工科研究生开放式研究型实验教学方法研究与实践
发布时间：2022-01-10 07:52
在卓越工程师教育计划背景下,将多年课堂教学、实验教学和相关科研工作的经验融入到实验教学中,探索培养研究生的开放式、研究型实验教学方法。该方法的主要特点是提供开放式的模块化实验平台,让学生独立设计、完成实验。在实验中,教师由传统的主导角色转变为辅助、引导角色,这种实验教学方法能够实现激发学生热情、导引前沿技术、提供平台和协助完成实验的作用。文章的方法在《惯性导航技术综合实验》课程中进行了教学实践,并起到了较好的效果。
【文章来源】：高教学刊. 2019,(04)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
综合实验教学平台组成
术综合实验》课程教学中进行了教学实践。实验教学过程中，学生分为8组，每组的组长负责组织本组学生进行方案讨论、组内任务分工。实验相关的基础知识与前沿技术在讲座中进行集中教学，实验设计与实践则分组进行。这样，每组会有不同的实验方案、实验数据，且均为独立设计与完成。学生应用控制界面可以任意设定运动滑轨的运动参数和状态。程序设定的运动参数是利用惯性测量单元（惯性器件）进行运动误差评价的基准。利用惯性测量单元中X轴加速度计输出信号计算导轨横向移动距离，则会得到一组运动参数误差实验数据如图2所示。图2运动参数误差曲线图2中，横轴是采样点数，系统采样率是100Hz，所以横轴对应的时间是50秒。图中三条数据曲线从下至上分别对应加速度计的输出数据、利用加速度计数据计算的速度误差和位置误差。惯性测量单元安装误差、MEMS加速度计误差导致了较大速度误差和位置误差。图2数据显示了惯性系统的误差随时间累积，且器件误差越大累积的误差越大，这与基本原理相符。通过实验学生能对惯性导航相关知识有深入、直观的理解。四、结束语相较于老师为学生演示实验过程，或按实验指导书机械执行的确定性实验教学方式，本文提出的开放式研究型实验课程中，学生的积极性与参与性明显提高，形成了一种组内合作、组间竞争的良好气氛；实验方案设计过程中相互讨论，对实验本质有了深入认识，同时也培养了提出科学研究思路和方法的能力，而实验方案的开放性设计，则激发与汇聚成实验方案的创新性。这样，开放式研究型实验教学为学生营造了一种开放、活跃、积极、和谐的研究气氛，学生在实验过程中能够充分发挥自己的主观能动性与创造力，利用实验平台提供的软、硬件条件，独立完成了创新性工作，使自身的科学实践能?
其中,USB＿PCL6045B控制子系统用于控制驱动器实现运动滑轨的运动控制,运动滑轨(包括直线运动滑轨和旋转滑轨)在电机带动下产生直线和旋转运动,固定在运动滑轨上的惯性测量单元(也可以只有加速度计或陀螺仪)敏感滑轨的运动,并对运动参数进行测量,测量的运动参数与设定的运动参数进行比较即能验证惯性导航原理、导航定位算法和滑轨控制方法。基于此平台,通过数据采集与处理系统产生不同的运动滑轨运动状态(可进行直线运动、旋转运动组合),测量运动信息既可以采用完整的惯性测量单元,也可以采用单个陀螺仪与加速度计。将上述各种设备和不同方法组合起来,学生可以根据需要自行设计多种实验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向卓越工程人才培养的产学研深度合作模式[J]. 李琳,陈京京,王杰. 高等工程教育研究. 2013(01)
[2]注重卓越工程教育本质 创新工程人才培养模式[J]. 林健. 中国高等教育. 2011(06)
[3]我国研究生创新能力的现状及其影响机制[J]. 朱红,李文利,左祖晶. 高等教育研究. 2011(02)
[4]“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J]. 林健. 高等工程教育研究. 2010(04)
[5]浅谈工科研究生创新能力的培养[J]. 樊炳辉. 中国电力教育. 2010(12)
[6]浅析高校研究生科研创新能力的培养[J]. 杨荣敏,王让会,吴鹏飞. 教育与教学研究. 2009(12)
[7]研究生创新能力现状分析和对策[J]. 沈建新. 南京航空航天大学学报(社会科学版). 2009(03)
[8]我国研究生创新能力现状及其影响因素分析——基于三次研究生教育质量调查的结果[J]. 袁本涛,延建林. 北京大学教育评论. 2009(02)
[9]建设开放性实验平台 提高研究生创新能力[J]. 田逢春,曾孝平,鲜永菊,李立. 实验室研究与探索. 2007(09)
[10]研究型大学创新实验教学体系的构建[J]. 王国强,傅承新. 高等工程教育研究. 2006(01)
本文编号：3580335
【文章来源】：高教学刊. 2019,(04)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
综合实验教学平台组成
术综合实验》课程教学中进行了教学实践。实验教学过程中，学生分为8组，每组的组长负责组织本组学生进行方案讨论、组内任务分工。实验相关的基础知识与前沿技术在讲座中进行集中教学，实验设计与实践则分组进行。这样，每组会有不同的实验方案、实验数据，且均为独立设计与完成。学生应用控制界面可以任意设定运动滑轨的运动参数和状态。程序设定的运动参数是利用惯性测量单元（惯性器件）进行运动误差评价的基准。利用惯性测量单元中X轴加速度计输出信号计算导轨横向移动距离，则会得到一组运动参数误差实验数据如图2所示。图2运动参数误差曲线图2中，横轴是采样点数，系统采样率是100Hz，所以横轴对应的时间是50秒。图中三条数据曲线从下至上分别对应加速度计的输出数据、利用加速度计数据计算的速度误差和位置误差。惯性测量单元安装误差、MEMS加速度计误差导致了较大速度误差和位置误差。图2数据显示了惯性系统的误差随时间累积，且器件误差越大累积的误差越大，这与基本原理相符。通过实验学生能对惯性导航相关知识有深入、直观的理解。四、结束语相较于老师为学生演示实验过程，或按实验指导书机械执行的确定性实验教学方式，本文提出的开放式研究型实验课程中，学生的积极性与参与性明显提高，形成了一种组内合作、组间竞争的良好气氛；实验方案设计过程中相互讨论，对实验本质有了深入认识，同时也培养了提出科学研究思路和方法的能力，而实验方案的开放性设计，则激发与汇聚成实验方案的创新性。这样，开放式研究型实验教学为学生营造了一种开放、活跃、积极、和谐的研究气氛，学生在实验过程中能够充分发挥自己的主观能动性与创造力，利用实验平台提供的软、硬件条件，独立完成了创新性工作，使自身的科学实践能?
其中,USB＿PCL6045B控制子系统用于控制驱动器实现运动滑轨的运动控制,运动滑轨(包括直线运动滑轨和旋转滑轨)在电机带动下产生直线和旋转运动,固定在运动滑轨上的惯性测量单元(也可以只有加速度计或陀螺仪)敏感滑轨的运动,并对运动参数进行测量,测量的运动参数与设定的运动参数进行比较即能验证惯性导航原理、导航定位算法和滑轨控制方法。基于此平台,通过数据采集与处理系统产生不同的运动滑轨运动状态(可进行直线运动、旋转运动组合),测量运动信息既可以采用完整的惯性测量单元,也可以采用单个陀螺仪与加速度计。将上述各种设备和不同方法组合起来,学生可以根据需要自行设计多种实验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向卓越工程人才培养的产学研深度合作模式[J]. 李琳,陈京京,王杰. 高等工程教育研究. 2013(01)
[2]注重卓越工程教育本质 创新工程人才培养模式[J]. 林健. 中国高等教育. 2011(06)
[3]我国研究生创新能力的现状及其影响机制[J]. 朱红,李文利,左祖晶. 高等教育研究. 2011(02)
[4]“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J]. 林健. 高等工程教育研究. 2010(04)
[5]浅谈工科研究生创新能力的培养[J]. 樊炳辉. 中国电力教育. 2010(12)
[6]浅析高校研究生科研创新能力的培养[J]. 杨荣敏,王让会,吴鹏飞. 教育与教学研究. 2009(12)
[7]研究生创新能力现状分析和对策[J]. 沈建新. 南京航空航天大学学报(社会科学版). 2009(03)
[8]我国研究生创新能力现状及其影响因素分析——基于三次研究生教育质量调查的结果[J]. 袁本涛,延建林. 北京大学教育评论. 2009(02)
[9]建设开放性实验平台 提高研究生创新能力[J]. 田逢春,曾孝平,鲜永菊,李立. 实验室研究与探索. 2007(09)
[10]研究型大学创新实验教学体系的构建[J]. 王国强,傅承新. 高等工程教育研究. 2006(01)
本文编号：3580335
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