应用于留学生教育的“现代流体动力控制技术”的改革与实践论文

时间:2020-06-15 14:36:41 教育毕业论文 我要投稿

应用于留学生教育的“现代流体动力控制技术”的改革与实践论文

  引言

应用于留学生教育的“现代流体动力控制技术”的改革与实践论文

  液压技术是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术,以液压油作为工作介质,进行能量的转换、传递和控制,已广泛应用于工程机械、汽车工业、农业机械、轻纺工业、国防工业等领域[1],

  随着现代技术的飞速发展,它已不是简简单单的能量传递方式了,而是与控制手段相融合,由此产生出来流体与控制相结合的综合性学科,已成为众多重大装备的核心技术。该课程是一门理论性强、涵盖内容复杂、内容抽象的学科,作为培养工程技术人员的学科基础课,该课程使学生首次将控制理论与流体传动相结合。正是由于流体动力控制专业具有这样的特点,使得许多学生在学习过程中存在困惑、感到枯燥。燕山大学首次开设《现代流体传动控制技术》留学生课程,并取得一定的成果和教学改革的经验。

  该课程是以理论与实践相结合的形式进行授课,以科研团队已完成的国家级、省部级及企业科技攻关等科研项目为实践内容,内容囊括机、电、液、测、控多个领域,充分体现了学科交叉特性,有助于使学生由单一的液压专业工程技术人才向“专业素质+综合素质”的高级工程技术人才转变。

  机电控制工程专业作为燕山大学的一个特色专业,应将其特色学科与国际教育接轨。CDIO教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果[2-4],燕山大学是国内首批加入CDIO教育改革的高等院校之一,并且2010年本校“机械设计制造及其自动化”专业被确定为“教育部卓越工程师教育培养计划”试点专业,以此为契机,燕山大学“机电液一体化”国家级教学团队,针对当前社会对工程技术人才的高需求,在充分研究与吸收CDIO国际工程教育理念的基础上[5-6],以留学生培养为契机,遵循卓越工程师的工程教育理念,追寻国家创新与改革的目标,对“现代流体动力控制技术”这门课程进行了改革。

  1 课程教学存在的问题

  1.1 教学国际化水平不足

  现在教师在课堂教学过程中,往往只是重视国内领域的发展现状,对于国外相关领域的发展水平关注度不足。这可能会导致学生在学习过程中不能掌握最先进的相关知识,这是其一。其二,学生在学习过程中往往涉及到文献的查询,在查询国外文献时,由于对专业英语词汇掌握甚少,这会造成文献查询困难。而教师在课堂上并未开设过相关课程。因此引入英文教学,制作英文讲义必不可少。

  1.2 提供给学生的学习资源少

  如今随着互联网技术的发展,学生学习知识的途径已经不仅靠书本了。但是学生在从网络上获取学习资源时往往存在以下几个问题:①网上信息杂乱,对于有用信息的获取效率很低;②学生所获取的知识无法判断其权威性,真伪难辨;③有时网络上相关的学习资源匮乏,学生无处获取。针对以上的问题,为提高学生的自主学习能力,应将部分教学资源上传到网络。

  1.3 教学体制不够完善

  由于现代流体动力控制技术所涵盖的内容广泛,理论性强,这使得学生感到晦涩。但是如今的课堂教学教师在讲述知识的时候,与生活实例、工程实际的结合并不是很紧密。这使得学生对于知识的理解不够透彻,学习起来感到困惑。并且,课堂上的教学模式仍是老师一人讲,学生仅在倾听,学生的'参与度不高。因此,这就要对教学体制进一步完善。

  2 教改目标

  1)深入课程改革,根据国际教育形式将本课程内容国际化,制定适合留学生学习的英文课件、笔记等,并逐步培养学生发现问题、分析问题、应用知识、解决问题、完善工程等方面的能力,使学生们能够做到真正的工学结合,学以致用,全方位发展。

  2)改革教学内容,形成适用于留学生的理论教学体系,并将英文教学课件、讲义等资料上传至网络,使留学生可以随时随地地学习,解决时间与空间不对应的难题,使教育更高效、更便捷。更全面。

  3)创建一支高素质,以及在理论教学和实践教学方面具有较高水平的专业教师队伍,完成导师责任制的合作学习小组模式、规律性汇报学习机制,形成一套行之有效的外语教学体系。

  3 教学改革的具体内容

  3.1 人才培养模式

  在研究生阶段,应形成以教学为辅,以学生自己学习为主的教育理念。在了解所选本门课程的留学生的基础知识水平之后,引入CDIO教育改革理念,以国际留学生为教育对象,调整在“现代流体动力控制技术”课程上的定位和培养目标,修订培养方案,制定符合實际的教学大纲,使专业培养更能适应国际教育,同时也更加体现专业特色。

  本次改革不仅使学生受益,也促使老师的专业素质与外语水平的提高。本课程的教学不同于以往的一对多的教学模式,即一名教师教授多名学生,而是多名教师轮流上课,发挥各个老师所长,将课程利益最大化。本教学团队共5人,其中3名教授,都曾以访问学者身份在国外留学;1名副教授,即将赴英国巴斯大学留学一年;1名讲师。团队教师出国留学与留学生到本校学习相辅相成,共同进步,实现双赢。

  3.2 课程示范性建设内容

  传统教学多以时间紧任务重为目标,加速学生们的学习速度,而忽略了工程实际背景,与当前工程技术存在一定隔阂;另外现在大多数教材上的内容是前人经多年研究的理论知识,翻版教材在内容都大同小异,缺乏新颖性,与当前工业4.0、液压4.0技术存在一定差距。

  1)网络教学平台建设

  在本课程教学过程中,信息技术手段得到充分利用。任课教师采用多媒体课件授课,利用网络优势进行答疑解惑以及项目指导。这些网络教学方式大大提高了教学质量同时通畅了教师与学生之间的交流渠道。

  2)编制英文讲义

  考虑留学生对液压知识水平参差不齐的问题,首先,从最基础的控制元件的结构、性质讲起,分析典型元件的功能,包括滑阀、喷嘴挡板阀,缸等元件;其次,将典型元件构成简单的液压系统,并对其数学建模,分析其动态特性、频率响应以及元件与负载的匹配问题;再次,使学生对流体控制系统的基本组成、分类有所了解,了解常用系统的特性及性能指标,并能对其进行仿真分析。培养一定的工程经验,能够结合不同的实际工业系统选用相应的控制系统;最后,讲授现代流体动力控制系统的设计,并能应用于生产实践,其中包括液压油源的设计、伺服放大器的基本原理及使用方法、各类系统的设计方法。本课程除基础知识的教学外,还加入了当前本科研团队多年来在液压系统控制方面的研究成果,在基础知识的介绍过程中,逐渐渗透现代流体控制技术的实例,其中以液压型风力发电机组为核心,将古典控制与现代控制相结合,讲述应用流体控制的方法,实现液压型风力发电机组的转速控制、功率控制、最大功率追踪控制、低电压穿越控制、系统谐振抑制等。

  3.3 实践教学的改革

  现国内许多高校在理论教学环节中缺乏对工程实践的需求,导致学生理论与实践相分离,不能明确区分课堂教学、实验仪器、企业生产、制造、调试、控制过程的区别,缺乏对基础元件的外形,内部结构、使用方法的认识。本课程的实践教学改革依托燕山大学实验室设备以及本教学团队的研究成果及其设备,深入浅出的讲授流体控制技术在实际生产实践及科研过程中的作用。

  仍以液压型风力发电机组为例,带领留学生参观风力发电机组的实验室。风电机组的基本原理就是泵控马达的闭式容积调速回路,从马达摆角的调定、转速给定到转速闭环的控制,再到转矩闭环控制,最后到功率闭环控制,实现液压型风力发电机组的最基本的控制,从中讲解流体控制技术的应用形式、控制思想、控制目标及其实现形式。

  4总结

  4.1遇到的问题

  目前,此次教改取得了一定的成绩但我们也清醒的认识到仍存在一些不足,留学生对本课程的兴趣存在不足,对理论知识的认知不到位,对实际控制系统的操作不理解,其主要原因包括:

  (1)没有充分利用课外辅导资料。

  (2)课程建设的教材、课件在结构上存在一些不合理的地方,使得学生在理解过程中存在困难。

  (3)学生的积极性有待提高

  (4)工程实践中多存在一些靠经验调整的参数,难以说明其中的道理,学生只能理解其中的大致意思,对细节把握不到位。

  (5)学生前期知识储备不足,课上要补充的内容太多。

  (6)教师外语水平参差不齐,对某些知识点的解释不到位。

  (7)工程中涉及到不少电气的知识,学生难以融会贯通。

  4.2后期改革方向

  (1)继续优化课程设置:将课时适当延长,加入一些基础的控制思想的讲解,如PID控制、校正等。突出对学生知识与能力的培养,兼顾学生个性发展。

  (2)教师努力加强自身素质。

  (3)进一步优化课程安排,使内容循序渐进,由浅入深。

  4.3课改心得

  “现代流体动力控制”这门学科主要阐述自动控制的基础理论与液压系统之间的关系,不论是在机电控制专业,还是在以后的延伸专业上,这门学科都是流体控制理论中最重要的课程。通过不断对课程的改革与创新,进而提高同学们综合能力,得到了广大师生的好评,并做到燕山大学课程迈向国际化的重要一步,同时通过“现代流体动力控制”留学生课程示范性建设,提高国际留学生知识广度的同时也提高了本团队教师的整体水平,真正做到“闻道有先后,术业有专攻”,同学们学到了很多课本上学不到的东西,并且老师也从中受益匪浅。

  参考文献:

  [1]李光彬,韩利伟,韩彬.《液压技术的现状及发展趋势》[J],江苏科技信息,2016.8,24:74-75.

  [2]顾学雍:《联结理论与实践的CDIO-清华大学创新性工程教育的探索》,《高等工程教育研究》2009年第1期。

  [3]查建中:《論“做中学”战略下的CDIO模式》,《高等工程教育研究》2008年第3期。

  [4]Crawley E.,Malmqvist J.,Ostlund S.,et al.顾佩华、沈民奋、陆小华译:《重新认识工程教育》,高等教育出版社2009年版。

  [5]邵如平,方志,郝丽丽.《高电压技术》教学改革的探索[J].中国电力教育,2008,(4):64-65.

  [6]孔祥东,姜万录,姚静,权凌霄.机电液控一体化人才培养模式的研究[J],教学研究,2011.1,1(34):38-44

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