自動控制原理課程建設(shè)的體會與思考.pdf

自動控制原理課程建設(shè)的體會與思考李昌春1,2,韓力1,2,左為恒1,2(1.重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院；2.重慶大學(xué)高電壓與電工新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶400044)作者簡介:李昌春,女,四川綿陽人,副教授,碩士,目前就職于重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院,主要從事電工電子和自動控制原理的教學(xué)與研究；韓力,男,重慶人,教授,碩導(dǎo),教學(xué)副院長,主要從事電機(jī)與控制方面的教學(xué)與研究,E2mail:摘要:本文介紹了重大電氣工程學(xué)院自控原理課程在建設(shè)與改革中的一些經(jīng)驗(yàn)和體會,對存在的問題和不足進(jìn)行了分析與討論。從教育、教學(xué)理念、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教材建設(shè)、科研及實(shí)驗(yàn)等多方面進(jìn)行了全方位、多層次的探索與思考,以達(dá)到全面提升高等教育質(zhì)量的目的。關(guān)鍵詞:自動控制原理；教學(xué)團(tuán)隊(duì)；教材建設(shè)；工程實(shí)踐；綜合創(chuàng)新能力自動控制原理是電氣工程領(lǐng)域分析問題、解決問題的理論基礎(chǔ),其應(yīng)用貫穿于電氣工程領(lǐng)域的各個(gè)方面,是電氣信息類本科專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。它主要研究自動控制系統(tǒng)的一般規(guī)律,涉及到控制系統(tǒng)的模型建立、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本理論和相關(guān)技術(shù)。其特點(diǎn)是概念多、抽象,理論分析和數(shù)學(xué)計(jì)算比重大,在課程講授過程中,若不注重教學(xué)理念、方法和手段的改進(jìn),就會讓學(xué)生感覺似乎在學(xué)一門“數(shù)學(xué)”課,跳不出抽象的理論框架,不知道如何把該課程的理論知識應(yīng)用于工程實(shí)踐中,那么,這門課程的講授則是失敗的。如何講授好“理論性強(qiáng)”的課程?讓學(xué)生不僅僅學(xué)習(xí)、掌握好基礎(chǔ)知識、基本理論和基本方法,更應(yīng)該注重應(yīng)用知識的能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng),這是教學(xué)改革的最終目的。筆者講授自控原理課程多年,結(jié)合本院教學(xué)改革與課程建設(shè)的實(shí)際情況,談?wù)勛约旱囊恍┧伎己拖敕ā?創(chuàng)建和諧的教學(xué)團(tuán)隊(duì)組建一支結(jié)構(gòu)合理充滿生機(jī)和活力的高素質(zhì)教師隊(duì)伍是課程建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。具體而言,這支隊(duì)伍中至少有一位課程體系的創(chuàng)立者、課程建設(shè)的領(lǐng)軍人物,還要有一批認(rèn)同這一體系,同時(shí)又具有不同教學(xué)風(fēng)格的教師來豐富和發(fā)展這一體系。領(lǐng)軍人物,即課程負(fù)責(zé)人,他應(yīng)該具有高尚的道德品質(zhì),較高的理論素養(yǎng)和大局觀念,有較強(qiáng)的組織協(xié)調(diào)溝通能力,強(qiáng)烈的事業(yè)心和責(zé)任感,能以“立黨為公、執(zhí)政為民”為出發(fā)點(diǎn),在“三個(gè)代表”重要思想的指導(dǎo)下,身體力行地切實(shí)做到“權(quán)為民所用、情為民所系、利為民所謀”的領(lǐng)導(dǎo)目標(biāo)。這樣的領(lǐng)導(dǎo),人民群眾才會充分的信賴、擁護(hù)、支持,團(tuán)隊(duì)就會有凝聚力,這樣才能把每位教師的積極性、主動性、創(chuàng)造性發(fā)揮出來,才能把個(gè)人的思想融入到集體中,形成一種團(tuán)結(jié)向上的氛圍。我們常說,天時(shí)、地利、人和是國家興旺、事業(yè)成功的基礎(chǔ)。那么,創(chuàng)建一個(gè)和諧的教學(xué)團(tuán)隊(duì)是課程建設(shè)成敗的關(guān)鍵。我院自控原理課程組現(xiàn)有教師8人,正教授2人,副教授3人,講師3人,師資結(jié)構(gòu)尚可。隨著課程建設(shè)與教學(xué)改革的不斷深化,課程組已形成了一種互幫互助、團(tuán)結(jié)合作、研究學(xué)術(shù)、知識共享的和諧氛圍。長期以來,課程組要求每位教師在按教學(xué)大綱組織教學(xué)的同時(shí),應(yīng)根據(jù)教師各自的教學(xué)風(fēng)格、特點(diǎn),采用多種靈活、方便、有效的教學(xué)方法和手段,使學(xué)生掌握更多的知識與技能,培養(yǎng)學(xué)生動腦、動手的綜合創(chuàng)新能力,達(dá)到了良好的教學(xué)效果。2編寫好教好學(xué)的特色教材教材是教學(xué)內(nèi)容的載體,教材的質(zhì)量關(guān)系著課程的質(zhì)量。一本好的教材不是短時(shí)間內(nèi)突擊形成的,而必須有一個(gè)較長時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐與積累,在反復(fù)提煉、總結(jié)、修正的基礎(chǔ)上完善和發(fā)展的。自控原理課程組在教材建設(shè)方面,始終堅(jiān)持教材應(yīng)反映學(xué)科前沿動態(tài)及理論聯(lián)系實(shí)際的教育改革思想,在重基礎(chǔ)的前提下,強(qiáng)調(diào)工程方法的應(yīng)用。經(jīng)過課程組老師的共同努力,辛勤工作,2007年9月由機(jī)械工業(yè)出版社出版了自動控制理論基礎(chǔ)這本面向21世紀(jì)的電氣信息類教材。教材結(jié)構(gòu)從基礎(chǔ)知識、基47電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)2010年2月本原理出發(fā),由淺入深、循序漸進(jìn)的對自動控制理論知識進(jìn)行了分析講解,本書內(nèi)容選材適應(yīng)性強(qiáng),前后章節(jié)內(nèi)容聯(lián)系緊密,邏輯嚴(yán)謹(jǐn),語言簡潔,畫面清淅,易于學(xué)生理解和接受,學(xué)生普遍反應(yīng)良好,基本具備了好教好學(xué)這一特色。但從學(xué)生調(diào)查問卷反饋意見來看,我們目前編寫和使用的這本理論課教材,還存在著一些文字及符號方面的錯誤,個(gè)別習(xí)題的設(shè)計(jì)與編制有不妥之處。在內(nèi)容、可讀性以及圖文表現(xiàn)上還有待于進(jìn)一步深化和提高,許多任課教師與教學(xué)督導(dǎo)組老師也提出了中肯的修改意見和看法。因此,在教材的再版修訂過程中,我們還應(yīng)在這些方面多下功夫,與高等院校相關(guān)課程的主講教師進(jìn)行廣泛的交流和探討,力爭編寫出結(jié)構(gòu)完善,內(nèi)容新穎,圖文并茂,好教、好學(xué)、好用的21世紀(jì)優(yōu)秀教材。課程組正著手編寫的自控原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)與自控原理實(shí)驗(yàn)教材也將相繼出版。教材的建設(shè),除了強(qiáng)化理論課教材、教學(xué)參考書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)課教材外,還應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件、多媒體軟件、電子教案、教學(xué)資源庫、課程網(wǎng)站的配套建設(shè),借助于這些現(xiàn)代化教學(xué)手段,充分拓展學(xué)生的知識面,克服傳統(tǒng)課堂教學(xué)的局限性,形成一種開放式的教學(xué)模式,這是課程組下一步要抓緊做的工作。自控原理網(wǎng)站教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建原則是遵循教學(xué)規(guī)律,本著使學(xué)生方便、快捷、積極主動學(xué)習(xí)為目的,以知識點(diǎn)為基本單元,為每個(gè)知識點(diǎn)添加教學(xué)網(wǎng)絡(luò)素材,將知識點(diǎn)按層次關(guān)系和橫向聯(lián)系組織成框架,然后給每個(gè)知識點(diǎn)提供多種交互手段。即將建設(shè)的網(wǎng)站教學(xué)系統(tǒng)主要由四大版塊組成,它們是:網(wǎng)絡(luò)課堂、在線學(xué)習(xí)、考試系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。3加強(qiáng)教師科研工程實(shí)踐教師的科研經(jīng)歷與工程實(shí)踐對教學(xué)質(zhì)量起著決定性的影響,它首先是決定了教師啟發(fā)式教學(xué)的能力。在實(shí)踐中遇到過的一些問題往往可以在課堂上隨時(shí)補(bǔ)充。其次是有過工程實(shí)踐的教師對內(nèi)容的理解與把握會更深透,講課時(shí)可信手拈來、游刃有余,顯得生動自然,也很容易脫稿講課,避免了單調(diào)的公式推導(dǎo),從而強(qiáng)化了物理概念及理論應(yīng)用。調(diào)查問卷中反映出了學(xué)生對教師課堂單一死板的教學(xué)方法不滿。要營造生動、活潑、師生互動的課堂氛圍,讓學(xué)生充分體會到聽課是欣賞,也是一種享受的滿意的教學(xué)效果,就必須加強(qiáng)任課教師的科研工程實(shí)踐,并能有效的將科研成果轉(zhuǎn)化成教學(xué)資源,在課堂教學(xué)中體現(xiàn)出來。例如:參加過電廠或化工廠鍋爐液位控制系統(tǒng)項(xiàng)目的老師,在講授閉環(huán)控制的概念及特點(diǎn)時(shí),會講得生動、形象、透徹,而不是照本宣科,這都源于他有過親身實(shí)踐的經(jīng)歷。希望學(xué)?；?qū)W院給長期講授專業(yè)基礎(chǔ)課的教師能創(chuàng)造一些科研或工程實(shí)踐的機(jī)會。4多樣化的課堂教學(xué)方法現(xiàn)代教學(xué)方法在整個(gè)教學(xué)過程中,所采用的方法和措施都以教學(xué)對象?學(xué)生為中心,以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性為突破口,從而制定出行之有效的教學(xué)方案。筆者在課堂教學(xué)中,結(jié)合自控原理這門課程的特點(diǎn),采用了任務(wù)驅(qū)動式、啟發(fā)參與式、提問式和開放式等多種教學(xué)模式。下面著重談一下任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法的應(yīng)用。被動的學(xué)習(xí)常常會使學(xué)生感到平淡無味,甚至感到老師在照搬書本,降低了授課質(zhì)量和效率。如果學(xué)生帶著興趣和問題來聽課,其學(xué)習(xí)的主動性和積極性就自然大大提高。為此在教學(xué)時(shí)我會在課前、課后布置一些任務(wù)式的內(nèi)容,讓學(xué)生去完成,從而達(dá)到綜合掌握知識的目的。在講授每一章節(jié)內(nèi)容之前,要給學(xué)生布置預(yù)習(xí)作業(yè),作業(yè)要求學(xué)生復(fù)習(xí)下一章節(jié)要用的一些數(shù)學(xué)知識,回答下一章要學(xué)的主要內(nèi)容及其應(yīng)用范圍,并且要重點(diǎn)歸納出難點(diǎn)內(nèi)容。這樣可以讓學(xué)生帶著問題或任務(wù)來聽課,授課質(zhì)量和效率大幅度提高。5實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與展望經(jīng)過教學(xué)、實(shí)踐的不斷改革,我院現(xiàn)開設(shè)的自控原理實(shí)驗(yàn)把物理仿真(6學(xué)時(shí))和計(jì)算機(jī)Matlab語言仿真(6學(xué)時(shí))兩種實(shí)驗(yàn)手段有機(jī)的結(jié)合了起來,取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。在模擬機(jī)上進(jìn)行自控原理物理仿真,主要目的是讓學(xué)生掌握用運(yùn)算放大器構(gòu)成基本典型環(huán)節(jié)的方法和各環(huán)節(jié)的實(shí)際特性與理想特性的差異；讓學(xué)生明白實(shí)際應(yīng)用的自控系統(tǒng)在正式投產(chǎn)前,都必須在模擬機(jī)上進(jìn)行模擬系統(tǒng)運(yùn)行,并通過加進(jìn)各種校正裝置,使靜、動態(tài)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。在模擬機(jī)上的實(shí)驗(yàn)取得滿意效果后,再進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn),最后才將實(shí)際的控制系統(tǒng)投入使用。因此,掌握模擬機(jī)的使用方法對以后的實(shí)際工作是很有好處的。(下轉(zhuǎn)第78頁)57第32卷增刊電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)自發(fā)形成知識鏈接網(wǎng)絡(luò),沒有人的主動參與組織,機(jī)器還是僵化的機(jī)器,技術(shù)也不會有生命力。3數(shù)字化環(huán)境影響能力養(yǎng)成觀察在數(shù)字化環(huán)境中的工作、生活狀態(tài),不難發(fā)現(xiàn)已成事實(shí)的種種變化:用鴨嘴筆在硫酸鋇紙上繪制工程圖的過程已為工作站上運(yùn)用AutoCAD取代；文字編輯、圖象處理更多的是在鼠標(biāo)移動中完成。環(huán)境、條件、工具、方法的變化必然引發(fā)學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)行為的變化,能力培養(yǎng)的原有定式亦將有所改變。最明顯的變化是學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)時(shí)間的改變,豐富的網(wǎng)絡(luò)資源不受時(shí)間地域限制,在網(wǎng)絡(luò)上幾乎是有求必應(yīng)、有求必得。如此變化的好處是主動學(xué)習(xí)的條件愈來愈寬松、愈來愈充分,而代價(jià)是學(xué)習(xí)者的依賴性易在不知不覺中滋生。運(yùn)用數(shù)字化工具教學(xué)對學(xué)生的影響也是類似的?，F(xiàn)在越來越多的課程教案采用網(wǎng)頁或幻燈片的形式,復(fù)制、拷貝很容易,學(xué)生做筆記的必要性隨之降低。面對這種變化,急需建立與之相適應(yīng)的能力培養(yǎng)機(jī)制和能力訓(xùn)練環(huán)境,好比孩子長大了不宜再用幼兒童車練習(xí)騎術(shù)一般,必須花精力營造適合人才培養(yǎng)、能力培養(yǎng)的大環(huán)境,改變?yōu)閷W(xué)而學(xué)、為做而做、對上負(fù)責(zé)的思維慣性,使數(shù)字化的生活、學(xué)習(xí)環(huán)境真正成為學(xué)生成材、成人的健康的土壤。4結(jié)論在技術(shù)與文化持續(xù)交替、內(nèi)外互動的循環(huán)中,求索未知的原始動力是永恒的,總有技術(shù)成果與文化觀念結(jié)伴而生。當(dāng)數(shù)字化的技術(shù)環(huán)境成為工作、生活中日益重要的元素時(shí),教學(xué)過程不僅要面對、適應(yīng)此種變化,同時(shí)必須認(rèn)真研究由此產(chǎn)生的文化行為。教學(xué)有法,而無定法,貴在得法。在課程教學(xué)這個(gè)多元復(fù)合的整體中,人與物、原理與方法、設(shè)計(jì)與實(shí)踐、內(nèi)在動因與外部呈現(xiàn),相互依存、交互作用,只有不斷探索、不斷總結(jié),才能為培養(yǎng)新世紀(jì)的新型人才做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1薛定宇.控制系統(tǒng)仿真與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),機(jī)械工業(yè)出版社,2005.12洪乃剛.電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真,機(jī)械工業(yè)出版社,2006.5(上接第75頁李昌春等文)Matlab語言是目前控制界應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)仿真軟件。利用Matlab軟件包中的Simulink工具和控制系統(tǒng)工具箱中的有關(guān)函數(shù)命令,模擬機(jī)上不能完成的實(shí)驗(yàn),均可得以實(shí)現(xiàn),且仿真效果好,結(jié)果準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)證明,使用Matlab軟件進(jìn)行自控原理仿真實(shí)驗(yàn),不僅方便了教師的教學(xué)工作,而且使學(xué)生能更加直觀的理解和掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對硬件實(shí)驗(yàn)也可起到很好的輔助作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)及其有限,學(xué)生的實(shí)際動手能力與自主創(chuàng)新能力均未得到充分的發(fā)揮。因此,我們下一步的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革就是探索開放式的教學(xué)模式。不僅要在時(shí)間上實(shí)行開放,讓學(xué)生有更大的自由度,而且在內(nèi)容上也要開放,老師可提供一些加選的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,或由學(xué)生自己設(shè)計(jì)感興趣的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),這樣可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)他們動手、動腦的綜合創(chuàng)新思維能力,同時(shí)也加深了理論知識的深入理解。青年學(xué)生思想活躍,很容易產(chǎn)生新的創(chuàng)意、新的設(shè)計(jì)、新的技術(shù)、新的產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室是高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的主戰(zhàn)場,我們要充分利用好這塊教學(xué)園地。6結(jié)束語課程建設(shè)仍在不斷的深入,打造精品課程是我們努力和奮斗的目標(biāo),然而精品是需要時(shí)間和實(shí)踐的檢驗(yàn),需要不斷的錘煉。要使自控原理