探析研究性实验指导的要求 - 研究生教育

探析研究性实验指导的要求——大学生就业论文 Pick to: first discussed in this paper the research experiments of connotation and denotation, through the mechanical foundation is an important experimental research experiment design, introduced the research experiment a bit of experience, the research experiment platform development, research content definition makes preliminary planning, propose research experimental features are: knowledge acquired by direct experience, problem representation of complex, the impact of many factors, the analysis of the test results with the characteristics of gray box. The research of experimental guidance required to do a preliminary analysis. 摘　要:本文首先讨论了研究性实验的内涵与外延,通过对机械基础中一个重要实验的研究性实验设计,介绍了开展研究性实验的一点经验,对研究性实验台的开发、研究内容的界定等做出了初步的规划,提出了研究性实验的特点是:知识取得通过直接经验,问题表象复杂,影响因素众多,测试结果的分析有灰箱的特点。对研究性实验指导的要求做了初步分析。 关键词:机械基础;研究性实验;实验台开发;组织与实施 1.<A href="http://www.51lunwen.org/machinery/2011/1221/lw201112210718532344.html" target=_blank>机械基础</A>研究性实验的需求与目前状况分析 提高培养对象的研究能力,是贯彻授之以渔思想的重要体现,也是提高学生获取知识技能的重要方面。一个合格的现代人才,不仅要掌握一定的知识,更重要的是具有科学的思维方法,不断的获取新知识的能力,对未知问题具有正确的研究方法。纵观我国多年的教学历程,我们的教学大部分属于知识传授型的教学活动,我们开设的实验很多是演示型、验证型的实验,虽然我们近年来一直提倡综合型、研究型实验的开设,可是市场提供的实验台很多仍然是传统的实验台,如何利用这些演示型或验证型实验台开发出研究型综合型的实验,是广大一线实验教学指导老师重要工作之一。另一方面,实验设备生产厂家,如何从市场需求的观点出发,开发出具有良好研究功能的研究型实验台也是提高企业竞争力的重要环节。 在机械基础实践教学过程中,基本的知识型的实验仍然很重要,这些是建立形象思维能力的基本物质支持形式,在国家工科机械基础基地的建设工作中,仍然受到重视。在研究型综合型实验的设计与组织中,各个高校纷纷组织教师参加,有些高校以科研课题的形式组织教师设计了相关的实验,这个方面比较落后的是教学教具生产企业。目前许多高校普遍购买了新型的带传动实验台、动压轴承实验台、机械系统性能实验台。纵观这些实验台,功能虽然有所提高,但是从研究型实验的角度看,这些实验的研究性显得不足,有些实验台并没有完全摆脱验证型实验的模式,测试的结果仅仅是某些个别状态的参量,如何把这些实验台进一步提高测试范围,扩大学生实验研究域,我们初步做了一些工作,在此同大家有交流,以进一步提高我们实验的研究性隶属度。 2.研究性实验台的开发 研究指的是对一个物体进行仔细观察以期待发现新的事实或者检验新思想的正确性。是对某些实物感兴趣并期望发现需要了解的相关信息的一种社会实践活动。在纷繁复杂的自然想象中,很难一下就完全发现所需要的信息,必须对研究的对象或者实物进行反复的观察、分析与思考。下面以带传动实验台为例进行研究分析。 带传动是摩擦扰性传动的一种,在工作过程中依靠带与驱动轮、从动轮的摩擦传递能量,由于弹性滑动的存在,存在摩擦损失。这是我们在理论课程中普遍讲授的内容。为此,开发的实验台能够测定主动带轮的扭矩、转速,从动带轮的扭矩、转速。目前对从动轮的加载以磁粉制动器为主,也有配置简单的带式制动装置进行加载的。测试的传动带有平型带、三角形V带,也有些学校为了增加传动带的类型,增加了圆形传动带与同步齿型带。图1是某厂生产的带传动实验台的典型结构型式:这个实验台可以完成带传动效率、传动滑差率的测定。让我们仔细分析带传动过程中的物理现象,再谈进行研究性实验台的开发问题。 首先,以V带传动为工程背景进行分析,先从摩擦的角度对这个现象进行定性分析,摩擦力是依靠V带的侧面与带轮的沟槽摩擦产生的,摩擦力的大小同摩擦面的表面形貌有关,因此新带轮的摩擦系数相对大一些,经过一段时间的磨损,带轮基本能够达到一个比较平稳的摩擦状态。其次,摩擦力的大小同摩擦面的接触形态有关,在V带两侧的两个摩擦面上,正压力是不均匀的。在机械设计的理论教学中,讲授的这个角度同带轮的直径有关,带轮直径较小,则选择较小的角度,带轮的直径较大,则选择较大的角度。在工程设计中,则需分析这个角度选择的是否合适。另外,由于摩擦的存在,工作一段时间后,带轮与带都有一定的温度升高,并最终稳定在一个与环境相关的平衡点上。实际上学生进行实验时,由于测试时间有限,大部分测试结果都是当时室温情况下的参数,和实际的工作能力参数有一定的差别。在进行研究性实验时,我们应该对学生了解这个方面的问题,找出这个因素是否对传动效率造成影响。 我们再进一步对带传动进行分析,由于带是一个扰性构件,在工作过程中,存在弹性变形,必然引起弹性滑动,因此传动中弹性滑动量的大小同带的张力有一定的关系,如果提高带的张力,系统的传动效率是增加还是缩小,这是学生应该研究的问题之一。弹性滑动的存在,必然存在弹性滑动弧,在理论教学中,弹性滑动弧所对应的中心角称为滑动角,静止弧所对应的中心角称为静角,滑动角与静角之和等于带的包角。在带传动中,滑动角如果等于包角,则处于弹性打滑与失效滑动的临界状态。如果进行研究性实验,需研究滑动角如何进行测量的问题。 另外,值得指出的是在测试系统中,存在着加工、安装、测量等多种误差,这些误差的存在导致了测量值同理论值之间的差异,如何分析这些误差,减小其对测量结果的影响,也是我们从事研究型实验需要解决的问题。最后需要说明的是在实际工作中,单根的V带传动很少使用,多根带传动时,有那些因素导致了传动功率不是单根传动功率的倍乘。在带传动的设计中,需要确定出带传动的带速、初始张紧力、张紧方式等多种因素,如何根据具体问题,得到最佳的调整参数,都是带传动研究型实验可以深入探讨的问题。 3.研究性实验的组织与实施 由于人们认识工具的限制、不同个体的知识背景的差异、认识能力的不同,人类认识世界的特征都是对自然现象在一定程度上的认识。因此,我们设计的研究性试验都是以个开环系统,学生不需要对所有的问题都能够进行研究,研究过程中的某些现象也不一定都能够找到真正的答案。学生的研究可以规划在某一个方面的问题分析,比如研究带传动的相关问题时,我们的研究题目可以是寻找影响带传动的效率因素,从传动系统的分析入手,找到各个影响传动效率的因素,根据需要搭接出测试平台,对测试平台中分析清影响测试结果的各个方面,通过调整安装于传感器的安装位置等,把这些测试中能够消除的误差消除,能够减小的误差减小。通过对测试结果的研究,找到影响带传动效率的主要因素。在分析测试结果的基础上,对带传动系统作传动效率的优化,从而找到所研究系统的最佳工作参量。通过这样的研究试验,学生一方面学习了传动系统测试的基本方法,锻炼了解决实际问题的能力,同时训练学生对工程研究对象作出参数优化的技能。经过这样的训练,学生一方面能够应用所学习的理论知识,指导实际的工程问题,发现了工程中存在的多方面的问题。由于,知识水平的限制,对某些问题虽然不能彻底分析清楚,比如测试系统的误差问题,这为学生以后的学习课程增加了明确的需求,学生再进一步学习课程中,更清楚的了解课程的目的、目标与应用范围。研究性试验的进行需要一个比较长的时间,学生在一定的时间段对问题进行研究。 因此,试验的组织不能够按照传统的方式进行组织,规定学生在一个下午或某两节课内完成的试验,很难是研究型的试验。在很短的时间内,如果出现测试的结果同理论教学的分析结果有一定的差异,很不理想,学生就不能够更深入的对结果进行分析。这样必然要求实验室的开放是全天型的。学生可以根据自己的课程负担量,在实验室开放的情况下,自由选择做实验的时间。<