华中科技大学教学实验室建设项目

*,电 气 大 类 平 台 综 合 实 验 课 程 建 设,华中科技大学,2005,年教学实验室建设项目,电气大类平台综合实验课程建设,项目建设情况汇报,电气与电子工程学院,2024/11/26,汇 报 内 容,教学实验室建设项目完成情况,项目建设目标、建设内容及完成情况,项目经费及使用情况,项目实施情况,建设项目效益,标志性成果与特色,一、,教学实验室建设项目完成情况简表,实验室建设项目经费投入情况：,经费投入总额,123.1,万元，,其中：学校专项经费,103.1,万元；院（系）自筹,20,万元。,环境设施：,项目建设用房面积（）,100+280,新增单价万元以上设备台件数,15,套,实验教学：,涵盖课程数,4,1,1,实验学时数,64,开出实验项目数,53,实验项目开出率,100,综合性、设计性项目数,31,面向专业数,2,每学年接纳实验学生人数,600,每学年完成实验人时数,64600,实验室开放：,每天全天开放 每周开放,6.5,天 每学年开放,28,周,实验队伍专职人员数,5,人,二,、项目建设目标、建设内容及完成情况,建设项目任务书中的目标和内容,：,整合优化实验内容，改革实验教学体系和实验课程设置、构建实验课程连续统一体、制定相应的实验课程大纲。,二,、项目建设目标、建设内容及完成情况,(,续,1),建设的具体内容,1,、在,2,年内建设集,信号与系统,（强电类）、,自动控制理论,、,检测技术,和,电力电子学,4,门电气大类学科平台（必修）课程内容于一体的综合实验课程,信号与控制,综合实验：将原,4,门课程总实验学时,24,增加到,56,学时，拓展实验内容，增加,4,门课程实验相互之间的综合性。实验内容设置大于,56,学时，以便不同层次学生选择，并设置各种器件、装置，以方便和鼓励学生自己命题、自行设计实验和创新。,目标：,本实验课程的综合性、设计性实验内容达到,90,。,二、项目研究总体思路,(,续,1,),完成情况,全部完成：,建设一年后，从,2004,级开始提前启动本教学计划（,2006,2007,年度），将原合计,24,学时的实验按照本综合实验开设成为,56,学时的综合实验课程；,2005,级开始（,2007,2008,年度）按照新的教学计划增加本综合实验课程学时到,32,学时，分为两个学期开设，目前建设完成的实验项目多于任务书中的目标数。,二、项目研究总体思路,(,续,2),建设的具体内容,2,、建设与上述实验课程配套的国内一流的信号与控制方面综合实验室（配备相应内容的实验设备和装置）；实验内容丰富、组合性强，使实验室资源（房屋和设备）得到充分利用，并使学生的实践和创新能力得到锻炼和提升。,二、项目研究总体思路,(,续,2,),完成情况,全部完成：,按照实验项目内容分别建设了,3,个实验室，包括,2,个弱电实验室和,1,个强电实验室，综合部分实验在强电实验室（信号与控制综合实验,3,室）完成。自行设计研制（委托加工）了具有模块化、可扩展延伸、利于开展设计和探究性实验的“电力电子综合实验装置”，实现了实验装置的一种突破性发展，从而达到了学科知识的交叉融合、多学科的实验资源共享。（见,2008,年,8,月湖北省教育厅主持的“以学生为中心、以创新性能力培养为主线，构建探究式实验教学体系和平台”项目省级鉴定会的鉴定意见）。,二、项目研究总体思路,(,续,3),建设的具体内容,3,、探索科学合理的实验课程成绩判定、学生实验和设计创新能力评估的方法；,完成情况,全部完成。,完成情况和效果，见附件和省级鉴定会的鉴定意见。,二、项目研究总体思路,(,续,4),建设的具体内容,4,、建设该综合实验课程的教材（而不是传统意义上的实验指导书），探讨以实验或,Project,任务要求课程基本原理使用的仪器装置说明的形式构建实验教材的新模式。,完成情况,全部完成：,实验教材于,2006,年底完稿，经过,2,轮试用，已于,2008,年申报学校教材立项,三、项目经费及使用情况,1,、学校支持经费及院、系配套经费落实及使用情况,学校下拨经费：,103.1,万,全部用于与本项目有关的实验室仪器设备购置，以及自制实验装置部分元器件购买和加工等费用；,院系配套资金部分：约,30,万,全部到位，用于：,(1),实验室改造与设备配套：,(2),综合实验,3,个实验室（,1,3,室）的预约实验设备（电子扫描抢、条形码打印机等等）,(3),预约实验系统研制费用和加班酬金,三、项目经费及使用情况,(,续,1),2,、仪器设备购置清单,：见验收表,四、项目实施情况,1,、实验室环境建设,按照本综合实验课程特点，将实验室进行了硬件方面改造和软件方面建设，进行了各实验室管理信息平台建设：配合有利于激励学生学习和提高学生能力的有效管理机制，创造了学生自主实验、个性化学习的实验环境，包括：,利于各实验室设计性实验的实验板、工具箱和元件柜,各实验室网络化建设；电源改造,开放实验室自主实验预约管理系统和开放实验登记的条码管理系统等信息平台建设：学生自行在网上选择实验时间、难易不同的实验内容，进入实验室实验时，采用条形码作为实验登记（包括实际实验内容和完成时间、操作和设计性创新性程度等记录），提高了开放管理效率。,四、项目实施情况,(,续,1),2,、实验室体制改革,实验室管理体制：,实行中心主任负责制，实现资源共享。,建立了一套适合开放型实验的实验室规章制度,建立了以电工学科各基础和技术基础课程组长为核心、主讲教师为骨干、实验技术人员和实验助教（本学科硕士和博士研究生）兼备的实验教学团队。由学院分管教学工作的副院长（教授）承担实验中心主任，实现资源统一调配共享、课程协调改革建设,四、项目实施情况,(,续,2),3,、实验教学体系和内容改革,形成由不同实验依据其内在的逻辑关联和层次递进关系所形成的链式结构的实验课程体系，,依据学科理论体系的递进关系开设技术基础课程综合实验（单独设课）,信号与控制实验课,。,新建设的,30,多个实验项目全部为设计性综合性项目,不断建设的创新性实验内容,实验体系改革,学科技术基础课程实验按其关联性单独设课，即开设涉及多专业方向知识的综合性实验，来体现所依托的相关理论体系,信号的产生、检测、分析及控制,自动控制的各种理论,传感器,电力电子电路、装置或电力传动装置,四、项目实施情况,(,续,3),信号与系统,自动控制理论,检测技术,（传感器）,电力电子学,各综合性实验（强调应用性）,各种教师命题的,设计性实验,自行命题的实验（强调创新性）,基本实验（验证性、设计性）,4,、综合性、设计性实验项目情况,与实验课程内容有关的自行命题,创新实验：,基于,Matlab,的城市电网谐波分析（谐波检测与分析系统设计）,声音信号的采集与恢复,超声波测距,正弦调幅信号的非同步解调,声音信号的频谱分析,压力信号采集及处理,电网谐波治理,“,串并联补偿式,UPS,设计与实验”,四、项目实施情况,(,续,4),5,、仪器设备配置情况,6,、实验教学大纲及实验教材、课件建设情况,7,、新增实验内容落实在培养计划中的情况,已提前于,2004,级电气学科大类本科生中实施（,56,学时），并从,2005,级教学计划开始，增加,8,学时变成,62,学时，分成综合实验（一）和综合实验（二），各,32,学时，分两学期进行，按照电气学科大类平台教学计划安排，综合实验（一）包括,信号与系统,、,自动控制理论,、,检测技术,3,门课程内容的相关实验，为电气大类必修内容；综合实验（二）包括,电力电子学,和综合实验部分，为水电专业选修、电气工程及其自动化专业必修内容。,五、建设项目效益,1,、项目涵盖实验课程、实验项目、实验学时、项目属性,基础、综合设计、研究创新,、面向专业及学生数,2,、实验开出率,3,、综合性、设计性实验项目数及比例,4,、实验室开放情况,5,、,与项目建设前实验开出情况对比分析,（见验收表和教学大纲）,六、标志性成果与特色,1,、标志性成果,(1),本项目作为实验支撑，其改革理念和成果为申报成功国家级精品课程,电力电子学,（,2007,年）奠定了坚实的软件和硬件建设基础。,(2),以本项目作为主要内容的实验教学改革项目,获得,2008,年度校级教学研究成果特等奖，并通过湖北省教育厅支持的鉴定，鉴定意见见附件。正在申报省级教学成果奖。多次在全国性实验中心建设会议上介绍经验，获得好评。,(3),本项目建设内容之一的实验教材,信号与控制综合实验教程,，已通过,2008,年度学校教材基金立项，并通过出版社教材立项，正商议出版事宜。,六、标志性成果与特色,(,续,1),2,、特色,(1),构建了以学生为中心、以能力培养为主线、体现学生全面的知识网络架构的实验教学体系和平台。设计了基础、综合、设计、创新四层次结构的实验，具有多学科综合、科研探究的特点，引导学生自主、合作和研究性学习。该教学思想体系符合电气学科大类各专业教学规律。依据电气工程学科知识体系的递进关系，通过整合四门技术基础课程实验，在全国高校电气工程类专业率先开设了跨越课际界线的综合性实验课,信号与控制综合实验,，具备科学性、系统性和开放性。,六、标志性成果与特色,(,续,2),2,、特色,(2),研制了模块化、可扩展延伸、利于开展设计和探究性实验的“电力电子综合实验装置”，实现了实验装置的一种突破性发展，从而达到了学科知识的交叉融合、多学科的实验资源共享。,六、标志性成果与特色,(,续,2),2,特色,研制构建的实验平台,指导思想,：,实验教学平台，应该,还设计于学生,（而不是实验装置制造方设计好后将其封闭起来只让学生插插线），,应该由实验内容，特别是体现学生创新思想的设计内容来决定实验装置的功能，而不是由实验装置决定我们只能开设什么实验,。,六、标志性成果与特色,(,续,2,),利用学科成果转化研制构建的电力电子综合实验装置,可扩展延伸、利于开展设计和探究性实验的“电力电子综合实验装置”,实现了实验装置的一种突破性发展,实验指导书“前言”：,第四篇 扩展篇,科学研究：发现问题与寻找解决问题的途径,第六分册 自行命题实验,电网的谐波治理初探,双三相桥,PWM,变流器,前端带功率因数校正的谐振式,AC/DC,变换器,注,1,高效率双管正激变换器的研究,注,1,不对称半桥变换器研究,注,1,一种无源软开关功率因数校正器的研究,注,2,开关电容变换器的研究,注,2,基于单片机的无位置传感器永磁无刷直流电机控制系统,注,3,可扩展延伸、利于开展设计和探究性实验的实验内容和实验平台,实验模块,3,三相全控器件桥电路模块,电压传感器、电流传感器及应用,信号的调制,SPWM,信号的产生与实现,电力电子电路中信号的频谱分析,DC/AC,单相半桥,SPWM,逆变电路性能实验,移相全桥零电压开关电路实验,带功率因数校正（,PFC,）的整流电路设计及研究,DC/DC,变换器应用,直流电机速度控制,DC/AC SPWM,单相全桥逆变电路设计及研究,SPWM,变频调速电路实验,电网的谐波治理初探（统一潮流控制器,UPFC,，等）,模块,7,电力滤波器模块,电力电子电路滤波器设计,传感器挂箱,计算机,扩展实验箱,可扩展延伸、利于开展设计和探究性实验的实验内容和实验平台,计算机,检测与驱动电路,控制箱（电源和控制信号插口）,模拟控制,DSP,控制,面包板,实验模块,挂箱,其它,被控对象,利用学科成果转化研制构建的实验平台,(,续,3),综合实验,3,室,电力电子综合实验室,利用学科成果转化研制构建的实验平台,(,续,4),电力电子综合实验装置,利用学科成果转化研制构建的实验平台,(,续,4),电力电子综合实验装置,利用学科成果转化研制构建的实验平台,(,续,5),电力电子综合实验装置,实验项目建设,综合实验课程,信号与控制综合实验,的建设,变频调速实验,创新实验项目建设,谐波抑制：,串并联补偿式,UPS,创新实验建设,综合实验课程,信号与控制综合实验,的建设,依托学科、实施教学改革和跟踪学科前沿发展完成的实验内容拓展,科研