论文部分内容阅读
摘 要:新疆大学首批大学生科研实训与精品课程建设项目相结合，完成了控制系统典型环节模拟装置的开发。总结了科研实训的具体实施过程和效果，以促进新疆大学的素质教育。
关键词：科研实训；模拟装置；素质教育
引言
为培养学生科研创新能力，增强课外创新实践意识，2006年6月新疆大学首次启动了本科生科研实践训练项目。在实施XJU-SRT的过程中，要求学生做到“以我为主”，充分发挥主动性和积极性，积极进行调查研究、查阅文献、分析论证、制定方案、设计或实验、分析总结等方面的独立能力训练，从而锻炼学生的实践和创新能力。
1、实训的基本任务
通过实训，使参与的学生了解所学专业在国民经济建设中的地位、作用和发展趋势；巩固、深化所学理论知识，获得初步的组织、管理和技能训练；培养学生的敬业精神和团队精神，以及实践能力和创新能力。
2、实训的实施过程
参加实训的都是大学二年级的学生，当时他们只学过一些专业基础知识，但在实训期间，他们边学习新的课程，边利用业余时间学习与实训相关的知识。通过实训，我切实体会到实施“大学生科研实训项目”，对推进素质教育有着积极的作用。
实训项目“控制系统典型环节模拟装置的开发”，正是让同学们将书本上的理论知识与实际系统相结合，更好地理解“不同的实际系统可以具有相同的数学模型”这一抽象的理论概念；让《自动控制理论》课程，不再是学生眼里的纯理论、纯数学公式计算，而是和实际系统有关，是一门为实际系统服务的理论课程。做到理论与实践相结合。
自实训项目获得学校资助后，设计工作便处于有计划的进行中。本实训项目的开展情况如下：
（1）前期准备
查阅相关资料，根据项目要求复习电路，模拟电子等课程中的相关知识，为实训打下扎实的理论基础。
（2）准备阶段
由于参加实训的学生，刚刚开始学习《自动控制理论》课程，而项目的重点就是本课程中有关典型环节的内容，这样正好将复习过的有关知识与该内容有机结合，使同学们进一步了解本次实训要完成的主要内容和意义。
（3）方案选择
从理解“不同的实际系统可以具有相同的数学模型”这一抽象的理论概念出发，围绕控制系统的典型环节，开发模拟装置。确立了具体的方案，即利用电路中的RLC网络和模拟电子中的运算放大器，来完成两种不同的系统，通过选择合理的参数，使其具有相同的数学模型。同时学习仿真软件matlab的使用，并明确每位成员的分工。
（4）模拟电路设计
实训项目要求设计多个典型环节，确定每个环节相应的模拟电路，选择合理的匹配参数，然后用面包板搭建电路，将实验时示波器显示曲线，与其相应数学模型的仿真曲线相比较，验证模型的正确性。
（5）电路板设计及制作
按实训项目的要求，应完成“控制系统典型环节模拟装置”的设计和制作。要将设计好的模拟电路，制作出来，还要学习另一软件——Protel；同时就地取材，利用实验室淘汰的实验箱体，来完成控制系统典型环节模拟装置的开发任务，
于是根据实验箱体，用Protel绘制了PCB图；然后学习电路板制作方法，完成电路板制作。
（6）完成项目
控制系统典型环节模拟装置如图1所示，对开发的模拟装置进行安装、调试，确保所设计的控制系统典型环节模拟装置正确，同时编写装置说明书。项目综合自动控制理论和电路、电子技术、系统仿真等多门课程的理论知识，该实验箱可用于自动控制理论课程的学习和实验，尤其对学生学习控制系统典型环节时很大帮助。项目的设计与开发综合了所学的知识，并将其应用于实践，做到了理论联系实践，从而提高了实验和动手能力，培养了分析问题解决问题的能力。
3、实训的良好效果
当前，学生运用知识技能解决问题的能力是衡量学校教育水平高低的标志之一。我国许多大学都在积极采取措施加强全面素质教育，为了培养适应21世纪经济建设的高素质的自动化专业人才，必须使学生能够系统、扎实地掌握本专业的基本理论、基础知识和基本技术与方法；受到严格的科学思维和科学实验的训练，了解当代自动化科学的发展趋势和动向，具有较宽的知识面，具有一定的科学研究和分析、解决实际问题的能力；具有进一步深造学习的潜力，在电气工程学院学生中取得了良好的效果。
3.1 深化理论知识
目前《自动控制理论》实验主要以MATLAB软件为平台，在计算机上完成仿真实验。而且实验过程是以实验教师为主导的这样一种教学模式，学生处于被动接受的状态，在很大程度上制约了学生创新思维的发展和对创新能力的培养，学生很难把它们与生产实际联系在一起，不能真正达到培养实际技能和全面训练的目的。学生普遍实践能力和解决实际问题的能力差，毕业后往往需要较长的时间才能适应现场工作的需要。
通过对同一典型环节的不同模拟装置进行分析，加深了所学自动控制理论和物理、电路、电子技术、电机学等各课程的联系，缩短学生理论知识与实际应用之间的差距；通过学习软件Matlab 和Protel，了解了这些软件的应用，进一步拓展了同学们的思路，为学生进行毕业设计和走向工作岗位打下扎实理论基础。
3.2 获得技能训练
通过实训，学生了获得多种技能训练，学会了采用matlab仿真、运用Protel绘制PCB图和电路板制作方法等，可将所学的理论知识和实践相结合，充分掌握并学会运用先进技术解决实际问题，提高实际动手技能。
3.3 培养敬业和团队精神
参加大学生科研实训项目不仅要注意能力培养，而且要注意培养从事研究工作的责任感和团队协作精神。由于项目内容很多不能只靠一人完成，需要有分工有合作，互相配合才能完成，项目的完成必将打造出一个出色的团队。这也是参加实训项目得到的丰硕收获之一。
3.4 培养实践和创新能力
从项目的实验方案确立和具体实验装置的完善和制作，无不是真刀真枪，而非纯教学验证性实验。这里没有假设的题目，都是实际的问题，这些问题都是颇具挑战性，常常预计的效果未必能达到，而是受到很多因素干扰，消除这些干扰因素不仅需要善于思考、设想对策，因此在实施过程中，大大锻炼了同学的动手能力、工程实践能力和创新能力。
4、总结
新疆大学“大学生科研实训项目” 的启动，为学生搭建了一个良好的实践平台。让更多的教师和学生参与进来，让浓烈的科研气息吸引学生，让兴趣爱好在科学的殿堂里飞扬，共筑一道科研学术堡垒，这便是项目的意义所在。
参考文献：
［1］邹伯敏.自动控制理论［M］.北京：机械工业出版社，2003年.
［2］孔凡才.自动控制原理与系统［M］. 北京：机械工业出版社，2005年.
［3］户业丽，程波，吕中等.设计创新型生物化学实验，培养学生创新能力［J］.高校实验室工作研究.2008，2：4~5.
新疆大学本科生科研实践训练（XJU-SRT）项目
新疆维吾尔自治区《自动控制理论》精品课程建设项目
关键词：科研实训；模拟装置；素质教育
引言
为培养学生科研创新能力，增强课外创新实践意识，2006年6月新疆大学首次启动了本科生科研实践训练项目。在实施XJU-SRT的过程中，要求学生做到“以我为主”，充分发挥主动性和积极性，积极进行调查研究、查阅文献、分析论证、制定方案、设计或实验、分析总结等方面的独立能力训练，从而锻炼学生的实践和创新能力。
1、实训的基本任务
通过实训，使参与的学生了解所学专业在国民经济建设中的地位、作用和发展趋势；巩固、深化所学理论知识，获得初步的组织、管理和技能训练；培养学生的敬业精神和团队精神，以及实践能力和创新能力。
2、实训的实施过程
参加实训的都是大学二年级的学生，当时他们只学过一些专业基础知识，但在实训期间，他们边学习新的课程，边利用业余时间学习与实训相关的知识。通过实训，我切实体会到实施“大学生科研实训项目”，对推进素质教育有着积极的作用。
实训项目“控制系统典型环节模拟装置的开发”，正是让同学们将书本上的理论知识与实际系统相结合，更好地理解“不同的实际系统可以具有相同的数学模型”这一抽象的理论概念；让《自动控制理论》课程，不再是学生眼里的纯理论、纯数学公式计算，而是和实际系统有关，是一门为实际系统服务的理论课程。做到理论与实践相结合。
自实训项目获得学校资助后，设计工作便处于有计划的进行中。本实训项目的开展情况如下：
（1）前期准备
查阅相关资料，根据项目要求复习电路，模拟电子等课程中的相关知识，为实训打下扎实的理论基础。
（2）准备阶段
由于参加实训的学生，刚刚开始学习《自动控制理论》课程，而项目的重点就是本课程中有关典型环节的内容，这样正好将复习过的有关知识与该内容有机结合，使同学们进一步了解本次实训要完成的主要内容和意义。
（3）方案选择
从理解“不同的实际系统可以具有相同的数学模型”这一抽象的理论概念出发，围绕控制系统的典型环节，开发模拟装置。确立了具体的方案，即利用电路中的RLC网络和模拟电子中的运算放大器，来完成两种不同的系统，通过选择合理的参数，使其具有相同的数学模型。同时学习仿真软件matlab的使用，并明确每位成员的分工。
（4）模拟电路设计
实训项目要求设计多个典型环节，确定每个环节相应的模拟电路，选择合理的匹配参数，然后用面包板搭建电路，将实验时示波器显示曲线，与其相应数学模型的仿真曲线相比较，验证模型的正确性。
（5）电路板设计及制作
按实训项目的要求，应完成“控制系统典型环节模拟装置”的设计和制作。要将设计好的模拟电路，制作出来，还要学习另一软件——Protel；同时就地取材，利用实验室淘汰的实验箱体，来完成控制系统典型环节模拟装置的开发任务，
于是根据实验箱体，用Protel绘制了PCB图；然后学习电路板制作方法，完成电路板制作。
（6）完成项目
控制系统典型环节模拟装置如图1所示，对开发的模拟装置进行安装、调试，确保所设计的控制系统典型环节模拟装置正确，同时编写装置说明书。项目综合自动控制理论和电路、电子技术、系统仿真等多门课程的理论知识，该实验箱可用于自动控制理论课程的学习和实验，尤其对学生学习控制系统典型环节时很大帮助。项目的设计与开发综合了所学的知识，并将其应用于实践，做到了理论联系实践，从而提高了实验和动手能力，培养了分析问题解决问题的能力。
3、实训的良好效果
当前，学生运用知识技能解决问题的能力是衡量学校教育水平高低的标志之一。我国许多大学都在积极采取措施加强全面素质教育，为了培养适应21世纪经济建设的高素质的自动化专业人才，必须使学生能够系统、扎实地掌握本专业的基本理论、基础知识和基本技术与方法；受到严格的科学思维和科学实验的训练，了解当代自动化科学的发展趋势和动向，具有较宽的知识面，具有一定的科学研究和分析、解决实际问题的能力；具有进一步深造学习的潜力，在电气工程学院学生中取得了良好的效果。
3.1 深化理论知识
目前《自动控制理论》实验主要以MATLAB软件为平台，在计算机上完成仿真实验。而且实验过程是以实验教师为主导的这样一种教学模式，学生处于被动接受的状态，在很大程度上制约了学生创新思维的发展和对创新能力的培养，学生很难把它们与生产实际联系在一起，不能真正达到培养实际技能和全面训练的目的。学生普遍实践能力和解决实际问题的能力差，毕业后往往需要较长的时间才能适应现场工作的需要。
通过对同一典型环节的不同模拟装置进行分析，加深了所学自动控制理论和物理、电路、电子技术、电机学等各课程的联系，缩短学生理论知识与实际应用之间的差距；通过学习软件Matlab 和Protel，了解了这些软件的应用，进一步拓展了同学们的思路，为学生进行毕业设计和走向工作岗位打下扎实理论基础。
3.2 获得技能训练
通过实训，学生了获得多种技能训练，学会了采用matlab仿真、运用Protel绘制PCB图和电路板制作方法等，可将所学的理论知识和实践相结合，充分掌握并学会运用先进技术解决实际问题，提高实际动手技能。
3.3 培养敬业和团队精神
参加大学生科研实训项目不仅要注意能力培养，而且要注意培养从事研究工作的责任感和团队协作精神。由于项目内容很多不能只靠一人完成，需要有分工有合作，互相配合才能完成，项目的完成必将打造出一个出色的团队。这也是参加实训项目得到的丰硕收获之一。
3.4 培养实践和创新能力
从项目的实验方案确立和具体实验装置的完善和制作，无不是真刀真枪，而非纯教学验证性实验。这里没有假设的题目，都是实际的问题，这些问题都是颇具挑战性，常常预计的效果未必能达到，而是受到很多因素干扰，消除这些干扰因素不仅需要善于思考、设想对策，因此在实施过程中，大大锻炼了同学的动手能力、工程实践能力和创新能力。
4、总结
新疆大学“大学生科研实训项目” 的启动，为学生搭建了一个良好的实践平台。让更多的教师和学生参与进来，让浓烈的科研气息吸引学生，让兴趣爱好在科学的殿堂里飞扬，共筑一道科研学术堡垒，这便是项目的意义所在。
参考文献：
［1］邹伯敏.自动控制理论［M］.北京：机械工业出版社，2003年.
［2］孔凡才.自动控制原理与系统［M］. 北京：机械工业出版社，2005年.
［3］户业丽，程波，吕中等.设计创新型生物化学实验，培养学生创新能力［J］.高校实验室工作研究.2008，2：4~5.
新疆大学本科生科研实践训练（XJU-SRT）项目
新疆维吾尔自治区《自动控制理论》精品课程建设项目