建設(shè)具有行業(yè)特色的《控制工程基礎(chǔ)》課程研究與探索

建設(shè)具有行業(yè)特色的?控制工程根底?課程研究與探索 建設(shè)具有行業(yè)特色的?控制工程根底?課程研究與探索 摘要：控制工程根底是電子信息工程專業(yè)的根底課，是從事控制類研究的根底，具有知識點多和理論性強的特點。以往的教學(xué)模式往往注重理論性和內(nèi)容的系統(tǒng)性，導(dǎo)致該課程理論與實踐相脫節(jié)，教學(xué)內(nèi)容也受到所選教材的局限而更新緩慢，進而產(chǎn)生教學(xué)內(nèi)容單一化、學(xué)生學(xué)習(xí)吃力、教師講解費力等問題。文章引入一系列新的方法和手段，同時在教學(xué)內(nèi)容上兼顧學(xué)校的行業(yè)特色，充分考慮煤炭行業(yè)對電子信息工程專業(yè)中自動控制技術(shù)的需求，開展教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教材、實驗和課程設(shè)計的改革，取得了一定的成果。 關(guān)鍵詞：控制；自動化；教學(xué)方法；改革 中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-932412-0142-02 一、目的 控制工程根底是電子信息工程專業(yè)的根底課，是從事控制類研究的根底，具有知識點多和理論性強的特點【1】。由于是專業(yè)根底課程，教學(xué)內(nèi)容相對穩(wěn)定，以往的教學(xué)模式往往注重理論性和內(nèi)容的系統(tǒng)性，導(dǎo)致該課程理論與實踐相脫節(jié)，教學(xué)內(nèi)容也受到所選教材的局限而更新緩慢，進而產(chǎn)生教學(xué)內(nèi)容單一化、學(xué)生學(xué)習(xí)吃力、教師講解費力等問題。 本文在總結(jié)已往教學(xué)經(jīng)驗的根底上，注重引入一系列新的方法和手段，同時教學(xué)內(nèi)容要兼顧學(xué)校的行業(yè)特色，充分考慮煤炭行業(yè)對電子信息工程專業(yè)中自動控制技術(shù)的需求，與實際問題結(jié)合進行講授，盡量做到深入淺出，注重培養(yǎng)學(xué)生運用控制理論解決控制工程問題的能力。 二、教學(xué)改革創(chuàng)新方法 1.教學(xué)內(nèi)容改革。?控制工程根底?課程是一門理論與實踐并重，工程性、綜合性、方法性、實踐性很強的課程。從優(yōu)化課程設(shè)置總體的角度出發(fā)，對課程體系進行改革，確立了以系統(tǒng)分析、系統(tǒng)建模、系統(tǒng)綜合為控制工程根底課程的主線，構(gòu)建了由時域分析、復(fù)域分析、頻域分析、系統(tǒng)校正4個模塊構(gòu)成的知識體系。 對教學(xué)內(nèi)容改革，以突出控制理論的物理概念及工程背景，淡化數(shù)學(xué)證明為原那么，在現(xiàn)有的根底上，繼續(xù)整合、優(yōu)化課程內(nèi)容，進一步明確課程體系結(jié)構(gòu)、組織方式，理順本課程和相關(guān)課程的知識聯(lián)系；進一步完善課程教學(xué)大綱和實驗大綱，使教學(xué)內(nèi)容能夠為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力效勞。 在教學(xué)內(nèi)容上，注意突出煤炭行業(yè)特色，表達控制理論在煤炭行業(yè)中的應(yīng)用。通過講座的形式向?qū)W生介紹自動控制開展的最新動向、最新技術(shù)，彌補在課堂教學(xué)時數(shù)的限制與教材的滯后等方面的缺乏。 以系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析和綜合設(shè)計為課程主線，強調(diào)工程背景?？刂乒こ谈资且婚T理論性、實踐性和綜合性強的課程，內(nèi)容多，概念抽象，涉及面廣，學(xué)生普遍感到有一定的難度。采用的教學(xué)思路是：從課程的體系出發(fā)，以系統(tǒng)建模系統(tǒng)分析綜合設(shè)計作為課程主線，強調(diào)煤炭工程背景，突出能力的培養(yǎng)。數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)內(nèi)部各物理量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式，建立一個合理的模型是系統(tǒng)分析和設(shè)計的前提。系統(tǒng)分析方法是控制系統(tǒng)綜合設(shè)計的根底，這局部的內(nèi)容主要包括時域分析法、根軌跡法、頻域響應(yīng)法，是控制理論教學(xué)的重點2，3。系統(tǒng)設(shè)計是綜合利用理論知識使系統(tǒng)的性能指標(biāo)全面滿足要求的過程，對培養(yǎng)學(xué)生的分析、綜合能力及創(chuàng)新能力十分重要，也是教學(xué)的難點。只要抓住這些特點，就抓住了系統(tǒng)分析與設(shè)計的關(guān)鍵，有助于學(xué)生加深對不同方法的理解。 結(jié)合控制理論的開展更新教學(xué)內(nèi)容。近年來，控制理論得到了蓬勃開展，特別在非線性控制、分布參數(shù)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、智能控制等方向上取得了重要進展【4】。這就要求教師對本學(xué)科開展有一個較好的把握，注意處理好經(jīng)典的根本理論和新技術(shù)的關(guān)系，從中選取一些比擬符合課程要求的理論知識，在講課過程中及時介紹給學(xué)生，以保持課程內(nèi)容的先進性。近幾年來，隨著電力、電子、控制技術(shù)、通訊及信息技術(shù)等的不斷開展及其在煤礦上的廣泛應(yīng)用，煤炭行業(yè)的電子信息與自動化程度大大地提高，因此教師應(yīng)結(jié)合煤炭類電子信息的開展講授。另外，可通過講座的形式向?qū)W生介紹自動控制開展的最新動向、最新技術(shù)，彌補在課堂教學(xué)時數(shù)的限制和教材的滯后等方面的缺乏。 2.采用有效的教學(xué)方法和手段。 采用啟發(fā)式教學(xué)方法。對于控制工程根底課程，充分運用了啟發(fā)式教學(xué)方法，注意突出教學(xué)重點、難點問題，盡量結(jié)合專業(yè)實例。還可采用課堂問答和課堂討論的方式，以及在教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換時適當(dāng)留一些懸念，讓學(xué)生通過思考和討論自己解決問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。 傳統(tǒng)教學(xué)方式和現(xiàn)代化教學(xué)手段結(jié)合。控制工程根底課程由于公式多、繪圖量大且準(zhǔn)確度要求高，很多內(nèi)容非常適合多媒體授課方式【5】。但是，采用多媒體教學(xué)方式會使學(xué)生來不及做筆記，并且也減少了教師和學(xué)生的課堂交流。采用的方法是將傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式和現(xiàn)代化的多媒體相結(jié)合，對于存在大量圖表、公式和曲線的教學(xué)內(nèi)容，采用多媒體授課方式。基于MATLAB軟件輔助課堂教學(xué)，把MATLAB作為一種根本工具與教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合，利用MATLAB可以快捷的得到理想的結(jié)果和直觀的曲線圖，教學(xué)效果和效率均有明顯提高。 采取答疑質(zhì)疑相結(jié)合的輔導(dǎo)方式。答疑和質(zhì)疑是教師輔導(dǎo)學(xué)生自學(xué)的兩種重要形式。電子信息工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)控制工程根底課程過程中，大多數(shù)對課程的掌握能力較差，或跟不上教師的講課進度，平時主動找老師答疑的情況較少?？梢圆捎么鹨少|(zhì)疑相結(jié)合的輔導(dǎo)方式，以主動質(zhì)疑為主，給學(xué)生一定的壓力，起到催促學(xué)生學(xué)習(xí)的作用。對于學(xué)生存在的共性問題，采取集體輔導(dǎo)的形式統(tǒng)一解答或進行專門討論。 其他教改舉措及方法。利用典型例如、啟發(fā)式的課堂教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；結(jié)合科研實踐和專業(yè)開展講授課本內(nèi)容。書本上的知識同實際應(yīng)用是有一些差距的，結(jié)合科研實踐講解比單純依賴書本傳授知識，更容易翻開學(xué)生的思路，激發(fā)的創(chuàng)造性思維。實施靈活的實驗教學(xué)方法，因材施教，對根底較差、能力較弱同學(xué)給定實驗題目進行實驗；對學(xué)有余力的學(xué)生鼓勵他們自己開發(fā)實驗。為學(xué)生開辟第二課堂，利用創(chuàng)新實驗基地，結(jié)合“挑戰(zhàn)杯、全國大學(xué)生機器人比賽等活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。采用豐富多彩的教學(xué)方式，對不同的教學(xué)內(nèi)容進行組織，如通過控制系統(tǒng)建模比賽提高學(xué)生的專業(yè)綜合能力，通過參觀工廠體驗實際的工業(yè)控制系統(tǒng)，等等。 3.實踐教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)。實踐教學(xué)是工科院校重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。應(yīng)有方案的修訂實驗教學(xué)和課程設(shè)計大綱，將模擬實驗與數(shù)字仿真實驗有機地結(jié)合起來，采用MATLAB語言作為控制系統(tǒng)的仿真平臺，擴大實驗內(nèi)容，增加具有設(shè)計性、綜合性以及創(chuàng)新性的工程，提高實驗的質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。 課內(nèi)實驗與課程設(shè)計改革?？刂乒こ谈渍n程不但有獨立的理論和方法，而且有相當(dāng)強的實踐性和應(yīng)用性。因此，在課內(nèi)實驗內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的優(yōu)勢，緊密結(jié)合專業(yè)，以實際應(yīng)用為主，減少驗證性的實驗內(nèi)容，增大設(shè)計性、綜合性和研究性的實驗內(nèi)容；在每個實驗設(shè)計中，都增加一些加寬、加深的內(nèi)容，以使那些根底好、動手能力強的學(xué)生學(xué)到更多知識。在實驗教學(xué)方法上，重點是實行開放式教學(xué)。在實驗教學(xué)中主要以學(xué)生為主，教師那么主要是檢查和指導(dǎo)。同時，在特定的時間實驗室對學(xué)生開放。 在課程設(shè)計方面，首先將MATLAB仿真語言貫穿控制類課程設(shè)計體系整過程，跟蹤國際與國內(nèi)重點大學(xué)的主流教學(xué)體系；其次結(jié)合新型實驗教學(xué)設(shè)備，重點加強了綜合性、設(shè)計性工程的開出，提高綜合性設(shè)計工程的比例；最后，結(jié)合新的實驗設(shè)計教學(xué)體系與內(nèi)容，實施更加開放式的教學(xué)，從而更加突出對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。 創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，主要采取兩方面的措施：第一建立大學(xué)生科技活動中心，指導(dǎo)學(xué)生參加各種大學(xué)生科技競賽，提高學(xué)生的實踐動手能力。第二建立大學(xué)生實踐活動基地，表達煤炭行業(yè)的自動化特色，突出控制理論在煤礦自動化中的應(yīng)用。 三、取得的成果 我院在采用新的教學(xué)方法進行課程建設(shè)的過程中，取得了一些建設(shè)性成果，如形成了一支結(jié)構(gòu)層次合理、具有較高學(xué)術(shù)水平和教學(xué)水平的師資隊伍，青年教師的培養(yǎng)取得了一定的成效。教材建設(shè)取得了一定成果，出版校內(nèi)自編教材1部。教學(xué)改革與教學(xué)研究取得了一定成果，承當(dāng)與課程相關(guān)的校教改研究工程1項。教學(xué)方法和教學(xué)手段改革取得良好成績，獲校多媒體課件大賽優(yōu)秀獎。建立了較完善的網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)。大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)取得一定的成果，在挑戰(zhàn)杯、機器人大賽等大學(xué)生科技活動競賽中屢次獲獎。 四、結(jié)論 本文結(jié)合自動化國家特色專業(yè)建設(shè)，以煤礦自動化為主要特色，通過教學(xué)內(nèi)容、實驗和課程設(shè)計改革等教學(xué)環(huán)節(jié)，通過開放實驗室、建立大學(xué)生創(chuàng)新基地、充分利用特色專業(yè)實驗室等條件和手段，加強課程教學(xué)的煤炭行業(yè)特色，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力。通過編寫特色教材、建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、采用多種現(xiàn)代教學(xué)手段，結(jié)合教材和專業(yè)特色，開發(fā)課程多媒體課件，制作課程視頻資料，建立和完善課程教學(xué)網(wǎng)站，依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，開展創(chuàng)新比賽等多種形式的教學(xué)活動，取得了一定的成果，為以后的教學(xué)實踐開辟一條穩(wěn)步開展的道路。 參考文獻： 【1】滿紅，王琳，鄒存名，冀勇鋼.淺談現(xiàn)代教育技術(shù)在自動控制原理精品課程建設(shè)的作用J.中國教育信息化，2021，：71-72. 【2】孫萍.自動控制原理課程改革的探索與研究J.電子制作，2021，：115-116. 【3】李冬霞，石慶研.?自動控制原理?課程教學(xué)改革探索與實踐J.武漢大學(xué)學(xué)報，2021，：153-156. 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