关于两种高校专业实验室的建设探讨

葛春

摘要：阐述了专业实验室和科研平台在高校教育中的作用，紧贴工程应用、岗位任职和操作维护需求，以工程实践、虚拟教学系统、成熟技术等为导入，完成了关于自动控制元件和导航技术两种高校专业实验室的建设探讨。

关键词：实验室建设 学生 自动控制元件 导航技术

一、引言

实验室是高校教学的重要基地，其建设与管理水平的高低对教学质量有很大的影响。实验教学是培养学生动手能力和创新能力的重要教学环节，高校实验室需具有特色鲜明的科研平台支撑。优化专业实验室的建设，构建先进的科学研究平台，对提高实验室使用效率、培养学生实践创新能力、促进学科的不断发展具有重要的意义。以下以自动控制元件和导航技术实验室为例，浅谈高校专业实验室建设的发展对策。

二、重视元器件应用和任职需求，逐步完善自动控制元件实验室建设

（一）以工程和生活应用为牵引，完善常用交直流电机、特种电机的实验器材建设

现有自动控制元件实验室配备有直流并励电动机、三相异步电动机等常用交直流电机、特种电机实验器材，基本满足本课程的教学需求，为更好的贴近工程和生活应用，还可以在以下几个方面继续完善。一是合理利用已损坏的工程设备，拆解设备中应用的各种电机，如陀螺仪电机、转台电机，突出教学的应用性；二是通过外购、回收等方式获取生活中的常用电机，如洗衣机、打印机的异步电机、步进电机等，贴近生活从而激发学生学习兴趣；三是加大学生对各种电机拆卸组装的实验力度，增强学生对电机组成结构和工作原理的认知。

（二）以专业岗位任职为引领，改进常用变压器和传感器的实验器材建设

现有自动控制元件实验室配备有单相变压器、旋转变压器、霍尔传感器等常用变压器和传感器实验器材，基本适应相应实验环节的要求，为更好的贴近学生毕业后的岗位任职，还可以在以下几个方面实现改进。一是通过外购、申请例示品、利用已损坏的工程设备等方式扩充电源变换器、旋转变压器、压力传感器等实际应用中的器材，满足学生岗位任职需求；二是合理利用现有传感器器材，研发多种小型的测量装置，让学生在测量实验的过程中更深入的理解其工作过程；三是深入分析各种专业任职岗位中接触到的相关变压器和传感器类型，有针对性的增加部分示教装置。

（三）以操作维护项目为依据，优化常用继电器和低压电器的实验器材建设

现有自动控制元件实验室配备有电磁继电器、时间继电器、波段开关、纽子开关、熔断器等常用继电器和低压电器实验器材，基本满足本课程的教学需求，为更好的服务学生的操作维护技能培养，还可以在以下几个方面不断优化。一是增加设备操作过程中常见的继电器、开关器件，如工程应用中的电磁继电器、行程开关等，从而提高学生的对工程设备的认知和基本操作技能；二是加大学生对各种继电器、开关器件拆卸组装的实验力度，加深学生对内部构造和工作原理的认知，从而提高学生对常见设备故障的分析与排除能力；三是制作部分简易的控制实验装置，增强学生对继电器控制、波段开关控制、行程开关控制过程的理解认知。

三、注重导航器件特性演示，合力打造导航技术实验室建设

（一）以工程器件、模拟教具和虚拟多媒体为支撑，继续打造陀螺仪和加速度计特性演示平台

陀螺仪和加速度计是常用惯性导航设备的测量基础器件，大部分导航技术课程知识的学习都需要建立在充分理解陀螺仪和加速度计特性基础之上，因此以工程器件、模拟教具和虚拟多媒体为支撑的特性演示平台，对于学生理论与实践学习显得尤为重要。一是要合理利用工程设备如废旧飞机平台、惯阻，改装研制成陀螺仪、加表等特性演示平台；二是要积极制作模拟教具，如按比例放大的陀螺仪金属模型，降低学生对陀螺仪、加表等设备组成结构的认知难度；三是编制多媒体虚拟教学系统，如光纤陀螺仪工作过程仿真演示，更形象具体的演示惯性器件的组成结构和工作过程，并达到虚实结合的教学效果。

（二）以工程测试设备、模拟仿真教学系统为基础，逐步改进平台和惯组特性演示平台

工程应用中的惯性平台或惯组组成结构复杂、工作原理抽象，学生在学习过程中常出现方位俯仰滚动方向混乱、基本工作原理难以理解等问题，因此以工程测试设备、模拟仿真教学系统为基础的演示平台建设，对于提高学生学习效率能发挥重要作用。一是借助工程测试设备，如某民用飞机导航平台测试设备、双自由度转台、三轴位置摇摆台，实现惯性平台和惯组合状态转换、信号连接、控制过程等实物演示；二是要不断研制模拟仿真教学系统，能直观展示平台的基本结构，演示平台各系统的基本工作原理，并适用于目前工程应用中各型号平台知识的教学；三是通过申请、外购等方式获取更多惯性平台和惯组的例示品，通过分解实物、建立仿真模型等方式更好的给学生展示其内部构造。

（三）以成熟导航技术为引入，不断研制卫星导航、数字导航等其他导航模式的功能演示平台

GPS卫星导航、北斗卫星导航、数字导航等多种导航方式已逐步应用到各种工程实践中，已成为导航技术的重要组成部分，为让学生更清晰直观的理解这些导航模式的功能、工作过程，需要引入目前较为成熟的导航技术，不断研制卫星导航、数字导航等其他导航模式的功能演示平台。一是外购部分卫星导航模块和开发系统，研制卫星导航演示平台，既能更清晰细致的演示教学，又能降低建设成本；二是积极吸纳民用雷达制导、数字图像处理技术，自主研发雷达制导、匹配制导等演示平台，减少开发周期；三是制作匹配制导、导航基站等实物模型或虚拟仿真模型，更形象具体的展现陆基导航、数字导航模式的控制过程。