改革旨在贯彻落实教育部“关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见”(教高[2007]1号)和“关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见”(教高[2007]2号)文件精神。电气工程基础课程的实验教学不仅是对理论教学的深化和补充,而且对于培养学生分析问题、解决问题的能力具有十分重要的作用,是当前提高学生动手能力、创新精神和综合素质的主要手段。[1]

一、封闭式实验教学模式的缺陷

通常,电气工程基础课程的实验教学主要依靠实验中心的硬件设备,由专门的实验室工作人员承担,并采用传统的“按学时、内容、空间进行实验”的封闭式实验教学模式单独设课,譬如“电路”、“模电”、“数电”等实验室。通过近几年的教学实践发现该教学模式存在诸多缺陷。一是理论教学与实践教学分别由不同的教师任教,相互之间衔接较差。同时由于大部分实验人员长期脱离教学一线,对先进技术的发展把握不够,因此在教学效果和新实验开发等方面都显得不足。二是实验中心的建立,大量实验设备的投入,使得基础课程的实验内容越来越向模块化方向发展,学生在实验过程中鲜有动手搭建实验电路的过程,在模块上直接测试参数的实验使学生失去了大部分动手的机会。三是传统的封闭式教学模式不但受到实验课时数、环境以及实验室开放程度的限制,而且每门课程开设的仅为理论教学服务的验证性实验,使学生在整个实验过程中被动地适应了实验指导书的要求,只起到一个“装配”实验的作用,根本无法满足学生个性化的教学要求。同时缺乏对学生综合实验能力的培养,创新更无从谈起。

上述问题与安徽大学培养工程应用型高级人才的教学理念相悖,同时也不利于学生综合素质的协调发展。因此,对现有电气工程专业基础课程的实验教学模式进行探索和改革迫在眉睫。

二、“虚实结合”的开放式递进型实验教学模式

国家教委指导委员会提议:“EDA技术是电气类教学改革的重要方向”。针对上述问题,在教学中引入EDA技术是必然趋势。[2]为此,提出建立和应用基于EDA技术的“虚拟实验室”互动平台,把“虚拟实验室”作为传统实验的一个有益的补充和完善。

“虚拟实验室”的概念最早是由美国维吉尼亚大学的William Wulf教授提出的,即利用互联网技术将所提供的虚拟仪器、实验题目以及内容放入网站上,远程用户只需利用网络浏览器,而不需要其他的特殊软件,就可以登录到远程实验室的网络教学服务器上。[3]相对于传统的实物实验,“虚拟实验室”主要具有以下三大特点:一是开放性。真正实现实验室的全方位开放,即实验内容开放(学生可选择)、时间开放、空间开放。另外,学生也并不需要来实验室做实验,自己可以随时在宿舍电脑上进行,可预约时间向教师咨询。二是资源共享和辐射示范性。“虚拟实验室”对全社会的开放可以加强电气工程基础课程实验中心的辐射示范作用,推动学校远程教育的发展。三是高效性。在实验形式、内容上融入先进的EDA技术,建立一个有生机的、有活力的、可持续发展的、新的实验教学模式。既注重学生的基础训练,又注重电子系统的设计与实践,可以有效提高电气工程专业基础课程的实验教学效果。

但是由于“虚拟实验室”本质上不可能替代实物实验,只能作为一种补充和完善。[4]因此,在实验教学中应充分利用“虚拟实验室”和真实实验的优势研究“以虚为辅、以实为主、虚实结合、优势互补”的开放式递进型实验教学模式。具体包括以下三个方面的内容:

1.建立开放式的“虚拟实验室”互动平台,提升教学效率

面对目前在校学生人数多、资源少、掌握新技术的成本高、经费少的矛盾,利用基于互联网的强大的通信功能建立一个网上“虚拟实验室”,实现电气工程基础课程实验中心在时间和空间上的拓展,提高实验教学效果。

首先,教师在讲授模电、数电等专业基础课时向学生介绍EDA等相关仿真软件,并且通过较多实例的仿真讲解,调动学生的学习兴趣,使学生对该课有更深入地理解和应用。然后,要求学生课后通过该“虚拟实验室”平台下载相关软件及实验教程等内容,这样学生就可以在自己的计算机上完成相关的虚拟实验内容,并可通过实验报告在线提交、师生互动等环节实现与教师的网上交流,解决在虚拟实验中可能碰到的棘手问题。同时,也能间接培养学生利用充裕的课后时间独立思考的习惯。

2.探索递进型的实验教学模式,“虚实结合”培养学生的工程实践能力

根据电气工程专业的培养目标和要求,通过整合教学内容、优化资源配置、改进教学方法、加强教学管理、提高队伍素质等方法,探索递进型的实验教学模式,即将实验内容分成“验证实验—综合设计实验—创新实验”三个层次。[5]其中,验证实验作为必做的基础性实验,以满足各门课程实验教学的需要。综合设计实验为选做实验,为后续的课程设计和毕业设计提供一个平台。创新实验采用项目形式,由学生独立设计实验目的和方案,实验研究某一专题问题。

在教学方法上改变以往“教师猛灌”的思路,采取启发式教学培养学生的动手能力和创新意识。其中,验证实验以教师为技术指导,综合设计以及创新实验采取以学生为主、教师为辅的教学方法,要求学生每周都要与指导教师会谈。在保证安全和正确性的前提下,实验方案、操作、实验结果分析等都由学生全权负责,独立做出决断。另外,为了增强和培养学生的学习兴趣及动力,考核上采用更加灵活的方式,比如独立计算学分等措施。同时,确立虚拟实验在基础教学中的辅助地位,充分发挥其长处,多开综合设计实验,精选实物实验内容,引导学生从虚拟走向现实,理顺虚实关系,提高工程实践能力。

3.引入团队理念和科研项目,广泛开展电子设计竞赛,培养学生的创新能力

队伍建设是确保基础实验教学的前提和条件,包括指导教师团队和学生团队两大部分。

针对前者,主要是创建一支相对稳定、结构合理、具有丰富教学经验和实践经验的教师梯队。目前,安徽大学电气工程基础课程实验中心成员均具有相关课程的丰富教学经验,熟悉课程及实验内容,能够保证实验的顺利进行。同时具有比较前沿的科研经历,可以更好的在试验中指导学生去探讨这门学科的应用前景,引发学生的科研兴趣。由于成员所承担的实验课程涵盖了电气学院各本科专业的全部专业基础课程,一方面方便指导学生根据所学专业知识的课程设置,在实验内容上进行不同课程之间的知识串联,另一方面能够引导学生进行跨学科、跨专业的实验尝试。另外,从2013年起安徽大学所有青年教师必须到工厂企业挂职锻炼学习,这无疑也强化了队伍建设。

对于后者,考虑选择一批对相关实验课题感兴趣的学生,充分发挥各自的长处,如动手能力、编程能力、论文撰写等,彼此协作。同时,由浅入深地将教师的科研内容和科研成果、工程实际问题等引入到基础课程的实验教学中,增强学生的实际应用能力,提高教学效果。适时引入创新性实验项目,让学生及时了解实验新技术的发展,注重培养学生掌握新实验技术的能力。充分利用“虚拟实验室”进行仿真设计与方案论证,然后在教师的指导下在传统实验室进行电路实现,真正做到“做中学”、“按需教”、“做工程”、“学得会”。在此基础上,积极组织学生参加全国电子技术大赛、“挑战杯”大赛以及“飞思卡尔”杯智能汽车等比赛,进一步锻炼学生的创新能力。另外,安徽大学每年都会给予一定的资金支持,以“大学生科研训练计划项目”为载体,培养学生的创新能力。

三、实验教学实践

安徽大学电气工程基础课程实验中心按照80台套的实验规模建设,于2011年初建成。中心的实验箱均采用模块化、通用性结构,只需通过模块的插拔即可进行“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“单片机”、“微机原理”、“FPGA”等基础课程的实验和课程设计。基于上述设备资源,安徽大学电气工程与自动化学院突破传统实验教学内容的约束,积极推行实验中心的全面开放,融入电工电子最新发展成果,探索“虚实结合”开放式递进型实验教学模式,并在2009级、2010级学生中进行教学实践,取得了较好的效果。笔者指导的安徽大学电气一队在安徽省2012年“炜煌杯”大学生单片机应用技能比赛中获得了二等奖。

教研组精心组织了直流稳压电源、函数信号发生器、水温控制系统、微小信号测量系统、抢答器、频率计、电子密码锁、数字钟、交通灯控制器、电梯控制器、步进电机控制器等实验内容。同时对指导教师进行分工,实行题目负责制。要求指导教师根据实验内容进行模块化细分,并要求用分立元件(模电、数电基本内容)、FPGA、单片机、专用芯片等不同方案进行内容组织,实践“基于项目”的递进型实验教学。[6]

在整个实验教学过程中,学生可以任意选择一个项目进行实验。例如,学生选择步进电机项目。在模电、数电基础实验阶段用分立元件分别进行正转、反转、调速、速度计数等基础性实验;在课程设计阶段,采用分立元件进行步进电机的闭环控制实验;在单片机实验阶段,可以选用单片机进行以上内容的实验;在FPGA阶段,则选用可编程逻辑器件再次实验。上述内容自由发挥,不拘形式。这样经过以上几个综合性设计实验,学生会对步进电机的性能、控制手段等有相当的理解。到毕业设计阶段,指导教师再给出一个关于步进电机伺服驱动的毕业设计题目,将使学生具备步进电机相关的丰富知识。另外,在基础实验和综合设计实验完成后开展一次中期考核。考核达到一定水准的学生,还可以组队参加科研创新项目及其他形式的电子设计竞赛。这样一个循序渐进、螺旋上升的递进型积累过程,将有利于调动学生的实验积极性,而不是传统的为实验成绩而实验的模式,如图1所示。

同时,在实验项目的实践教学中,分层次地让学生掌握不同类型的EDA工具软件,比如Multisim、Proteus、QuartusⅡ等,充分利用网络优势在“虚拟实验室”中设置上述实验内容,让学生逐渐掌握软、硬件相结合的分析问题与解决问题的方法,实现递进型实验教学真正意义上的“虚实结合”模式,如图2所示。

四、结束语

实践证明,在安徽大学现有教育资源状况下,采取基于“虚实结合”的开放式递进型实验教学模式的改革思路,不仅可以弥补实验室硬件更新慢等问题,而且可以实现理论教学和实践教学的有机融合,从而保证安徽大学“卓越工程师教育培养计划”目标得以顺利实现。同时,对于其他专业实验室的建设,也具有一定的借鉴价值和示范作用。

参考文献:

[1]王练,夏英.高校实验教学现状与改革策略[J].中国科技创新导刊,2007,(25):59-60.

[2]李国丽,应艳杰,等.电工电子实验教学改革[J].电气电子教学学报,2008,30(5):60-61.

[3]刘胜兵,王鑫泉,等.虚拟实验室与组织胚胎学实验教学[J].实验室研究与探索,2013,32(2):157-159.

[4]李升源,刘宏,等.电工电子虚拟实验与真实实验的互补性[J].实验技术与管理,2010,27(4):74-76.

[5]朱群峰,王晓芬,等.试析电气工程及自动化专业实验室建设与改革[J].中国电力教育,2008,(9):140-141.

[6]何林锦,翟云波,等.项目式实验教学模式及其可行性评价方法[J].实验室研究与探索,2010,29(2):94-96.

(责任编辑:孙晴)

作者:过希文等

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