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摘要:“在自动控制原理”精品课程建设过程中,始终围绕精品课程建设要求,以创“五个一流”为建设目标,在师资队伍建设、教学内容和方法改革、实践环节、网络资源及学生能力培养等方面作了大量富有成效的探索和实践,形成了较为鲜明的特色,取得了良好的效果。
关键词:自动控制原理;精品课程;课程建设
作者简介:陈惠英(1979-),女,浙江德清人,湖州师范学院信息与工程学院,讲师;王培良(1962-),男,浙江湖州人,湖州师范学院信息与工程学院,教授。(浙江 湖州 313000)
基金项目:本文系2010年浙江省精品课程“自动控制原理”的研究成果。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)05-0025-02
一、“自动控制原理”精品课程概述
“自动控制原理”课程是湖州师范学院(以下简称“我校”)工科专业——电子信息工程、机电类专业的专业必修主干课程,在此类专业教学体系中起着承上启下的重要作用,是整个专业方向构建的基础,也是后续专业课程不可缺少的先行基础课,由此可见该课程的基础性和重要地位。为此,该课程被列为我校第一批重点建设课程,在课程建设过程中,我们对师资队伍建设、教学基础建设、教学改革等方面进行了一系列的探索与实践,完成了预定的目标,该课程被确认为校优秀重点建设课程。在此基础上,2007年该课程被评为校级精品课程,经过几年的不断建设,已初步形成了课程知识体系结构合理、辅助教学资源丰富、教学手段先进、教学效果好的课程教学体系,并于2010年被评为省级精品课程。
该精品课程建设始终以科学发展观为指导,以“五个一流”为目标,密切结合我校的地方性、应用型特点,融素质教育与专业培养为一体,融知识传授与能力培养为一体,融教学实践与科研训练为一体,为培养能够服务地方经济、具有鲜明特色的应用型工程技术人才作出了贡献。
二、课程建设中的主要特色
在“自动控制原理”精品课程建设过程中,我们始终围绕精品课程建设要求,以创“五个一流”[1](一流的教学队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教学条件、一流的教学管理)为目标,在师资队伍建设、教学内容和方法改革、实践环节、网络资源、学生能力培养等方面作了大量的探索和实践,形成了较为鲜明的特色。
1.师资队伍建设
教学队伍建设成效显著。参加该课程建设的教师共有6人,均具有本科及以上学历,其中5人具有硕士及以上学位(2人具有博士学位),占总人数的83.3%;具有副高及以上职称5人(正高1人),占总人数的83.3%,是一支知识结构合理、教学经验丰富、综合素质较高的队伍。近几年我校信息与工程学院电子系每届相关专业毕业生数量在160~200人左右,除主讲教师外,教学队伍中有专职实验教师1人;实验时,每位教师指导的学生数约为15-20人,师生比也较合理。
与建设初期相比,5年来教学队伍中共有3人外出进修学习,并取得显著成绩。其中2人获得博士学位,1人完成国内访问学者访学任务。1人晋升为教授,2人晋升为副教授,1人晋升为讲师,培养计划实施效果良好。
另外,教师队伍整体创新意识和自我建设能力强。积极开展教研和科研工作,教学、科研紧密结合,与时俱进,研制CAI课件和开放型实验装置,编写出版了较有特色的教材和习题集等教学用书。所有成员均在一线积极开展教学研究和科研工作,成效显著。近年来,已获得国家级项目1项,省部级项目7项。
2.课程体系与内容改革
(1)教学内容设计。围绕应用型人才培养目标,为充分满足学生后续课程学习和考研、就业等需要,教学内容要求丰富且覆盖面广。为此,在课程内容设计上,始终坚持学以致用,以解决理论与实践、基础与先进、教学内容与学时数之间的矛盾。具体措施有:
1)针对应用型人才培养特点,进一步完善了课程教学大纲、实验大纲和考核大纲。
2)做到与时俱进,适时地把一些新内容、新成果、实际应用融合到教学内容中。关于这部分内容的具体改革措施在文献[2]中已作了较为详细的阐述。
3)实践教学。在课程建设过程中,非常重视实践教学改革。课程的实验环节在原有二个层次的基础上,[2]拓展为三个层次:
第一,基本部分。设置10~12学时的必开实验。实验内容既有物理模拟实验,又有上机仿真实验,通过实验使学生增强感性认识,升华理性认识。
第二,提高部分。设置1~2学分的课外开放实验项目,实验内容主要是围绕自动控制系统的综合知识的应用。
第三,应用设计部分。在专业课程综合设计、毕业设计以及大学生电子设计竞赛等课程设计与实践中,引导鼓励学生将自动控制原理知识应用到系统设计中,如反馈控制原理、PID控制算法等,以加深对控制理论的理解,掌握把控制理论应用于实际控制系统的方法和技能,提高学生的科研素养和分析问题解决问题的能力,这在大学生电子设计竞赛和毕业设计选题中得到了较好的体现。
(2)教学内容安排。教学内容的组织与安排,充分体现课程内容的先进性、系统性和应用性的有机统一,以基础—分析方法—设计方法—应用为主线,具体安排为:
1)讲授本课程的前期知识和后续课程要求,树立专业平台课的概念。同时讲清本课程的发展历程和发展方向。
2)以三大分析方法为主要内容,讲解分析时域法、根轨迹法和频率响应法的各主要知识点。使学生掌握系统分析的方法和手段,并用实验验证之。
3)以PID及串联校正为主要内容,分析系统的设计方法,使学生进一步深入学习控制理论的基本知识,学会根据要求设计所需的系统。并以一个综合实验为主要载体,验证设计的可行性和正确性,掌握系统设计的方法。
4)将上述内容扩展到离散系统的分析和设计,并对非线性系统作一般介绍。这两大内容不作深入讨论,但对基本理论和基本知识要有一个清晰的阐述。
5)在上述基础上,结合课程设计、毕业设计、学生科研、学科竞赛等工程项目训练,指导学生将自动控制原理知识应用到系统设计中。
3.开放的实践性教学环境、良好的网络教学环境和立体式培养模式
(1)开放的实践性教学环境。我校“电子信息实验教学中心”为省级实验教学示范中心建设点,拥有“控制理论与控制技术”专业实验室,实验室设备做到每个学生人手一套,除必做实验外,还能开出选做实验若干个。另拥有电子创新基地、机床电气控制、单片机、EDA与DSP等相关开放式实验室和学校学科竞赛基地,均可用于该课程的系统设计和分析,承担该课程实践教学中第二、三层次——提高部分、应用设计部分的有关任务。上述实验室面向全校师生全天开放。
2011年9月,信息与工程学院已申请了省财政厅专项资金项目:现代工程训练中心创新训练平台(续建)——自动化技术实验实训及技术服务基地子项目。该项目的建设计划投资100万左右。通过实施该项目,将建立一些技术先进的自动化控制系统,营造实际的工程环境,通过在工程训练中心训练,使学生掌握初步的工程技能和方法,培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。同时,也将为教师提供很好的科研实验平台。
以上实践教学环境和教学条件能很好地满足教学要求,同时也为学生自主学习和创新实践创造了良好的条件。
另外,我校每年与市自动化学会及市内多家企业共同开展“校会合作、校企结合、专业共建”等活动。与地方有关单位和部门签订协议,已建立了3个实践性教学基地,教学基地管理规范、有序,给学生实践、实习提供了一个良好的场合和真实的训练环境。
(2)良好的网络教学环境。课程的网络教学环境在硬件方面依托校园网。课程网络已于2005年7月开通,运行稳定。2007年,进行了改版。2008年暑期,对原网站又进行了全新设计,网络资源得到极大丰富。新网站运行至今,学生反映良好。
目前,网络教学资源建设已初具规模,有专人维护,内容更新及时,功能齐全,并能实现资源共享,能很好地满足课程的教学需要,在教学中发挥了重要作用。课程相关教学大纲、教案、习题、实验指导、参考文献目录、网络课件、部分授课录像等都已上网使用,并逐步充实和完善。部分内容仅对本校有关专业开放。学生可在网上下载所需学习资料,用于课前预习和课后复习。课程网站为学生的自主学习提供了一个良好平台。
特别是网站的资源中心,我们在其中提供了大量相关精品课程、学术期刊和技术资料的浏览内容,供学生课余进一步学习、查阅之用。通过教学互动,及时为学生排忧解惑,从而激发学习兴趣,提高学习积极性。网络课件中的公式推导等内容也为学生的进一步学习如考研等提供了强大支持。利用课程网络,开辟网上辅导体系,使学生可以随时与教师联系,开展网上答疑等教学活动。同时,学校有专门的精品课程网,丰富的网站内容为该课程营造了良好的网络教学环境。
为了加强师生互动、共享,课程网站上设计了一级栏目“在线交流”。希望学生能将在课内外学习中遇到的问题和困难、教学建议等意见,及时地和教师进行沟通、交流,教学相长,共同努力,提高教学质量。另外,任课教师加强对网站的宣传,第一次授课就指导学生到网站学习。大多数学生通过网站进行了课程学习,并通过该网站查阅大量有关资料,使用率和学习效果明显提高。
(3)立体式培养模式。课题组非常重视将课外科技创新实践活动与课程实验教学相结合,注重自主学习,调动学生学习兴趣。通过实践教学中第二、三层次——提高部分、应用设计部分的实施,较好地把控制理论教学辐射到科技制作、电子竞赛、毕业设计等方面,在加深对课程内容理解的同时,提高了学生的实践能力和科研水平。
同时,课题组教师科研能力较强,承担有各级各类科研项目,其中部分内容也适合于学生科研,这为学生进行真实环境下的技术训练提供了极为有利的基础条件,也为学生学科竞赛取得好成绩提供了强大支撑。学生的科研能力和创新精神得到了有效提高。
在开放的实践教学环境、良好的网络教学环境支撑下,教学与科研紧密结合,在任课教师和学生的共同努力下,已基本构建了知识与技能、课内与课外、实验与科研相结合的立体式培养模式,极大地促进了学生实践和创新能力的培养。
三、总结
通过几年来的课程建设和改革,造就了一支凝聚力强、业务素质不断提高的师资队伍。同时,已初步形成了课程知识体系结构合理、辅助教学资源丰富、教学手段先进、教学效果好的课程教学体系。今后,我们将在现有基础上,计划努力将该课程建设成为在国内同类院校中具有一定影响和示范性的课程,实现资源共享、辐射推广。下一步的课程建设将在以下几方面继续进行探索和改革:
第一,进一步加强师资队伍建设,提升学历和职称层次,引进优秀青年教师,在教研项目上争取有新突破。
第二,加强和兄弟院校的交流与合作,积极参加有关教学、学术研讨会,扩大课程知名度。
第三,逐步推进任课教师专门网页建设,以利于教学互动;争取主要教学内容尽量实现双语教学。
第四,不断开拓新的实践性教学基地,以加强学生工程训练、学生实践能力及创新能力的培养,从而进一步提高学生就业竞争力。
参考文献:
[1]侯治富,金祥雷,谷树严.精品课程建设目标及实现途径的研究与实践[J].中国大学教育,2006,(1):21-23.
[2]王培良.自动控制理论课程建设与改革的探索[J].电气电子教学学报,2005,27(5):21-23.
[3]邹伯敏.自动控制理论[M].北京:机械工业出版社,2002.
[4]王万良.自动控制原理[M].北京:高等教育出版社,2008.
(责任编辑:刘辉)
关键词:自动控制原理;精品课程;课程建设
作者简介:陈惠英(1979-),女,浙江德清人,湖州师范学院信息与工程学院,讲师;王培良(1962-),男,浙江湖州人,湖州师范学院信息与工程学院,教授。(浙江 湖州 313000)
基金项目:本文系2010年浙江省精品课程“自动控制原理”的研究成果。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)05-0025-02
一、“自动控制原理”精品课程概述
“自动控制原理”课程是湖州师范学院(以下简称“我校”)工科专业——电子信息工程、机电类专业的专业必修主干课程,在此类专业教学体系中起着承上启下的重要作用,是整个专业方向构建的基础,也是后续专业课程不可缺少的先行基础课,由此可见该课程的基础性和重要地位。为此,该课程被列为我校第一批重点建设课程,在课程建设过程中,我们对师资队伍建设、教学基础建设、教学改革等方面进行了一系列的探索与实践,完成了预定的目标,该课程被确认为校优秀重点建设课程。在此基础上,2007年该课程被评为校级精品课程,经过几年的不断建设,已初步形成了课程知识体系结构合理、辅助教学资源丰富、教学手段先进、教学效果好的课程教学体系,并于2010年被评为省级精品课程。
该精品课程建设始终以科学发展观为指导,以“五个一流”为目标,密切结合我校的地方性、应用型特点,融素质教育与专业培养为一体,融知识传授与能力培养为一体,融教学实践与科研训练为一体,为培养能够服务地方经济、具有鲜明特色的应用型工程技术人才作出了贡献。
二、课程建设中的主要特色
在“自动控制原理”精品课程建设过程中,我们始终围绕精品课程建设要求,以创“五个一流”[1](一流的教学队伍、一流的教学内容、一流的教学方法、一流的教学条件、一流的教学管理)为目标,在师资队伍建设、教学内容和方法改革、实践环节、网络资源、学生能力培养等方面作了大量的探索和实践,形成了较为鲜明的特色。
1.师资队伍建设
教学队伍建设成效显著。参加该课程建设的教师共有6人,均具有本科及以上学历,其中5人具有硕士及以上学位(2人具有博士学位),占总人数的83.3%;具有副高及以上职称5人(正高1人),占总人数的83.3%,是一支知识结构合理、教学经验丰富、综合素质较高的队伍。近几年我校信息与工程学院电子系每届相关专业毕业生数量在160~200人左右,除主讲教师外,教学队伍中有专职实验教师1人;实验时,每位教师指导的学生数约为15-20人,师生比也较合理。
与建设初期相比,5年来教学队伍中共有3人外出进修学习,并取得显著成绩。其中2人获得博士学位,1人完成国内访问学者访学任务。1人晋升为教授,2人晋升为副教授,1人晋升为讲师,培养计划实施效果良好。
另外,教师队伍整体创新意识和自我建设能力强。积极开展教研和科研工作,教学、科研紧密结合,与时俱进,研制CAI课件和开放型实验装置,编写出版了较有特色的教材和习题集等教学用书。所有成员均在一线积极开展教学研究和科研工作,成效显著。近年来,已获得国家级项目1项,省部级项目7项。
2.课程体系与内容改革
(1)教学内容设计。围绕应用型人才培养目标,为充分满足学生后续课程学习和考研、就业等需要,教学内容要求丰富且覆盖面广。为此,在课程内容设计上,始终坚持学以致用,以解决理论与实践、基础与先进、教学内容与学时数之间的矛盾。具体措施有:
1)针对应用型人才培养特点,进一步完善了课程教学大纲、实验大纲和考核大纲。
2)做到与时俱进,适时地把一些新内容、新成果、实际应用融合到教学内容中。关于这部分内容的具体改革措施在文献[2]中已作了较为详细的阐述。
3)实践教学。在课程建设过程中,非常重视实践教学改革。课程的实验环节在原有二个层次的基础上,[2]拓展为三个层次:
第一,基本部分。设置10~12学时的必开实验。实验内容既有物理模拟实验,又有上机仿真实验,通过实验使学生增强感性认识,升华理性认识。
第二,提高部分。设置1~2学分的课外开放实验项目,实验内容主要是围绕自动控制系统的综合知识的应用。
第三,应用设计部分。在专业课程综合设计、毕业设计以及大学生电子设计竞赛等课程设计与实践中,引导鼓励学生将自动控制原理知识应用到系统设计中,如反馈控制原理、PID控制算法等,以加深对控制理论的理解,掌握把控制理论应用于实际控制系统的方法和技能,提高学生的科研素养和分析问题解决问题的能力,这在大学生电子设计竞赛和毕业设计选题中得到了较好的体现。
(2)教学内容安排。教学内容的组织与安排,充分体现课程内容的先进性、系统性和应用性的有机统一,以基础—分析方法—设计方法—应用为主线,具体安排为:
1)讲授本课程的前期知识和后续课程要求,树立专业平台课的概念。同时讲清本课程的发展历程和发展方向。
2)以三大分析方法为主要内容,讲解分析时域法、根轨迹法和频率响应法的各主要知识点。使学生掌握系统分析的方法和手段,并用实验验证之。
3)以PID及串联校正为主要内容,分析系统的设计方法,使学生进一步深入学习控制理论的基本知识,学会根据要求设计所需的系统。并以一个综合实验为主要载体,验证设计的可行性和正确性,掌握系统设计的方法。
4)将上述内容扩展到离散系统的分析和设计,并对非线性系统作一般介绍。这两大内容不作深入讨论,但对基本理论和基本知识要有一个清晰的阐述。
5)在上述基础上,结合课程设计、毕业设计、学生科研、学科竞赛等工程项目训练,指导学生将自动控制原理知识应用到系统设计中。
3.开放的实践性教学环境、良好的网络教学环境和立体式培养模式
(1)开放的实践性教学环境。我校“电子信息实验教学中心”为省级实验教学示范中心建设点,拥有“控制理论与控制技术”专业实验室,实验室设备做到每个学生人手一套,除必做实验外,还能开出选做实验若干个。另拥有电子创新基地、机床电气控制、单片机、EDA与DSP等相关开放式实验室和学校学科竞赛基地,均可用于该课程的系统设计和分析,承担该课程实践教学中第二、三层次——提高部分、应用设计部分的有关任务。上述实验室面向全校师生全天开放。
2011年9月,信息与工程学院已申请了省财政厅专项资金项目:现代工程训练中心创新训练平台(续建)——自动化技术实验实训及技术服务基地子项目。该项目的建设计划投资100万左右。通过实施该项目,将建立一些技术先进的自动化控制系统,营造实际的工程环境,通过在工程训练中心训练,使学生掌握初步的工程技能和方法,培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。同时,也将为教师提供很好的科研实验平台。
以上实践教学环境和教学条件能很好地满足教学要求,同时也为学生自主学习和创新实践创造了良好的条件。
另外,我校每年与市自动化学会及市内多家企业共同开展“校会合作、校企结合、专业共建”等活动。与地方有关单位和部门签订协议,已建立了3个实践性教学基地,教学基地管理规范、有序,给学生实践、实习提供了一个良好的场合和真实的训练环境。
(2)良好的网络教学环境。课程的网络教学环境在硬件方面依托校园网。课程网络已于2005年7月开通,运行稳定。2007年,进行了改版。2008年暑期,对原网站又进行了全新设计,网络资源得到极大丰富。新网站运行至今,学生反映良好。
目前,网络教学资源建设已初具规模,有专人维护,内容更新及时,功能齐全,并能实现资源共享,能很好地满足课程的教学需要,在教学中发挥了重要作用。课程相关教学大纲、教案、习题、实验指导、参考文献目录、网络课件、部分授课录像等都已上网使用,并逐步充实和完善。部分内容仅对本校有关专业开放。学生可在网上下载所需学习资料,用于课前预习和课后复习。课程网站为学生的自主学习提供了一个良好平台。
特别是网站的资源中心,我们在其中提供了大量相关精品课程、学术期刊和技术资料的浏览内容,供学生课余进一步学习、查阅之用。通过教学互动,及时为学生排忧解惑,从而激发学习兴趣,提高学习积极性。网络课件中的公式推导等内容也为学生的进一步学习如考研等提供了强大支持。利用课程网络,开辟网上辅导体系,使学生可以随时与教师联系,开展网上答疑等教学活动。同时,学校有专门的精品课程网,丰富的网站内容为该课程营造了良好的网络教学环境。
为了加强师生互动、共享,课程网站上设计了一级栏目“在线交流”。希望学生能将在课内外学习中遇到的问题和困难、教学建议等意见,及时地和教师进行沟通、交流,教学相长,共同努力,提高教学质量。另外,任课教师加强对网站的宣传,第一次授课就指导学生到网站学习。大多数学生通过网站进行了课程学习,并通过该网站查阅大量有关资料,使用率和学习效果明显提高。
(3)立体式培养模式。课题组非常重视将课外科技创新实践活动与课程实验教学相结合,注重自主学习,调动学生学习兴趣。通过实践教学中第二、三层次——提高部分、应用设计部分的实施,较好地把控制理论教学辐射到科技制作、电子竞赛、毕业设计等方面,在加深对课程内容理解的同时,提高了学生的实践能力和科研水平。
同时,课题组教师科研能力较强,承担有各级各类科研项目,其中部分内容也适合于学生科研,这为学生进行真实环境下的技术训练提供了极为有利的基础条件,也为学生学科竞赛取得好成绩提供了强大支撑。学生的科研能力和创新精神得到了有效提高。
在开放的实践教学环境、良好的网络教学环境支撑下,教学与科研紧密结合,在任课教师和学生的共同努力下,已基本构建了知识与技能、课内与课外、实验与科研相结合的立体式培养模式,极大地促进了学生实践和创新能力的培养。
三、总结
通过几年来的课程建设和改革,造就了一支凝聚力强、业务素质不断提高的师资队伍。同时,已初步形成了课程知识体系结构合理、辅助教学资源丰富、教学手段先进、教学效果好的课程教学体系。今后,我们将在现有基础上,计划努力将该课程建设成为在国内同类院校中具有一定影响和示范性的课程,实现资源共享、辐射推广。下一步的课程建设将在以下几方面继续进行探索和改革:
第一,进一步加强师资队伍建设,提升学历和职称层次,引进优秀青年教师,在教研项目上争取有新突破。
第二,加强和兄弟院校的交流与合作,积极参加有关教学、学术研讨会,扩大课程知名度。
第三,逐步推进任课教师专门网页建设,以利于教学互动;争取主要教学内容尽量实现双语教学。
第四,不断开拓新的实践性教学基地,以加强学生工程训练、学生实践能力及创新能力的培养,从而进一步提高学生就业竞争力。
参考文献:
[1]侯治富,金祥雷,谷树严.精品课程建设目标及实现途径的研究与实践[J].中国大学教育,2006,(1):21-23.
[2]王培良.自动控制理论课程建设与改革的探索[J].电气电子教学学报,2005,27(5):21-23.
[3]邹伯敏.自动控制理论[M].北京:机械工业出版社,2002.
[4]王万良.自动控制原理[M].北京:高等教育出版社,2008.
(责任编辑:刘辉)