《自动控制原理》课程改革与实践探索

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  摘要:《自动控制原理》是一门技术学科(应用理论)。该课程通过理论教学和实践教学(MATLAB软件应用教学和SIMULINK工具箱实验教学)相结合是本课程改革的有效途径之一。
  关键词:自动控制原理;职教改革;课程有效整合;MATLAB;SIMULINK
  
  自动控制原理是控制论的一个重要分支,包括经典控制理论和现代控制理论两大部分,是一门既与技术科学又与基础科学相关的学科,同相对论和量子论一起被誉为20世纪上半叶的三大伟绩。虽然现代控制理论的发展与应用在当今已占主导地位,但是作为基础理论的经典控制理论却是绝对不可或缺的。随着职教改革的不断深入,对原有的课程教学必须进行改革。通过理论教学和实践教学,要求学生掌握自动控制的基本原理和概念,并具备对自动控制系统进行分析、计算、实验的初步能力。
  一、课程的基本要求及安排原则
  保证基础(概念、方法、规律),注重对学生分析、计算实验能力的培养。在必须够用的前提下,适当保持学科的系统性,又注重理论联系实际,并又以实际应用为目的。
  二、课程有效“整合”——理论内容与实验内容的统一
  长期的《自动控制原理》的课程授课,自动控制专业方面实验内容也就三到四次,一些同学在长期的理论学习中由于不能很好的和实际情况结合起来,会对理论性过强的学习过程产生厌倦,既不利于学生的学习热情,也不利于学生理论与实践相结合的专业技能的发展。因此,我们在这次教学改革中,大大的增加了实验环节的比例,独立开课独立考试,控制原理授课过程中的每一章的理论和概念,均通过实验课程中学生的独立操作和体验,以实现理论和实际的有机结合。
  尽管在课程教学中,分为自动控制原理和自动控制实验两门课,但是整个课程的教学体系中,将教学和实验的内容融合在一起,做到二比一的理论和实验的开课比例,即课程有效整合。学生在学习完微分方程和传递函数建模以后,接着实验课程中就讲解用MATLAB和SIMULINK建立系统模型和求取相关框图的传递函数的方法,学生感觉不再是孤立的理论,而是理论和实践有机的结合,并将此方法贯穿了整个课程的教学中。实践证明,这样理论和实验的有效整合,对学生学习控制理论起到了良好的作用。很多学生都说,上课没有完全掌握和模糊的理论,上过实验课后感觉清晰了。
  三、改进教学方法
  首先,采用了CAI多媒体辅助教学。随着教学设施、环境的改善,对部分教学内容采用了计算机辅助教学(CAI)。利用国际上广为流行的控制系统辅助分析和设计软件MATLAB直接进行控制系统的分析或校正的演示,增强了学生感性认识,提高了教学效率,收到了较好的效果。
  其次,在教学中采用启发式教学,注意培养学生的思维方法。如在对《自动控制原理》的讲授过程中,我们始终围绕着系统的建模、分析、综合这条主线展开课程内容。然后对相关的内容讲思路、讲方法、做比较。这样以点带面,举一反三,同时布置适当的习题去强化对主线的认识,从而形成科学的思维方法。
  最后,改变传统的实验教学方式,强调“自己动手,增强能力”。在实验教学方式上,改变了以往一包到底的做法,在对实验设备进行详细的介绍后,要求学生根据实验内容完成预习报告,其中包括设备的连接方法,系统的工作原理、操作方法、注意事项及预期的实验结果等。在实验安排次序上,由简单到复杂,由验证性实验到设计性实验,最后进行综合性实验,由浅入深,循序渐进。
  四、考试形式和成绩的改革
  考试形式和成绩的评定,对学生的学习态度有很大的影响,对推动素质教育会产生不可替代的作用。为了科学的评价学生的学习效果,在成绩评定内容上,我们划分为四个组成部分:每次实验的操作占百分之三十的总分,使得学生必须认真对待每次实验的操作;实验报告对于理工科学生也是一个必要的基本技能,占总成绩的百分之二十;总分的另外百分之三十是期末的理论考试、百分之二十是期末上机操作考核。这种成绩评定形式改变了一考定终身的考核制度,调动了学生的实验操作积极性,减轻了学生考试的负担,学生普遍比较欢迎,认为掌握了主动权。
  在以往的教学中,自动控制原理的实验内容常常作为教学的一个组成部分,在授课期间仅穿插三次到四次,学生学完自动控制后,对实验的内容比较模糊,控制原理的内容仍然是停留在课本上,一些概念和结论仍然感觉比较抽象,缺少感性认识。今年开始进行了自控实验的教学改革,按照压缩控制原理授课课时,自动控制原理实验内容以独立设课的形式开课,并增设了控制原理课程实践的课程设计。我们对自动控制原理和实验的内容进行了编排和调整并实施教学,目前实验开课情况理想,取得了较好的教学效果。
  参考文献:
  [1] 郑明方.自动控制理论课程的教学改革与实践.江苏工业学院学报,2001.
  [2] 俞倩兰.自动控制原理课程教学改革初探.常熟高专学报,2001.
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