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論文語種:中文
您的研究方向:管理
是否有數據處理要求:否
您的國家:北京
您的學校背景:北京理工大學
要求字數:6000 (開題報告)
論文用途:碩士畢業論文
是否需要盲審(博士或碩士生有這個需要):否
補充要求和說明:先要一個開題報告! 正式畢業論文的要求 學校還沒通知 開題報告要求 見 附件 題目方向是 三維制造工藝 對機加企業(車間) 的影響 或 數字化制造 對機加企業(車間)的影響 (最好是針對航天制造企業)
北京理工大學研究生院工程碩士學位論文開題報告:基于三維模型的工藝對技術對航天制造企業生產效率的影響
一、學位論文選題的目的和意義
1.1 選題背景
進入21世紀,數字化設計制造技術在國際航空制造業新產品研制中發展迅猛,傳統的以模擬量傳遞為基礎的設計制造手段,已經逐漸被以數字量傳遞為基礎的數字化手段所代替,通過全面采用數字化產品定義、數字化預裝配、產品數據管理、并行工程和虛擬制造技術,極大縮短了機型研制周期、提高了產品質量。
二、本選題研究領域歷史、現狀、發展趨勢分析
三、研究方案
四、研究計劃進度表
五、經費預算
六、參考文獻
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[7] 中航商用飛機有限公司.arj21數字化樣機實施規定[g].新型渦扇支線飛機項目,XX
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[9] 盧鵲.大型飛機的并行數字化定義技術研究[d].北京:北京航空航天大學,XX.
[10]范玉青.飛機數字化裝配技術綜述[d].航空制造技術,XX(10): 44-48.
一、 崗位職責
研究崗位
1.從事人力資源管理和信息管理研究工作;
2.完成相關課題申報,論文和書稿寫作工作;
3.協助完成相關學術會議的籌備工作;
4.完成相關文字寫作工作。
研發崗位
1.負責現有網站開發、維護、升級和改造;
2.負責相關系統的規劃和設計,提出規劃和實施方案;
3.負責編寫相關技術文檔。
二、聘用條件
研究崗位
1.具有管理學、經濟學、信息學相關領域碩士研究生以上學歷;
2.能獨立開展工作,具有較強的研究和寫作能力;
3.具有良好的交流溝通能力和團隊協作精神;
4.工作細致,愛崗敬業,責任心強;
5.在期刊上發表過高質量文章,具有課題研究經驗者優先。
研發人員
1. 具有一年以上研發經驗,熟悉基于JAVA的Web開發,精通Spring+Hibernate框架,熟練使用Eclipse開發工具,能夠獨立完成中小型項目開發;
2.熟悉JQuery、CSS等 WEB 前臺技術;
3.熟練MySQL、Oracle等數據庫開發;
4.有責任心,具備良好的溝通合作技巧及團隊合作精神。
三、聘用辦法及待遇
該崗位新聘人員的聘用方式為勞務派遣,按照國家和學校相關規定,由勞務派遣公司與派遣人員簽訂聘用合同,支付協議工資,繳納社會保險及公積金,博士研究生和研發人員待遇面議。
四、報名方法
應聘人員下載并填寫報名表。于2016年03月10日前將電子版發送至[email protected]的郵箱。材料要求如下:
1.填寫完整的《南京航空航天大學經濟與管理學院工作人員報名表》(見附件);
2.居民身份證掃面件;
3.學歷學位證書掃面件;
4.表明研究能力和學術水平的成果證明(如刊發文章、獲獎、鑒定、專利證書等)。
五、面試安排
根據報名條件和職位要求進行資格審查,確定參加面試人員名單組織面試,具體面試時間、地點另行通知。若在招聘截止后10個工作日內未接到電話通知,說明未通過審核,將不再另行通知。
聯系人:王老師 電話: 025-52110985
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經濟與管理學院工作人員報名表.docx
經濟與管理學院
論文關鍵詞:原創性,高新技術產業,影響因素
1 原創性高新技術產業及其界定與測量
原創性高新技術產業是指采用新技術而形成的相同或相近高新技術企業群體,或者是圍繞高新技術而生成的新興的企業群體,其中所采用的新技術是一種根本性創新。國內外文獻研究創新較早,但將原始創新與高新技術產業結合起來分析原創性高新技術產業的文獻很少,缺乏系統的研究。
我國的高新技術范圍共11項,涉及電子與信息技術、生物工程和新醫藥技術、新材料及應用技術、先進制造技術、航空航天技術、現代農業技術、新能源與高效節能技術、環境保護新技術、海洋工程技術、核應用技術及其他在傳統產業改造中應用的新工藝、新技術。在高新技術產業中要確定哪些是屬于原創性的,有一定難度。筆者根據國家的有關規定和相關學者的研究主要認為有四大主要衡量指標:核心自主知識產權、科技成果轉化能力、研究開發的組織管理水平和成長性指標管理論文,并且占有的權重應分別是0.3、0.3、0.2和0.2.
其中核心自主知識產權主要是指產業內企業擁有的專利、軟件著作權、集成電路布圖設計專有權、植物新品種等核心自主知識產權的數量(不含商標);科技成果轉化能力,主要是最近3年內科技成果轉化的年平均數;研究開發的組織管理水平包括:(1)制定了研究開發項目立項報告;(2)建立了研發投入核算體系;(3)開展了產學研合作的研發活動;(4)設有研發機構并具備相應的設施和設備;(5)建立了研發人員的績效考核獎勵制度中國期刊全文數據庫。成長性指標主要有總資產增長率和銷售增長率,具體計算方法如下:總資產增長率=1/2(第二年總資產額÷第一年總資產額+第三年總資產額÷第二年總資產額)-1;銷售增長率=1/2(第二年銷售額÷第一年銷售額+第三年銷售額÷第二年銷售額)-1。經過上述篩選,本文選擇了醫藥、航空航天、通信設備制造、電子計算機及辦公設備、醫療設備及儀器儀表5個行業的樣本。
2 原創性高技術產業成長影響因素模型
對原創性高技術產業成長演化及其影響因素進行實證分析的第一步是建立模型。本文認為原創性高技術產業成長主要受創新資本投入和人力資本投入的影響,據此將主導性高技術產業成長的評價模型表示如下:
Y=LαKβ
其中Y表示產業成長,L表示創新的人力資本投入,K表示投入的創新資本,α和β表示人力投入和資本投入對產業成長的影響。
對上式兩邊先取對數后求導,得出:
(dy/dt)/Y=α(dL/dt)/L+β(dK/dt)/K
α——人力投入的影響系數;
β——創新資本投入的影響系數;
三、原創新高新技術產業成長影響因素的實證分析
(一)數據來源與處理
1.數據來源及處理
實證分析的一項前提性基礎工作就是數據的分析與整理。根據中國現有統計資料的情況,在己經公開出版的文獻資料中,幾乎沒有完整的適合我們要求的數據資料。因此,現有的統計資料的實際情況決定了模型所需要的數據只有通過適當的數據處理的方式才能獲得。本文所取原始數據來源于《中國統計年鑒》、《中國高技術產業統計年鑒》和科技部網站。
(二)原創性高新技術產業的描述性統計數據
原創性高技術產業的新產品銷售收入保持持續增長趨勢,1995年一2009年高技術產業的新產品銷售收入均基本處于上升趨勢管理論文,新產品銷售收入的提升說明產業附加值、產業技術水平不斷提高,產業不斷成長,見下表1。
表 1 原創新高新技術產業新產品銷售收入(單位:億元)
年份
行業
1995
2000
2005
2006
2007
2008
2009
醫藥
61.53
170.26
469.36
569.92
712.69
948.91
1248.32
航空航天
59.01
81.33
337.35
305.04
379.13
472.98
272.17
通信設備制造
350.18
1630.81
3852.04
4173.48
6013.02
6759.08
8232.77
電子計算機及辦公設備
36.64
537.00
2070.09
2963.11
2814.74
4227.74
2253.12
醫療設備及儀器儀表
31.00
64.42
185.82
237.31
383.65
單片機的特點主要有:高集成度,體積小,高可靠性;控制功能強;低電壓,低功耗,便于生產便攜式產品;易擴展;優異的性能價格比。目前,單片機的應用領域主要包括:辦公自動化設備;單片機在機電一體化中的應用;在實時過程控制中的應用;單片機在日常生活及家用電器領域的應用;在各類儀器儀表中引入單片機,使儀器儀表智能化,提高測試的自動化程度和精度,簡化儀器儀表的硬件結構,提高其性能價格比;在計算機網絡和通信領域中的應用;商業營銷設備;單片機在醫用設備領域中的應用;汽車電子產品;航空航天系統和國防軍事、尖端武器等領域,單片機的應用更是不言而喻。
二、單片機開發中的幾個基本技巧
在單片機應用開發中,代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現歸納出單片機開發中應掌握的幾個基本技巧。
1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug,應該先考慮系統運行中應考慮的超范圍管理參數如下。物理參數:這些參數主要是系統的輸入參數,它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。資源參數:這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源,如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應用參數:這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數:指系統運行中的有序變化的參數。
2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。如果使用C編程時,要達到最高的效率,最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數,這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候,使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異,故編譯效率也會有所不同,優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20%。對于復雜而開發時間緊的項目時,可以采用C語言,但前提是要求你對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉,特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言,但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的,特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解,那么調試起來問題就會很多,反而導致執行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑,但往往很難做到,所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統抗干擾能力的同時,軟件抗干擾以其設計靈活、節省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現象就是復位;至于程序跑飛,其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態;所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器,可以用來判斷復位原因;另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時,通過判斷這些標志,可以判斷出不同的復位原因;還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性,用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。
4、如何測試單片機系統的可靠性。當一個單片機系統設計完成,對于不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法,但是有一些是必須測試的:測試單片機軟件功能的完善性;上電、掉電測試;老化測試;ESD和EFT等測試。有時候,我們還可以模擬人為使用中,可能發生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口,由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作,由此測試抗電磁干擾能力等。
綜上所述,單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面,單片機應用的重要意義還在于,它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能,現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術,是傳統控制技術的一次革命。此外在開發和應用過程中我們更要掌握技巧,提高效率,以便于發揮它更加廣闊的用途。
參考文獻:
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關鍵詞:集成電路設計與集成系統;CDIO;一體化
1 CDIO一體化課程
CDIO一體化課程是一個由相互支持的專業課程和明確集成個人、人際交往能力以及產品、過程和系統的構建能力為一體的方案所設計出的課程計劃[1]。即按照CDIO(構思-設計-實施-運行)理念,在不增加教學內容和時間的基礎上,調整和優化原有教學的計劃,以實現知識、能力和態度培養的一體化及專業技能與人文素養培養的一體化。同時,CDIO一體化課程也是“做中學”和“基于項目的教育和學習”(project based education and learning 簡稱PBL)的具體體現[2]。PBL區別于傳統教學法實現了三個轉變:以教師為中心轉變為以學生為中心、以課本為中心轉變為以項目為中心及以課堂為中心轉變為以經驗和能力為中心。強調學習的目的性和主動性。
2 集成電路設計與集成系統專業課程體系及問題分析
課程體系理論對課程計劃的研究與設計起著指導意義,從一定程度上反映了對學科知識體系和學生能力培養的認知[3]。下面從課程組織上來分析集成電路設計與集成系統專業傳統課程設計存在的問題。
集成電路設計與集成系統專業課程組織及問題分析。基于Grinter報告[4],現將我校集成電路設計與集成系統專業的公共課,專業基礎課和專業課等進行了重新劃分,如表1所示。再對比麻省理工學院(MIT)的航空航天工程專業課程[5,6],(MIT多年來被QS世界大學排名和世界大學學術排名評為世界第一,其已成為CDIO工程教育的標桿),討論了基于CDIO一體化課程理念下我國集成電路設計與系統專業在課程設置上存在的問題:(1)工程實驗課程比例低。工程分析與設計及工程實驗類需要發揮學生能動性的課程僅為21%,遠低于基礎科學等理論課程.而麻省理工學院2014級航空航天工程專業課程體系中實踐課程學分比例為45%;(2)人文社科類課程比例較低,不足10%。MIT航空航天工程專業課程體系中人文社科類課程學分比例為37%,人文社科類課程目標是培養學生作為一個公民應具有的基本素質和作為專業人士應具有的職業道德,在強調專業教育的同時不可忽視人文社科類的教育;(3)選修課比例不足。非限定性選修課程不足5%。而MIT課程體系中選修課程比例為55.8%,其中非限定性選修課程比例為24%。大量選修課的設置充分給予了學生學習的主動性,尊重學生個性發展及創新力的培養。
3 基于CDIO的集成電路設計與集成系統專業一體化課程體系模型研究
集成電路設計與集成系統作為一個典型的工科類專業,注重學生的動手能力、分析和解決問題的能力、創新能力及人文素養的培養。而課程體系的建立能從學科知識體系方向來引導學生各方面能力的培養。
集成電路設計與集成系統專業一體化課程設計。采取“自上而下”的總線型結構模式,如圖1。即以項目設計為導向,先給出宏觀、整體的概念,再由宏觀到微觀,由整體到局部,由項目所涉及的專業知識到專業知識所涉及的專業基礎知識等展開整個課程。
對比傳統課程體系具有明顯的優勢:第一,通過以職業方向為導向的規劃,學生可根據自己興趣選擇適合自己的團隊,達到因材施教的目的;第二,以組建團隊來制定課程并完成項目,打破了傳統的分班教學制,學生通過相互討論,溝通以解決問題能培養團隊合作意識。第三,實現了學科間的相互支撐及聯系,學生每上一門課程都能明確該課程與先修課程和后續課程之間的聯系,以及整個課程體系的學習目的。第四,經歷了一到六學期的學習為最后項目的實現做好了充分準備,若以該項目為學生的畢業設計可提高論文質量,又避免了論文作假,抄襲等現象等。第五,從課程組織上看,以項目為主線展開的必修課程大大減少,除此以外的專業課程、專業基礎課程和學科基礎課程均作為選修課程,使學生擁有更多跨專業學習的選擇機會。另外,人文社科類等公共課程貫穿于整個大學課程中,以實現專業技能與人文素養的一體化培養。
與此同時,該課程體系對當前的教學模式也提出了相應要求,比如學生學習方法和教師授課方式的改革,教師團隊培養的改革,學生考核方式的改革,配套教材的改革等等。
結束語
圍繞CDIO理念,重新構建了集成電路設計與集成系統專業一體化課程結構,即以專業方向指導項目,再以項目指導課程,將能力培養融入理論學習,將知識應用融入項目實踐。希望借助課程體系改革,以實現集成電路設計與集成系統專業學生知識、能力和態度培養的一體化,專業技能與人文素養培養的一體化。同時,對我國高校工科類課程體系改革具有一定的指導意義。
參考文獻
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關鍵詞:CDIO模式;航天專業;課程體系;大學生創新實踐項目
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)21-0051-02
一、引言
目前諸多高校針對空間工程、飛行器系統與工程、導彈工程等多種航天專業設置的本科生課程,可劃分為力學、航空宇航、電子、信息與控制等多個系列課程。同時,航空航天等技術領域內很多問題,其研究對象可能既是航天問題又是力學問題,具有與多學科多專業廣泛交叉、相互滲透,與實際工程結合緊密的特點。基于上述原因,為了提高航天專業本科人才的培養質量,如何在有限的課時計劃內、在有限的課程數目內有效設計航天專業固體力學系列課程,是一個值得探討的問題。
隨著高校內部增大學生的實踐比重、面向工程能力培養的呼聲日漸高漲,筆者所在的教學組借鑒了起源于美國麻省理工MIT的國際工程教育模式――CDIO模式,在航天專業的固體力學系列課程的設計與應用中進行了相應的教學探索與教學實踐,期望通過該模式在教學實踐中的正確引入與有效發展,更新教師教學理念與實踐手段,增加課程實踐比重,充分調動學生學習效率與積極性,為航天或力學專業工程師的培養提供參考。
二、CDIO模式與航天專業力學系列課程的結合途徑
國際工程教育模式CDIO,是以產品、過程和系統全生命周期的開發與運用為背景,包含了構思、設計、實施和運行(Conception,Design,Implementation,Operation,簡稱CDIO)4個教育和實踐訓練環節。它與航天專業力學系列課程的有機結合,可以考慮如下幾個途徑:
(一)CDIO模式的起源
CDIO是一種基于傳授航天領域技術知識與培養預備工程師能力而起源產生的工程教育模式,其創始人是美國麻省理工MIT航空航天系Edward Crawley教授,其發展初期在2004年左右。可見,將CDIO模式與航天專業力學系列課程的結合,則具有一定的合理性和先天優勢,是一種積極有益的嘗試。
(二)基于CDIO教育理念形成課程觀
CDIO模式是基于“做中學”的教育理念,是一種將實踐過程與理論教育相結合的教育理念,結合該模式在航天專業力學系列課程的設計中可形成兩種課程觀:首先,是一種凸顯了“社會需求”的課程觀,即根據工程師的社會角色與責任,培養工科畢業生具備較好的工程能力與深厚的技術基礎知識,在課程體系與課程內容上,并不是按照嚴密的學科知識體系來組織課程,而是強調基于社會現實需求來選擇和編排;其次,亦是一種強調了“學生為主體”的課程觀,即學生的學習效果側重于從學生的實踐感知和實踐經驗出發來構件知識和能力,基于“做中學”強化學生探究興趣和實踐能力,從而體現了學與做的結合、知與行的統一。
(三)明確實踐對象與執行方案
CDIO工程教育模式主要特點是深化技術知識基礎和實際職業能力的二元學習經驗模式,且該模式的基本原則是反復強化實踐,因此CDIO模式的實踐必須包括兩個或者更多的設計與實施環節。具體來說,航天專業固體力學系列課程體系的實踐對象包括如下三類環節:第一個是突出導論性基礎課程,即引導學生入門工程實踐,領略工程技術的魅力;第二個是初級的實踐環節,即針對核心基礎課程《工程力學》開展課堂一線教學改革研究;第三個是高級的實踐環節,即針對來源于科研任務的設計綜合項目進行教學改革實踐。
三、CDIO模式下航天專業固體力學系列課程的具體設計與教學實踐
教學理念的轉變最終體現為課程設置、教學內容與實踐對象的改革。在我校2012本科人才培養方案中,我院結合CDIO模式對航天專業固體力學系列導論課程進行了具體設計與教學實踐的工作,主要包括如下三個方面:
(一)導論性課程的設置
導論性課程是一個早期的基礎工科課程,我院針對航天專業的大一新生設置了導論課程《空天工程導論》,要求選課學生具有一定的數理基礎即可。該課程內容主要介紹飛行簡史、工程學簡介、航空器飛行原理、結構與動力系統等基本概念、基本知識,通過它為入學新生搭建了航空航天器設計、構造、應用所需的知識框架。同時,課程還提供了一個初級的設計―實現的實踐,讓學員參與水火箭或LTA飛行器的設計與制作。
設置導論課程的主要目的快速引導學生了解航天器的基本構造及工作原理,讓學生參與入門的工程實踐,從而激發學生興趣和后期加強學習的主動性。
目前,我院30學時的《空天工程導論》課程已經成功申請為我校的精品視頻課程,主講教師的授課教案和講義腳本已經完成,且授課視頻錄制已完成一半以上。
(二)《工程力學》課程的教學改革
首先,調研了近年來國內高校在《工程力學》課程中的改革研究:例如,天津科技大學的李秋h在建構主義教學基礎上建立“刨設問題情境”教學法[1],山東英才學院的來小麗實施項目驅動教學法[2],哈爾濱學院的張田梅探索了研究性教學法在工程力學課程教學中的實踐。上述內容從不同方法與形式來提高學生處理分析和解決工程實際問題的能力,均可作為低年級核心力學課程改革的組成部分。
其次,調整了我院的《工程力學》教學內容:在靜力學部分中重點介紹構件的受力分析、簡化與平衡規律;在材料力學部分中以桿件的軸向拉壓、扭轉和彎曲三個基本變形為研究目標,以“內力分析―內力計算―應力應變計算”為邏輯分析主線,結合強度理論、穩定性分析或能量法來優化組織教學內容,并刪除了圖乘法和摩爾圓等內容。
然后,改革了我院的《工程力學》教學方法與成績評定:理論講授采用了習題講解、啟發式、研討式、案例式等多元化教學方法;實驗操作側重學生動手能力培養,要求學生按照2~3人合作或單人獨立完成課程內13項實驗內容,同時實驗室采取了鼓勵課外開放式實驗的機制;成績評定是將考核點分布于教學全過程中,即由平時成績、課堂討論、實驗操作、實驗報告、科技小論文、期末成績等考核點綜合評定最終成績。
最后,給出《工程力學》課程近年內取得的成績:2015年《工程力學》評為校優課程;2015年委托科學出版社再版了《工程力學》教材;2015年成功申報了36學時的MOOC課程《工程力學》,目前主講人和授課內容已確定,2015年完成了省精品課程《工程力學》復核工作,并向湖南省高校數字教學資源中心提交了課程教學視頻、課件、教學大綱、電子教案、教學案例、試題習題、文獻資料、教學成果、軟件工具等電子材料整理;2015年該課程主講老師分別獲得了學校教學質量新星獎和學校本科教學優秀個人一等獎;2015年實驗室新增加了XL3418K互動式普及型材料力學實驗裝置,完成了12個虛擬實驗的材料整理。
(三)大學生創新實踐項目與本科畢業設計綜合項目的優化
CDIO模式將頂峰級實踐體驗作為本科教育的頂點。該實踐環節往往側重于學生對以前所學知識的綜合運用以及創新能力的培養,要求學生在大三或大四年級中申請了綜合項目實踐,以團隊或個人形式承擔來源于科研項目的、更為復雜的實際任務。
我院高年級本科生頂峰級實踐環節大多數包括大學生創新實踐項目與本科畢業設計綜合項目兩類。例如,為了優化本科畢業設計模式,筆者所在課題團隊采取“雙團隊設計項目”的集成教學方法進行了如下實踐工作:首先,成立了以航天方面的學科帶頭人為核心,包括結構動力學與設計、振動控制、姿態控制、電子電路共5人組成的教師團隊;將總體設計、主控分系統、姿控分系統、動力學建模與分析、帆板振動分系統、星體結構設計等六個子項目形成課題任務書,讓學生自主選擇,并形成了自然分工、相互合作的學生團隊;之后,學生會在教師的指導下,按照任務書計劃在規定的時間段內(兩個或多個學期)逐步完成開題審查、中期檢查、方案設計、理論推導與計算、設計制造、實驗驗證、撰寫報告、項目驗收或畢業答辯等步驟。
在課題團隊的努力下,近年來取得了如下可喜的成績:2015年課題團隊成員指導的省級大學生創新實踐項目《座椅彈性緩沖器等效剛度分析與實驗研究》順利驗收,并且驗收結論為優秀;課題團隊指導了2015年國家級大學生創新實踐項目《非對稱復合材料拉伸-扭轉耦合結構設計》,目前為在研階段;繼續完善了學校級的基礎力學虛擬仿真實驗教學分中心、應用力學虛擬仿真實驗教學分中心、力學與航天工程虛擬仿真實驗教學中心的工作,并且在省實踐教學示范中心的基礎上,實驗室2016年成功申請為國家級力學與航天工程虛擬仿真實驗教學中心。
四、結束語
對航天專業固體力學系列課程進行設計與應用的教學實踐表明,由于航天航空領域內很多問題是多學科交叉融合、與實際工程聯系緊密的問題,應用CDIO教育理念中深化技術知識基礎和實際職業能力的二元學習經驗模式,對于學生掌握扎實的專業知識和技能,感受鮮活的科學研究過程,激發創新意識起到了良好的促進作用。
參考文獻:
摘 要
柔性機械臂作為柔性多體系統動力學分析與控制理論研究最直接的應用對象,由于其具有簡明的物理模型以及易于計算機和實物模型試驗實現的特點,已成為發展新1代機器人和航空航天技術的關鍵性課題。
本文主要討論了旋轉運動柔性梁實驗平臺機械系統和控制系統的設計。對于機械部分,組建了實驗平臺總體結構,進行了支架的設計,并將旋轉軸和安裝盤設計成1體。在控制部分,簡略介紹了振動控制系統的硬件構成,詳細介紹了運動控制系統的硬件和軟件設計。在運動控制系統硬件部分,主控機采用PC機,選用交流伺服電機,并用DSP運動控制卡將其與計算機連接。運動控制卡采用PID控制原理、面向控制軸的命令并使柔性梁運行于T曲線模式。在運動控制系統軟件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0應用程序作為開發工具。并繪制了運動控制程序流程圖,闡明了程序的原理。最后通過機械和控制系統集成,實現運動控制信號和振動控制信號的共享,完成柔性梁的精確定位和振動控制。
關鍵詞:柔性多體動力學;柔性梁;運動控制;PID控制; DSP
The motion control system design of experiment platform
for the rotating flexible beam
Abstract:Flexible manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the development of the next generation robot, and aviation and aerospace technology.
This paper discusses the machinery and the control system design of the flexible beam experiment platform. In mechanical parts, formed a platform structure.The stent designed, rotation axis and installation disk designed into one. In Control part, briefly introduces the vibration control system hardware, introduces the movement of the control system hardware and software design carefully . In hardware part of the control system, using PC 、AC servo motor and DSP Motion Control Card to connect the two. Using PID control principles, the axis-oriented control orders enable flexible beam running on the T-curve model. In part of system software using Microsoft software companies Microsoft Visual C + + 6.0 application as development tool. And then painted the main computer control procedures frame, clarifying the principles of the program. At last, through machinery and control systems integration, the signal of motion control and vibration control shared each other. And then the flexible beam got precision position and vibration controlled in time.
Keywords: Flexible multi-body dynamics Flexible beam Motion control;
關鍵詞:工科;專業實驗;教學模式;考核方式
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)39-0232-04
實驗教學對工科類研究生的培養十分重要,建立科學的實驗教學模式及考核方式,對調動學生學習的積極性和主動性,培養學生的實踐能力和科學思維、激發學生的創新精神都尤為重要。“葉輪機特性實驗”是北京航空航天大學能源與動力工程學院開設的一門針對葉輪機專業研究生的特色實驗課程,在實驗設備建設、課程教學模式和考核形式等方面都做了一些有益的嘗試。通過對該課程教學過程數據的分析,可以反映出目前工科研究生教學體系的一些問題,讓今后的教學改革更有針對性。
一、課程教學目標及教學模式
“葉輪機特性實驗”是一門專業性很強的實驗課程,一般要求選擇這門課程的研究生有足夠的專業知識或工程經驗,并能對相關基礎知識靈活地運用,通過本門實驗課程,期望學生將獲得以下幾點收獲:
1.在知識層面上,對在理論課上學習的知識有一個真實的認識,達到理論聯系實際的目的。
2.在工程訓練上,完全由學生動手完成整個大型實驗,有助于學生實踐能力的培養。
3.在能力提高上,完整地領導或參與一整套工程項目的全過程,包括設計實驗方案、可行性分析、項目分工與合作、實驗方案實施、數據的整理與分析及最終報告,對學生將來的就業起到訓練作用。
4.在創新探索上,本實驗中,只要能滿足實驗目的,并且實驗室的條件具備,學生可以自由設計實驗方案,有助于學生創新能力的釋放。另外,本實驗會出現一些課堂上未曾講授的內容,讓學生通過獨立思考得出結論,有利于培養科學的思維習慣。
這類實驗課程的專業性很強,學生必須在實驗前做大量的工作,包括熟悉專業知識,設計實驗方案,安排實驗分工等。本門實驗課的教師由四名教師指導,其中兩人是主講教師,兩人是實驗輔助教師。課程分為四個階段進行:第一階段是理論講解階段,由一名主講教師在課堂上帶領學生對相關知識進行回顧,并對本次實驗的目的與內容進行講解;第二階段是實驗指導階段,經過第一階段后,要求每組學生自行設計實驗方案,找另一名主講教師討論,教師尊重學生的想法,只在可行性上給予指導,經過幾次反復,得到切實可行的方案;第三階段是實驗實施階段,學生按照事先設計好的實驗方案進行現場實驗,由兩名實驗輔助教師分別在設備與儀器使用上給予技術上的支持;第四階段是完成實驗報告及問題討論,要求每名學生根據實驗數據獨立完成。
二、課程的數據分析
本學期選課人數為79人,而實驗設備只有一套,且實驗課沒有固定課時,只能在與學生其他課程不沖突的前提下進行,且時間限定在一個月內。我們將學生分為8組,每組9~10人,每次實驗現場操作時間為3個小時左右。我們在學生中發放了問卷,結果顯示多數學生認為每組的人數應該控制在4~6人,這與教師的想法是一致的。在學生人數逐年增多的現狀下,要解決這個問題,應該增加設備臺套數,并給實驗課較為固定且充裕的時間安排。
實驗小組是由學生自行劃分的,因此各組情況并不均衡,有的組集中了較多的博士生,有的組則主要由外專業的專業碩士(工程碩士)構成,如表1所示。可以初步看出的是第三組和第四組的學生基礎似乎更好,而第六組學生的基礎相對差些。在后面的分析中可以看到,表1并不能完全反映出學生的基礎,因為第六組中有些學生來自廠所,這部分人有較多的實踐經驗,一定程度上彌補了知識上的不足。另外,我們的假定是抄襲效應會讓整個組的成績向最好學生靠攏,一個好學生的存在可以讓整個組的成績都有明顯的提高,使各組內部的分數差別較小,因此,后面的分析中我們主要按照每組的平均進行。
為了進行客觀的量化評估,從基礎、遠景動機和主動性三個方面對各組學生進行了打分。這里的基礎是綜合了學生本科的院校、專業、相關專業課成績的結果,遠景動機是綜合了學生研究生階段的專業和將來的職業規劃的結果,主動性則是綜合了學生的實驗準備情況和現場情況的結果,最終量化的結果如表2所示。這些量化值未必完全合理,但應該基本可以代表各組的情況。
實驗報告的分數是根據認真度、正確性和討論深度三部分評定的,這里面的后兩者更易互相借鑒與抄襲,因此報告的認真度有時成為了區分同組學生分數的主要因素。表3給出了最終的實驗報告分數,可以看出,各組的平均分有明顯的差別,鑒于本次實驗各組的實驗方案和數據質量沒有本質差異,各組的成績差完全是學生自身認真度和能力的體現。從各組內部的報告相似度可以判斷抄襲的嚴重程度,但不能確定原創與抄襲者。這里用版本數(內容基本相同的被確定為一個版本)來表示,并在表3的最后一列中給出。
下面對各表中的數據進行對比,來分析各影響因素之間的關系。圖1和圖2分別給出了學生的基礎和遠景動機對主動性的影響。從圖1中可以看出,除第六組外,其余各組的主動性與其基礎呈現強正相關的特性,也就是說學生的基礎越好,其主動性也越強。從圖2中可以看出,除第六組和第四組外,其余各組的主動性與遠景動機也呈現強正相關的特性。對第六組進行分析后發現,這組的特點是包含了多名來自相關研究所的成員,有豐富的工程經驗,且對葉輪機較為熟悉,雖然原來本科專業相關性不強,但對葉輪機有較高的熟悉度。這其實說明了我們在量化基礎和遠景動機時,應該把是否在相關廠所工作過作為重要的因素考慮。第四組的特點是基礎好,雖然當前的專業和將來的工作預期使其遠景動機得分不高,良好的學習習慣保證了這一組的主動性。
圖3-圖5是各組的實驗報告分數與其基礎、遠景動機以及主動性之間的關系,總體上看來,基礎、遠景動機以及主動性這三者對實驗報告分數都有正的影響。對于圖3和圖4,如果去除第一組,則可以看出實驗報告分數與學生的基礎和遠景動機呈明顯的正相關關系。第一組的特殊性有兩點,一個是這一組是第一個進行實驗的,沒有借鑒對象;另一個更重要的因素是這一組的學生嚴重依賴一名來自廠所、有實踐經驗的成員,而該同學的報告完成得并不好。從后面關于抄襲部分的分析也可以看出,該組的報告只有一個版本。圖4中另一個偏離較多的是第四組,原因前面已經說過,這一組的分數較高主要由基礎決定,遠景動機的影響較小。從圖5中可以看到,第六組較高的主動性并不能保證這一組有高的實驗報告分數,這也是確立考核方式時應該考慮的一個因素。將上述三種影響因素按1:1:1的權重合并,則得到圖6的基礎、遠景動機和主動性的綜合影響。可以看出,除第一組外,其余各組基本上符合預測,即基礎、遠景動機和主動性這三者共同決定了實驗報告分數。
嚴格看來,圖6中的第三組和第八組也與一般規律有所偏離,即報告分偏低一些,這其實與這兩組的抄襲現象較為嚴重有關。圖7是各組的實驗報告版本數與報告分的關系,可以看出報告的版本數與成績呈現明顯的正相關關系,版本數越多分數也越高。第一、三、八組就是因為抄襲現象嚴重才導致報告分偏低,使其在圖6上與一般規律有所偏離的。抄襲現象導致分數低這一情況與我們的預想是不一致的,我們的假定是抄襲效應會讓整組的成績向最好學生靠攏,而實際情況是越是獨立完成,則分數越高。這種現象的原因之一可能是真正有自主思考能力的學生抄襲和被抄襲的現象都較少。
三、課程考核方式的探討
傳統的課程一般采用筆試的方式進行考核,在公平性上最為合理,但卻不能完全反應學生對知識的掌握和運用能力。有的課程采用課下大作業或小論文等方式,一定程度上更能體現出學生的能力,但卻無法解決抄襲問題。實驗課程有其固有的特點,不適合采用考試的形式,而采取的實驗報告方式則與上述的課下大作業有相同的問題。很多教師在實驗課程的考核方式方面進行了有益的探索,原安娟等針對大學物理實驗總結了各種考核方式的優缺點,指出有些考核方式雖然效果好,但對師資等條件要求很高,應根據的實際情況選擇考核方式[1]。劉葵等強調了預習及理論準備在實驗課程中的重要性[2]。閆迎利等則認為應把學生在實驗中對儀器故障的處理能力作為考核指標之一[3],然而這些文章都沒有分析抄襲現象對考核方式的巨大影響。本文作者在這些工作的基礎上對專業實驗的幾種考核方式的優缺點進行了分析,見表4。
一般而言,結合口試、實驗操作以及實驗報告來綜合評價可以得到較好的效果,但對師資的要求非常高。我們采用的方案是實驗方案(口試)20%,實驗操作20%,實驗報告60%的方式,以期盡量公平地給定成績。實驗方案的評分標準不易確立,且每組成員的實驗方案是一樣的,因此不能完全體現每一個學生的水平。受每組人數過多的影響,實驗操作中總有幾人處于觀察者狀態,因此實驗操作的評分也不易執行。因此,實際上最終的分數還是主要由實驗報告決定。在實驗報告中,除了數據和結果外,我們設置了很多的討論題,有利于學生的自由發揮。抄襲現象的存在大大影響了評分結果的公正性,成為本課程最棘手也是最需要解決的問題。如果不能解決抄襲問題,不但這類課程評分體系的公正性大受影響,也會極大地影響學生對課程的參與性和積極性。在下一年度的課程中,我們打算在以下幾個方面對課程的考核方式進行改革:
1.增大口試環節的分數比重,不但在實驗方案評審中進行口試,還要對最終的實驗報告要求每個人進行5~10分鐘的表述與回答問題。
2.增加實驗設備臺套數或在同樣設備上增加實驗項目,讓學生可以分更多的組,每組人數更少,且實驗內容差別更大。
3.加大學風宣傳工作,并嚴肅處理抄襲事件。
參考文獻:
[1]原安娟,丁曉紅.“大學物理實驗考核方式評價”[J].大學物理實驗,2009,22(1).
[2]劉葵,汪建民,孫華.“建立實驗成績綜合評價體系的探索與實踐”[J].高校實驗室工作研究,2010,(2).
2008年11月15日,來自國際國內計算機教育領域的專家、學者、教育工作者共二百四十多人齊聚福州大學,參加“第四屆全國計算機教育論壇暨2008英特爾杯全國計算機教育優秀論文評比頒獎大會”。教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會、中國計算機學會教育專業委員會、全國高等學校計算機教育研究會和福州大學的領導蒞臨指導,《計算機教育》雜志社奚春雁主編主持了論壇開幕式。
到會的嘉賓有:教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會主任、北京航空航天大學校長、《計算機教育》雜志編委會主任李未院士;福州大學校長、全國高教學會常務理事吳敏生教授;《計算機教育》雜志編委會副主任、清華大學周立柱教授;中國計算機學會教育專委會主任蔣宗禮教授;全國高等學校計算機教育研究會袁開榜理事長;上海交通大學計算機系主任、軟件學院院長傅育熙教授;臺灣銘傳大學資訊學院賈叢林院長、楊健貴學務長和國際學院王立天主任;香港科技大學計算機學院院長倪明選教授;《計算機教育》雜志總編焦金生教授。
另外到會的《計算機教育》雜志編委還有:北京航空航天大學計算機學院院長馬殿富教授;武漢大學計算機學院院長何炎祥教授;國家級名師、清華大學計算機系吳文虎教授;中國石油大學計算機系陳明教授。
開幕式上,李未院士對論壇的順利召開表示衷心祝賀,對《計算機教育》雜志出色的組織工作和福州大學細致的準備工作表示衷心感謝,并對本次論文獲獎者取得的優異成績表示真誠的祝賀!在接下來的熱情致辭中,李未院士詳細解讀了黨的“十七大”走新型工業化道路的深刻內涵,指出了新型工業化道路的發展方向在計算機教育領域引發的強烈震撼和深遠變革,對計算機教育事業的廣闊發展前景做了綱領性和前瞻性的預測。李未院士高瞻遠矚的精辟論述舉起了計算機教育界的一面鮮明旗幟,引發了臺上臺下各位老師和同仁的強烈共鳴,引領著各位教育工作者堅定和執著于自己熱愛的事業。
福州大學校長吳敏生教授在致辭中回顧了福州大學建校50周年來為福建的工業化、信息化和現代化所做的杰出貢獻,肯定了計算機教育論壇的舉辦對福州大學計算機學科領域的巨大影響和推動作用,對計算機教育的促進和人才培養方面所帶來的巨大福音。
全國高校計算機教育研究會袁開榜理事長在致辭中重點強調了在新的歷史機遇下計算機教育所必須經歷的改革創新發展階段,號召大家深入探討計算機教育。他倡議:讓我們中國計算機教育的航空母艦永遠航行在世界計算機教育的前列!
《計算機教育》雜志焦金生總編向大家介紹了本次論文的評比過程,并宣布獲獎名單。本次論文大賽共評出一等獎3篇、二等獎6篇、三等獎15篇、優秀獎36篇。在隆重的頒獎典禮上,主席臺的嘉賓為獲獎代表頒發了獲獎證書、獎牌,向他們表示衷心的祝賀,并希望他們能夠踴躍參加《計算機教育》雜志組織的每年一次的論文評比活動,取得更優異的成績,為我國計算機教育邁上新的臺階作出自己的貢獻。一等獎獲得者、北京大學張銘老師代表所有獲獎作者發表了獲獎感言。
開幕式后,精彩的大會主題報告正式拉開帷幕。李未院士的《科學發現的邏輯驗證》、上海交通大學傅育熙教授的《構筑校企合作體系,全方位促進工程教育的實踐》、清華大學吳文虎教授的《我愛教書,樂自講堂來》、天津師范大學王立柱教授的《十年課程改革有感》、北京工業大學蔣宗禮教授的《瞄準定位,科學施教――計算機科學與技術專業核心課程教學實施方案研究》、北京航空航天大學馬殿富教授的《研究型學院人才培養的思考與實踐》、香港科技大學倪明選教授的《香港科技大學的人才觀》、臺灣銘傳大學賈叢林教授的《工程教育認證的理念與經驗》、武漢大學何炎祥教授的《IT發展與創新人才培養》、浙江大學何欽銘教授的《程序設計基礎課程的實施方案與改革實踐》、北京大學張銘教授的《北京大學信息科學技術學院本科課程改革思路》主題報告陸續展開。每位專家聚多年研究之精華,集畢生經驗之大成,為與會者奉獻了一場獨特新穎、熱情洋溢的專業演講大會,論壇迭起,反響熱烈。
在第二天的分會場上,各位老師根據不同的專業領域,分別在“專業組”、“基礎組”和“職教組”展開了熱烈的討論。武漢大學何炎祥教授、青海大學黃維通教授和廣州番禺職業技術學院關俊良教授分別擔任各分會場主持人。
蘇州大學徐云龍教授、復旦大學高峰教授、黑龍江工程學院孔憲君教授、四川大學陳杰華教授、臺灣銘傳大學王立天教授、美國紐約市立大學布魯克林學院計算機與信息系David M. Arnow教授、北京大學張銘教授、電子科技大學中山學院周艷明教授、順德職業技術學院常理民教授和廣州番禺職業技術學院關俊良教授分別做了主題發言,從校企合作、人才培養、課程建設等方面提出了自己的觀點,引發大家的思考。因為報告都很精彩,很多老師在三個分會場之間“緊張地轉換”,希望能夠多聽幾個報告,接觸更多更新的思想,開闊眼界。
值得一提的是,基礎組王立天教授的《上一門不用教科書的課――運用5段教學法在數據結構課程中》和David M. Arnow教授的《CodeLab and Teaching――The Craft of Programming》分會場報告視角獨特,貼近教學,引發了與會代表尤其是一線教師的強烈共鳴。大家紛紛提出問題,希望現場得到兩位老師的解答,為自己的課程內容或課題指點迷津。王立天教授應老師們的強烈要求,在主題報告后又做了《通識教育與國際教育》的小報告,演講結束后還被很多老師簇擁在中央,交流教學經驗,探討教育問題。David M. Arnow教授的演講剛剛結束,就被幾個教師請到會場外,共同交流中西方教學的異同及計算機程序教學的體會,并留下各自的聯系方式,便于繼續合作,交談十分融洽。分會場討論一直持續到中午仍在繼續,大有意猶未盡之勢。
很多老師紛紛反映,“全國計算機教育論壇”加強了計算機教育界的交流和合作,拓展了計算機界與社會、企業和各方人士溝通的渠道,表彰、激勵、鼓舞了一線的教育工作者,贏得了良好的行業認可度和社會影響力。
《計算機教育》自創刊之日起,一直秉承為行業“提供交流平臺,挖掘新思想,發現新人才”的專業期刊宗旨。“全國計算機教育論壇”和優秀論文評比大賽已連續舉辦了四屆,輻射面越來越廣,影響力越來越大,在計算機教育界引起了強烈反響。本屆論壇的召開恰逢《計算計教育》創刊5周年,《計算機教育》雜志的影響因子已經突破了1.0大關,躍居同類48份期刊第3名(科學出版社最新出版的《中國學術期刊綜合引證年度報告(2008)》),匯聚了來自中國大陸、港臺地區、美國高校的教育精英,可謂盛會規模空前,驚喜接踵而至!