摘要:《自動控制原理》是電氣專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課。針對高職院校大學生的具體情況,《自動控制原理》教學應突出兩點:淡化推導、強化建模;以實驗為手段,以課程設計為核心。
關鍵詞:自動控制原理;教學改革;數學推導;數學建模
1 引言?!蹲詣涌刂圃怼肥请姎庑畔㈩悓I(yè)一門重要的專業(yè)基礎課,理論性和工程實踐性都較強。課程涉及數學,電子,機械等多門學科知識,內容多、概念抽象、涉及面廣,使得教師和學生在“教”和“學”的過程中普遍感到一定難度。針對這樣一種現狀,傳統(tǒng)的“課堂講授+驗證性實驗”是難以取得好的教學效果的。
筆者從《自動控制原理》課程特征的角度出發(fā),采取了相應的教學方法,收到了較好的效果。
2 高職院校《自動控制原理》課程的特征
現階段的高等職業(yè)技術教育中,對學生實踐性要求很高。面對學生的這一特點,在教授《自動控制原理》課程的過程中,發(fā)現存在幾方面的問題:一、學生的學習目的不明確。不同于本科院校的學生,高職院校學生普遍感到該課程與以后的后續(xù)課程沒什么關系,學習積極性不高。 二、概念抽象,學生理解困難。這是《自動控制原理》教學過程中普遍存在的問題,教師可以通過恰當的舉例,化抽象為具體,便于學生理解。三、要求學生數理基礎較好?!蹲詣涌刂圃怼飞婕案叩葦祵W的基礎知識,主要是運用拉普拉斯變換等數學工具。
3 教學過程中采用的教學方法
3.1 淡化推導,強化建模
3.1.1 淡化推導
對于高職院校學生,高等數學要求不高,對于《自動控制原理》課程中經常會運用的拉氏變換的內容介紹很少。多數學生沒有足夠的能力運用拉氏變換完成相應的推導。由此產生厭學情緒,嚴重影響教學效果。因此,在教學過程中,我以夠用為原則,讓學生熟記幾個常用的函數變化結果,要求學生會使用拉氏變換表查找復雜、非常用函數變換結果。這樣,淡化公式推導,使學生更容易接受,增強學習積極性、主動性。
3.1.2 強化建模
建模是指一個知識體系整體的認知,全面掌握知識的內容,有利于對知識體系框架結構的認識。學生學習《自動控制原理》過程中,容易只見樹木,不見森林,各知識點機械分割,缺乏有機聯系,更不知道自控理論用于何處和怎樣具體應用。
強化建模需要全面系統(tǒng)掌握自控理論,以分析或設計一個自動控制系統(tǒng)為主線,先建立系統(tǒng)數學模型,得出系統(tǒng)的微分方程、傳遞函數和動態(tài)結構圖,再運用時域分析法、頻率特性法或根軌跡法分析,進行工程計算,最后得到系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能、快速性能、準確性能。教學中特別注意在各章節(jié)內容講解開始、結束時,反復強調該部分在經典控制理論中的具體位置、作用,并對相應內容進行對比、分析。避免學生知識點孤立,知識點不能連貫。
3.2 以實驗為手段,以課程設計為核心
3.2.1 以實驗為手段
實驗是專業(yè)課教學的重要環(huán)節(jié)。在實驗課程教學中,應充分利用現代技術和網絡計算機技術,調動學生的積極性和動手能力。一、在實驗中采用多媒體授課方式,用獨立制作的課件講授實驗原理及實驗方法,盡可能將虛擬電子工作臺軟件WEB,仿真軟件MATLAB、SIMULINK用于實驗操作中進行分析,讓學生增強感性認識。二、改變單一的按部就班的方式,在實驗內容的安排上從簡單到復雜,由驗證的實驗到設計性實驗,由淺入深、循序漸進,加強學生解決實際問題的能力。三、在教學中激發(fā)學生的主動性,注重教與學的互動,盡量只講基本的操作方法,然后讓學生自己發(fā)現問題,獨立完成實驗結果的分析,得到自己的結論。
3.2.2 以課程設計為核心
課程設計能使學生完成一個完整的系統(tǒng)設計過程。根據系統(tǒng)的結構,各單位相互關系和參數,確定系統(tǒng)固有部分的數學模型;對系統(tǒng)的固有部分框架進行近似處理與簡化,在此基礎上求得系統(tǒng)固有部分的頻率特性;根據使用要求,確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性;再根據性能指標的要求,確定預期特性;將系統(tǒng)固有部分的頻率特性和預期頻率特性進行比較,確定校正裝置結構與參數。通過課程設計,使學生參與整個系統(tǒng)的設計,掌握應用理論知識、形成解決實際問題的能力。
4 結束語
以上是筆者對《自動控制原理》教學改革中的一點體會,對于這類課程,教師在教學過程中把握“必須、夠用”的原則,形成理論和實踐充分結合,調動學生的積極性,充分體現高職教學學以致用的特點。
參考文獻
[1]潘豐.《自動控制原理》課程改革和實踐[J].無錫教育學院學報,2002,22(3):43-45
[2]王艷.《自動控制原理》課程教學改革與創(chuàng)新實踐[J].j江南大學學報2007,27(4):49-51
[3]薛定宇.控制系統(tǒng)計算機輔助設計--MATLAB語言及其應用[M].清華大學出版社,2002