王永林

中原工學(xué)院 鄭州 450007

1 引言

運(yùn)動(dòng)控制課程是中原工學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)的一門核心專業(yè)課，涉及的知識(shí)面寬，應(yīng)用范圍廣，融匯基礎(chǔ)理論、技術(shù)基礎(chǔ)和工程技術(shù)為一體，具有極強(qiáng)的理論性、技術(shù)性和實(shí)踐性，所以學(xué)好該門課對(duì)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力有著重要的意義。但由于該課程概念、公式繁多，理論抽象，信息量大，綜合性強(qiáng)，學(xué)生普遍反映比較難學(xué)，選課和聽課情緒不高。

針對(duì)課程存在的問(wèn)題，結(jié)合多年的教學(xué)體會(huì)并借鑒相關(guān)高校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制課程的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核方式進(jìn)行改革研究。

2 課程當(dāng)前存在的問(wèn)題

1）學(xué)生對(duì)課程的意義認(rèn)識(shí)不全面，學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，在學(xué)習(xí)過(guò)程中比較茫然，沒(méi)有方向感，缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2）運(yùn)動(dòng)控制的先修課程有電機(jī)學(xué)、自動(dòng)控制原理和電力電子技術(shù)等，很多學(xué)生反映這些課程沒(méi)學(xué)好，所以對(duì)運(yùn)動(dòng)控制課程望而生畏，喪失興趣，在分方向選課的模式下，回避該門課程。

3）傳統(tǒng)課堂教學(xué)通常采用“滿堂灌”的教學(xué)方法講授理論知識(shí)，學(xué)生只能機(jī)械地記憶原理，比較枯燥、乏味，學(xué)習(xí)興趣和積極性不高。

4）由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限，通常是一組多人，實(shí)際動(dòng)手的學(xué)生有限；學(xué)生做實(shí)驗(yàn)也是機(jī)械地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟進(jìn)行操作，很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)前數(shù)字調(diào)速是趨勢(shì)，但由于多種因素限制，實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒(méi)能及時(shí)更新，實(shí)驗(yàn)還是以模擬裝置為主，無(wú)法滿足現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。課程設(shè)計(jì)往往由于設(shè)備條件限制而變成紙上談兵。

3 理論教學(xué)改革

3.1 上好緒論課

學(xué)生對(duì)課程不感興趣，一個(gè)重要原因就是不知道課程有什么用。為此，要認(rèn)真?zhèn)湔n，廣泛搜集資料，充分利用多媒體技術(shù)，采用文字、圖表、動(dòng)畫、影片等多種形式，在緒論課上讓學(xué)生充分了解課程的開設(shè)意義和主要內(nèi)容，把什么是“運(yùn)動(dòng)控制”講解清楚，突出電力傳動(dòng)相對(duì)于其他傳動(dòng)方式（液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、柴油機(jī)傳動(dòng)等）的優(yōu)勢(shì)，并用實(shí)例強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)用性和應(yīng)用的廣泛性。

3.2 處理好本課程與其他課程的關(guān)系

運(yùn)動(dòng)控制課程是一根線，把很多先修課程聯(lián)系起來(lái)并用于解決實(shí)際問(wèn)題。這一點(diǎn)可以反映出運(yùn)動(dòng)控制課程的重要性和實(shí)用性，但也造成學(xué)生因某門先修課沒(méi)學(xué)好而畏懼運(yùn)動(dòng)控制課程的現(xiàn)象。針對(duì)這種狀況，采取與先修課課程的任課教師經(jīng)常溝通的措施，做好分工合作，一是使講課內(nèi)容不重復(fù)，二是請(qǐng)他們?cè)谥v課時(shí)把相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化，為學(xué)生下一步學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)控制課程鋪路。另外向?qū)W生強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制課程所用的先修課知識(shí)點(diǎn)是有限的，且是結(jié)論性的知識(shí)，也不是運(yùn)動(dòng)控制課程的重點(diǎn)（因先修課已學(xué)過(guò)），讓學(xué)生減少畏懼心理，增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心。

現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)控制課程教材，對(duì)數(shù)字調(diào)速內(nèi)容涉及不多，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)介紹更少，為此專門開設(shè)微機(jī)控制調(diào)速課程。現(xiàn)在變頻器在工業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，所以還開設(shè)了變頻器及其應(yīng)用課程，專門講解變頻器與其具體使用方法。課程之間分工合作，將重點(diǎn)、難點(diǎn)分?jǐn)?，可弱化單門課程的難度，增加內(nèi)容的深度。

3.3 改進(jìn)課堂教學(xué)方法

1）任務(wù)驅(qū)動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”是在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中，學(xué)生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個(gè)共同的任務(wù)，在強(qiáng)烈的問(wèn)題動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)資源的積極主動(dòng)應(yīng)用，進(jìn)行自主探索和互動(dòng)協(xié)作的學(xué)習(xí)[1]。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)作為一種“系統(tǒng)”，具有“系統(tǒng)”的特性，就是各環(huán)節(jié)之間存在聯(lián)系。因此在系統(tǒng)的框架下，采用讓學(xué)生解決任務(wù)的方式學(xué)習(xí)各知識(shí)點(diǎn)。比如講完緒論課，給學(xué)生布置一個(gè)項(xiàng)目：晶閘管直流單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，讓學(xué)生把有關(guān)建模、檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)、控制器設(shè)計(jì)等內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，并逐個(gè)突破。教師向?qū)W生講授有關(guān)理論知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與項(xiàng)目中要解決的問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和針對(duì)性。

2）充分利用多種教學(xué)手段。板書作為一種傳統(tǒng)的教學(xué)手段，將課程內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)扼要有序地呈現(xiàn)在黑板上，有利于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容有整體的把握，有緩沖時(shí)間消化記憶；多媒體技術(shù)讓教師把時(shí)間花在課外，從而高效利用課堂時(shí)間，增大信息量，提供圖像、動(dòng)畫、影片等具有視覺沖擊的內(nèi)容提高學(xué)生感性認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)興趣；網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)作為課堂教學(xué)的延伸，使學(xué)生能隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，打破時(shí)空限制，學(xué)校引進(jìn)的“網(wǎng)絡(luò)課堂”系統(tǒng)為教師進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了便利。另外，通過(guò)每周專門安排時(shí)間（課外）、網(wǎng)絡(luò)課堂系統(tǒng)的交流討論模塊、QQ、電子郵件等多種方式進(jìn)行課程答疑，彌補(bǔ)多區(qū)辦學(xué)模式下師生交流不易的缺陷。多種教學(xué)手段相得益彰，共同為提高教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。

3）充分利用仿真軟件。在理論分析之后，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，能使學(xué)生直觀地看到系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果，直接觀察參數(shù)變化和擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，和教材內(nèi)容相印證，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容的理解度和認(rèn)可度。目前應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制課程教學(xué)的仿真軟件有Proteus、VisSim、PLECS、Saber和MATLAB等[2]。

4 實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)人才知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑和手段。對(duì)于培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才的高校，其重要性是不言而喻的。

4.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)改革

針對(duì)原有的以模擬調(diào)速為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，近年來(lái)做了改革。中原工學(xué)院現(xiàn)有某公司生產(chǎn)的電力電子與交直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)10多套，能開設(shè)“晶閘管—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開環(huán)特性測(cè)試”“帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)”“雙閉環(huán)不可逆調(diào)速系統(tǒng)”等直流模擬調(diào)速實(shí)驗(yàn)。雖然模擬設(shè)備對(duì)學(xué)生直觀了解系統(tǒng)組成有幫助，但已顯得落伍。為了適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)，微機(jī)控制調(diào)速開設(shè)了數(shù)字實(shí)驗(yàn)。為了解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足的問(wèn)題，暫時(shí)開設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)：“單片機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)”采用Proteus軟件，“同步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)”采用MATLAB軟件?！爱惒诫妱?dòng)機(jī)的變頻調(diào)速”實(shí)驗(yàn)采用西門子MM440變頻器代替笨重的舊式變頻器，在學(xué)校自主開發(fā)的“TEUD紡織電氣綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)裝置”上進(jìn)行。“TVT-99D機(jī)械手運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”作為演示實(shí)驗(yàn)。新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也在積極申請(qǐng)中。

4.2 課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)改革

以往的課程設(shè)計(jì)由于缺乏硬件設(shè)備，通常由教師給一些原始數(shù)據(jù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，學(xué)生做一些理論分析和計(jì)算，畫下原理圖，不去具體實(shí)現(xiàn)，所以很難達(dá)到實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果。為了改善這一狀況，與微處理器與接口技術(shù)課程組的教師合作開設(shè)了“直流電機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)”的課設(shè)題目，使學(xué)生通過(guò)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)物制作，對(duì)如何設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有了整體的把握，提高了工程實(shí)踐能力。

4.3 重視第二課堂

為了進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，鼓勵(lì)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽和“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽等各種競(jìng)賽；鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研工作，促進(jìn)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。中原工學(xué)院已多次承辦電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽河南賽區(qū)賽事，近幾屆基本上次次都能斬獲全國(guó)一等獎(jiǎng)，在其他賽事中也取得不俗的成績(jī)。學(xué)校在每屆電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽前專門針對(duì)競(jìng)賽對(duì)學(xué)生進(jìn)行的綜合培訓(xùn)活動(dòng)，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、鍛煉和提高動(dòng)手能力的一次好機(jī)會(huì)。

5 考核方式改革

加大對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的考核，將項(xiàng)目作業(yè)引入最后的成績(jī)?cè)u(píng)定中。針對(duì)傳統(tǒng)考核方式的弊端，嘗試進(jìn)行改革。

1）針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制課程內(nèi)容復(fù)雜、公式較多、閉卷考試難以出題考查課程某些重點(diǎn)內(nèi)容的狀況，嘗試將閉卷考試改為開卷考試。采用理論聯(lián)系實(shí)際的試題，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的活學(xué)活用能力。

2）將前述任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)過(guò)程中布置的項(xiàng)目作業(yè)作為最終考評(píng)的內(nèi)容之一。這樣，學(xué)生最終成績(jī)由以下幾部分組成：平時(shí)成績(jī)（作業(yè)+實(shí)驗(yàn)+考勤）占20%，項(xiàng)目作業(yè)占10%，期末卷面成績(jī)占70%?？荚u(píng)項(xiàng)目作業(yè)，既考查了學(xué)生的實(shí)踐能力，也是對(duì)學(xué)生積極參與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的一種督促。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)人才需求的變化，教學(xué)改革的探索是持續(xù)不斷的，今后將以培養(yǎng)社會(huì)需求型人才為目標(biāo)，不斷深化教學(xué)改革，提高人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

[1]鄒于豐.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].梧州學(xué)院學(xué)報(bào),2008,18(6):69-72.

[2]沈艷霞,潘庭龍,紀(jì)志成.CDIO-P培養(yǎng)模式下運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程改革探索[J].江南大學(xué)學(xué)報(bào):教育科學(xué)版,2009,29(3):270-273.