主頁 > 技術文章 > 試論電氣自動化專業控製類課程設置及教學內容改革研（yán）究 2024-09-30

試論電氣自動化（huà）專業控製類課程設置及（jí）教學內容改革研究

摘要：探討了電（diàn）氣及自動化專業控製類相關課程關（guān）係及地位，結合控製類課程的問題進行深入的分析（xī）與研究，從教（jiāo）學內容（róng）、方法及形式（shì）、教材建設、實踐教學等方（fāng）麵進行全方位、多（duō）層次的改革探索和實踐，將對教學質量和人才培養方麵有明顯（xiǎn）效果。
　　對於電氣及自動化信（xìn）息類專（zhuān）業學生來講，控（kòng）製類相關課程具有重要地位，主（zhǔ）要包含“自動控製理論”、“現代控製理論”、“運動控製（zhì）理論”、“儀表及過程控製”、“計算機控製”等相關課程。“自動控製（zhì）理論”和“現（xiàn）代控製理論”課程是研（yán）究自動控製係統的共同規律，為自動控製係統的分（fèn）析和綜（zōng）合提供基本理論、基本方法的一門專業（yè）基礎課該課程，是一（yī）門重要的控製類專（zhuān）業的基礎課，具有較強的理論性，對於工（gōng）程實踐具有重要的指導作用，因而受到（dào）人們的廣泛重視。目前不隻是控製類專業，越來越多的非（fēi）控製（zhì）類專業也都把自動控製理論作為一門（mén）重要的專業基礎課來學習。但是“自動控製理論”、“現代控製理論”課程數學計算和理論分析比重大，是本科生遇（yù）到的最抽象、難度（dù）最大（dà）的課程之一，加之未接（jiē）觸專業課，沒有具體應（yīng）用的物理模型，僅以數學模型為基線講，學生往往會認為（wéi）“自動控製理論”與專業無關而無學習興趣，這是多年來常規（guī）教（jiāo）學始終感到困惑的原因。而後續“運動控製理論（lùn）”、“儀表及過程控（kòng）製”、“計算機控製”專業課是以電動機為控製對象，以控製器為（wéi）核心，以電力電子功率變換裝置為執（zhí）行機構，在自動控製（zhì）理論的指導下組成的電氣傳動自（zì）動化控製係統。如何講授（shòu）“強（qiáng）理論性”課程，使（shǐ）學生（shēng）真正認識（shí）到學好理論可獲得對電氣信息類多門專業課的理論支撐，從而學好後續專（zhuān）業課程是教學改革的主要（yào）目的。需結合“自（zì）動控製理論”、“現代（dài）控製理論”專業基礎理論課程與“運動控製理論”、“儀表（biǎo）及過程控製”，“計算機控製”專業課程的問題（tí）進行深入的分析與研究，從（cóng）教學（xué）內容、方法及形式、教材建設、實踐教學等（děng）方麵進行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教（jiāo）學質（zhì）量和（hé）人才（cái）培（péi）養方麵有明顯效果。
　　本項目探討了如何更新和重組控製理論相關課（kè）程（chéng）的教學內容，保證教學內容（róng）的（de）係（xì）統性、先進性（xìng）和實用性，以適應形勢發展的需要。提出如何學（xué）習和掌握這些課程，包含（hán）“自動控製理論”、“現代控製理論”、“運動控製理論”、“儀表及過程控製”、“計算機（jī）控製”等控製類課程的教學內容的（de）一些方法和措施。
一、教學（xué）內容、方法及形式（shì）改革：
　　1.教學設計（jì）：
　　近年來，不斷更新觀（guān）念，壓縮精簡陳舊過時的教（jiāo）學內容，加強現代理論及現代方法的內容，很好地解決先修課程和後（hòu）續課程的銜接問題，避免內容的重複，進一步優化課程體係（xì）。建立一（yī）套（tào）適應性（xìng）強的包括理論講授、計算機輔（fǔ）助設計、實踐教學和強化訓練等方麵在內（nèi）的全方（fāng）位教學新體係。
　　2.教學方法：
　　將課堂教學、實驗教學、課程研討、網絡（luò）教學等有機地結合起來，並充（chōng）分利用多媒體教學（xué）手（shǒu）段提（tí）高教學效率（lǜ）、創造視覺的新感受、激發學生的學習興趣和熱情。內容取材時，不僅體現控製（zhì）理論課程內知識點之間的內在聯係，還體現課程群之間的相互關係。
　　3.教學（xué）手段：
　　在教學組（zǔ）織過程中，積（jī）極采用現代信息技（jì）術改進傳統的教（jiāo）學手段，在（zài）多媒體教學、網絡（luò）課程等方（fāng）麵努力探索。統一製作“自動化概論”、“自動控製理論”、“現代控製理論（lùn）”、“運動控製理（lǐ）論”、“過程控製理論”、“計算機控製”電子教案和CAI課件，並將授課（kè）課件發布在課程網頁上，可（kě）供學生課餘預習、瀏覽、複習等。另外，教學大綱、授課計劃、實驗指導書、學習指（zhǐ）導以及教材和（hé）參考文獻均可通過網絡方便查閱。在課（kè）程開（kāi）始即公布授課教師的信箱和電話號碼等聯係方式，密切授課教師與同學之間的聯係，使學生有問題可及時獲得老師的輔導答疑，也可通過網上答疑相互交流（liú），打破班級與時間的束縛，在平行班級中實行聽（tīng）課和答（dá）疑共享。
　　4.教學改革與教學研究：
　　精簡教材和教學內（nèi）容，教學組定期進行集體備課（kè），加大對該課程與前後各門課（kè）程之間的銜接研（yán）究，避免內容上的重複，使其（qí）與其他相關課程融合為（wéi）一個有機的整體。建設可用於大多數工科專業的“控製理論”平台（tái）課程。不斷改進（jìn）和完（wán）善本課程的新體係結構，充分體現其基礎性、應用性、前沿性和係統性；配合新的教材和課程體係（xì），研究並建立配套的新實（shí）驗體係，強（qiáng）化自主性、設計性、綜合性和創新性；以MATLAB軟件為基礎，構造開放式小車倒立擺綜合實驗平台，將分析、設計、仿真（zhēn）、虛擬實驗、模擬實驗融為一體；開發先進（jìn）的多媒（méi）體課件，將（jiāng）MATLAB平台和（hé）虛擬實驗（yàn）融入到教學過程（chéng）中，使教學更為直觀生（shēng）動，更具趣味性（xìng）和吸引力；完善（shàn）了課程網站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建（jiàn）設、網絡統計功能、遠程教學管理係統、虛（xū）擬實驗內容的擴展及（jí）網絡版的開發等；使其真正成為學生自主學習、師生互動、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，考後進行詳細的試卷分析。
二、實踐教學改革：
　　實踐性教學環節是學（xué）生能力培養中的重要環節。工（gōng）科（kē）學生除要掌（zhǎng）握（wò）一定的工（gōng）程技術知識外，還（hái）要有較強的（de）實際動手能力（lì）。
　　1.改革實驗課教學（xué），建立體化實驗教學體係：
　　實驗教學是“控製理論”課程的重要組成部分。通過實驗不（bú）僅能夠培養學生分析問題和解決問題的能力，驗證所學理論（lùn），而且對所（suǒ）學內容能夠提出一些新的見解。為（wéi）了適應教學改革的需要，在實驗室建設方麵的指導思想是：將傳統的模擬實驗與MATLAB環境下的仿真實驗相（xiàng）結合（hé），將基礎理論驗證（zhèng）類實驗與（yǔ）自主型、綜合型、設計型實驗相（xiàng）結合，將基本實驗與創新（xīn）實驗相結合（hé），建立一個立體化的（de）實驗教學體係，從而滿足不同階段實踐教學的需要，為（wéi）激發學生（shēng）的創新意識提供（gòng）硬件（jiàn）平（píng）台。
　　由於實驗課內容和形式的多元化，大大（dà）激發了學生做實驗的主動（dòng）性、積極性和創（chuàng）新性，學生可以通過預約或（huò）上網自主地開展多項實驗（yàn），進行理論驗（yàn）證、性能（néng）分析和綜合設計，對提高學生的實踐能力和本課程的（de）學習都將起到良（liáng）好的作（zuò）用。
課程組織形（xíng）式與教（jiāo）師指導方法，對於（yú）教學大綱規定的必做（zuò）實驗，由任課教師和實驗教師共同指導完成；對於（yú）設計性、綜合性、創新性實驗，學生自己利用課餘時間完成，可以預約指導教師給予宏觀上的（de）指導。
2.積極開展大學生科研實訓活動、參與教師（shī）科研項（xiàng）目：
　　引導學生積極參加大學生科研實訓項目，吸引有興趣的學生參與教師的科研活動，培養學生（shēng）嚴謹（jǐn）的科（kē）學態度、創新意識、創業和團隊（duì）合作精神，提高學生初步的科學研究能力以及工程實踐能力，培養學生獲取知識及（jí）撰寫論文的能力。
　　三、控製理論專題（tí）授課方案：
　　根據“自動（dòng）控製理論”、“現代控製理論”、“運動控製理論”、“儀表及過程控製”課程大綱的要求，在適當時候，以某一（yī）專題（tí）講座的方式授課。將各種教（jiāo）材進（jìn）行比較、處理、揉合，組織成各個專題，以高質量、高水平、高效率來達到最佳教學（xué）效果。由於專題授課具有綜合性、整體（tǐ）性和探討性，使其信息量得以加大，知（zhī）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（yòu）吸（xī）引了學生的注意力和參與興趣。
　　四、應用現代教育技術：
　　開發研製了（le）計算機輔（fǔ）助教學課件。教學課件以教材為藍本，包含簡明、清晰的授（shòu）課講義、重點、難點、例題演示、控製係統計算機仿真和控製（zhì）係統分析計算等內容，既有課本內容的直接（jiē）再現，又增加很多有助（zhù）於講（jiǎng）解（jiě）理論和計算方（fāng）法的表現手段。課件以計算機為載體，既可用於課堂教學，又可通過上網（wǎng），供學生進行自學和課後複習使用。控製理論的分析方（fāng）法有很多圖解法，如頻域（yù）分析、根軌跡法、狀（zhuàng）態空間法等。利用（yòng）計算機強大的計算能力仿真能力和豐富的色彩，可（kě）輕而（ér）易舉（jǔ）地準確繪製（zhì）出清晰美觀的畫（huà）麵。采用動畫技術後，圖形的（de）來龍去脈可用動態（tài）演示。計算（suàn）機的圖形演示與教師（shī）的講授相結合，使教學內容形象化、具體化和生（shēng）動化，增進學生的理解，提（tí）高學生的學習興趣。
　　計算機仿真技術在實驗教學中的應用為實驗教學帶來極大的方便（biàn）。仿真實驗具有建（jiàn）模方法簡（jiǎn）單、參（cān）數調整方便、結果可視性好等優點（diǎn），克服常（cháng）規實驗內容（róng）單調、缺乏變化、元器件製約參數調整以及實驗（yàn）設備數量有限（xiàn）等不足。在教學中適當介紹並（bìng）應用MATLAB軟件，並設計出計算機輔助實驗教學軟件包，提供一個方便易用的圖形用戶界麵，將MATLAB控製工具箱的相關功能集成一（yī）體。
　　網（wǎng）絡教學（xué）平台開發。網絡教學能真正體現學生的主體作用。在網絡中，學生可以利用網絡的交互性、檢索性等特點來選擇自己需（xū）要（yào）的內（nèi）容進行獨立學習。學生可以在任何時間進行自主學（xué）習，並且與（yǔ）教師（shī）在網上交流，探討問題，在教學中發揮（huī）積極作用。
　　五、建立科學、有效的教學信息回饋：
　　堅持理工學院本科畢業班所有學生中，實施“‘控製理論’相關課程的學習調（diào）查”製度。不定期進行相關問卷，包含這門課程是否易學（xué）、學習難（nán）點、學習（xí）方（fāng）法、是否能學以致用等（děng）幾（jǐ）個方麵的內容（róng），充分了解學生學習這門課的基本（běn）情況，為（wéi）課程改革（gé）提供（gòng）必要的依據，收到良（liáng）好的效果。
　在新世紀中，控製類學科將具有更加光明的前景，控製類研究內容將具有挑戰性，研究的範圍將更加廣闊，電氣自動化專業控製類課程的內容將不斷地發展和更新（xīn），電氣自動化專業控製類課（kè）程設置及教（jiāo）學內容（róng）改革研究（jiū）也將進一步進（jìn）行下去。

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