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關鍵詞:產(chǎn)學研 全日制專業(yè)學位 培養(yǎng)
為更好地適應國家經(jīng)濟建設和社會發(fā)展對高層次應用型人才的迫切需要,積極發(fā)展具有中國特色的專業(yè)學位教育,教育部自2009年起,擴大招收以應屆本科畢業(yè)生為主的全日制碩士專業(yè)學位范圍。2009年全國計劃招收全日制專業(yè)學位研究生5萬名。北京航空航天大學擬招收全日制專業(yè)學位研究生400名。北京航空航天大學以服務于國家戰(zhàn)略目標為宗旨,以培養(yǎng)工程實踐需要的高層次應用型人才為目標,通過產(chǎn)學研相結合,積極探索以應屆本科畢業(yè)生為主的高素質(zhì)全日制專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)模式。
1 開展全日制專業(yè)學位研究生教育,滿足高層次應用型專門人才的需要
我國自1991年開展專業(yè)學位教育以來,專業(yè)學位教育種類不斷增多,培養(yǎng)規(guī)模不斷擴大,社會影響不斷增強。在培養(yǎng)高層次應用型專門人才方面日益發(fā)揮著重要的作用。已成為學位與研究生教育的重要組成部分。前期的專業(yè)學位研究生教育的培養(yǎng)對象主要是具有一定工作經(jīng)歷的在職人員,對在職人員業(yè)務水平和實踐能力的提高發(fā)揮了重要作用。
隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,迫切需要大批具有創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力和實踐能力的高層次專門人才。教育部自2009年起,對研究生教育結構類型實行重大改革,增強研究生服務于國家和社會發(fā)展的能力,加大應用型人才培養(yǎng)的力度,促進人才培養(yǎng)與經(jīng)濟社會發(fā)展實際需求的緊密聯(lián)系,除繼續(xù)實行學術型研究生教育外,開展了以應屆本科畢業(yè)生為主的全日制碩士專業(yè)學位研究生教育,不僅滿足他們適應社會發(fā)展、提高專業(yè)水平、增強就業(yè)競爭力的需要,而且對加快培養(yǎng)高層次應用型專門人才,滿足社會多樣化需求、具有重大而深遠的意義。
2 探索全日制專業(yè)學位研究生培養(yǎng)模式
以應屆本科畢業(yè)生為主的全日制碩士專業(yè)學位研究生教育,是2009年即將啟動的新的研究生培養(yǎng)模式,其研究生培養(yǎng)過程、培養(yǎng)環(huán)節(jié)質(zhì)量監(jiān)控和學位論文要求等相關規(guī)定尚在建立和完善之中。如何使以應屆本科畢業(yè)生為主的全日制碩士專業(yè)學位研究生的教育培養(yǎng)內(nèi)容高起點、研究生培養(yǎng)質(zhì)量高標準、創(chuàng)新實踐能力高要求,使以應屆本科畢業(yè)生為主的全日制專業(yè)學位研究生掌握專業(yè)領域堅實的基礎理論和寬廣的專業(yè)知識、具有較強的解決實際問題的能力。能夠承擔專業(yè)技術或管理工作,成為具有良好的職業(yè)素養(yǎng)的高層次應用型專門人才,探索出一套符合以應屆本科畢業(yè)生為主的全日制專業(yè)學位研究生的創(chuàng)新型培養(yǎng)模式,制訂出全日制專業(yè)學位研究生培養(yǎng)方案和實施細則,建立和完善研究生培養(yǎng)過程規(guī)章制度,是當前迫切需要進行的重要工作。
2.1加強基礎理論和應用知識相結合的課程教學模式
學術型研究生教育主要是培養(yǎng)具有獨立從事科學研究或教學工作能力的教學科研人才。專業(yè)學位研究生教育主要是培養(yǎng)具有良好的創(chuàng)新實踐能力的高層次應用型專門人才。因此,專業(yè)學位研究生課程設置將以實際應用為導向,以職業(yè)需求為目標,以綜合素養(yǎng)和應用知識與能力的提高為核心。課堂教學內(nèi)容強調(diào)理論性與應用性課程的有機結合,突出案例分析和實踐研究。
例如,北航材料學科的全日制專業(yè)學位研究生課程設置上,一級學科和二級學科的核心基礎理論課與學術型研究生課程設置完全相同,其核心基礎理論課包括:固體物理、材料近代測試方法、固體化學、材料熱力學與動力學、先進復合材料等。在方向課程設置上,擬針對北航特色增加有航空航天特色的“航空航天材料工程”,包括:航空航天發(fā)動機用高溫結構材料、航空航天飛行器用輕質(zhì)結構材料、熱防護和機載設備用特種功能材料和航空航天關鍵材料的服役特性與壽命評估,以及“航空航天關鍵結構件無損檢測技術”等應用性強的課程。在全日制專業(yè)學位研究生課程教學師資隊伍的建設上,請工程背景強的優(yōu)秀教師、航空航天大型企業(yè)的總工程師或總設計師主講相關課程,以飛機、運載工具和空間飛行器為對象,分解其不同部位的材料組成和材料特點,結合航空航天企業(yè)的實際案例,講授航空航天領域關鍵材料,形象地再現(xiàn)關鍵材料的加工過程。這樣就使全日制專業(yè)學位研究生整體課程設置,在強化基礎理論的同時,突出了應用知識的課堂教學。
2.2依托學校科研優(yōu)勢,提升全日制專業(yè)學位研究生的實踐能力
專業(yè)實踐是全日制專業(yè)學位研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),充分的、高質(zhì)量的專業(yè)實踐是專業(yè)學位教育質(zhì)量的重要保證。北京航空航天大學全日制專業(yè)學位研究生的實踐教學環(huán)節(jié),除吸納和使用社會資源,建立多種形式的校企聯(lián)合實踐基地外,還建設和建成了一批校級研究生公共實驗課和學科專業(yè)實驗課。
學校特別重視全日制專業(yè)學位研究生實踐能力的培養(yǎng),即研究生教學實驗的環(huán)節(jié)。依托學??蒲袃?yōu)勢,將科研成果高質(zhì)量地轉(zhuǎn)化到實驗教學環(huán)節(jié)上,建成研究生公共實驗室,以提供系列化、層次化的實踐能力培養(yǎng)環(huán)境,形成完善的研究生實踐能力培養(yǎng)體系。
學校通過“211工程”、“985”教育振興計劃等教學實驗室建設專項,從實質(zhì)上提升實驗教學水平,實現(xiàn)科研與教學相互促進,建成了一批研究生公共實驗室,包括研究生公共實驗平臺和研究生專業(yè)實驗平臺。達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新與實踐能力的目的。通過將前瞻性、先進性、典型性、綜合性和學科交叉性的科研成果高質(zhì)量地轉(zhuǎn)化到研究生公共實驗教學上,形成跨一級學科或在一級學科框架下的研究生公共實驗教學內(nèi)容,實現(xiàn)研究生實踐能力的面上培養(yǎng),夯實研究生實踐能力的“寬口徑”總的基礎,再通過研究生學位論文研究,在其研究方向上實現(xiàn)“點上提高”,從而,形成研究生實踐能力的立體全方位培養(yǎng)。學校十分重視通過機制體制創(chuàng)新使高水平教師參與到實驗教學工作中,在實驗核心課程體系的建設中,明確要求課程團隊中要由學術帶頭人或?qū)W術骨干領銜組建教學團隊。
2.3產(chǎn)學研相結合,提高全日制專業(yè)學位研究生的學位論文質(zhì)量
對于2009年即將招收的以應屆本科畢業(yè)生為主的全日制專業(yè)學位研究生,北京航空航天大學要求其學位論文選題均耍來源于企業(yè)合作的應用課題,或直接將他們派往企業(yè),以突破企業(yè)關鍵技術來命題,強化工程實踐能力培養(yǎng),推進專業(yè)學位研究生培養(yǎng)與用人單位實際需求的緊密聯(lián)系,積極探索人才培養(yǎng)的供需互動機制。
北航把全日制專業(yè)學位研究生教育,作為加強學校與企業(yè)聯(lián)系強有力的紐帶、學校實施開放辦學戰(zhàn)略的重要舉措和學校參與國家技術創(chuàng)新體系建設的有力切入點。僅材料學科,學校就與60l所、603所、606所、410所、430所、621所、703所、上飛公司、331廠等一大批重要科研院所和大型企業(yè)單位簽訂了聯(lián)合培養(yǎng)研究生的合作協(xié)議。北航實行全日制專業(yè)學位研究生“雙導師制”,企業(yè)導師與校內(nèi)導師共同把握研究生的研究方向。共同確定研究生的論文選題,確保全日制專業(yè)學位研究生的論文研究與工程實踐緊密結合。通過論文工作,不僅提高科研工作水平,而且解決企業(yè)的實際問題,增強研究生工程實踐能力。
摘要:大學生方程式汽車大賽是一項面向在校學生的賽事,在賽車設計與制造過程中,從圖紙設計到賽車試制,再到駕駛賽車進行比賽,完全是靠學生親自動手完成。該賽事對培養(yǎng)車輛工程專業(yè)學生的創(chuàng)新實踐能力、主動學習能力、動手能力、組織協(xié)調(diào)能力及團隊精神作用明顯。北京航空航天大學的AERO方程式賽車隊經(jīng)過7年的建設,已成為培養(yǎng)大學生工程技術能力、社會實踐能力的基地,也成為高校對外宣傳的一面旗幟。
關鍵詞:大學生方程式汽車大賽;車輛工程;教學改革
中圖分類號:G459 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)24-0019-02
一、引言
大學生方程式汽車大賽,英文名稱為Formula SAE(簡稱FSAE),是由各國汽車工程師協(xié)會舉辦的面向在?;虍厴I(yè)7個月以內(nèi)的本科生或研究生的一項大學生方程式汽車比賽,最初由美國汽車工程師學會于1979年創(chuàng)辦,借以培養(yǎng)及訓練車輛工程研發(fā)設計人才。FSAE要求參賽的學生在8―12個月的時間內(nèi)設計并制造出一輛在加速、制動、操控性方面有優(yōu)異表現(xiàn),并且耐久性能好,符合比賽規(guī)定[1],能夠順利完成規(guī)則中所有比賽項目的賽車。在與來自世界各地的大學代表隊的交流與切磋中,賽事給了車隊證明與展示其創(chuàng)造力和工程技術能力的機會。FSAE賽車運動已成為具有巨大全球影響力的世界性大學生工程設計競賽,由此被譽為“學界的F1方程式賽車”[2]。
由于FSAE項目對于培養(yǎng)高素質(zhì)綜合人才的作用明顯,在歐美等發(fā)達國家的理工類學校都非常重視FSAE[3]。很多學校都有自己的FSAE車隊,他們組織車隊參加自己所在區(qū)域的比賽,得到學校、汽車公司、社會的支持。與國際FSAE賽車項目相比,中國FSAE項目起步較晚,2010年中國首屆FSAE在上海成功舉辦,首次大賽吸引了國內(nèi)著名的理工科高校參加,包括清華大學、吉林大學、北京理工大學、北京航空航天大學、湖南大學、同濟大學等。目前,F(xiàn)SAE每年10月份舉行一次比賽。
大學生方程式賽車是由車架人機、底盤總成、動力總成、電氣儀表、車身空動五個部分組成,是一輛純手工打造的競技賽車。除了發(fā)動機和輪胎輪輞等少數(shù)部件之外,每個零件都由車隊隊員自己精心設計制造。FSAE比賽項目涵蓋了賽車設計、制造的各個環(huán)節(jié),也涉及到成本分析、工程設計、市場營銷幾個方面,通過參與賽車項目,工程類學生的專業(yè)知識和實踐能力都會得到極大的提升。在賽車設計與制造過程中,從圖紙設計到賽車試制,完全是靠學生親自動手完成。學生通過學習、嘗試、改進、提高,真正實現(xiàn)了從理論知識到實踐能力的跨越,鍛煉了學生解決實際工程問題的能力。這種項目式管理的教學方法培養(yǎng)了具有扎實專業(yè)基礎且知識面廣的復合型人才,符合汽車產(chǎn)業(yè)對人才的實際需求,因而FSAE賽車活動能夠激發(fā)學生、學校以及企業(yè)的參與熱情。同時,車隊的組織運營、市場推廣、洽談贊助、財務管理、新聞等均由隊員全方位多領域參與,因此,北京航空航天大學AERO方程式賽車隊是全面鍛煉學生科技創(chuàng)新、組織建設、社會實踐的重要基地。
二、車隊是培養(yǎng)學生工程技術能力的重要基地
北京航空航天大學是具有航空航天特色和工程技術優(yōu)勢的多科性、開放式、研究型大學,培養(yǎng)學生的技術能力是學校重點的工作內(nèi)容。設計過程中,隊員使用CAD軟件對賽車各個零件進行建模,借助CAE軟件對零件進行性能仿真和優(yōu)化。制造裝配過程中,車隊隊員們親自動手,一個個螺栓、一個個零件地將賽車裝配出來,并結合各種儀器設備對賽車進行調(diào)校和測試。在車隊工作的同學們,當他們面對電腦進行設計的時候,每個人都是一個優(yōu)秀的汽車工程師,造型、仿真、優(yōu)化樣樣精通;當他們面對機器和設備時,又是一個個能工巧匠,車、銑、刨、磨、鉆孔、噴漆手到擒來。隊員們以一絲不茍的精神、精益求精的態(tài)度全心全意地投入其中。研究生導師曾說過,在車隊工作過的大四本科生比在讀的研究生工程能力都要強,我們要辦好車隊,成為北航的特色。
三、車隊是培養(yǎng)學生社會實踐能力的重要基地
車隊是北京航空航天大學校內(nèi)規(guī)模較大的學生科技類組織,每年在隊隊員70余人,分別來自于交通、航空、熱能與動力機、計算機、軟件、自動化、經(jīng)濟管理、機械、宇航、人文、新媒體等20余個學院十幾個專業(yè)的本科生和研究生。車隊的運行參考航空研究所的體制進行,車隊設隊長、總工程師和經(jīng)理,隊內(nèi)分技術與運營兩大部門,分設車架組、動力組、電氣組、底盤組、空動組、辦公室、推廣組和商業(yè)組共八個大組,每組設組長負責系統(tǒng)事盞耐吵鋨才擰C扛鱟櫓間的技術及運營問題通過總工程師及經(jīng)理協(xié)調(diào)處理。車隊定期進行全員大會開展總體工作的布置和工作總結,各小組每周進行技術討論和設計工作。在重大工程節(jié)點舉行方案評審會、詳細設計評審會、投產(chǎn)前評審會、賽前預答辯等,評審會邀請校內(nèi)相關領域的專家進行技術把關。隊員在車隊工作完全可以當做進入工程研究所的過渡階段,在這里同學們可以按規(guī)范文件進行賽車設計,按制度進行技術協(xié)調(diào),按部門進行分工協(xié)作。隊員們不僅在工程技術能力上得到鍛煉,在社會實踐能力上也得到了充分的鍛煉。車隊的對外宣傳、市場推廣、洽談贊助、聯(lián)系加工、加工跟產(chǎn)、新聞等都是由學生自主完成。實踐證明,一名稚嫩的大三學生進入車隊工作,經(jīng)過一年的車隊鍛煉將成為獨擋一面的技術骨干或宣傳能手。
對外宣傳是車隊的重要工作,隊內(nèi)設有推廣組專職負責對外宣傳和市場推廣。車隊擁有兩大自主管理的宣傳平臺“北航AERO方程式賽車隊”官方新浪微博和“北京航空航天大學AERO大學生方程式賽車隊”微信平臺。車隊通過這兩大公眾平臺,車隊相關信息,與行業(yè)知名人士及贊助商進行溝通交流,對北航的杰出人物和突出貢獻進行宣傳。目前新浪微博有粉絲3700余人,微信公眾平臺已獲北京航空航天大學主體認證,并與國內(nèi)頂級汽車媒體新浪汽車達成戰(zhàn)略合作,宣傳視頻點擊率和轉(zhuǎn)發(fā)率頗高,影響較廣泛。2015年末與38號車評中心欄目組達成合作,協(xié)助拍攝評車節(jié)目,展現(xiàn)了北航在汽車行業(yè)內(nèi)的影響力。同年車隊代表北航參加了北京電視臺籌辦的北京市宣傳片的錄制,該宣傳片用于APEC會議及北京市申辦冬奧會的宣傳使用,AERO車隊作為北京市大學生科技創(chuàng)新的代表,作為北航的代表,讓世界了解北京、了解北航。
五、結論
北京航空航天大學AERO方程式賽車隊經(jīng)過7年的運行,在車輛工程專業(yè)學生培養(yǎng)中做出了巨大的貢獻。賽車的設計、制作和參賽鍛煉了學生的創(chuàng)新實踐能力、主動學習能力、動手能力、組織協(xié)調(diào)能力及團隊精神。對比參與方程式賽車的學生和沒有參與賽車的學生,前者的工程能力更強,不管是本科畢業(yè)后去工作還是讀研,工程能力和工程思維明顯大大提高。研究生論文質(zhì)量也有較大的提升,工作上的表現(xiàn)也有較大的提高。學習教務處的領導也越來越重視該項活動,投入的經(jīng)費逐年加大,2017年油車和電車同時開工,將有更多的學生受到鍛煉、學到知識。
參考文獻:
[1]中國大學生方程式大賽組委會.中國FSC大賽規(guī)則2015正式版[Z].北京:中國汽車工程協(xié)會,2015.
(一)我國空管工程師的培養(yǎng)現(xiàn)狀目前,我國的空中交通管制員培訓主要集中在中國民航大學、中國民用航空飛行學院和南京航空航天大學民航學院三所院校,采取傳統(tǒng)的高考招生錄取培養(yǎng)模式。在課程體系方面,根據(jù)國家教育部與民航業(yè)主管部門的要求實施教學,包括基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課和實驗課、實習及論文[3]。由于3所院校在辦學背景、辦學理念及辦學條件等方面存在差異,長期未能形成統(tǒng)一的空管專業(yè)辦學規(guī)范體系,從而導致空管人才的培養(yǎng)質(zhì)量參差不齊,在當前空管用人單位日益提高人才質(zhì)量標準的前提下,規(guī)范體系的缺失顯然與之不相適應,制約了行業(yè)的發(fā)展。
(二)空管卓越工程師的培養(yǎng)目標本研究認為,應當結合我國大學的辦學指導思想和未來民航空中交通管理行業(yè)對高素質(zhì)、應用型人才的培養(yǎng)需求制定空管卓越工程師的培養(yǎng)目標,主要包括,(1)具有健全人格,具備高素質(zhì)、高層次、多樣化、創(chuàng)造性的人文精神,具有提出和解決問題的能力,具有進行有效交流和團隊合作能力的高素質(zhì)卓越管制人才;(2)具有堅實的航空、民航、管理等科學基礎知識,具有“寬口徑,深基礎”的知識結構,能夠發(fā)現(xiàn)和解決民航工程實踐問題和科研能力的綜合性人才;(3)扎實掌握空管領域?qū)iT知識與高級技能,能夠從事機場、進近、區(qū)域管制、空域、流量管理及飛行情報工作的高級技術與管理人才。
二、培養(yǎng)空管卓越工程師的實施方案
(一)重組通識和學科基礎課程體系依據(jù)教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標準和行業(yè)標準,在原有空中交通管理專業(yè)培養(yǎng)方案的基礎上,本研究重新制定了通識教育、校內(nèi)學習、企業(yè)學習階段的培養(yǎng)標準、培養(yǎng)方案、教學計劃等方面的內(nèi)容(圖1);將課程分為3個階段,學生在第1-4學期完成工科通識教育課程和學科基礎課程,實現(xiàn)“寬口徑、重基礎”的要求,達到“建立工程思想、拓寬知識結構”的目的,第5-6學期完成專業(yè)基礎課程,包括理論課程和校內(nèi)實踐性課程,達到民航局法律規(guī)章中要求的教學內(nèi)容和教學目的,第7-8學期完成校外實踐課程,通過與各單位的密切合作來提高學生的工程實踐能力。
(二)注重空中交通管制技能的培養(yǎng)根據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的培養(yǎng)標準,在學生畢業(yè)時保持最低184學分不變的基礎上,通過壓縮調(diào)整課程學時和改革學分分配比例,本研究將學生參加實踐的周時數(shù)增加到56周,保證了強化管制實踐能力的培養(yǎng)效果。主要的實踐內(nèi)容包括,(1)48學時程序管制,實驗內(nèi)容包括程序管制模擬機操作、程序管制工作程序、飛行進程單使用、控制離場航空器放行間隔、簡單航空器沖突管制、復雜航空器沖突管制、航空器管制責任移交、特情實驗;(2)48學時雷達管制,實驗內(nèi)容包括雷達管制模擬機操作、雷達管制工作程序、航空器雷達識別、航空器雷達引導、航空器精密進近的引導、航空器速度控制、航空器進場排序、簡單航空器沖突管制、復雜航空器沖突管制、航空器管制責任移交、特情實驗;(3)48學時機場管制,實驗內(nèi)容包括機場管制模擬機操作、機場管制工作程序、放行許可、控制放行間隔、地面滑行實驗、起落航線管制、起飛管制、著落管制、機場綜合管制、惡劣天氣條件機場管制、低能見度機場管制、飛行沖突的調(diào)配、飛行延誤實驗、特情實驗、大流量機場管制;(4)64學時航行情報服務,實驗內(nèi)容包括航行情報信息處理系統(tǒng)基本操作、電報綜合處理操作實踐、多種通告聯(lián)合撰寫、航行情報信息提取飛行前資料公告操作、航行情報信息綜合查詢操作、航行情報信息其他功能操作、航行情報講解服務。在增加技能實踐教學內(nèi)容和學時的同時,為了促使實踐教學體系化、實踐教學有針對性,本研究認為,需要完善實踐課程教材和輔導材料的編寫,配備數(shù)量足夠的模擬機設備,聘請資深管制員來校上課,以保證實踐教學的精細化需要;還需要修訂“空管專業(yè)學生生產(chǎn)實綱”和“空管專業(yè)本科學生畢業(yè)設計大綱”,落實空管崗位實踐實習,鼓勵畢業(yè)設計與崗位實習項目相結合,注重知識的實際應用。
(三)開設研究型、創(chuàng)新型實驗課程在校內(nèi)實踐教學的過程中,開展研究型與項目型的學習和設計型與綜合型的實驗項目都能夠幫助學生及早發(fā)現(xiàn)并發(fā)展各自的興趣、潛力及特長。校內(nèi)實踐教學是改革原有專業(yè)培養(yǎng)計劃的重點,主要的綜合實踐環(huán)節(jié)包括:(1)64學時飛行程序課程設計,內(nèi)容有飛行程序設計系統(tǒng)基本操作、非精密進近飛行程序設計、非精密進近障礙物評估、精密進近飛行程序設計、精密進近障礙物評估、反向飛行程序設計、直角航線設計、區(qū)域?qū)Ш匠绦蛟O計、離場飛行程序設計、機場最低運行標準、飛行程序設計報告撰寫;(2)32學時航圖課程設計,內(nèi)容有手工航圖制作、計算機航圖制作系統(tǒng)實踐、機場障礙物A/B型圖的制作、標準儀表進離場圖的制作、標準儀表進近圖的制作、精密進近地形圖的制作、機場地面活動圖的制作、國內(nèi)航線的制作與調(diào)整、國際航線的制作和優(yōu)化;(3)16學時飛行計劃制作,內(nèi)容有國內(nèi)航線和國際航線飛行剖面規(guī)劃、巡航高度上當量風的計算及風的影響修正、飛行計劃相關圖表的使用、用簡化飛行計劃圖標確定國內(nèi)航線燃油量實驗、用積分航程表制定燃油計劃、無備降機場的飛行計劃、目的地機場不能加油的飛行計劃;(4)16學時飛行性能分析,實驗內(nèi)容包括飛行手冊的使用、航空器使用限制分析、典型機型爬升和巡航推力表的使用、確定航路爬升所經(jīng)過的地面距離計算、起飛性能和起飛航跡仿真、巡航性能表的使用、著陸性能表的使用、利用著陸性能表確定參考速度。在校內(nèi)實踐教學過程中,鼓勵教師采用探究式學習、基于問題的學習、基于項目的學習及案例式教學法等多種教學方式,提高學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際問題的能力,著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
(四)建立穩(wěn)定的校企聯(lián)合培養(yǎng)機制目前,南京航空航天大學民航學院董事會由中國民航局人教司、航空公司、機場及空管局等30多家民航企事業(yè)單位聯(lián)合組成,校企聯(lián)合培養(yǎng)分為3個環(huán)節(jié)完成,其中,第5-6學期采用校企教學交互的方式,在實踐性課程的教學實施階段中邀請民航高級工程技術人員走進校內(nèi)參與講授;第7-8學期組織學生到合作單位進行實習實踐和畢業(yè)設計,強調(diào)企業(yè)的集中培養(yǎng)。
三、結語
本設計是根據(jù)我院新建“電機驅(qū)動與控制實驗室”的設備,利用單片機對直流電動機和交流電動機的控制及各種特性。我重點研究的是直流電動機的閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過本次設計,使同學順利完成學校制定的實踐教學任務。
單片機把通過測量元件、變送單元和A/D轉(zhuǎn)換接口送來的數(shù)字信號直接反饋到輸入端與設定值進行比較。然后,對其偏差按某種控制算法進行計算,所得數(shù)字量輸出信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換接口直接驅(qū)動執(zhí)行裝置,對控制對象進行調(diào)節(jié),使其保持在設定值上。
在電氣時代的今天,電動機一直在現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活中起著十分的重要的作用。無論是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、醫(yī)療衛(wèi)生、上午與辦公設備,還是在日常的生活中的家用電器,都大量地使用著各種各樣的電動機。對電動機的控制可分為簡單控制和復雜控制兩種,簡單控制是只對電動機進行啟動、制動、正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關元件來實現(xiàn)。復雜控制是只對電動機的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩,電壓、電流等物理量進行控制,而且有時往往需要非常精確的控制。以前對電動機的簡單控制的應用很多,但是,隨著現(xiàn)代步伐的邁進,人們對自動化的要求越來越高,使電動機的復雜控制逐漸成為主流。
國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
PID控制器最先出現(xiàn)在模擬控制系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的模擬控制器PID控制是通過硬件(電子元件和液壓元件)來實現(xiàn)它的功能。隨著計算機的出現(xiàn),把他一直到計算機控制系統(tǒng)中來,將原來的硬件實現(xiàn)的功能用軟件來代替,因此稱為數(shù)字PID控制器,所形成的一整套算術則稱為數(shù)字PID算術。數(shù)字PID控制器與模擬PID控制器相比,具有非常強的靈活性。電動機的的控制技術的發(fā)展得力于微電子技術,電力電子技術、傳感器技術、微機應用技術、自動控制技術、微機應用技術的最新發(fā)展成就。正是這些技術的進步使電動機控制技術在近二十年內(nèi)發(fā)生了翻天覆地的變化。其中電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位予以單片機為主的微機處理控制,形成數(shù)字與模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制系統(tǒng)的應用,并正相全數(shù)字控制方向發(fā)展。電動機的驅(qū)動部分所用的功率器件經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代,目前開關速度更快,控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現(xiàn),脈寬調(diào)控方法、變頻技術在直流調(diào)速
由單片機作為電動機的控制器具有以下特點:
1.使電路更簡單。
模擬電路為了實現(xiàn)控制邏輯需要很多電子元件,使電路復雜。采用微機處理后,絕大多數(shù)控制邏輯可通過軟件來實現(xiàn)。
2.可以實現(xiàn)復雜的控制。
為基礎理由很強的邏輯功能,運算速度快、精度高,與大容量的存儲單元,因此有能力實現(xiàn)復雜的控制。
3.靈活性和適應性
微處理得控制方式是由軟件來完成的。如果需要修改控制規(guī)律,一般不必修改系統(tǒng)的硬件電路,只修改程序即可。在系統(tǒng)調(diào)試和升級時,可以不斷嘗試選擇最優(yōu)參數(shù),非常方便。
4.無需零點飄逸,控制精度高
數(shù)字控制不會出現(xiàn)模擬電路中經(jīng)常出現(xiàn)的零點漂移問題。無論被控制量的大小,都可以保證足夠的控制精度。
5.可提供人機界面,多機聯(lián)網(wǎng)工作
現(xiàn)在普遍采用單片機作為電動機的控制器。實際上可作為電動機控制器的元件還有很多種,例如工業(yè)控制計算機、可編程控制器、數(shù)字信號處理器。
工業(yè)控制計算機科委功能強大,它有極高的速度、強大的運算能力和接口功能、方便的軟件環(huán)境;但由于成本太高、體積大,所以只用于大型控制系統(tǒng)。
可編程控制器則正好相反,它只能完成邏輯判斷、定時、計數(shù)和簡單的運算。由于功能太弱,所以它只能用于簡單的電動機控制。
單片機介于工業(yè)控制計算機和可編程控制器之間,它有較強的控制功能,低廉的成本。人們在選擇電動機的控制器時,常常是再先滿足功能的需要的同時,優(yōu)先選擇成本低的控制器。因此,單片機往往成為優(yōu)先選擇的目標。從最近的統(tǒng)計數(shù)字也可以看出,世界上每年要有25億片各種單片機投入使用。彈片及時目前世界上使用量最大的微機處理器。
三、主要內(nèi)容與待解決的問題
主要內(nèi)容:
1、學習直流電動機原理及驅(qū)動技術,掌握數(shù)字PID控制技術;
2、完成相關設備的接口硬件設計;
3、通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序;
4、系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試,寫出相應的使用說明。
現(xiàn)有條件: 直流電動機、直流發(fā)電機、MCS-51單片機、微型計算機
重點解決的問題:
利用數(shù)字PID技術實現(xiàn)對電動機的閉環(huán)控制
四、設計方法與實施方案
畢業(yè)設計的實施主要是結合直流電動機及單片機的理論知識,利用與其配套的實驗箱,完成預期要解決的實驗項目和實訓項目,從而對其結果進行分析與總結,通過數(shù)字PID技術提高電動機的效率。通過收集各種資料,完成畢業(yè)論文的撰寫。
五.進度計劃 畢業(yè)設計課題的相關資料的收集與整理,熟悉系統(tǒng)的相關操作和原理,完成開題報告。
第3周至第4周
系統(tǒng)學習直流電動機、直流發(fā)動機原理,完成硬件安裝與線路聯(lián)接。
第5周至第12周
系統(tǒng)學習數(shù)字PID控制技術、數(shù)字濾波技術。通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序;完成直流電動機閉環(huán)控制系統(tǒng);
第13周至第14周
聯(lián)機調(diào)試;開始整理相關資料,撰寫使用說明書和畢業(yè)論文。
第15周至第16周
全面完成畢業(yè)設計,準備進行答辯
預期成果:通過該系統(tǒng)的設計開發(fā),為實現(xiàn)直流電動機閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)字化控制奠定基礎。
六、參考資料
[1] 全.直流電動機實際應用技巧 北京:科技出版社
[2] 何立民.單片機初級教程[M].北京:北京航空航天大學出版社
[3] 孫涵芳、徐愛卿. 單片機原理及應用[M].北京:北京航空航天大學出版社
[4] 郝鴻安. 常用數(shù)字集成電路應用手冊[M].北京:中國計量出版社
[5] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉. 8051單片機實踐與應用[M].北京:清華大學出版社
關鍵詞:航空特色文化;文創(chuàng)產(chǎn)品設計
一、航空特色文化的特點
航空特色文化是指人類在航空探索和實踐中創(chuàng)造的所有物質(zhì)文化和精神文化的總和。從內(nèi)部結構看,航空特色文化包括航空材料文化、航空行為文化、航空體系文化和航空思想文化四種形式。航空特色文化可拆分為“航空特色”和“文化”兩個模塊來研究。航空是一種復雜且具有戰(zhàn)略性的人類活動,其研究范圍涉及飛行器在地球大氣層(空域)飛行的相關研究和教育、國防、軍事等領域。因此,航空特色是指與航空有關的一切事物形態(tài)的總和。文化的特點是有歷史、有內(nèi)容、有故事。它包括從過去到未來的集體智慧的結晶。人類文化的具體內(nèi)容包括群族的歷史、當?shù)亓曀缀蜕罘绞健⒆诮?、文藝、?guī)范、法律、制度、思維方式、價值觀、審美品位等。航空特色文化的特點主要體現(xiàn)為鮮明的時代性和特殊的功能性。時代性是指,不同時代的航空文化具有不同的特點與側重點。如,戰(zhàn)爭年代的航空文化往往更突出武裝裝備的功能;知識經(jīng)濟時代的社會背景催出了高科技、更智能、更精準的航空物質(zhì)文化和精神文化,在鼓勵創(chuàng)新的國家政策下,航空的發(fā)展選擇性會更加明朗、開闊。而功能性強調(diào)每一種機型都是獨特的。
二、航空特色文創(chuàng)產(chǎn)品設計的市場關系
文創(chuàng)產(chǎn)品是指文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)所有制作、輸出的產(chǎn)品。從產(chǎn)品的最終形式看,文創(chuàng)產(chǎn)品包括兩個相互依賴的部分:文化創(chuàng)意內(nèi)容和物質(zhì)載體。文創(chuàng)產(chǎn)品與大多數(shù)產(chǎn)品的不同點是其文化創(chuàng)意內(nèi)容的文化特殊性,這是文創(chuàng)產(chǎn)品的核心價值。但是,文創(chuàng)產(chǎn)品必須依賴具體的物質(zhì)載體而存在。設計者要把握文創(chuàng)產(chǎn)品與文化消費的關系、航空文化與創(chuàng)意的結合以及文創(chuàng)產(chǎn)品對生活的影響等。航空文化產(chǎn)品與一般產(chǎn)品的差別就在于附加了航空文化。文化產(chǎn)品具有文化識別功能,其更注重的并非技術上的創(chuàng)新,而是具有文化的意涵,使消費者在使用產(chǎn)品的過程中,不但可以滿足物質(zhì)需求,也可以滿足精神需求。正是如此,文創(chuàng)產(chǎn)品的市場驅(qū)使可以帶動、刺激文化消費水平提升,這樣有利于通過文創(chuàng)產(chǎn)品推廣的方式普及航空知識。文化是由人類慢慢累積并發(fā)展、演化形成的共同經(jīng)驗。優(yōu)秀的文化創(chuàng)意產(chǎn)品不能只注重外觀,還要具備許多其他要素,如,要具有內(nèi)涵或者故事性,產(chǎn)品擁有了故事性更容易打動消費者。當文化融入了產(chǎn)品,產(chǎn)品就會增值。我國航空航天事業(yè)發(fā)展的前景十分樂觀,因此,要更加深入地探索,就需要大量的人才,更需要大眾提高對于航空文化的認知,讓全民參與航空文化。因此,航空特色文化與創(chuàng)意結合是可行的,符合當前創(chuàng)新型社會的發(fā)展趨勢。成功的文創(chuàng)產(chǎn)品應成為日常的生活用品、講述生活的經(jīng)驗、增添生活樂趣、營造出生活情境等。文創(chuàng)產(chǎn)品本身屬于精神經(jīng)濟下的精神產(chǎn)品,文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)屬于精神經(jīng)濟下的一種具體產(chǎn)業(yè)形態(tài)。對文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的研究,有利于提升人們的文化生活需求,提高國民素質(zhì),提升國民的思想道德水平。航空文化融入產(chǎn)品設計可以讓民眾近距離接觸、體驗飛行器的魅力。航空特色文創(chuàng)產(chǎn)品可以拉近民眾與航空文化的心理距離。航空事業(yè)的發(fā)展需要不斷有優(yōu)秀人才投身探索研究,推廣航空文化正是一個好機會,有利于打下踐行“航空報國”偉大志向的文化認知基礎。
三、航空特色文創(chuàng)產(chǎn)品設計的方法
其一,具象轉(zhuǎn)化提取航空元素。航空文化源遠流長,每一個符號、元素,每一種顏色都有著獨特的象征意義。通過分析、概括、提取航空實物中的符號、元素和顏色,并將其轉(zhuǎn)化成具有代表性的航空圖案,采用一定的設計手法應用到文創(chuàng)產(chǎn)品設計中,不僅能夠傳達航空形象的特征,還能提升產(chǎn)品的文化內(nèi)涵。其二,抽象轉(zhuǎn)化傳達文化內(nèi)涵。文化中某些意識形態(tài)是抽象的,如人們的精神信仰和價值觀念的某些方面,這些通過人們具體的行為習慣和生活方式表現(xiàn)出來。設計者需要通過對航空特色文創(chuàng)產(chǎn)品的巧妙設計,通過對航空特色文創(chuàng)作品富有創(chuàng)意的使用方式,引導人們的行為習慣。其三,具象、嫁接與結合的綜合應用。具象是指通過虛構、諧音、比擬等方法將無形的概念具體化并運用到實際的產(chǎn)品中。嫁接是將不相關的行為、概念、事物等通過巧妙的手段聯(lián)系起來。結合的手法是指將傳統(tǒng)風格、材質(zhì)、技術與現(xiàn)代產(chǎn)品結合,旨在滿足現(xiàn)代生活的需求。結語根據(jù)對航空特色文創(chuàng)產(chǎn)品的市場現(xiàn)狀分析和文創(chuàng)產(chǎn)品設計分析,航空特色文創(chuàng)產(chǎn)品設計首先要考慮有中國特色的飛機造型特點與功能特點。設計研發(fā)考慮整體的協(xié)調(diào)性和趣味性,根據(jù)飛機的固有造型進行設計,獲得大眾喜聞樂見的視覺效果,給人們留下深刻的印象。航空特色文創(chuàng)產(chǎn)品設計不僅僅是對飛機進行表現(xiàn),還要重新梳理每種機型不同的功能和特征,塑造立體的航空文化。提取機身輪廓元素,結合不同的技術手段,運用到不同的載體上,可以增加其文化價值。一方面突出航空特色文創(chuàng)產(chǎn)品的藝術性、獨特性和代表性,另一方面增加航空文化產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟價值,增強航空文化的傳承性和影響力。
參考文獻:
[1]韓順法.文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)對國民經(jīng)濟發(fā)展的影響及實證研究.南京航空航天大學博士學位論文,2010.