“控制系統(tǒng)CAD及仿真”課程教學(xué)改革探討

摘 要:為了進(jìn)一步提高自動(dòng)化本科學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用能力，提高教學(xué)質(zhì)量效果，結(jié)合作者的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從課程的教學(xué)目的，面臨問題，教學(xué)實(shí)驗(yàn)以及課程考核方式等方面對(duì)“控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真”課程進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞:控制系統(tǒng) 仿真 教學(xué)改革

中圖分類號(hào):G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)08(b)-0180-01

1 課程教學(xué)目的

“控制系統(tǒng)CAD及仿真”課程是電氣與電子工程系自動(dòng)化專業(yè)方向的一門專業(yè)選修課，課程主要通過Matlab仿真軟件的學(xué)習(xí)，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和仿真，為系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)打好理論堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

本課程將向?qū)W生傳授“仿真技術(shù)”這一利器，并要使學(xué)生清楚:隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，將會(huì)不斷地產(chǎn)生更有效、更實(shí)用的“仿真工具”，應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)與掌握之，以使自己能夠“與時(shí)俱進(jìn)”。為學(xué)生講明“仿真技術(shù)”中所涉及的基本原理、基本概念與基本方法，因?yàn)樗悄軌蛴行н\(yùn)用“仿真工具”的理論基礎(chǔ)。為學(xué)生提出一些“生動(dòng)有趣、啟迪思想”的工程實(shí)際問題，努力創(chuàng)造一個(gè)“自由暢想、激發(fā)創(chuàng)造”的空間，以使大家從中體會(huì)到:“仿真技術(shù)”是學(xué)習(xí)、科研以及生活中不可缺少的“有力工具”。

2 課程教學(xué)面臨問題

仿真技術(shù)對(duì)于自動(dòng)化工程技術(shù)人員來說意義重大，如何將這種前沿技術(shù)引入仿真技術(shù)類課程的教學(xué)中來，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)，開闊他們的思維視野，是本課程面臨的重要問題之一。

2.1 教學(xué)方式的多樣性問題

與“電路理論”等理論性專業(yè)基礎(chǔ)課有所不同，計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展、新的仿真技術(shù)不斷出現(xiàn)，要求“仿真技術(shù)”類課程的教學(xué)方式應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。目前，大多數(shù)院校都具備多媒體教學(xué)條件，應(yīng)該改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式，充分利用多媒體教學(xué)條件，應(yīng)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，加深學(xué)生對(duì)問題的理解，反映最新的技術(shù)，從而達(dá)到教學(xué)效果的目的?？梢越Y(jié)合仿真實(shí)例，以動(dòng)畫、視頻及軟件演示的方式，讓學(xué)生獲取知識(shí)的方式更加直觀和生動(dòng)。

2.2 能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練

仿真技術(shù)類課程應(yīng)該將能力培養(yǎng)放在第一位，學(xué)生掌握基本原理、概念和方法是最低層次，這些在前面的專業(yè)基礎(chǔ)課里面都應(yīng)該已經(jīng)掌握，仿真類課程不是對(duì)這些知識(shí)的復(fù)習(xí);應(yīng)該充分利用仿真工具，使學(xué)生加深理解所學(xué)課程與知識(shí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的思維方法，是仿真技術(shù)類課程教學(xué)所面臨的深層次問題。

3 教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革

該課程目的和性質(zhì)決定，學(xué)生需要有較多的實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，所以在新的課程體系中，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由原來的8學(xué)時(shí)增至18學(xué)時(shí)，進(jìn)一步補(bǔ)充綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并且及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3.1 結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱相對(duì)比較落后，偏重于基礎(chǔ)操作和驗(yàn)證性，而所選用的教材《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD》(張曉華編寫)從例題到課后習(xí)題提供了大量的結(jié)合工程的實(shí)際問題，如一階直線倒立擺小車位置伺服控制問題、水箱液位控制問題、龍門起重機(jī)重物防擺伺服控制問題、燃煤熱水鍋爐水溫控制問題等。選取兩到三個(gè)題目作為實(shí)驗(yàn)的新內(nèi)容，通過對(duì)這些問題的分析、設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)研究，有助于提高學(xué)生獨(dú)立分析與解決問題的能力，同時(shí)為畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題打下基礎(chǔ)。

3.2 重視實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的評(píng)價(jià)

每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束，要求認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過報(bào)告的質(zhì)量給予學(xué)生能力的評(píng)價(jià)。為了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析解決問題的能力，提前把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通知給學(xué)生，學(xué)生在上機(jī)前做好預(yù)習(xí)，提前查閱相關(guān)資料，實(shí)驗(yàn)過程中要求每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后認(rèn)真整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用打印出來，并且將仿真文件發(fā)到電子郵箱里面，不得有復(fù)制現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)同時(shí)打回重做。實(shí)驗(yàn)要求有詳細(xì)的結(jié)果分析，結(jié)合自己上機(jī)過程中遇到的問題進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)成績(jī)作為同學(xué)們平時(shí)成績(jī)的重要一部分，約占平時(shí)成績(jī)的60%。

4 課程考核方式改革

本課程總學(xué)時(shí)36學(xué)時(shí)，其中上機(jī)實(shí)踐為18學(xué)時(shí)。本課程內(nèi)容綜合設(shè)計(jì)性較強(qiáng)，對(duì)理論和實(shí)踐要求都比較高。特別是綜合性實(shí)驗(yàn)對(duì)同學(xué)們的要求比較高，一般上課安排的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)明顯不夠，需要同學(xué)們?cè)谙旅孀约荷蠙C(jī)練習(xí)。

4.1 考核方式

鑒于課程的實(shí)踐性及應(yīng)用性比較強(qiáng)的特點(diǎn)，課程結(jié)業(yè)考核評(píng)定以撰寫“課程報(bào)告”的形式進(jìn)行，其重在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與獨(dú)立思考能力，檢查學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與基本技能情況，鍛煉學(xué)生的書面表達(dá)力，鍛煉學(xué)生書寫科技論文的能力。如果采用傳統(tǒng)出試卷考試的方式，學(xué)生的上機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰o法考核，而且綜合性的設(shè)計(jì)不易在試卷中體現(xiàn)出來。因此，課程結(jié)業(yè)考核評(píng)定以撰寫“課程報(bào)告”的形式進(jìn)行;其重在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與獨(dú)立思考能力，檢查學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與基本技能情況，鍛煉學(xué)生的書面表達(dá)能力。

4.2 關(guān)于“課程報(bào)告”的選題及格式要求

“課程報(bào)告”包括如下兩部分內(nèi)容:

(1)必做題:“雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真實(shí)驗(yàn)研究”(參見教材第六章第一節(jié)內(nèi)容)。(2)選做題:在“課程報(bào)告”選題一覽中任選一題(參見教材中的相關(guān)內(nèi)容)。

“課程報(bào)告”的格式要求:“課程報(bào)告”要求按科技論文的格式進(jìn)行撰寫，要求正文至少包括五部分的內(nèi)容，即:引言、原理/建模、設(shè)計(jì)/分析/論述、仿真實(shí)驗(yàn)/結(jié)果分析、結(jié)論。建議學(xué)生參閱“中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)”、“控制與決策”、“自動(dòng)化學(xué)報(bào)”、“控制理論與應(yīng)用”雜志上的文章格式進(jìn)行撰寫。

5 結(jié)語

以上是作者在本課程幾年教學(xué)過程中，針對(duì)課程特點(diǎn)、上機(jī)教學(xué)實(shí)踐、考核方式等提出的一些改進(jìn)設(shè)想，目的是提高學(xué)生的綜合應(yīng)用及設(shè)計(jì)能力，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，并且重點(diǎn)考核學(xué)生“解決實(shí)際問題的能力”、“歸納總結(jié)能力”以及“科技論文的撰寫能力”。目前，作者已在所帶班級(jí)教學(xué)過程中逐漸實(shí)施，學(xué)生反映效果較好，極大調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，各方面能力都得到了明顯的提高，從而獲得較好的教學(xué)效果。

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