论《自动控制原理》实验课的创新

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  摘要:目前很多工科院校在自动控制原理实验教学课程中还存在一些问题,影响整体教学质量的提高,主要表现在实验内容、实验方式、考核方法以及管理机制上。针对这些问题许多学生对此提出了关于课程实验教学的改革措施。
  关键字:自动控制原理;实验课;改革创新
  【分类号】:H319
  作为电气信息类专业的重要专业基础课之一,在学生理解中自动控制原理是具有理论性强,教学内容抽象,学生理解困难等印象,主要是由于自动控制原理课程具有很浓厚的工程背景,教学的目标是回归到工程实际中进行指导系统设计和调试。因此,对于自动控制原理课程中的实践教学需要非常重视,然而目前很多高校长久以来都存在课程实验教学模式单一的问题,学生也提出了关于教学内容缺乏新意,反复使用陈旧的内容,教学方法枯燥乏味,无法调动学生的积极性,往往学生都根据实验指导书中的每个步骤进行实验操作,死板地模仿没有自己独立思考的过程,实验操作知识为了最终得到检测数据以完成实验,缺乏对学生能力的培养等问题。这是因为传统的教学方法限制了学生才能和主观能动性的发挥,降低学生的学习效率,束缚了学生的个性和创新意识,因此自动控制原理实验课的创新非常重要。
  1. 教学改革方向
  一些学生认为自动控制原理实验课的改革需要以培养学生的创新意识为中心,通过不同的教学手段和教学内容来激发学生进行独立思考,增加学生对于学习的兴趣,打破传统刻板实验操作模式,提高学生的自主操作能力,培养学生解决实际问题的能力,使教学内容和实验方式多元化,既能够训练学生的基本技能,又能够通过多种教学手段建立更加具有实践性的教学体系,设计更加富有综合性和研究型的实验活动。
  2.教学改革内容
  2.1 实验课程内容的改革
  由于自动控制原理课程的理论性很强,并且包含的概念比较抽象不易理解,传统的实验内容不利于学生对其的理解。所以学生认为需要对实验内容进行改革,并且提出了将实验活动具体按性质划分为基础性实验、综合性实验以及研究型实验。其中基础性实验主要内容为基础性的模拟实验和验证实验,例如控制系统典型环节的仿真实验、线性定常系统的瞬态响应以及稳定性分析实验、校正控制系统等。目的是巩固和验证学生所学习到的知识,提高学生的基本能力。在综合性实验中,在实际系统的基础上进行实验,比如直流小功率随动系统、步进电机调速系统以及温度闭环控制系统等。将庞大的系统分解为很多个小的分支分别研究,有助于培养学生处理工程问题的能力。研究性实验较基础性实验和综合性实验可以具有更高的难度,增加一些具有创新性的环节,带动学生完成一些涉及到自动控制具体内容的科研项目,目的是培养学生处理工程问题时的应变能力和创新意识,使学生不拘泥于书本中的方法。每种实验都需要富有针对性,根据不同层次学生的需求和具体情况设计可以更好地提高学生综合素质和创新能力的实验活动。为培养出更加优秀的学生,自动控制原理的课程设计不能只提供一些难度不高的验证性实验,需要在把握原理的基础上明确分析各种类型学生的不同学习情况,组织不同层次不同级别的实验活动,这样可以培养学生的实践能力并启发学生的思维。
  2.2 实验方式的改革
  自控实验箱在目前的传统自动控制原理实验中使用得最为广泛,其由模拟实验装置加示波器,在实验箱面板上连接相应的典型环节,用示波器观察系统的响应曲线以及各项指标情况。此方法对于学生的动手能力的培养有一定作用,可以帮助学生加深对于课堂所学知识的理解,然而模拟实验装置的实验效果不够理想,并且对于学校来讲,为每一位学生配备实验装置并且划出一定的实验场地成本较高,并且实验室往往仪器损耗大,重复使用率较低。实验器材上的投入已经无法平衡不断增加的学生数量。对于目前在实践教学中出现的种种问题,可以借鉴一些先进学校的经验,采用虚拟实验室取代传统的实验室,更多地使用现代信息技术,用计算机软件模拟实验硬件的部分甚至全部功能,这样的方法能够为学校节约很大的成本,又可以解决目前学院自动控制实验中存在的一系列问题,推动实验教学的改革,提升自动能够控制原理课程的教学质量。在具体的应用教学上,可以将LabVIEW同MATLAB结合起来,更加有效地开发智能虚拟仪器。LabVIEW是在G语言上的一种更加易于使用的图形数据流编程语言,具有简化过程控制和测试软件开发的优点。MATLAB是数学计算工具方面的标准之一,其特点是强大的科学计算功能以及大量稳定可靠的算法库。将LabVIEW通过ActvieX自动化技术与MATLAB进行混合编程可以达到利用MATLAB优化算法库的效果。这样一来,学生在实验的具体操作上会变得更加简便,单位时间内可以完成的实验更多了,提高了实验教学的教学质量,克服额传统实验中仪器数量不足的问题并且可以更好地调动学生的积极性。
  2.3 考核方式的改革
  通过学生对自动控制原理实验中存在的问题进行分析和改革,打破了传统单一的考核方法,采取多元化考评,系统地考核实验过程与实验结果,激发学生在实验进行中的兴趣,提高自主动手能力。在平日的学习中也进行测评,丰富学生的实验报告,开展小组讨论,总结实验经验,组织实验宣讲与答辩,通过多个结果的综合得出学生的成绩。考核也需要考虑学生的不同因素,以鼓励创新为主,采取平时成绩与考试成绩相结合的方法。
  结语
  在具体教学实践中,自动控制原理实验课通过实验内容、实验方式以及考核方式方面的改革可以激发学生对于学习的积极性,提高学生对于工程应用能力的认知和培养,使学生与实际工作联系更加紧密,成为真正有用的复合型人才。
  参考文献
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