摘要:高職院校電子與電工專業(yè)開設(shè)的自動(dòng)控制原理對(duì)學(xué)生極其重要,該課程學(xué)習(xí)的好與壞直接決定了學(xué)生將來的發(fā)展方向。在重視“復(fù)合型”人才培養(yǎng)思想的指導(dǎo)下,結(jié)合當(dāng)前高職電子與電工專業(yè)學(xué)制變相縮短的實(shí)際,自動(dòng)控制原理課程需要進(jìn)行必要的改革,以適應(yīng)新的形勢(shì)發(fā)展。
關(guān)鍵詞:高職高專;MATLAB仿真;自動(dòng)控制
自動(dòng)控制原理是高等工科院校自動(dòng)化專業(yè)和電子信息類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程,其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,幾乎遍及電類及非電類各個(gè)工程技術(shù)學(xué)科。學(xué)好這門課程,掌握自動(dòng)控制的基本原理,學(xué)會(huì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法,對(duì)于高等工科院校自動(dòng)化專業(yè)和電子信息類專業(yè)學(xué)生來說是非常重要的。因此,高職高專自動(dòng)控制原理教學(xué)應(yīng)依據(jù)社會(huì)的發(fā)展,調(diào)整其教學(xué)方法,培養(yǎng)社會(huì)所需要的人才。
一、結(jié)合MATLAB授課,增強(qiáng)課堂教學(xué)的直觀性、生動(dòng)性
在教學(xué)過程中,注重實(shí)行啟發(fā)式教學(xué),加強(qiáng)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位,教師在教學(xué)過程的設(shè)計(jì)、組織和指導(dǎo)上,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性,使學(xué)生處于積極主動(dòng)的狀態(tài),進(jìn)行觀察、比較、分析等深層次思維。在學(xué)習(xí)連續(xù)時(shí)間LIT系統(tǒng)時(shí)域分析的時(shí)候,我們適當(dāng)引入了MATLAB仿真,調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。這樣結(jié)合計(jì)算機(jī)和MATLAB仿真,使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的影響有了更深刻的認(rèn)識(shí)。教學(xué)過程中,常常要分析同一系統(tǒng)在不同參數(shù)情況下對(duì)同一信號(hào)源的不同響應(yīng)過程,這就需要畫一些函數(shù)曲線,我們嘗試著將仿真軟件MATLAB引入到傳統(tǒng)的教學(xué)中來,將大量的曲線圖表清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前。MATLAB軟件集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和繪制圖像顯示于一體,構(gòu)成一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境。利用MATLAB軟件來處理,不僅節(jié)省了大量的計(jì)算時(shí)間,而且有利于幫助學(xué)生加深對(duì)抽象理論的理解,提高了課堂效率,取得了比較滿意的教學(xué)效果。
二、重視實(shí)際應(yīng)用,提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力
在教學(xué)過程中,教師要有意識(shí)地把自控與現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合起來,以加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練、注重能力培養(yǎng)為基準(zhǔn)和原則。首先,在實(shí)驗(yàn)性質(zhì)方面,采取獨(dú)立設(shè)課,獨(dú)立考核,將實(shí)驗(yàn)定性,從為課程服務(wù)改向?yàn)閷I(yè)服務(wù),大力提高實(shí)驗(yàn)課程在學(xué)科專業(yè)中的重要地位。其次,在授課方面,多加強(qiáng)實(shí)際例子。比如:在控制系統(tǒng)的校正這一章節(jié)中,筆者結(jié)合汽車的定速巡航控制做例子。速度低一點(diǎn),油門加一點(diǎn),速度高上去當(dāng)然就反過來。但是如果速度低一點(diǎn),油門就加很多,速度更低,這樣速度不但不能穩(wěn)定在要求的設(shè)定值上,還可能失控,這就是不穩(wěn)定。通過生活中實(shí)際的例子,切實(shí)提高學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)際問題和解決實(shí)際問題的能力。
三、筆試與上機(jī)相結(jié)合的過程化考核方式的使用
考核是教學(xué)活動(dòng)中十分重要的環(huán)節(jié),通過考核可以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。傳統(tǒng)的自動(dòng)控制原理課程的考試都采用期末筆試答卷的方式進(jìn)行。然而以期末筆試的考核方式有兩點(diǎn)明顯的不足:第一,學(xué)習(xí)自控的最終目的是解決實(shí)際問題,而筆試只能考察理論知識(shí)掌握的水平,無法衡量知識(shí)的運(yùn)用能力,單靠筆試的方式衡量學(xué)生實(shí)際水平本身就不準(zhǔn)確。第二,一學(xué)期的學(xué)習(xí),單靠最后一次期末考試考核學(xué)生的成績(jī),導(dǎo)致平時(shí)相當(dāng)數(shù)目的學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)投入不夠,以考前突擊的方式應(yīng)對(duì)考試。過程化考核是一種新型的考核方式,它是在學(xué)習(xí)的過程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行多次的分階段,多種形式的測(cè)驗(yàn),得到最終的學(xué)習(xí)成績(jī)。這種考察方式不但較為客觀地衡量出學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握與運(yùn)用水平,還通過多次的考核時(shí)時(shí)激勵(lì)學(xué)生,在學(xué)習(xí)的過程中始終懷著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和飽滿的熱情,獲得最佳的學(xué)習(xí)效果。自動(dòng)控制原理課程的過程化考核采用筆試與上機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行,筆試重點(diǎn)考察學(xué)生的理論知識(shí)的掌握水平,上機(jī)考核重點(diǎn)衡量學(xué)生的知識(shí)實(shí)際運(yùn)用水平。這種多次的階段性考核措施保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與投入程度,在實(shí)際使用中取得了很好的教學(xué)效果。
四、加強(qiáng)對(duì)學(xué)生觀察、動(dòng)手和思想能力的培養(yǎng),樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度
自控是以實(shí)踐為基礎(chǔ),用數(shù)學(xué)手段分析歸納和處理問題的一門學(xué)科,實(shí)驗(yàn)不僅能展示自控中的響應(yīng)曲線變化過程,又可以培養(yǎng)學(xué)生觀察和動(dòng)手能力,激發(fā)學(xué)生的興趣和積極探索的精神。實(shí)驗(yàn)前,教師應(yīng)介紹試件的特點(diǎn)及主要儀器和設(shè)備的作用,簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)的目的和操作規(guī)程。實(shí)驗(yàn)時(shí),教師要教育學(xué)生仔細(xì)觀察,做好測(cè)量和記錄,啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生注意曲線的特點(diǎn)及其之間的聯(lián)系,使學(xué)生對(duì)所觀察的事物有一個(gè)比較完整、清晰的認(rèn)識(shí),并隨時(shí)檢查學(xué)生的操作是否正確規(guī)范,這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ直WC了實(shí)驗(yàn)的成功率。比如:在做“二階系統(tǒng)時(shí)域分析”的實(shí)驗(yàn)時(shí),當(dāng)阻尼比和自然振蕩角頻率分別變化時(shí),系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線有什么變化,系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間分別是多少,要求學(xué)生作好詳細(xì)而準(zhǔn)確的記錄,并要求學(xué)生根據(jù)自己在課堂上的討論所得到的結(jié)論和實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)論相對(duì)照,看是否一致的。素質(zhì)教育要在充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用下,廣泛地讓學(xué)生主動(dòng)參與,積極思考,要發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。在教學(xué)過程中,應(yīng)注意強(qiáng)調(diào)自控思想與研究方法的介紹,要有機(jī)地滲透激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的相關(guān)內(nèi)容,觸發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維的靈感和意向。教學(xué)的目的不僅是傳授知識(shí),更重要的是培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合能力,即研究問題和解決問題的方法。在考慮教法的同時(shí),也要研究學(xué)法,做到既傳授知識(shí),又培養(yǎng)學(xué)生的能力,為學(xué)生的主體性發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
五、結(jié)語
結(jié)合MATLAB語言所擁有的豐富的控制軟件包,為自動(dòng)控制理論教學(xué)提供了全新的方法,它不僅大大縮短了對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算和設(shè)計(jì)的時(shí)間,而且直觀性強(qiáng),使得課堂教學(xué)更加形象生動(dòng)。以上改革措施在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行了改革實(shí)驗(yàn),經(jīng)對(duì)已畢業(yè)的各屆學(xué)生的抽樣調(diào)查,學(xué)生認(rèn)為自己在自動(dòng)控制的軟件與硬件設(shè)計(jì)的綜合應(yīng)用能力得到了提高,并且能夠做到應(yīng)用于實(shí)際。今后我們還將進(jìn)一步深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革,全面推進(jìn)素質(zhì)教育。
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