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浅谈自动控制原理课程教学改革

更新时间:2015-05-22 所属栏目:论文范文

王玲玲 丁学用

(三亚学院 理工学院,海南省 三亚市 572022)

 [摘 要] “自动控制原理”是一门理论性和实践性都很强的课程,针对三亚学院学生现状进行分析,结合该课程的特点及三亚学院本科人才培养方式,提出了以能力为核心的教学课程体系和教学方式;在课程体系、教学内容、教学方法、实践环节、考核形式等方面进行改革探索,对自动控制课程的教学起了较好的效果。并为培养具有创新精神的高素质应用型人才做了积极的探索和有益的实践。

[关键词]  自动控制原理;教学方法;教学改革

[中图分类号]  G64        [文献标识码]  A          [文章编号]

自动控制原理课程为信息控制类专业的专业基础课,也适用于工科其他专业作为选修课程。本课程以经典控制理论[1]为基础,主要研究控制系统的分析、校正与设计。通过本课程的学习使学生掌握自动控制的基本理论,建立控制系统的概念,改善控制系统性能的基本措施,了解工程设备的设计、制造、维护与管理等。本课程强调方法论,理论性强,计算繁琐,为了提高自动控制原理课程的教学质量,改进教学效果,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,培养适应现代科学技术发展的高质量人才,本文从自动控制原理课程的课程体系、教学内容、教学方法、教学实验和考核方式等方面进行了一系列改革和探索[2]。

一、         课程体系

自动控制原理这门课程在体系结构上传统的体系仍占主流,从七十年代以来传统的作法是:将自动控制理论相互紧密联系的两个基本内容孤立地分设为经典控制理论和现代控制理论两门课,这样学生往往将两部分孤立起来,这与现代自动化技术的迅速发展和社会需求的巨大变化不相符合,它既不利于学生建立自动控制学科基础理论和方法的总体框架也不利于学生的学习和进一步的发展。因此建立自动控制原理的新体系[3],是自动化科学技术和控制工程教育发展到一定阶段后的必然要求。进入新世纪以来,改革传统的课程体系并建立适应现代社会要求的新体系已成为大家的共识。将“经典”与“现代”控制理论有机地融合在一起,已成为国际控制工程教育改革的一个方向。

本课程体系改革的总体思路是:以社会需求为定位,以培养应用型人才为目标,逐步与国际接轨。核心在于“经典”与“现代”的结合应是有机的;有机结合的关键是要有“主线”,即要用统一的观点和新的视角来介绍这两部分基础内容;有机结合的方法论实质是按照辩证唯物论的认识论[4],在统一的平台上既介绍这两部分内容的“个性”又叙述它们的“共性”,即既讲“经典”与“现代”的各自基本内容和特点又讲它们之间的内在联系与区别,从而使学生在对比中认识“经典”与“现代”控制理论,用统一的观点建立对控制理论基础知识完整的概念。拓宽知识范围,扩大学生的视野,满足社会需求;加强实践教学,以提高学生的专业能力。 

二、         教学改革

(一)、 教学内容

三本院校电子类专业生源复杂,学习能力偏差和基础知识薄弱。学生中既有理科背景的,还有少部分文科背景的;既有高考偶然因素失利的,也有勉强达到录取分数线的;结合三亚学院“应用型本科”的人才培养模式,讲课内容在保证知识结构体系完整的前提下,注重基本概念,追求过程简明、清晰和准确,重在原理,压缩繁琐的理论推导。做到重点突出、叙述简洁、易教易学。

精选出最典型、最有代表性的概念和原理作为授课重点,并增加相应的授课学时。对于控制系统稳定性,打破章节限制,集中讲解其重要性和分析手段;对于控制系统设计部分,侧重于讲解思路,把PID控制器作为重要知识点。PID 参数的整定,可以通过直流电动机转速控制来实例讲解,并且借助于计算机辅助方法 matlab 仿真[5]。比如在讲述完控制系统的校正等部分知识后,可以让学生尝试设计出 PID 校正电路,并运用实验设备和仿真软件检验自己设计的电路效果,这样可以提高学生的设计和实际动手能力。

另外,在课程教学时,结合科研项目和前沿技术,介绍实际运用控制理论解决工程问题的思想和方法,启发引导学生运用所学知识分析解决实际问题。把具体问题交给学生,使学生在理论和实践的结合中不断思考、探索,把握控制理论的核心和体系,培养运用所学知识分析解决实际问题的创新实践能力。

(二)、 教学方法

教学方法和教学手段的创新对丰富课堂气氛、活跃学生思维、激发学习兴趣起着十分重要的作用。课堂教学应从传统的单一化、灌输式的教学方式转化为启发式、探究式的教学方式,充分利用多媒体教学的优势,培养学生独立学习能力和学习兴趣。

利用网络资源,引导学生上网查阅相关资料,取得比较前沿、创新的知识点,充分利用课余时间对后续知识点进行巩固。比如,指导学生浏览《自动控制原理》网络精品课程,在线观看名师授课录像、模拟仿真实验、MATLAB应用实例、下载电子学习教案、精品习题等。

采用关联教学法,教师在教学过程中,可以根据自身的理解和知识的内在联系等,加强各部分关联内容的阐述。形式可以多种多样,既可采用归纳总结的方式,也可以采用列举例题的方式,达到使学生们体会并掌握课程的核心思想的目的就是可行的。例如对于连续的线性定常系统稳定性的判别,经典控制理论给出了基本的三种判别方法,劳斯判据,根轨迹法,奈奎斯特判据,在系统分析的学习过程中,可以把这三种方法关联起来,促进知识的迁移与构建,加深理解、记忆和贯通。要善于总结、经常总结,讲完每章节后都要把学生要掌握的重要知识点总结一下,并逐渐的让学生学会总结,领悟学习知识“由厚变薄,由薄变厚”的这一转变过程,让学生找到适合自己的学习方法。

(三)、 实验教学

在教学中加大了实验和仿真环节,加深学生对本课程中的基本理论知识及基本概念的理解,提高学生学习兴趣,提高学生解决实际问题的能力。合理配置演示性、验证性和设计性、综合性实验,充分利用仿真实验的便利条件,弥补实验设备的不足。

自动控制原理作为一门工科的基础课程,实践环节是必不可少的。针对教学内容的分析发现,在实验过程中,很多学生只是在老师的指导下“依葫芦画瓢”连线,自然地得到结果,没有加入自己的思考和理解,实验也就失去了其本身的目的和意义。很多实验箱的设计也使得学生的操作减至最少;并且这种实验设备也不具备完成综合性实验的条件,在教学中采取以matlab仿真为主,操作试验为辅的实验实践模式。

将matlab/simulink融入到实验教学中[6],构建系统模型,用设置和修改参数的方法,比较直观地讲述控制系统理论。方便学生理解和掌握抽象的理论知识;将matlab仿真与模拟实验有机地结合起来,不仅让学生掌握simulink在控制系统建模及仿真中的运用,还可以提高学生的计算机水平,而且可以使学生理论联系实际便于发现实验中存在的问题,同时,matlab仿真缩短了理论与实际系统的距离,使理论更容易理解。在教学中,整个实验过程要求学生已英文的形式给出,这种做法不仅使得学生清楚地了解实验目的、专业术语,在以后的专业学习过程中,对于英文类科技文献的阅读,前沿知识的了解有了更好的提高。

对于设计性实验,采取“重点讲设计思想,自学设计方法”的教学方式,培养学生进行方案设计、分析讨论选择方案、将方案付诸实施、分析结果数据的能力。通过这些训练,激发学生创新的热情。同时,在实验室的管理上实行全面开放模式,以使其成为“学生学习的乐园”。通过鼓励承担授课任务的教师把所从事的正在研究和实施的科研项目提炼成综合型、设计型、创新型实验内容,或供学生在课外科技活动时选用,使学生较真实地接触当前的工程实际,提高了实践和创新的能力。

三、  结束语

本文阐述了在自动控制原理教学中的一些改革意见和体会,但在教学中还存在着诸如学生的学习积极性和实验条件的限制等问题。只有在教学过程中不断学习教育理论、积极研究和探索教学方法、采用多种教学方式和手段,对于教学内容和教学方法还要不断提出崭新的课题,不断提高自身素质才能提高教学质量。将“自动控制原理”的教学改革推向纵深。

[参考文献]

[1] 程鹏.自动控制原理课(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2011:2-13.

[2] 陈延明.自动控制理论课程教学方法探讨[J].广西大学学报(哲学社会科学版). 2006(S1).

[3] 刘肖先,郭涛.大学生素质教育提高的途径[J]·高等理科教育, 2006 (1): 91-93·

[4] 宁永臣,沈毅.哲学视野下的自动控制原理课协同教学研究[J].教书育人,2012(10):78-81.

[5] 汪洋.基于MATLAB教学平台的《自动控制原理》教学改革研究[J].台州学院学报.2011(03).

[6] 师宇杰等.自动控制原理-基于matlab仿真的多媒体授课 [M].北京:国防工业出版社,2009:92-95.


提示:
本文标题为:浅谈自动控制原理课程教学改革
当前网址为:http://www.tougao.net/lunwen/1383.html

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