工程教育專業(yè)認(rèn)證理念下的自動(dòng)控制原理課程教學(xué)改革的研究

魏東輝 房俊龍 倪晶 董守田 周躍佳

摘 要 在工業(yè)發(fā)展過程中，控制在電氣工程領(lǐng)域起著重要的作用。“自動(dòng)控制原理”課程是電氣類學(xué)生的必修課程之一，其中的控制理論的分析方法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分是后續(xù)課程基礎(chǔ)，有一定的理論及實(shí)踐指導(dǎo)意義，是培養(yǎng)學(xué)生良好綜合素質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。調(diào)動(dòng)一切教學(xué)手段，利用網(wǎng)絡(luò)資源，現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，調(diào)整教學(xué)方式，增加比較式教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)，用實(shí)踐來鞏固理論，同時(shí)用理論來指導(dǎo)實(shí)踐，形成規(guī)范的教學(xué)手段，推動(dòng)教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞 電氣工程 自動(dòng)控制 課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

以往的教學(xué)中，教師往往在課堂占用大量的時(shí)間對(duì)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)部分進(jìn)行講解，過程單一，學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制原理的學(xué)習(xí)感覺像是一門新的數(shù)學(xué)課，與實(shí)踐的聯(lián)系不夠緊密，學(xué)生體會(huì)不到理論與實(shí)踐的聯(lián)系。從教學(xué)內(nèi)容看，教學(xué)內(nèi)容學(xué)科之間的交叉較大，學(xué)生需有一定的其他門專業(yè)課的基礎(chǔ)。自動(dòng)控制是以服務(wù)于工程實(shí)踐為目的的，因此，教學(xué)理念上從工程實(shí)踐的角度調(diào)整授課方案。為學(xué)生設(shè)定不同的實(shí)踐項(xiàng)目，通過題目的設(shè)定，學(xué)生的自我學(xué)習(xí)，以及教師的引導(dǎo)，加深學(xué)生的專業(yè)知識(shí)的理解。

1建模、分析方法部分

在教學(xué)設(shè)計(jì)上，選用常見的系統(tǒng)進(jìn)行模型，例如，機(jī)械位移系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)等。數(shù)學(xué)模型的設(shè)定與后續(xù)的系統(tǒng)分析保持一定的連續(xù)性，保證全書貫穿了一條主線。

經(jīng)典控制原理部分分析方法主要由時(shí)域分析，根軌跡分析和頻域分析方法三種。這三種方法看似獨(dú)立，實(shí)際又有必然的聯(lián)系。無論哪種方法，都圍繞系統(tǒng)的快速性，準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性來分析，將問題統(tǒng)一起來。具體的數(shù)學(xué)模型沿用前面建模部分的模型，保持連貫性。其中的時(shí)域分析法，數(shù)學(xué)推導(dǎo)尤其多，控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)等理解要有響應(yīng)曲線來完成。

根軌跡分析法采用討論教學(xué)法。本章的難點(diǎn)在于對(duì)圖形的繪制原理的理解。繪制規(guī)則分為七條，由師生共同討論繪制規(guī)則，對(duì)重點(diǎn)部分，尤其系統(tǒng)與虛軸的焦點(diǎn)等問題，結(jié)合系統(tǒng)的性能來進(jìn)行分析，同時(shí)與時(shí)域分析法對(duì)應(yīng)部分知識(shí)進(jìn)行比對(duì)加深理解。頻率特性法采用對(duì)比教學(xué)法，將前面的時(shí)域分析法與根軌分析法的性能分析結(jié)論與頻率特性法對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)進(jìn)行比較，分析各種方法的優(yōu)勢(shì)。幫助學(xué)生建立起一種思維方式，對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)的來說，分析性能需利用各種方法的特點(diǎn)綜合考慮。

系統(tǒng)的矯正與設(shè)計(jì)是自動(dòng)控制原理的重點(diǎn)與難點(diǎn)，矯正環(huán)節(jié)的選擇是個(gè)非常復(fù)雜的問題，該部分采用案例教學(xué)法，引入實(shí)際系統(tǒng)的案例，將理論與實(shí)際聯(lián)系起來，學(xué)生掌握超前和滯后矯正的特點(diǎn)，將原系統(tǒng)性能指標(biāo)進(jìn)行分析，嘗試分別加入超前矯正、滯后矯正進(jìn)行分析，總結(jié)最佳的矯正方式。

2實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)過程是可以幫助學(xué)生更好的理解抽象的理論，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程是已知理論知識(shí)，后進(jìn)行硬件連接及軟件仿真，驗(yàn)證所學(xué)理論的正確性。學(xué)生是被動(dòng)的操作與接受。我們重新設(shè)計(jì)實(shí)踐過程，把課堂還給學(xué)生，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)采用自由設(shè)計(jì)方式，發(fā)揮學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高實(shí)驗(yàn)效力。設(shè)計(jì)過程以系統(tǒng)的快速性，準(zhǔn)確性，穩(wěn)定性為核心。

3完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展給人們帶來的極大的便利，多媒體技術(shù)早已進(jìn)入課堂，該技術(shù)與教學(xué)方法融合，提高了教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，我們開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)資源，將與課程相關(guān)的教學(xué)大綱，教學(xué)課件，周歷等發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)綜合平臺(tái)上，方便學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)，同時(shí)為學(xué)生提供網(wǎng)絡(luò)答疑時(shí)間等提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力。

4以競(jìng)賽促進(jìn)學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)熱情

競(jìng)賽過程是對(duì)自動(dòng)控制的工程實(shí)踐能力最好的體現(xiàn)，通過舉辦校級(jí)比賽，使學(xué)生們把所學(xué)的知識(shí)真正用到實(shí)踐當(dāng)中，通過一個(gè)個(gè)完整的作品，體會(huì)自動(dòng)控制的意義。同時(shí)，我們選拔優(yōu)秀學(xué)生參加省級(jí)，國(guó)家級(jí)比賽，獲得良好的成績(jī)，每一份捷報(bào)都是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的肯定與鼓勵(lì)，極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為課堂教學(xué)增添了趣味性。

在本次教學(xué)改革中，通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)及教師的引導(dǎo)，使得在學(xué)時(shí)壓縮的情況下，有效的完成了教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，有效地降低了授課的枯燥程度和計(jì)算量，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)利用比賽的情況使學(xué)生感受到控制原理的工程實(shí)踐能力。實(shí)現(xiàn)了較好的教學(xué)改革目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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