電子專業(yè)“自動控制技術(shù)”與“Matlab”課程的整合與優(yōu)化

閔晶妍+陳紅兵

【摘 要】 “自動控制技術(shù)”和”Matlab”兩門課程是電子專業(yè)的專業(yè)課。如果分別采用原來兩門課程的教學(xué)內(nèi)容和方法，既浪費(fèi)了學(xué)時(shí)，內(nèi)容上也會出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象，根據(jù)電子專業(yè)人才培養(yǎng)方案計(jì)劃的要求，將以上兩門課程整合優(yōu)化為一門課程——“自動控制技術(shù)與Matlab仿真”，在實(shí)際教學(xué)改革與實(shí)踐的嘗試過程中，證明了該整合方案的合理性，該整合方案既節(jié)省了課時(shí)又提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力，為今后的工程實(shí)踐打下了良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 自動控制技術(shù)；Matlab；課程整合

【Abstract】 “Automatic Control Technology” and “Matlab” are important professional courses for electric specialty. They have separated teaching contents and methods， which waste much teaching time because of some repeated contents. A reform scheme for courses， ” Automatic Control Technology” and ” Matlab”， is put forward according to the requirements of the electronic special training plan and renamed “Automatic Control Technology and Matlab”. The experimental results show that this programme is reasonable. The reorganization and optimization can short teaching time and improve students practical ability.

【Key Words】 Automatic Control Technology； Matlab； Courses Reorganization

【中圖分類號】 G643.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2016）31-00-01

1 引言

為了適應(yīng)高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的需要，也為了高校學(xué)生能更好地適應(yīng)社會對人才的需求，要求對某些課程進(jìn)行調(diào)整。電子專業(yè)“自動控制技術(shù)”課程是一門工程性較強(qiáng)的課程，該課程的內(nèi)容可以用MATLAB工具進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，若將“自動控制技術(shù)”和“MATLAB”開成兩門課程，會有內(nèi)容交叉和重復(fù)的現(xiàn)象發(fā)生，而且出現(xiàn)理論和實(shí)驗(yàn)分離的現(xiàn)象，若不是同一個(gè)老師教這兩門課程，還會出現(xiàn)課程內(nèi)容重復(fù)，缺乏連貫性，甚至有些重要內(nèi)容被忽略掉的現(xiàn)象發(fā)生，影響了學(xué)生對該門課程的接受能力，從而也影響了課程的教學(xué)效果，因此，將這兩門課程整合優(yōu)化成一門課程是一種很好的改革方案。通過對電子專業(yè)電子信息工程方向的學(xué)生實(shí)行了一個(gè)學(xué)期的課程整合改革實(shí)踐，結(jié)果表明了這種整合方案，既滿足了電子專業(yè)對人才培養(yǎng)方案中兩門課程學(xué)時(shí)縮減的需要，又使得學(xué)生能夠理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證聯(lián)系起來，提高了兩門課程的教學(xué)效果，學(xué)生既學(xué)到了理論知識又增強(qiáng)了工程實(shí)踐能力。

2 改革前的弊端

電子專業(yè)的“自動控制技術(shù)”課程是該專業(yè)的專業(yè)方向課，該門課程的工程實(shí)踐性比較強(qiáng)，其任務(wù)是使本專業(yè)的學(xué)生能系統(tǒng)地建立有關(guān)自動控制的基本概念，學(xué)習(xí)反饋控制系統(tǒng)的基本理論及基本方法，掌握控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法，以及各種MATLAB分析、計(jì)算方法，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。“自動控制技術(shù)”課程在我校電子信息工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的總學(xué)時(shí)數(shù)為54個(gè)學(xué)時(shí)，由于課時(shí)的限制，沒有實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，學(xué)生只能通過課堂上的理論學(xué)時(shí)直觀地了解“自動控制技術(shù)”這門課程。該門課程的主要教學(xué)內(nèi)容有：自動控制的一般概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析方法、線性系統(tǒng)的根軌跡法、線性系統(tǒng)的頻域分析法、線性系統(tǒng)的校正方法等，并引入了采用MATLAB應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)對上述控制理論內(nèi)容的仿真，由于沒有實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，對采用MATLAB控制理論內(nèi)容進(jìn)行仿真部分的內(nèi)容都忽略不講，只講前面理論部分。

MATLAB課程是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，是電子專業(yè)的方向課，學(xué)時(shí)為30個(gè)學(xué)時(shí)，主要實(shí)踐MATLAB工具軟件和數(shù)值計(jì)算的使用，學(xué)習(xí)了MATLAB這門課程之后，學(xué)生仍然無法把它和工程實(shí)踐聯(lián)系起來，導(dǎo)致實(shí)踐課程和理論課堂的脫節(jié)，并不能發(fā)揮出MATLAB課程在工程上應(yīng)用的優(yōu)勢，不能把學(xué)生的動手能力發(fā)掘出來。

目前的弊端有以下幾點(diǎn)：

（1）若將“自動控制技術(shù)”課程的MATLAB分析部分內(nèi)容放在“自動控制技術(shù)”課程中講述，既沒有足夠的課時(shí)，也容易出現(xiàn)和MATLAB課程重復(fù)的現(xiàn)象。

（2）“自動控制技術(shù)”課程是純理論的講述，沒有實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，鍛煉不到學(xué)生的動手實(shí)踐能力。

（3）電子專業(yè)的MATLAB課程其授課內(nèi)容僅涉及一些MATLAB軟件的應(yīng)用，以及一些簡單的數(shù)值計(jì)算等，在該門課程的授課過程中，指導(dǎo)教師并不會提到如何使用MATLAB解決控制理論的工程問題，所以，在MATLAB這門課程學(xué)完之后，學(xué)生還是不會如何利用MATLAB應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)對控制理論內(nèi)容的仿真實(shí)驗(yàn)。

3 整合優(yōu)化方法

鑒于如上所述的改革前課程設(shè)置的弊端，根據(jù)電子專業(yè)發(fā)展的趨勢和人才培養(yǎng)方案的要求，提出將“自動控制技術(shù)”和MATLAB兩門課程進(jìn)行整合優(yōu)化的方案，整合后的課程名字為“自動控制技術(shù)與Matlab仿真”，其理論學(xué)時(shí)為18學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為30學(xué)時(shí)。整合優(yōu)化后的課程內(nèi)容分為理論部分和實(shí)驗(yàn)仿真兩部分，理論部分的講述內(nèi)容仍然為自動控制的一般概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析方法、線性系統(tǒng)的根軌跡法、線性系統(tǒng)的頻域分析法、線性系統(tǒng)的校正方法等，實(shí)驗(yàn)部分的內(nèi)容包括MATLAB的使用環(huán)境及常用命令練習(xí)、控制系統(tǒng)建模的MATLAB方法、線性系統(tǒng)時(shí)域分析的MATLAB方法、線性系統(tǒng)根軌跡分析的MATLAB方法、線性系統(tǒng)頻域分析的MATLAB方法、線性系統(tǒng)校正的MATLAB方法、線性離散系統(tǒng)分析的MATLAB方法、非線性系統(tǒng)分析的MATLAB方法、狀態(tài)空間分析的MATLAB方法、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換的MATLAB方法等。由于理論學(xué)時(shí)比較少，因此在理論部分重點(diǎn)講述和工程應(yīng)用及實(shí)際建模密切相關(guān)的理論部分，理論部分講完之后立刻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)仿真，這樣學(xué)生對理論課程的理解也會更加深入，對如何使用MATLAB解決工程實(shí)際問題也有了明確的體驗(yàn)和認(rèn)識。

4 結(jié)論

將“自動控制技術(shù)”和MATLAB兩門課程按照目標(biāo)有機(jī)地融合成一門課程，使得融合后課程的內(nèi)容更加精煉，學(xué)時(shí)也減少了，卻增加了實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，有關(guān)理論和實(shí)踐內(nèi)容的具體安排，授課老師會合理地進(jìn)行配置，授課過程中，不會出現(xiàn)內(nèi)容重疊或?qū)嶒?yàn)脫節(jié)等現(xiàn)象，既提高了教學(xué)效果，又注重理論聯(lián)系實(shí)際，使得學(xué)生的動手實(shí)踐能力大大地得到了提高。

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