論述電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)控制類(lèi)課程設置及教學(xué)內容改革研究

　　論文關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化　控制　課程　教學(xué)改革　教學(xué)質(zhì)量

　　論文摘要：探討了電氣及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)控制類(lèi)相關(guān)課程關(guān)系及地位，結合控制類(lèi)課程的問(wèn)題進(jìn)行深入的分析與研究，從教學(xué)內容、方法及形式、教材建設、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行全方位、多層次的改革探索和實(shí)踐，將對教學(xué)質(zhì)量和人才培養方面有明顯效果。
　　
　　對于電氣及自動(dòng)化信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生來(lái)講，控制類(lèi)相關(guān)課程具有重要地位，主要包含“自動(dòng)控制理論”、“現代控制理論”、“運動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”、“控制”等相關(guān)課程。“自動(dòng)控制理論”和“現代控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統的共同規律，為自動(dòng)控制系統的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課該課程，是一門(mén)重要的控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎課，具有較強的理論性，對于工程實(shí)踐具有重要的作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)，越來(lái)越多的非控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)也都把自動(dòng)控制理論作為一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎課來(lái)學(xué)習。但是“自動(dòng)控制理論”、“現代控制理論”課程計算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專(zhuān)業(yè)課，沒(méi)有具體應用的模型，僅以數學(xué)模型為基線(xiàn)講，學(xué)生往往會(huì )認為“自動(dòng)控制理論”與專(zhuān)業(yè)無(wú)關(guān)而無(wú)學(xué)習興趣，這是多年來(lái)常規教學(xué)始終感到困惑的原因。而后續“運動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”、“計算機控制”專(zhuān)業(yè)課是以電動(dòng)機為控制對象，以控制器為核心，以功率變換裝置為執行機構，在自動(dòng)控制理論的指導下組成的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統。如何講授“強理論性”課程，使學(xué)生真正認識到學(xué)好理論可獲得對電氣信息類(lèi)多門(mén)專(zhuān)業(yè)課的理論支撐，從而學(xué)好后續專(zhuān)業(yè)課程是教學(xué)改革的主要目的。需結合“自動(dòng)控制理論”、“現代控制理論”專(zhuān)業(yè)基礎理論課程與“運動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”，“計算機控制”專(zhuān)業(yè)課程的問(wèn)題進(jìn)行深入的分析與研究，從教學(xué)內容、方法及形式、教材建設、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行全方位、多層次的改革探索和實(shí)踐，將對教學(xué)質(zhì)量和人才培養方面有明顯效果。
　　本項目探討了如何更新和重組控制理論相關(guān)課程的教學(xué)內容，保證教學(xué)內容的系統性、先進(jìn)性和實(shí)用性，以適應形勢發(fā)展的需要。提出如何學(xué)習和掌握這些課程，包含“自動(dòng)控制理論”、“現代控制理論”、“運動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”、“計算機控制”等控制類(lèi)課程的教學(xué)內容的一些方法和措施。
　　一、教學(xué)內容、方法及形式改革
　　1.教學(xué)設計
　　近年來(lái)，不斷更新觀(guān)念，壓縮精簡(jiǎn)陳舊過(guò)時(shí)的教學(xué)內容，加強現代理論及現代方法的內容，很好地解決先修課程和后續課程的銜接問(wèn)題，避免內容的重復，進(jìn)一步優(yōu)化課程體系。建立一套適應性強的包括理論講授、計算機輔助設計、實(shí)踐教學(xué)和強化訓練等方面在內的全方位教學(xué)新體系。
　　2.教學(xué)方法
　　將課堂教學(xué)、實(shí)驗教學(xué)、課程研討、網(wǎng)絡(luò )教學(xué)等有機地結合起來(lái)，并充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率、創(chuàng )造視覺(jué)的新感受、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和熱情。內容取材時(shí)，不僅體現控制理論課程內知識點(diǎn)之間的內在聯(lián)系，還體現課程群之間的相互關(guān)系。
　　3.教學(xué)手段
　　在教學(xué)組織過(guò)程中，積極采用現代信息技術(shù)改進(jìn)傳統的教學(xué)手段，在多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò )課程等方面努力探索。統一制作“自動(dòng)化概論”、“自動(dòng)控制理論”、“現代控制理論”、“運動(dòng)控制理論”、“過(guò)程控制理論”、“計算機控制”電子教案和CAI課件，并將授課課件發(fā)布在課程網(wǎng)頁(yè)上，可供學(xué)生課余預習、瀏覽、復習等。另外，教學(xué)大綱、授課計劃、實(shí)驗指導書(shū)、學(xué)習指導以及教材和參考文獻均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )方便查閱。在課程開(kāi)始即公布授課教師的信箱和電話(huà)號碼等聯(lián)系方式，密切授課教師與同學(xué)之間的聯(lián)系，使學(xué)生有問(wèn)題可及時(shí)獲得老師的輔導答疑，也可通過(guò)網(wǎng)上答疑相互交流，打破班級與時(shí)間的束縛，在平行班級中實(shí)行聽(tīng)課和答疑共享。
　　4.教學(xué)改革與教學(xué)研究
　　精簡(jiǎn)教材和教學(xué)內容，教學(xué)組定期進(jìn)行集體備課，加大對該課程與前后各門(mén)課程之間的銜接研究，避免內容上的重復，使其與其他相關(guān)課程融合為一個(gè)有機的整體。建設可用于大多數工科專(zhuān)業(yè)的“控制理論”平臺課程。不斷改進(jìn)和完善本課程的新體系結構，充分體現其基礎性、應用性、前沿性和系統性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實(shí)驗體系，強化自主性、設計性、綜合性和創(chuàng )新性；以MATLAB軟件為基礎，構造開(kāi)放式小車(chē)倒立擺綜合實(shí)驗平臺，將分析、設計、仿真、虛擬實(shí)驗、模擬實(shí)驗融為一體；開(kāi)發(fā)先進(jìn)的多媒體課件，將MATLAB平臺和虛擬實(shí)驗融入到教學(xué)過(guò)程中，使教學(xué)更為直觀(guān)生動(dòng)，更具趣味性和吸引力；完善了課程網(wǎng)站，完成了課程輔助教材的修改和編寫(xiě)，各類(lèi)題庫建設、網(wǎng)絡(luò )功能、遠程教學(xué)系統、虛擬實(shí)驗內容的擴展及網(wǎng)絡(luò )版的開(kāi)發(fā)等；使其真正成為學(xué)生自主學(xué)習、師生互動(dòng)、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統一考試，流水閱卷，考后進(jìn)行詳細的試卷分析。
　　二、實(shí)踐教學(xué)改革
　　實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節是學(xué)生能力培養中的重要環(huán)節。工科學(xué)生除要掌握一定的工程技術(shù)知識外，還要有較強的實(shí)際動(dòng)手能力。
　　1.改革實(shí)驗課教學(xué)，建立體化實(shí)驗教學(xué)體系
　　實(shí)驗教學(xué)是“控制理論”課程的重要組成部分。通過(guò)實(shí)驗不僅能夠培養學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，驗證所學(xué)理論，而且對所學(xué)內容能夠提出一些新的見(jiàn)解。為了適應教學(xué)改革的需要，在實(shí)驗室建設方面的指導思想是：將傳統的模擬實(shí)驗與MATLAB下的仿真實(shí)驗相結合，將基礎理論驗證類(lèi)實(shí)驗與自主型、綜合型、設計型實(shí)驗相結合，將基本實(shí)驗與創(chuàng )新實(shí)驗相結合，建立一個(gè)立體化的實(shí)驗教學(xué)體系，從而滿(mǎn)足不同階段實(shí)踐教學(xué)的需要，為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新意識提供硬件平臺。
　　由于實(shí)驗課內容和形式的多元化，大大激發(fā)了學(xué)生做實(shí)驗的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng )新性，學(xué)生可以通過(guò)預約或上網(wǎng)自主地開(kāi)展多項實(shí)驗，進(jìn)行理論驗證、性能分析和綜合設計，對提高學(xué)生的實(shí)踐能力和本課程的學(xué)習都將起到良好的作用。
　　課程組織形式與教師方法，對于教學(xué)大綱規定的必做實(shí)驗，由任課教師和實(shí)驗教師共同指導完成；對于設計性、綜合性、創(chuàng )新性實(shí)驗，學(xué)生自己利用課余時(shí)間完成，可以預約指導教師給予宏觀(guān)上的指導。
　　2.積極開(kāi)展大學(xué)生科研實(shí)訓活動(dòng)、參與教師科研項目
　　 引導學(xué)生積極參加大學(xué)生科研實(shí)訓項目，吸引有興趣的學(xué)生參與教師的科研活動(dòng)，培養學(xué)生嚴謹的科學(xué)態(tài)度、創(chuàng )新意識、創(chuàng )業(yè)和團隊合作精神，提高學(xué)生初步的科學(xué)研究能力以及工程實(shí)踐能力，培養學(xué)生獲取知識及撰寫(xiě)論文的能力。
　　三、控制理論專(zhuān)題授課方案
　　根據“自動(dòng)控制理論”、“現代控制理論”、“運動(dòng)控制理論”、“儀表及過(guò)程控制”課程大綱的要求，在適當時(shí)候，以某一專(zhuān)題講座的方式授課。將各種教材進(jìn)行比較、處理、揉合，組織成各個(gè)專(zhuān)題，以高質(zhì)量、高水平、高效率來(lái)達到最佳教學(xué)效果。由于專(zhuān)題授課具有綜合性、整體性和探討性，使其信息量得以加大，知識在綜合和分析中得到延伸，既提升授課內容，使之濃縮為精華，又吸引了學(xué)生的注意力和參與興趣。

　　四、應用現代技術(shù)
　　開(kāi)發(fā)研制了輔助教學(xué)課件。教學(xué)課件以教材為藍本，包含簡(jiǎn)明、清晰的授課講義、重點(diǎn)、難點(diǎn)、例題演示、控制系算機仿真和控制系統分析計算等內容，既有課本內容的直接再現，又增加很多有助于講解理論和計算方法的表現手段。課件以計算機為載體，既可用于課堂教學(xué)，又可通過(guò)上網(wǎng)，供學(xué)生進(jìn)行自學(xué)和課后復習使用�？刂评碚摰姆治龇椒ㄓ泻芏鄨D解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態(tài)空間法等。利用計算機強大的計算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準確繪制出清晰美觀(guān)的畫(huà)面。采用動(dòng)畫(huà)技術(shù)后，圖形的來(lái)龍去脈可用動(dòng)態(tài)演示。計算機的圖形演示與教師的講授相結合，使教學(xué)內容形象化、具體化和生動(dòng)化，增進(jìn)學(xué)生的理解，提高學(xué)生的學(xué)習興趣。
　　計算機仿真技術(shù)在實(shí)驗教學(xué)中的應用為實(shí)驗教學(xué)帶來(lái)極大的方便。仿真實(shí)驗具有建模方法簡(jiǎn)單、參數調整方便、結果可視性好等優(yōu)點(diǎn)，克服常規實(shí)驗內容單調、缺乏變化、元器件制約參數調整以及實(shí)驗設備數量有限等不足。在教學(xué)中適當介紹并應用MATLAB軟件，并設計出計算機輔助實(shí)驗教學(xué)軟件包，提供一個(gè)方便易用的圖形用戶(hù)界面，將MATLAB控制工具箱的相關(guān)功能集成一體。
　　網(wǎng)絡(luò )教學(xué)平臺開(kāi)發(fā)。網(wǎng)絡(luò )教學(xué)能真正體現學(xué)生的主體作用。在網(wǎng)絡(luò )中，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò )的交互性、檢索性等特點(diǎn)來(lái)選擇自己需要的內容進(jìn)行獨立學(xué)習。學(xué)生可以在任何時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習，并且與教師在網(wǎng)上交流，探討問(wèn)題，在教學(xué)中發(fā)揮積極作用。
　　五、建立科學(xué)、有效的教學(xué)信息回饋
　　堅持洛陽(yáng)理院本科畢業(yè)班所有學(xué)生中，實(shí)施“‘控制理論’相關(guān)課程的學(xué)習”制度。不定期進(jìn)行相關(guān)問(wèn)卷，包含這門(mén)課程是否易學(xué)、學(xué)習難點(diǎn)、學(xué)習方法、是否能學(xué)以致用等幾個(gè)方面的內容，充分了解學(xué)生學(xué)習這門(mén)課的基本情況，為課程改革提供必要的依據，收到良好的效果。
　　六、結束語(yǔ)
　　在新世紀中，控制類(lèi)學(xué)科將具有更加光明的前景，控制類(lèi)研究?jì)热輰⒕哂刑魬鹦�，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)控制類(lèi)課程的內容將不斷地發(fā)展和更新，電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)控制類(lèi)課程設置及教學(xué)內容改革研究也將進(jìn)一步進(jìn)行下去。
　　
　　參考文獻：
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