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黄曰怀:自动化仪表专业的组建及其初期教学基本建设

点击次数:  发布时间:2015-12-14 9:06:35 编辑:校史研究室


    仪表专业是文化大革命后期复课闹革命时组建的新专业。我分几个部分介绍一下它的组建过程和初期进行的教学基本建设。


一、与时俱进组建仪表专业


    关于仪表专业组建的背景:在文化大革命时期,工厂不生产,学校不上课,国民经济停滞不前,国家经济陷入崩溃边缘,全国人民迫切希望国家尽快恢复正常秩序,于是中央决定复课闹革命。1970年,我们学校军宣队决定组建教育革命组,目的是在军宣队指挥下做好复课的准备工作,负责人是朱慧楠和李振民两位老师。在准备复课之前,全校开展了教育革命大讨论。大家结合国际科技和生产发展的形势,对学校原有的专业设置进行了讨论,建议局部调整,一部分淘汰,一部分改造,还需要新建一批专业适应国民经济和生产发展的需要。


    当时控制论、计算机和自动化技术发展的很快,我国本来就落后,因为文革,落后的差距越来越大。世界已经进入了信息时代,钱学森说:“信息技术包括测量技术、通信技术和计算机技术,测量技术是关键和基础。”在这种信息大发展的情况下,我们要跟上步伐,组建仪表专业的问题就被提出来了,因为它是解决测量技术的关键问题,是自动化的源头。


    1970年12月29日,上级批准我校“24个专业于1971年春季招生”,其中包括需要新建的“热工仪表”专业。这也说明了当时国家急需这方面的人才,否则也不会提出来这么快就要招生。学校觉得元月决定建专业、2月招生、3月上课,时间很紧。首先就要组建专业教研室来承担和实施这个专业的教学工作。组建遇到的第一个问题是建在哪里?当时机械系提出来建在他们那里,觉得他们有大的机械制造设备专业,再加上小的精密仪器专业,整个机械系可以配套,比较完善。而且他们在大跃进年代也曾经提出过要建这个专业,还做过一些准备,包括教师的准备,后来因为三年自然灾害等原因就没有建成。动力系也提出来建在他们那里,因为动力系有多个热工方面的专业,比如热力发电厂等,就需要热工仪表专业配套。后来领导讨论了之后,认为动力系热能动力装置专业里有一个热工仪表和调节器教学小组,这个小组实际上就是搞热工仪表的,一直都有教学科研工作,而且还有一个实验室。当时要求上马很急,而动力系这边有一点基础,相对来说更方便一些,所以决定在动力系组建热工仪表专业。我当时在教育革命小组工作,有一天朱九思院长找我谈话说:“与军宣队领导商量决定调你去负责热工仪表新专业,考虑到你在国外留学时曾经学过一些这方面内容,在机关又是分工你在抓热工仪表专业组建工作,对领导意图比较清楚。”又说:“上这个新专业时间紧、困难多,你要设法尽快把新专业搞上去。”言谈中我说到建设实验室需要经费,朱九思说:“现在这个状况,国家没有钱,学校也没有钱,困难只能自己去想办法解决。”我就这样到动力系报到,开始了新的工作。


    新专业教研室领导班子由我担任主任和支部书记,陈毓斌和邝硕两位同志任副主任。教师队伍由三方面组成:一是原动力系热工仪表与调节器教学小组的老师,他们的热工理论基础扎实,而且对热工仪表知道的也比较多;二是调入动力系工业热能的部分老师,这部分老师既熟悉热工理论,又有机械知识;三是从自动控制专业调来一批擅长弱电的教师,这样我们的队伍就建起来了。当时的情况是一月份组建,二月份招生,三月份上课。时间紧、任务重、经费缺、困难多、上马急、基础差,面临着很多实际问题。但是当时无论是领导班子,还是教师们的思想状况都是积极向上的,希望能克服这些困难。领导班子认为“有条件上,没有条件创造条件也要上”。教师觉得文化大革命这么些年,没有摸过书本,现在有机会重上讲台,让自己的专业知识发挥作用,大家是很高兴的,而且教师们看到国家科技落后的状况,知识分子的责任心促使大家再困难也要顶着上。当时我们提出的战斗口号是:“鼓足干劲、白手起家,快速上马”。由于有这样的思想基础,教师都能迅速进入角色。


    班子建起来后,大家对专业方向进行了研究。建立热工仪表专业,源于社会用量大。比如:之前大家认为电厂的自动化程度是最高的,电厂用多少电就得生产多少电,电是不能储存的,所以供和用要实时平衡,对自动化要求的程度比较高。像火力发电厂的热工仪表都比较多,包括测量温度、压力、流量、料位,以及对气体的燃烧成份分析等等。同样化工厂对热工仪表用的也比较多。热工仪表对国民经济发展确实有重要作用。但文革之后,我们看到国外自动化发展很快,包括钢铁工业、机械、纺织,自动化程度都已经很高了。印象深刻的是,我们到武钢看到进口的“一米七轧机生产线”,整个生产过程包括钢坯加热、粗轧、进一步精轧(加工到我们需要的厚度)、自动卷取这样的生产线。整条生产线上6个工件同时进行,一秒钟加工20米,每个环节需要达到规范并协调好生产节奏时间,这对自动化程度要求是很高的。整条生产线上有3000多个测量点,对仪表量要求很大,而且不仅仅限于热工仪表,还包括宽度、长度、速度、轧制力、重量测量仪表以及生产出来产品的质量检测仪器。我们这个专业要与时俱进,为适应自动化的发展,对仪表专业内容进行扩展,所以把专业改为“工业自动化仪表”。后来大家又觉得不仅是工业上需要自动化仪表,而且别的行业,比如:交通运输、医疗仪器都需要自动化仪表测量获取信息。范围越来越大,逐渐把“工业”二字也去掉了,就变成了“自动化仪表”专业。我们的专业是制造类专业,对口一机部,我们培养的人,社会需求量大,主要分配到一机部所属的企业里。我们觉得专业建设还是要有重点,在自动化发展过程中出现的问题是:信息处理能力过剩,信息获取能力不足。所以我们就将专业的重点方向偏向信息获取这个方面,这样专业才有特色。有了重点方向,我们的培养目标和课程设置都做了相应更改,比如:设置了传感器原理、自动检测技术等课程。而这方面的教师又缺乏,我们便动员了部分教师转行,以适应发展的要求。设置了相应的教学小组,完善了团队的分工,整个专业方向逐渐稳定下来。这样领导班子、教师队伍、专业名称、重点发展方向都确定了,也有了相应的培养目标、课程设置和教学小组,仪表专业组建就这样随科研、生产发展,与时俱进、不断发展、不断完善。


二、艰苦奋斗、筹组实验


    我们新专业,一穷二白基础差,而且有着上马急、经费缺的实际困难,但是教学实验非常重要,同时也是历来教学质量的薄弱环节。实验环节不解决,即使讲课好,培养的学生动手能力差,教学质量也不会高,所以我们必须解决教学实验问题。当时经费缺,只能动员所有老师想穷办法,我们提出的口号是:“结合教学、立意创新、白手起家、各显神通”,困难逼出了一些创新思想和创新路子。


    首先我们收集实物,进行直观教学,来弥补实验少的缺点。教师们将仪表外壳换成有机玻璃透明罩,让学生观察里面的结构;到工厂去要来报废仪器,拆解看内部结构;教师们到工厂去编教材时收集零件与实物,以恰当角度切割解剖来看内部结构;收集展览会上推销产品的各种实物样品,让学生看也一目了然。学生从中学到大学来,缺乏感性知识,只靠课堂讲解原理结构,学生不易理解,结合实物一目了然。逐渐发展成多一点时间到工厂参观,学生的感性认识也多了。后来决定开设拆装实验课,实验的基本内容就是拆、装、调。优点是使学生对结构了解得更清楚,提高了学生的动手能力,同时他们在调校的过程中要达到指标,对质量也有了更深的理解,在此之上我们有意将一些参数调错,让他们慢慢调试纠正,使他们了解参数的重要性。这种拆装实验对教学很有帮助,并在其它课程中推广。仪表零件机构课让学生进行钟表拆装,传感器课程像电容传感器拆装,电子学课程的放大器装调,物理课的万用表组装等。拆装实验形成了我们实验的基本形式之一。


    我们想到的第二个办法是因陋就简,自制实验装置。我们看到力学实验室研究受力的悬臂梁装置,就借了他们的装置,改装开出应变片实验。另外利用手头有的零件,比如膜片等,筹划了变极距电容实验;还利用武汉热工仪表厂淘汰的电感传感器,利用其核心部分开电感传感器实验;利用积压的老设备做了一个综合流量实验台;还利用武钢淘汰的电子电位差计开出变量程实验。这里面我们自制的最有代表性的实验装置是差动千分尺,这是由裴庆安老师利用别人废弃的汽车活塞,将其洗干净,省下冬天发给老师的烤火煤炭,将它高温熔化,重新浇铸,自己加工,做出的四台差动千分尺,做的质量比较好,像新买来的一样。利用这四台差动千分尺我们开出了弹性元件特性新实验,这可以说是我们白手起家、艰苦奋斗的一面旗帜。


    随着时间发展,我们又发现了新问题。毕竟有些实验装置是靠废旧材料做的,久用之后不太牢靠,功能和性能不断下降,所以我们要更新设备。还是没有钱买,只能用白手起家的精神来更新。这时我们看到社会上有“引进外资办合资企业”这种经营思想,我们就想也通过这种办法与工厂合作,我们出技术设计一个教学仪器,工厂可以拿去生产销售,给我们一些产品作为设计补偿。用这个办法解决了一些问题,解决我们无钱购买的困境。这样我们的教学实验仪器就从简陋到正规,开始了教学实验建设的新阶段。之前我们是利用废旧材料解决了“从无到有”的问题,现在我们解决的是“提高”的问题。通过不断总结前期经验,我们重新设计,做定型规范的实验装置,当时做的还比较多,如:小位移传感器实验仪、双积分数字显示实验仪、弹性元件动态实验仪、力平衡实验仪等。这里面比较有代表性的是小位移传感器实验仪,这是我们设计,由二机部265厂生产的,他们的工艺很好,所以做出来的产品很漂亮。


    为了设计出定型规范的实验装置,我们总结了过去的经验,在设计中重点考虑了几个方面:1、从实验内容上重新考虑新的仪器,过去关于仪表方面的实验开的比较多的是校验和分度,但我们的专业是制造类专业,只开这方面实验不能满足要求,为了配合教学的难点重点,我们按照要求来进行设计,产生了一些新的创见,开出了测量原理型、结构参数型的实验。2、从装置结构上来考虑,过去多采用工业生产用现成仪器来组合成教学实验装置,这些仪器任务比较单一,要求小巧准确、操作简单。工人不懂原理,只要会用就行,不需要繁杂的操作过程和步骤。但我们做实验的这些仪器不能只会用,还要知其所以然,得懂它的原理,我们制作的教学实验仪得配合教学难点重点,帮助学生理解教材相关原理、结构和性能特点,所以要求教学仪器结构透明化,动作形象化,对微观现象给予放大,瞬时现象拉长观测,长时间现象缩短体现,总之是能够一目了然。现成仪器只有输入输出信号,但中间的信号变化过程无法了解,我们必须要对中间过程了解,按照这个要求,我们将仪器或装置按生产流程或信号流程分解成若干单元模块,使学生看见信号的来龙去脉。3、从实验操作上考虑,过去学生来到实验室,是机械地按照指示操作程序完成实验,把实验数据记录下来就结束了。这种办法使得学生动脑不够,我们希望促进他们又能动手又能动脑,所以改进了实验过程,由教师提供部件器件,让学生自己设计实验、拟定操作步骤、记录表格、分析数据和实验结果、得出结论。这样就让学生非要自己动脑才能解决问题。前面所说的小位移传感器就是按照这样的思想设计,由265厂生产。265厂是专门搞仪表生产的,经过省国防科工委及中国仪器仪表学会全国教育委员会主持鉴定,一机部教材编辑室及有关专业的高校代表参加了审查鉴定,鉴定结果认为小位移传感器很有特色,符合教学要求,特别对于提出教学仪器设计思想给予了高度的评价和肯定。定型生产后,有近百个学校与单位购买了该教学仪器。265厂后来给了我们十台实验教学仪器武装了实验室,还给了一些销售提成。


    一位德国慕尼黑大学教授来参观我们的实验室,认为我们的教学实验仪器比他们类似的实验装置考虑的更周全。后来我们的实验教学仪器还获得1982年学校教学研究成果一等奖,学校评语为:该仪器符合认识规律和教学特点,能满足开发智力和培养能力的要求。中国仪器仪表学会高校学组、工业自动化专业教学委员会及全国高校机械类工程测试技术研究会等教学研究机构分别推荐在他们专业的“传感器原理”、“非电量电测技术”、“测试技术”等有关课程中,采用该装置开出的实验作为基本实验。1982年,《仪表工业》、《工业自动化教与学》、《振动与动态测试》杂志、《光明日报》、《长江日报》都曾载文报导及推广过我们的教学实验仪器,后来还获得了湖北省科技成果三等奖,教学仪器能获得科技奖的情况还是比较少见的。这都是我们在解决实际问题中摸索出来的经验以及创新思路。

 

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