让实验教学“活”起来――优秀自制实验教学仪器设备巡展

2019-12-20 03:32:38 128

哈工大报讯(本报记者 张妍 摄影 冯健)近日,由中国高等教育学会秘书处、教育部高等学校实验室建设指导委员会、教育部高等学校实验教学指导委员会、国家级实验教学示范中心联席会和中国高等教育学会实验室管理工作分会联合举办的第三届高等学校自制实验教学仪器设备评选与优秀作品展示活动在成都举行。我校11件作品参展并获奖,获奖总数位列全国高校第一。
      自制教学仪器设备是我校在多年办学中积淀形成的实验教学传统和特色。这些获奖作品集中展示了我校近年来自制实验教学仪器设备的成果。它们贴近教学实际,符合科学原理、设计新颖、构思巧妙,不仅能引发学生的学习兴趣和思考,让学生亲身参与,利于师生互动,更实现了知识由理论到实践的转化和提升,为学生科技创新提供了平台和条件,让实验从“演示”走向了“参与”,使实验教学真正“活”了起来。

      滑动轴承实验台【一等奖】
      完成单位:机电学院机械基础实验中心

      本实验台可用于观察滑动轴承结构,测定滑动轴承径向油膜压力分布以及滑动轴承摩擦特性曲线。实验台具有两个特点:其一,颠覆以往滑动轴承教学实验台轴瓦在上、轴在下的结构,使实验台上滑动轴承用法更加贴近工程上滑动轴承的用法;其二,通过测定电机输出电流、输出电压、轴的转速可确定滑动轴承摩擦系数,这种测试方法克服了传统滑动轴承实验台机械测试方法的缺陷。该实验台适合高等工科院校“机械设计”及“机械设计基础”课程中滑动轴承实验教学。


      压杆稳定综合试验装置【一等奖】
      完成单位:航天学院力学实验中心

      压杆稳定综合实验机是国内率先开发的跨课程综合汇演装置,主要针对用材料力学方法测量压杆稳定临界值一直存在实验过程与压杆稳定理论条件不一致的问题。装置设计应用振动力学原理和方法、传感技术和虚拟仪器测试技术,解决了工科力学中压杆稳定临界值的精确测量问题,以及工程中实际受压杆不允许被压至临界状态的临界值测量难题。这一实验设计将“振动力学”和“材料力学”两门课程内容融为一体,实现了跨课程的实验教学。该装置设计已获国家发明专利,曾获黑龙江省教学成果一等奖,并被编入国家级力学实验教学示范中心特色实验成果汇集,在全国高校推广。


      荧光灯电路参数测量及控制特性的研究实验装置【二等奖】
      完成单位:电气学院电工电子实验教学中心
      该装置主要为“电路”、“电工学”课程开设实验课程。其特点是元器件、接线端子与实际工程相同,且各元器件独立外部放置。装置研制依托荧光灯电路实际工程,设计简单合理、实验过程易于实现,并可以充分保障开放性实验室的要求,可灵活增加实验项目,供学生选作或多做。实验装置操作简单,性能稳定,其直观性、适用性和经济性成为提升实验教学水平的重要手段。实验内容紧密结合当前荧光灯镇流技术的发展,使学生对“绿色照明工程”有进一步的理解;改变了谐波波形、振幅频谱只能利用仿真实验进行观测的现状,增加了实验的复杂性和研究的创新性,弥补了理论教学之不足。


      建筑围护结构热工性能测试实验装置【二等奖】
      完成单位:市政学院实验中心

      建筑围护结构热工性能测试实验装置是专门为满足本科生实验教学需要设计、开发的一种新型实验设备,主要用于建筑环境与能源应用工程专业有关建筑节能课程实验教学和科技创新活动。该实验装置由环境冷(热)箱、移动冷源和智能多路温度热流现场检测仪组成。测试围护结构的热工性能需要在一定温差下进行,使用环境冷(热)箱建立测试条件,通过控制箱内温度,使试件两侧产生一定温差,在相对稳定状态下,由现场检测仪进行温度、热流密度等参数的连续测量,通过配套的数据处理软件对实验数据进行分析处理,得出热阻、传热系数等热工性能参数,完成实验测试任务。该产品已在相关专业实验教学、科研测试和工程检测中应用,得到用户好评。


      机械系统运动方案及结构分析实验装置【优秀奖】
      完成单位:机电学院机械基础实验中心

      机械系统运动方案及结构分析实验装置包括5个实验装置,可以单独使用,也可以成套使用,适用于机械设计实验教学,具有鲜明的特点:它对应课程的主要内容,包含了各种常用机构和通用机械零部件;具有工程实用背景,使用功能明显;有良好的直观性;结构复杂程度适中,传动方案和结构有新颖之处。学生通过对装置的传动方案与结构的分析,可以掌握机械系统运动方案和结构设计的基本要求,培养机械系统运动方案设计能力、结构设计能力和创新意识。该项实验技术的研究已通过鉴定,达到了国内机械设计实验教学的先进水平,深受学生们的欢迎,并已获得黑龙江省教学成果二等奖。


      3D地图创建机器人——爱宝创新教育机器人【优秀奖】
      完成单位:机电学院大学生机械创新与创业实训中心

      作为一款功能强大的空间测绘机器人,“爱宝”的出现旨在使学生对机器人有全面的了解,同时掌握机器人的机械结构、电气布置及功能应用,促进学生自主探讨和学习,从而达到启发学生创新意识、培养学生动手能力的目的。该机器人采用可拓展的模块化设计,分为经济功能型、智能卫士型、全能型3个类型,可满足不同客户需求,应用于空间探索、地图测绘、街景服务、工程探险、社区安保、旅游推广等不同领域。


      模块化多功能现代传动控制实验装置【优秀奖】
      完成单位:电气学院电工学教研室及电工电子实验教学中心

      该实验装置主要为“电工技术”和“电工学新技术实践”两门课程开设传动控制实验,采用新型材料和新工艺的模块化实验装置,改变了原有实验所有元器件、设备固定的实验模式,使实验的科学性、安全性和创新性等都有了显著提高。模块化的器件外壳由绝缘的透明有机玻璃制成,精美安全;实验板采用倍耐板面板,绝缘性极佳;实验板上配有安全插孔点阵,可允许器件任意安插或拆卸;器件和设备都封闭或半封闭在透明的模型中,无论是机械动作还是电气动作,整个过程方便观察。模块化的结构更加便于实验过程的维护和管理,同时也方便教师课堂上进行理论演示。


      可拓展型机械类实用教具及其实时展示系统【优秀奖】
      完成单位:机电学院大学生机械创新与创业实训中心

      该系统可分为两个模块,一是教具本身,二是实时展示系统。本设备可用于机械类课程教学的实用型教具,该系统包含了机械原理各种机构的分析、常见机构的设计、机器动力学、机构的选型及机械系统运动方案设计的基本知识等4个方面的内容。基于Wifi视觉,该系统将常见的机械构件巧妙衔接,旨在解决课堂教学枯燥、抽象、不易理解等问题,增添了课堂教学的互动性和真实感,使学生在新颖有趣的气氛中学习知识、激发创新意识。


      多功能静电键合仪【优秀奖】
      完成单位:航天学院微电子科学与技术系

      HIT系列多功能静电键合仪是专门为实验教学设计制造的设备,可开出4学时综合型“硅/玻璃静电键合实验”项目,主要面向电子信息科学与技术、微机电系统工程等专业,为“微电子机械系统基础”、“微机械加工技术”等课程服务,有实验指导书。该设备充分考虑了实验教学特点,与市售静电键合设备相比,具有直观性好、可操作性强、结构小巧、性价比高等特点。此外,该仪器适用范围广,还可作为微机电系统领域科研院所实验室用键合设备,用于微机电系统器件:如压力传感器、加速度传感器及其它微结构的键合封装设备。


      MOS结构高频C-V特性测试系统【优秀奖】
      完成单位:航天学院微电子科学与技术系

      该系统包括电源模块、人机交互模块、USB通讯模块、单片机控制模块、高频信号产生模块、平方率检波模块和电容检测放大模块,属于半导体器件特性测量领域。相对于目前商用半导体特性测试仪,本仪器的创新之处在于通过自制软件将C-V测试仪与计算机结合起来,利用计算机强大的数据及图形处理能力来分析处理C-V特性数据和特性曲线,既可以完成常规MOS电容芯片的C-V测量、C-V特性曲线的显示和对图形及数据进行储存、打印以及实时查看,又可以开发相关实验分析。该仪器成本较低,主要面向高校电子信息科学与技术专业、微电子学专业,为“半导体物理”、“半导体器件原理”、“微电子工艺”等相关课程开设实验。


      高频光电导衰退法少子寿命测试仪【优秀奖】
      完成单位:航天学院微电子科学与技术系

      该仪器由高频信号发生器电路、电源电路、峰值检波电路、光源同步控制电路、高速AD数据采集电路以及上位机测试软件组成。其创新之处在于成本低、测试精度较高,可测量高阻硅片的少子寿命值,解决了目前国内的少子寿命测试仪精度不佳,性价比较低以及高校缺乏相关设备进行实验教学的问题。该仪器测量少子寿命采用的原理是高频光电导衰减法,大大提高了系统灵敏性,减小了噪声干扰,降低了信号检测和处理电路的非线性,上位机软件采用最小二乘法的方法,进行数据去噪处理,提高了少子寿命测试仪的性能。该仪器主要面向高校电子信息科学与技术专业、微电子学专业,为“半导体物理”、“半导体器件原理”、“微电子工艺”等相关课程开设实验。