初紅霞 王希鳳 謝忠玉 杜 娟

黑龍江工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150050

自動控制原理課程是我校自動化、電氣工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)體系中占有重要地位[1]。隨著計算機技術(shù)和控制工程領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，該課程在專業(yè)課中的地位更加顯著[2]。自動控制原理課程具有理論性強、實踐性強、難于理解和掌握等特點[3,4]。而實驗教學(xué)作為理論教學(xué)的有效支撐，實驗實施效果的好壞是實現(xiàn)課程目標的有力保障，也是實現(xiàn)工程教育專業(yè)認證人才培養(yǎng)目標的途徑。

1 實驗教學(xué)內(nèi)容的改革

1.1 針對工程教育專業(yè)認證人才培養(yǎng)目標的實驗教學(xué)內(nèi)容的拓展

在工程教育專業(yè)認證人才培養(yǎng)的背景下，自動控制原理實驗課程在培養(yǎng)學(xué)生工程文化素質(zhì)上有重要的作用，作為課程主要內(nèi)容的相關(guān)實驗單元，教學(xué)內(nèi)容的改革也要以工程教育專業(yè)認證人才培養(yǎng)目標的要求為導(dǎo)向，拓展現(xiàn)代自動控制的理論知識，為學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡打好基礎(chǔ)，這是工程教育專業(yè)認證培養(yǎng)的重要支撐。

1.2 體現(xiàn)現(xiàn)代控制理論發(fā)展水平的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

課程的教學(xué)內(nèi)容是體現(xiàn)課程價值與意義的核心，也是推進教學(xué)改革的重要舉措，針對現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容較現(xiàn)代控制理論發(fā)展水平相對落后的問題，在分析和完善已有教學(xué)方案的基礎(chǔ)上，從頻率特性分析、系統(tǒng)校正方法等方面擴展相關(guān)知識，使整個實踐教學(xué)內(nèi)容更系統(tǒng)、更科學(xué)、更貼近實際工程環(huán)境并且符合現(xiàn)代控制理論發(fā)展的水平，這也成為自動控制原理實驗教學(xué)改革研究的重要部分。

1.3 滿足不同專業(yè)人才培養(yǎng)方案需求的個性化教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)人才培養(yǎng)方案的目標要求而設(shè)定，控制類專業(yè)和電子信息類專業(yè)在教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度上都應(yīng)有所差別，這是實現(xiàn)以人為本，以學(xué)生為中心，因材施教教學(xué)理念的基礎(chǔ)，也是自動控制原理實驗教學(xué)改革必須考慮的重要因素。

1.4 修訂和完善實驗教學(xué)大綱

根據(jù)工程教育專業(yè)認證人才培養(yǎng)目標要求，對自動控制原理實驗教學(xué)大綱進行修訂，2018年后執(zhí)行新的大綱，主要進行了兩方面的改動。

(1)增加了實驗學(xué)時。將課內(nèi)實驗調(diào)整為獨立開設(shè)的實驗課程。實驗學(xué)時數(shù)由原有的8學(xué)時增加到16個學(xué)時，便于對實驗教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化和調(diào)整，更好地滿足專業(yè)認證需求。

(2)增加設(shè)計性、綜合性實驗的比重。工程教育專業(yè)認證人才培養(yǎng)目標要求學(xué)生有獨立分析和解決問題能力，因此，對實驗內(nèi)容進行了調(diào)整，在THBC-1實驗臺原有的驗證性實驗基礎(chǔ)上，新增了實驗“基于MATLAB的PID控制器設(shè)計與研究”“基于MATLAB的控制系統(tǒng)時域分析”，并將原有的驗證性實驗“控制系統(tǒng)頻率特性測試”調(diào)整為綜合性實驗“控制系統(tǒng)頻域法串聯(lián)校正設(shè)計”。有效地將控制系統(tǒng)中的控制理論應(yīng)用于工程實踐，日后會使學(xué)生對控制系統(tǒng)在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用做到有的放矢。而綜合的實驗“控制系統(tǒng)頻域法串聯(lián)校正設(shè)計”則加深了原有實驗的深度，提高了學(xué)生對控制系統(tǒng)設(shè)計理解和分析。

2 實驗教學(xué)實施方法改革

2.1 加入課堂演示實驗教學(xué) 培養(yǎng)創(chuàng)新能力

通過加入智能控制演示實驗，讓學(xué)生對先進的控制理念有所了解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，同時對培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，分析和思考能力，動手能力，以及創(chuàng)新能力都有重要的作用。因此在實驗教學(xué)方面，盡可能地設(shè)計出具有前沿性和科技性的演示實驗，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會控制理論問題的實驗方法，為培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 開展控制理論課題研究 培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力

通過應(yīng)用自動控制技術(shù)開展相關(guān)的課題研究，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力、計算能力、文獻綜述分析能力，用控制理論解決問題的能力及團結(jié)協(xié)作的能力。在研究過程中還能培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。學(xué)生主要根據(jù)教師下的任務(wù)書中提出的技術(shù)指標，以小組方式展開研究。需要學(xué)生自己查閱文獻和相關(guān)資料，給出不同的設(shè)計方案。如對“PID參數(shù)整定”“串聯(lián)校正方法”等問題的研究，學(xué)生給出了不同的實現(xiàn)方案和思路。這項活動擴充的學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，激發(fā)了他們的研究熱情。

2.3 開展相關(guān)的學(xué)生課外科技活動

借助“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”平臺，指導(dǎo)學(xué)生開展豐富多彩的實訓(xùn)活動，學(xué)生可以驗證所學(xué)到的控制理論知識，也可把在控制理論學(xué)習(xí)中的新想法、新創(chuàng)意通過自己的努力變成現(xiàn)實，通過創(chuàng)新活動使學(xué)生從中不僅深化了對理論知識的理解和掌握，還大大增強了他們的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力，培育了學(xué)生頑強的創(chuàng)造意識和創(chuàng)新精神。通過科技作品制作小組活動和學(xué)術(shù)報告活動的開展，豐富學(xué)生的業(yè)余生活。

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是工程教育專業(yè)認證培養(yǎng)目標的核心要求，因此，必須讓學(xué)生將實驗指導(dǎo)書上所學(xué)的理論知識通過課外活動學(xué)習(xí)平臺實踐，施展學(xué)生的創(chuàng)造力。目前我院已多次參加了多屆“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”“全國大學(xué)生西門子杯工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽”，開闊了學(xué)生的眼界，取得了很大的成績，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。另外，通過學(xué)術(shù)報告活動的開展，讓學(xué)生及時了解控制學(xué)科的動態(tài)。學(xué)術(shù)報告小組在開展活動時，學(xué)生在教師指導(dǎo)下按要求查閱大量文獻，將生活中的技術(shù)難點與控制理論知識相聯(lián)系，通過學(xué)術(shù)報告活動的交流，提高了學(xué)生獲取知識的能力，又培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力。

3 實驗考核方式改革

在實驗考核方式改革中，通過優(yōu)化考核模式，提升評分機制的科學(xué)性。根據(jù)專業(yè)認證的要求對考核方式進行了調(diào)整，改變只拿實驗報告評定實驗成績的方式。第一，增設(shè)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，可以提高學(xué)生對預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的認知程度和執(zhí)行力度，使實驗考核機制更趨合理性和科學(xué)性。第二，增加對實驗報告細節(jié)的考核。在實驗報告中設(shè)計思考題考核學(xué)生的“實驗知識”掌握情況，真正地做到理論聯(lián)系實際。在實驗進行中通過學(xué)生的操作情況以及實驗結(jié)果的正確性來評價學(xué)生的“實驗?zāi)芰Α薄?/p>

4 結(jié)語

自動控制原理實驗教學(xué)以工程教育專業(yè)認證為目標，堅持“以學(xué)生為本”的理念，立足培養(yǎng)目標，從實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)實施方法、實驗考核方式三方面對實驗課程進行教學(xué)改革，能充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性、提高學(xué)生分析和解決控制領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和自學(xué)能力，更好滿足工程教育專業(yè)認證的要求。

[1]黃家英,曾曉東,王建,楊曉梅,趙耀.《自動控制原理》新體系的探索與實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2009,31(9):142-146.

[2]周穎,張燕,劉作軍.對現(xiàn)階段自動控制理論教學(xué)方法的探討[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報:高教研究版,2011,32(3):57-58．

[3]李斌,黃建明,王斌,馬鐵東.自動控制原理:下[M].北京:機械工業(yè)出版社,2014:3.

[4]卜飛飛,黃文新,王世山.面向工程教育專業(yè)認證的非電類專業(yè)電工電子課程教學(xué)改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2016(1):56-58.