长期以来,实验教学大都是采用传统的以教师为主的教学方式,学生实验中很少能遇到实际的工程设计问题,而工程探究型实践教学环节是工科专业人才培养过程中极其重要的环节。热博rb88体育官网领导一直高度重视实验教学环节的建设,在实验教学改革方面做了大量卓有成效的工作,通过开展探究型实验教学,建设探究型实验平台等多种措施提升学生的工程实践能力。《电机系统及其控制综合创新实践》便是其中一门典型的结合工程项目的综合实践课程,该课程以实践性和探究性的项目设计为载体,以工程系统观念为指导,通过关联主干课程群建设构建具有学科特色的探究型实验平台,单独开设综合实践课程,利用校内外资源开展项目化教学,将项目作为培养学生创新意识和创新能力的主要手段和有效载体,以兴趣驱动自主实验,引导学生自我设计、循序渐进不断提高。该课程将研究能力培养贯穿于实验教学中,提升学生工程实践创新能力培养和提高传统电气类本科人才实践创新能力。
为在交流当中总结工程项目化实验教学探索经验,回顾课程项目实践经历,促进相互学习与总结提升,6月16日,热博rb88体育官网在紫金港校区东三教学楼305室及402室召开《电机系统及其控制综合创新实践》课程(后简称《创新实践》)交流分享会。会议由热博rb88体育官网专业实验室主任卢慧芬老师主持,浙江工业大学之江学院信息工程学院院长张聚,浙江工业大学之江学院信息工程学院副教授徐志江,热博rb88体育官网光电科学与工程学院实验中心副主任林远方出席此次会议,《创新实践》课程班级中的22位同学参与此次展示交流会。
此次展示交流会主要分为两大环节。第一环节为展示交流,卢老师及各小组同学在此环节中对创新课程及创新项目进行了交流分享。第二环节为实物展示,各小组同学通过现场实验的方式,将项目成果进行了具体可视的展示。
交流会的第一环节,卢慧芬老师首先介绍了热博rb88体育官网创新实验平台及《电机控制系统综合实践》课程的内容,课程着眼于工程项目化教学,旨在为同学们提供全方位的科研实践训练,结合业界各方面的热点应用设定项目课题,引导同学们将所学知识应用于项目化实验当中,为同学了解科研、走进科研打下基础。在卢老师的介绍后,各组同学对于自己的项目经历及心得进行了各有侧重的分享。陈星宇首先代表小组分享了基于无传感器方案的TMS320F28035的永磁无刷电机参数及控制设计项目的研究过程,整个项目经历了原理学习,电机设计及制作,电机参数测试实验,电机驱动电路设计、PCB绘制及原件焊接,软件调试,联合调试等步骤,在经历并克服了种种困难后,最终实现了电机的速度闭环控制,并达到了电机效率要求。这也是所有同学参与课程实践的经历。此后,伍锐恒、陈梦涵等十余名同学也分别对于所在组的项目进行了详细阐述。宋俊贤、NOMAN两位留学生同学在最后向大家分享了自己由入门到熟练,一步步完成科研目标的过程,也表达了对于课程发自内心的喜爱。虽然课题方向各有不同,但各位同学都提到了组内同学在工程项目中的分工合作,也阐述了在实验的各个环节当中发现问题、处理问题与解决问题的过程,这些正是同学们学会开展科学研究的重要步骤。为了更好地完成项目任务,大家的投入远不止每周六一天的课时,常常是挤出一切能够利用的时间,甚至彻夜进行调试,在整个过程中卢慧芬老师及吴敏老师牺牲了很多个人休息时间,陪伴着同学们一步步成长,大家对两位老师的无私付出和耐心指导表示了由衷的感谢。现场同学的精彩展示也让参与交流会的各位老师眼前一亮,张聚教授感叹到,现在这样的实践机会很少,这些同学所做的工作甚至比一些硕士生还要完整和出色。各位老师也就课程的环节设置、培养方式、评价标准等方面进行了深入而热烈的讨论。
通过交流会第一环节的展示与讨论,老师与同学们已经对于课程项目有了初步了解。在第二环节中,大家实际观察了各组同学的工作成果。同学们将自己所设计和制作的电机驱动器和电机进行了实物展示。各组同学分别展示了不同电机在开环、电流环、速度环、位置环下的控制效果,大家的方案在主控芯片、电机类型、传感器类型和驱动电压上存在部分不同,但都取得了良好的运行效果,闭环控制精度和电机效率都能够满足实际应用要求。也有同学进一步完成了电机运行参数显示及键盘控制等人机交互功能,实现了电机运行状态自切换、软起动、软停止等。几位老师对热博rb88体育官网综合实践创新基地的软硬件设施产生了浓厚的兴趣,感到无比震撼,对同学们的研究成果给予了高度肯定。
本次交流会在热烈的氛围当中落下了帷幕,成果展示交流会是本课程一个阶段的终点,但也是所有同学迈向“新世界”的起点,实践创新的大门已为同学们打开。经过该课程的积累,他们真正认识到了要成为一名优秀的工程师,需要付出多少汗水与努力,需要翻越多少峻岭与险坡。相信同学们能够很好地吸取课程当中的宝贵项目经验,在今后的科研学习中进行更加深入的思考与更加广泛的尝试,在未来的科研中创造更辉煌的成果。
(图/文 廖伟涵)
一名选课学生的课程感悟
“电机系统及其控制综合创新实践”课程终于结束。课表上的课时数只有那么一点,泡在实验室的日日夜夜难以统计。第一节课时候面对工业级变频器时连说明书也看不懂,然而在老师的引导、帮助下,小组成员一起,一步步探索,最终做出一台高压永磁同步电机、一台变频器,用无传感器算法实现对电机的双闭环控制。回过头来看,感觉好厉害。
在这门课上,遇到了一群热爱电气的同学。没有人在乎这门课花精力大但是学分少。在项目推进过程中,大家积极联系理论知识,对实际应用情形深入分析。在往返于紫金港——玉泉的路上、在实验间隙吃饭的时候,小组里3个人都在思考项目里观察到的现象和理论背景的联系,思考项目遇到的问题的解决方案。在一个学期里,3个人都是全力以赴,互相促进。3个人,每人主要承担一个模块的设计,但每个人都掌握了至少两个模块的理论基础和实际操作,每个人都全程参与整个项目各个部分的调试。这样的分工与配合,让我们项目实际推进、模块衔接中从未出现各个环节脱节的情况,在每个阶段,每个人都在出力,任何一个模块的任何一个环节出现问题的时候,每个人都能思考故障原因,三个人共同全力输出,让我们在实施过程中从未浪费一点点时间,虽然出现了一些多年未见的问题,但最终都得到解决,整个项目达到了可以算是全班最高的完成度。三个人都以极高的积极性利用空余时间去实验室调试,并没有因为项目进程不在自己负责的部分而怠慢。正是因为三个人共同的全力以赴,我们的电机全班第一个转起来,电路板全班第一个焊接完成,第一个跑通无传感器同步电机控制算法。和心灵手巧的昭哥、心思缜密的晳哥一起奋斗的一个学期,感谢我们共同的努力,感谢二位队友对我的信任支持!在电路焊接过程中,我因松香过敏无法完成本应我负责的工作,二位队友在我参数核算尚未完成、器件排布不合理的条件下高质量完成了两块电路板的焊接,两块板互为备份,给后期硬件调试提供坚实支持。
在这门课上,遇到了热爱工作、关心学生的两位老师。为了建设这么一个高水平实验室,卢老师花费多年的心血。在这间实验室,我们见识到了科研环境才用的仪器,并亲手操作这些价值几十万的仪器测量我们自己作品的参数。卢老师有这么深的教学、科研资历,还在一年又一年带我们这些什么也不会的菜鸟学生做入门级的工程项目,手把手教我们焊接芯片,帮我们改掉自己画的板子上弱智的布线错误,拿手术刀切掉错误的线再补上飞线,在我们调试想不出解决方法时候用自己多年的经验给我们提出解决思路。因为是强电操作,老师时时刻刻保持精神高度集中,防止我们这些安全意识不够强的学生发生危险。在实验室陪我们调试,一呆就到凌晨0点1点,第二天清早老师又在实验室等我们过去。结课前的某天我因为前一天调试到太晚,睡懒觉还在床上,老师打来电话给我提供解决方法。我只做自己组的工作,而老师参与了所有组的工作。老师您辛苦了!
课程结束,看着自己那切了9刀、飞了6根线、6个保护器件失效的板子,感觉就像看着自己的孩子浑身插着管子躺在ICU,但就是这么一块板子,能在交流进线220V条件下流过100W的功率稳定运行,能控制我们自己亲手绕制的电机。这门课应该是我上大学以来收获最大的一门课。之前课程只是学习一些理论,做一些验证性的实验,最多进行过面向竞赛的小系统制作。这门课上我们完成的是面向工程应用的项目,从底层做起,了解各个模块的理论,联系之前学习课程的知识,查阅芯片资料、算法资料,把所有知识串在一起,针对自己的应用环境做出调整,进行拼接融合,实现整体功能。之前的一些课程、一些实验,在上课过程中就在盼望快点结束,然而这门课,在实现整机功能后,我希望还能继续下去,继续完善自己的设计,完善系统的功能。
一门收获良多的课程,一段难忘的记忆......感谢给我推荐这门课的晓飞学长。