面向工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的自動控制原理課程教學(xué)改革

周福娜+++王娟

【摘要】本文以自動控制原理課程教學(xué)為例，從企業(yè)定制課程的角度改革課程教學(xué)目標(biāo)，采用案例驅(qū)動的教學(xué)方式改革教學(xué)內(nèi)容，推進(jìn)模擬實驗、仿真實驗和實際控制平臺上創(chuàng)新實驗相結(jié)合的實踐環(huán)節(jié)教學(xué)，從整個專業(yè)課程體系之間關(guān)系的角度突出并鞏固課程教學(xué)理論重點和實踐關(guān)鍵，并采用面向工程人才要求的成績評定辦法，突出綜合能力考核，培養(yǎng)“應(yīng)用型本科人才”。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型人才 案例教學(xué) 實踐環(huán)節(jié) 成績評定

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）15-0109-02

一、引言

自動化是一個國家現(xiàn)代化水平和國防能力的重要標(biāo)志，各高校先后開設(shè)了自動控制相關(guān)專業(yè)。自動化專業(yè)的建設(shè)需要優(yōu)秀的師資隊伍，自動控制原理作為一門專業(yè)基礎(chǔ)平臺課，本課程對學(xué)生建立系統(tǒng)和工程的概念具有重要意義[1-5]。其課程建設(shè)同樣也需要一流的教學(xué)科研團(tuán)隊，學(xué)院自開設(shè)自動控制原理課程以來通過制度化的課程教學(xué)討論、高標(biāo)準(zhǔn)上崗、動手能力考核等措施及時發(fā)現(xiàn)自動控制原理教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，使本課程教師的教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提高。

目前《自動控制原理》的教學(xué)上尚存在諸多問題[4-5]：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易感到枯燥乏味，產(chǎn)生厭學(xué)情緒；教師在教授過程中也容易過分強(qiáng)調(diào)理論知識的推導(dǎo)，忽視工程應(yīng)用；授課方式單一；考核方式不能反映學(xué)生的綜合素質(zhì)；實驗環(huán)節(jié)過分依賴于實驗箱上的模擬實驗。

為了促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革是十分必要的。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的迅速發(fā)展以及在各個領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，對這門課程的內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)要求以及對教師的要求等都發(fā)起了挑戰(zhàn)，因此必須確立符合我校辦學(xué)特色的理論課程和配套的實驗教學(xué)目標(biāo)，加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)教學(xué)，進(jìn)一步完善課程體系。并在面向工程應(yīng)用型自動化專業(yè)人才的培養(yǎng)方面進(jìn)行有益的探索，體現(xiàn)出培養(yǎng)多樣化的實踐型創(chuàng)新人才的專業(yè)建設(shè)目標(biāo)。

二、教學(xué)改革措施

1.根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和工程應(yīng)用人才需求及時更新教學(xué)目標(biāo)

作為當(dāng)代高技術(shù)集中體現(xiàn)與應(yīng)用的自動化專業(yè)具有多學(xué)科交叉的特性，其課程內(nèi)容更新快、實踐性強(qiáng)。因此，要瞄準(zhǔn)專業(yè)發(fā)展前沿，面向經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，發(fā)揮自動控制原理專業(yè)基礎(chǔ)平臺課的作用，以學(xué)生更好的對控制專業(yè)要解決工程任務(wù)的全面了解，逐步拓展并完善本課程的教學(xué)體系。

在學(xué)?！皯?yīng)用型本科人才”培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，改革原有《自動控制原理》課程的教學(xué)目標(biāo)，有側(cè)重點地培養(yǎng)學(xué)生實際分析問題、解決問題的能力，使學(xué)生具備較強(qiáng)的動手能力、較豐富的實踐經(jīng)驗和團(tuán)隊協(xié)作能力。同時，及時了解用人單位對畢業(yè)生的要求和對往屆畢業(yè)生的反饋信息，以市場為導(dǎo)向，由企業(yè)定制課程做標(biāo)桿，科學(xué)合理地調(diào)整課程教學(xué)目標(biāo)，對學(xué)生進(jìn)行有針對性地培養(yǎng)。

2.教學(xué)方法改革

完善并發(fā)展課堂啟發(fā)式和互動式教學(xué)方法，推行自行設(shè)計、自助實驗、創(chuàng)新實驗的教學(xué)方法。在現(xiàn)有課程小組的前提下，制定課程小組定期討論制度；通過定期討論，大家互相交流，不斷學(xué)習(xí)對方授課的優(yōu)秀方法，共同提高教學(xué)效果。對于這門學(xué)習(xí)難度很高的課程，教學(xué)時應(yīng)注重概念，弱化計算，從實際控制系統(tǒng)入手進(jìn)行教學(xué)，強(qiáng)調(diào)工程和物理概念?；谒湟何豢刂?、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制等比較貼近生活的實際例子稍加引導(dǎo)，就很容易理解控制對象，被控量，給定值，反饋元件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)等概念，理解控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的分析和校正等關(guān)鍵知識點。搭建自動控制原理課程微信平臺，讓學(xué)生學(xué)習(xí)融于手機(jī)玩樂中。不斷更新微信平臺上的教學(xué)內(nèi)容，給學(xué)生提供課程的課件、實驗的輔助內(nèi)容等材料，同時對學(xué)生學(xué)習(xí)生活中的疑問進(jìn)行解答。

3. 教學(xué)內(nèi)容改革

作為一門專業(yè)基礎(chǔ)平臺課，也是本專業(yè)多數(shù)高?？佳械谋乜颊n程，在引導(dǎo)學(xué)生把握自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)分析和設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模塊化教學(xué)。將理論教學(xué)內(nèi)容分成四大部分，課堂上首先定位全體學(xué)生對控制系統(tǒng)基本概念與數(shù)學(xué)描述、分析方法、設(shè)計方法、驗證與應(yīng)用四大塊的整體理解，然后在每一模塊內(nèi)強(qiáng)調(diào)考研必須掌握的關(guān)鍵知識點。課程教學(xué)體系設(shè)置環(huán)節(jié)對具有基礎(chǔ)屬性尤其是學(xué)習(xí)后續(xù)課程不可缺少的基礎(chǔ)內(nèi)容應(yīng)該重點詳細(xì)講解。對先修課程信號與系統(tǒng)中已經(jīng)講過的卷積和Laplace變換、Z-變換等內(nèi)容進(jìn)行弱化。在課堂教學(xué)中引入Matlab控制系統(tǒng)分析和設(shè)計的教學(xué)，對Matlab上可以分析的部分進(jìn)行有選擇性的講解。最后，選擇有代表性的基本可以貫徹整個課程教學(xué)的實際案例，開展案例教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀積極性。

4.增強(qiáng)模擬實驗、仿真實驗和實際平臺上實驗相結(jié)合的實踐環(huán)節(jié)

實驗是對理論的應(yīng)用，有助于學(xué)生加深對理論知識的理解。實驗由兩部分組成：驗證性實驗和綜合性實驗。小型驗證性實驗在自動控制理論實驗箱上進(jìn)行。實驗箱配有上位機(jī)仿真平臺，通過在控制系統(tǒng)的模擬裝置上搭建系統(tǒng)，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)和計算機(jī)仿真，把之前用理論分析出的結(jié)果形象直觀的表達(dá)出來，加強(qiáng)了學(xué)生對物理概念的掌握，將抽象的數(shù)學(xué)模型與實際系統(tǒng)參數(shù)聯(lián)系起來，提高學(xué)生的分析能力和實際操作能力。綜合性實驗則安排在課程基本內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束之后，要求學(xué)生能綜合運用所學(xué)知識，進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計，使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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項目資助：本文受2015年河南大學(xué)第十四批教學(xué)改革項目“《自動控制原理》教學(xué)內(nèi)容與課程體系改革”的支持。