自动化类多元一体化实验教学综合改革与实践

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新工科背景下自动化专业创新型人才培养的需求对实验教学提出了更大挑战,山东大学控制科学与工程学院实验教学团队加强顶层设计,创新“授验结合”式实验教学方式,完善实验系列教师队伍培养激励机制,构建完备的师生考核体系,确立师、生、实验管理运行机制“三元一体”的实践教学体系,推动实验资源深度融合共享.实践证明,该实验教学体系取得了良好的教学效果,对学生工程实践能力的培养、实践教学发展和学科建设起到强有力的助推作用.
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该文以“微”见大,以西安交通大学机械设计基础实验教学为抓手,针对“机械设计基础”综合实验改革中遇到的新问题,开展了“新工科”综合性实验教学信息化管理探索.将微信“微程序”引入到实验教学信息化管理中,围绕实验室安全“微”教育、实验室“微”记录、实验教学“微”管理、实验教学“微”在线四大方向,提出并设计了一套面向新工科综合性实验教学管理方法,并在西安交通大学机械设计基础实验室开展了实践探索.
随着新冠病毒疫情的全球大爆发,对于工科学生的实验课程线上教学提出了新的要求.上海理工大学“机械测控综合实验”是一门基于Labview软件控制各种传感器的独立实验课程,课程中需要操作多种实验仪器设备及了解相关理论知识,而实施网络在线教学后学生无法直接操作实验设备,对教师实验在线教学和学生学习都产生新的挑战.在此背景下,针对实验课程各种现实难题积极开展了线上线下混合教学实践,通过多场景教学模式设计、线上线下互动交流、实验结果远程验证及混合教学综合评价体系,克服了该实验课程混合教学困难,有效完成了所有实验教学任
民族高校开展工程训练教学,为民族地区培养了实用的工程技术人才.民族高校工程训练教学由于学生具有一定差异性,在教学过程中与普通高校有所不同.该文以新工科的要求作为导引,结合民族高校自身实际情况.通过“模块化”“个性化”的教学方式、“互联网+工程训练”的评价体系、有民族特色的创新工作室的建立,探索了民族高校开展工程训练教学的一些方法,为民族高校工程训练教学提出了一些建议.
基于航空发动机叶片基本失效模式,开发了一种可施加振动应力和稳态应力联合作用的高频(激振频率1195Hz左右)疲劳试验夹具.本文对该试验夹具的设计工作进行了详细的介绍和分析,首先建立二自由度动力学系统模型,随后采用Solidworks三维建模软件对各部件进行辅助建模,并借助Abaqus对振动组件进行模态和应力场分布分析.利用该试验夹具对TC4钛合金进行了振动应力和稳态应力联合作用的疲劳试验,验证了该夹具的可行性.对疲劳断口进行了显微观察和分析,结果显示:裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区三个重点区域的典型特征清晰
该文研究一类具有年龄结构的SVEIR麻疹模型.首先将模型化为所谓的Volterra型积分方程,得到了模型解的适定性,包括非负性、有界性、渐近光滑性等.其次得到了模型的平衡点和基本再生数R0,并证明了当基本再生数R0>1时疾病的一致持续性.进一步通过分析特征方程和构造适当的Lyapunov函数得到了:若R0 <1,则模型仅存在全局渐近稳定的无病平衡点;若R0>1,则无病平衡点不稳定,地方病平衡点存在且全局渐近稳定.这些理论结果应用在关于全国麻疹传染病数据的趋势分析方面.
针对回焊炉炉温曲线、温区温度和过炉速度的控制问题,该文建立了以热对流条件为边界条件的热传导模型,利用有限差分法对热传导模型求解,得到了回焊炉中小温区间隙的温度分布和一定条件下的炉温曲线,并对模型进行了鲁棒性和灵敏度检验.同时该文将热传导模型与最优化问题结合起来,分别建立了单目标和多目标优化模型,利用遍历与粒子群算法对优化模型求解,得到不同约束条件下各温区温度和过炉速度的最优解,以此来控制给定条件下的炉温曲线.
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