自控原理項目化教學的研究與實施

許瑤

摘要：實施自動控制原理項目化教學，避免了學生對枯燥的理論的學習興趣普遍不高的問題，同時強化了學習目標，實現教與學、理論與實踐的緊密結合。通過項目分工，項目實施以及最后答辯等環節，極大地提高了學生學習的積極性，培養了學生的分析和解決問題的能力。“自動控制原理”具有結構緊湊，理論化程度高，計算復雜等特點[1]。傳統教學一直以課堂講授為主，學生普遍感到枯燥，學習目標模糊，學完課程后很難將之與實際控制問題聯系起來。項目化教學則打破了傳統課堂教學模式，更注重于培養學生的實踐認知能力和創新能力上。因此，開展自控原理項目化教學的研究，對引導學生用學到的知識解決實際問題具有一定的現實意義。

關鍵詞：項目化；自控原理；教學改革

一、項目化教學簡介

項目化教學需要教師課題做大量準備：首先將教材吃透，把所學的知識點歸納總結，將整本教材教學內容編寫成幾個以工作為導向的項目。讓學生以小組的形式參與項目討論，任務分工，項目答辯等環節。學生分組則按照企業研發模式，對成員進行分工，讓學生在團隊合作的環境中實踐項目，全方位鍛煉學生的學習能力、團隊協作能力、實踐認知及開發能力。小組成員除了完成自己的任務外，還要有小組團隊任務，通過相互交流，探討，找出應對問題的解決途徑，最后按照項目要求，完成項目書規定內容，在答辯環節，由小組負責人講解項目的實現過程，總結方案的創新點和不足。老師在這個過程中起輔助作用，對一些關鍵的知識點和基礎知識進行點撥，通過項目的實施達到對學生學習能力、分工協作能力和認知能力的培養。

二、自控原理項目化教學設計

自控原理項目化設計對教師的理論知識儲備，知識點解析以及理論聯系實際能力有較高的要求。項目要圍繞自控原理課程的教學目標展開，難度要適中，項目化教學一般組織流程如下：

1、項目設計和選擇。這部分內容主要由教師作為主體來完成。溫度控制在各個領域應用廣泛，涉及工況復雜，參數較多，對控制調節器要求較高。選擇以恒溫水箱溫度控制系統作為其中的一個項目，不僅能很好地體現自控理論教學目標，而且還可以全面鍛煉學生工程實踐能力。項目要求的參考標準主要參照于：學生的理論和實踐基礎知識儲備情況、學習現狀及理解能力[2]。作者所提出的項目基本要求為，設計一個恒溫水箱自動控制系統，對電爐溫度進行控制，當水溫在一定溫度范圍內時，加熱器停止工作，而當溫度降至設定溫度范圍之外時，加熱器加熱以保持設定的溫度范圍，實現自動調整。要求溫度范圍：30℃～35℃；熱電阻檢測溫度誤差≤0.5℃；采用適當的控制方法，用十進制數碼管顯示水的實際溫度，當水的溫度達到設定范圍溫度時，加熱器停止加熱。當水箱溫度低于設定溫度范圍時，加熱器自動開始工作，實現對水箱內水溫的恒溫控制。

2、項目介紹與團隊組建。在第一次課堂上，由于學生剛接觸溫度控制系統，腦海中缺乏系統的分析方法與總體設計步驟。首先，老師要進行項目介紹，對項目的工程背景、一些關鍵的知識點進行講解，引導學生對分析系統，建立數學模型，然后給出幾種控制方案，引導學生分析和選擇實用的控制方法。然后，老師進行項目分組，指定小組組長，引導小組組長完成任務分工。在下發項目任務書后，項目小組的同學通過檢索文獻、網上搜索等多種方式搜集資料，學習和討論項目的實現方法。老師在這個過程中主要作用為引導，對一些關鍵的理論知識或技術問題進行講解。同時可提出一些小問題來實時掌握學生對知識的掌握程度和項目進展情況。

3、項目開展。項目小組進行分工，明確成員任務。在恒溫水箱溫控系統設計項目中，學生首先通過小組集體搜集資料、學習討論控制器原理、作用和設計方法，選出合適的控制器。接下來討論確定電路，將各部分的硬件電路包括測溫電路、加熱器控制電路及電源設計等整合[3]。然后分工完成溫度檢測、溫度控制、定時、溫度顯示等軟件部分編程環節。老師對出現的問題進行建議性點撥和知識講解。完成后應對系統進行調試，調試合格的系統應能夠正確顯示水箱中的水溫，將控制器參數和水的預設溫度范圍寫入程序中，實現對水箱溫度進行在線控制。這個過程由教師進行把關，確定控制效果是否達到要求。如果沒有達到，要學生分析原因，并且找出解決方法。

4、總結答辯。系統完成以后，各小組組織討論，就設計中遇到的各種問題，解決方案以及設計中用到的知識進行總結，對設計成果進行改進與完善，完成項目總結報告。同時師生討論，就項目中一些細節問題進行探討，補充一些遺漏的知識點和技能點，反過來進一步總結、凝練項目。

三、結語

項目化教學法在鍛煉學生實踐能力，提高學生學習興趣方面有著顯著優勢。將其應用在“自動控制原理”課程中，避免了學生對枯燥的理論的學習興趣普遍不高的問題，同時強化了學習目標，實現教與學、理論與實踐的緊密結合。通過一系列項目將課程基本知識點有效串聯起來，使學生在掌握了自控原理基礎知識的同時，也初步具備了完成控制工程項目的能力。

參考文獻

[1] 龔齊斌. 自動控制原理課程教學改革及實踐[J]. 重慶電力高等?？茖W校學報，2016，（03）：10-12+24.

[2] 王超，于建明. 自動控制原理及應用課程教學改革與實踐[J]. 中國職工教育，2013，（02）：119-120.

[3] 于建明. “自動控制原理與系統”課程改革與實踐[J]. 內江科技，2008，（07）：156.endprint