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自動(dòng)控制理論實(shí)驗教學(xué)研究的論文

時(shí)間:2024-10-05 01:06:07 其他類(lèi)論文 我要投稿

自動(dòng)控制理論實(shí)驗教學(xué)研究的論文

  論文關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論;實(shí)驗教學(xué);創(chuàng )新能力

自動(dòng)控制理論實(shí)驗教學(xué)研究的論文

  論文摘要:對當前自動(dòng)控制理論實(shí)驗教學(xué)方法與實(shí)驗儀器進(jìn)行分析,提出教學(xué)方法和教學(xué)儀器的改革措施。通過(guò)開(kāi)設新的實(shí)驗內容和研制新的教學(xué)儀器,使學(xué)生更好地完成自動(dòng)控制理論實(shí)驗的學(xué)習任務(wù),提高學(xué)生的綜合能力和創(chuàng )新能力。

  “自動(dòng)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和基本方法的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課[1]。該課程是一門(mén)重要的測控類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎課,具有較強的理論性,與前續課程聯(lián)系緊密,知識面廣,學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門(mén)課程不僅可以為后續專(zhuān)業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎,而且能在今后從事專(zhuān)業(yè)工作時(shí),直接運用它去分析和解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題。對于工程實(shí)踐具有重要的指導作用,受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中,實(shí)驗教學(xué)對理論知識的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。

  1當前實(shí)驗教學(xué)的不足

  長(cháng)期以來(lái),傳統的實(shí)驗教學(xué)被一種固定的模式所束縛,教學(xué)內容陳舊,教學(xué)方法呆板,在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性,難以激發(fā)他們獨立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的興趣和激情,沒(méi)有體驗過(guò)從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷,抑制了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展,這樣不利于對學(xué)生創(chuàng )新能力的培養[4]。

  1.1實(shí)驗內容固定

  傳統的實(shí)驗主要是按章節進(jìn)行驗證性實(shí)驗,實(shí)驗儀器功能固定,實(shí)驗只能按照實(shí)驗指導書(shū)設計好的步驟進(jìn)行,學(xué)生被束縛在驗證性實(shí)驗中,對出現的相關(guān)問(wèn)題缺少系統、多角度的分析,不利于學(xué)生創(chuàng )新能力的培養。

  1.2實(shí)驗時(shí)間限制

  一般的實(shí)驗都要求在實(shí)驗室2個(gè)學(xué)時(shí)內完成,學(xué)生很難全面深入地把握實(shí)驗主要內容和方法,對實(shí)驗的目的、實(shí)驗原理無(wú)法理性地理解,更別提實(shí)驗中出現故障的排解分析,限制了學(xué)生的設計和創(chuàng )新,不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。

  1.3實(shí)驗儀器制約

  實(shí)驗儀器過(guò)于固化,儀器設置上未給學(xué)生留下設計性和探究問(wèn)題的空間。儀器組成以理論驗證為主,缺少實(shí)際控制系統各環(huán)節,特別是反饋部分的傳感部分,更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開(kāi)拓新實(shí)驗的延伸性。

  1.4實(shí)驗方法落后

  實(shí)驗技術(shù)水平和內容更多地滿(mǎn)足于基礎性實(shí)踐環(huán)節,缺乏系統的綜合性、設計性和研究性實(shí)驗環(huán)節,以及缺少在利用多種現代實(shí)驗手段、方法和工具對實(shí)驗過(guò)程中的結果和現象進(jìn)行深入分析研究方面對學(xué)生的引導。實(shí)驗過(guò)程主要完成連線(xiàn)操作、數據記錄等簡(jiǎn)單的工作。

  2實(shí)驗教學(xué)改進(jìn)

  針對目前實(shí)驗教學(xué)的現狀,摒棄以往按部就班完成指定實(shí)驗步驟操作驗證形式,按照學(xué)生對科學(xué)的自然認知進(jìn)度設置靈活變換的實(shí)驗內容。對實(shí)驗設置按多層次,從簡(jiǎn)到難,逐步引導學(xué)生自主學(xué)習、合作學(xué)習、研究性學(xué)習,逐步走向從問(wèn)題出發(fā)的探究、創(chuàng )新。同時(shí),研究新的實(shí)驗教學(xué)儀器,開(kāi)發(fā)配套軟件,保證實(shí)驗硬件滿(mǎn)足新環(huán)境下的要求。結合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法,充分調動(dòng)學(xué)生動(dòng)手的積極性,引導其創(chuàng )新。

  2.1實(shí)驗內容設置

  開(kāi)設不同層次的實(shí)驗內容,既要滿(mǎn)足實(shí)驗教學(xué)的驗證、演示等基本功能,又要激發(fā)學(xué)生的興趣。

  基礎實(shí)驗:根據給定實(shí)驗任務(wù)、方案和步驟,選擇并完成一定數量基本實(shí)驗;同時(shí),通過(guò)調整實(shí)驗參數得到不同結果,增加思考空間。

  綜合實(shí)驗:將各個(gè)基礎實(shí)驗環(huán)節有機結合在一起,各課程之間關(guān)聯(lián)內容綜合。

  設計實(shí)驗:以任務(wù)的形式,給定實(shí)驗題目,允許學(xué)生按照自己思路選擇設計性實(shí)驗內容,引導學(xué)生學(xué)會(huì )設計和研究的方法。

  創(chuàng )新實(shí)驗:自行命題實(shí)驗,將學(xué)生的構想通過(guò)儀器現有功能模塊來(lái)實(shí)現,在探究式學(xué)習中培養學(xué)生創(chuàng )新能力。

  2.2實(shí)驗儀器的改進(jìn)

  根據實(shí)驗內容的要求,開(kāi)發(fā)適合本專(zhuān)業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統需要驗證的各種典型環(huán)節模塊、信號發(fā)生器模塊等基本功能,還結合工程實(shí)際將傳感器引入反饋環(huán)節,增加執行器件,構成完整的閉環(huán)系統。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號源作為激勵,控制環(huán)節構成系統的不足。同時(shí),儀器上的控制效果通過(guò)便于觀(guān)看的形式展示出來(lái),讓控制過(guò)程可視化。儀器要預留出擴展接口,便于在實(shí)驗中添加新的模塊。儀器在結合計算機完成實(shí)驗的同時(shí),又能獨立完成實(shí)驗內容,實(shí)驗配套軟件要能對硬件平臺對的實(shí)驗內容進(jìn)行仿真和虛擬實(shí)驗。學(xué)生可以根據測試參量的不同選擇相應的傳感器,完成非電量到電量的轉換,對信號進(jìn)行處理,結合控制理論完成創(chuàng )新性、設計性的實(shí)驗。

  2.3實(shí)驗方法的轉變

  1)以學(xué)生為主體,開(kāi)辟新知識領(lǐng)域,重視實(shí)踐能力的鍛煉;2)培養學(xué)生的綜合能力;3)科學(xué)知識和實(shí)驗能力培養上,建立系統、科學(xué)且開(kāi)放的實(shí)驗教學(xué)體系,注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。

  結合開(kāi)發(fā)的教學(xué)儀器,在實(shí)驗方法上除了基本的驗證性實(shí)驗,其他實(shí)驗按任務(wù)的形式給出,不對學(xué)生做過(guò)多的限制,留出學(xué)生思考、動(dòng)手、創(chuàng )新的空間。充分利用計算機的計算、分析功能以及儀器配套軟件(采用數學(xué)工具matlab編寫(xiě)的程序)在實(shí)驗前完成必要的仿真分析,讓實(shí)驗有的放矢,理論指導實(shí)踐。實(shí)驗既做到軟硬精密結合,又能相互獨立,兩者相輔相成?朔斍皩(shí)驗中儀器平臺不能脫離計算機,配套軟件不能獨立工作,學(xué)生只能在實(shí)驗課中有限的時(shí)間內完成實(shí)驗的不足,讓實(shí)驗內容通過(guò)軟件可以在任意計算機上完成。

  3總結

  對當前實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結,從實(shí)驗內容設置、實(shí)驗儀器、實(shí)驗方法3個(gè)方面提出改進(jìn)方法。自動(dòng)控制理論來(lái)源于實(shí)踐,反過(guò)來(lái)指導實(shí)踐[5]。結合當前人才培養的趨勢,理論聯(lián)系實(shí)際,提高學(xué)生實(shí)踐能力,在實(shí)踐中發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題進(jìn)而培養創(chuàng )新能力。

  參考文獻

  [1]葛鎖良.自動(dòng)控制理論教學(xué)內容與教學(xué)方法的探討[c]//2001年中國自動(dòng)化教育學(xué)術(shù)年會(huì )論文集,2001:72

  [2]杜永貴,謝克明,李國勇,謝剛.“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)改革與實(shí)踐[j].太原理工大學(xué)學(xué)報:社會(huì )科學(xué)版,2009,27(1):77-79

  [3]方曉柯,王建輝,鄭艷,何大闊,顧樹(shù)生.《自動(dòng)控制原理》教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[j].教育實(shí)踐研究,2008(11):101-102

  [4]那日.大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)改革初探[j].實(shí)驗室研究與探索,2004,23(12):163-164

  [5]王艷.《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)改革與創(chuàng )新實(shí)踐[j].江南大學(xué)學(xué)報:教育科學(xué)版,2007,27(4):49-51

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