原创《实验轧机在线监测系统实践教学》
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摘 要：针对传统教学模式存在的诸多弊端,为了将教学与科研相结合实现研究型实践教学模式的转变,本文做了三方面的工作.首先,在学校实验室里集成了一套轧机工况在线监测系统；其次,进行研究型实践教学活动,对研究型实践教学的意义、模式与方法进行探索；最后,开辟了一条科研与教学互促互进、协调发展的道路.
关键词：监测系统；研究型实践教学；教学模式
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）31-0127-03
一、问题的提出
高等学校是国家重点资助的创新性人才培养基地,已初步建设成一批研究型大学并取得了可喜的成绩,为国家的经济和社会发展奠定了坚实的基础.
研究型大学的首要任务就是培养具有创新精神和创新能力的高素质人才,重视和推进研究型实践教学是创新人才培养的重要途径,也是高等学校发展的重要方向.
依据多年的教学与科研经验,研究型实践教学应该是教学与科研有机结合,使学生了解和接触更多的科技前沿,建立一种教师与学生互动、激发学生兴趣和创造力的教学模式.
当今时代以创新为主要特征,教师“灌输式教学模式”和学生“被迫式接受知识”的诸多弊端日益明显,也限制、制约了研究型实践教学的顺利开展和实施.主要表现在：教学理念陈旧,忽视实践环节.受传统观念影响,表现为教学等同于传授书本知识,缺乏实践环节,不能深刻理解所学知识的真正含义与用途,束缚了学生主观能动性的发挥和灵活运用所学知识的能力.
二、监测系统构成
北京科技大学研制的轧机工况在线监测系统在中厚板轧机、热连轧机、冷连轧机和平整轧机上成功应用百余套,使轧机的装备水平上了一个新的台阶,为提高轧机作业率、开发新品种、减少设备事故等方面起到了十分重要的作用.
基于科研基础,在实验室集成了一套实验轧机工况在线监测系统,目的是让学生能够随时接触、体会、使用和开发监测系统,加深对所学知识的理解.该系统如图1所示.
在线监测系统的构成如图2所示,包括扭矩遥测系统和振动加速度遥测系统.该系统可依据实际需要进行监测参数扩充,如轧制力、电机电流、电机转速、辊缝等信号.也可自行搭建不同的数据采集系统,成为开放式的无线网络在线监测系统.
依据实践教学要求,编制了数据采集系统,其功能如图3所示.
该系统由信号标定、信号显示、信号采集和信号分析模块组成,每个模块对应相应的功能,完成不同的要求.
三、监测信号分析
以实验轧机为监测对象,捕捉到轧机运行状况的扭矩遥测信号和振动加速度信号,经过频谱分析获得了轧机振动的主要频率,如图4所示,从图中可以看出扭振频率为16Hz.减速机垂直、水平和轴向振动加速度如图5所示,最大值为水平振动机速度约为2g.除此之外,也可以对其他所监测的信号进行时域分析、频谱分析和趋势分析等.
四、实践教学意义
为了将现场轧机工况在线监测系统搬上课堂,提高学生的动手能力和实践水平,研制了上述实验轧机在线监测系统,用于培养学生的测试技术水平以及使学生了解更多的先进测试技术,特别是近年来快速发展的遥测技术.在讲授课堂教学的同时与实践教学并进,将教学模式由呆板、缺乏师生互动转变为将知识传授与探索研究相结合.这就要求我们教师和学生共同转变教育思想、更新教学理念,树立研究型的教学观念.
五、实践教学思考
研究型实践教学是一种新型的教育理念,将科研思想引入,从传统的知识传授模式向知识传授与动手实践相结合转变,充分认识研究型实践教学对于培养创新型人才的重要意义,积极营造良好的教学环境,激发学生的创新意识,掌握和熟练运用研究与探讨问题的思想方法、学习方法.
开展研究型实践教学关键在于建设具有创新精神的高素质师资队伍.积极开展研究型实践教学模式的比赛、教学改革与研究等活动,不断优化教师队伍的结构,打造和谐进取的高素质研究型教师队伍,为开展研究型实践教学提供坚强有力的保障.实现科研与教学二者的密切结合,大力倡导、积极推进教学科研互动协调发展,促进教学质量的提高.
研究型实践教学要求教学内容可以根据需要适时调整,教师在教学中要增加知识含量并拓宽知识面,介绍本领域学术界的研究动态,启发学生积极研究思考；要加强基本概念、基本理论和基本方法的教学,对教学内容应进行适当疏理调整,拓展专业基础领域,凝练基础理论内容,以确保基本内容讲得透彻；要加强科研,把科研工作的思维方法及最新科研成果及应用实例融入到教学中,使教材内容时刻呈现学科发展的前沿成果和生命力.
综上所述,利用实验轧机工况在线监测系统是进行研究型实践教学模式替代传统教学模式的一个具体工具,研究型实践教学是一个漫长的过程,需要大家共同的努力和相应政策的引导才能实现.
实践教学论文参考资料：
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