郭方營
摘要:本文將H型理論與實踐并舉的教學模式應用到高職院?!蹲詣涌刂圃怼氛n程教學中,理論部分強調把握知識主線,實踐環(huán)節(jié)將傳統(tǒng)單一的實驗轉變成遞進式的實訓項目,用工廠實際案例加強理論與實踐的融合。在教學中體現(xiàn)以學生為中心的主體地位,通過教學模式改革,逐步解決自控原理教學中存在的問題,提高了學生的學習積極性。
關鍵詞:自動控制原理;H型教學模式;遞進式
一、自動控制原理的定位及面臨的問題
自動控制原理是電氣自動化專業(yè)的核心基礎課程,主要培養(yǎng)學生利用控制理論的思想方法,分析和解決實際工程的能力,能夠從事自動控制系統(tǒng)調試和維護的工作,同時自動控制原理也是專升本考試的必考課程。
作為一門理論性很強的課程,需要具備一定的數(shù)學、電路基礎知識,教材難度雖然有所降低,但由于學生的基礎不牢或者是該課程的先行課程在大二上學期同步開展,加上實驗課依舊基于傳統(tǒng)的試驗箱來完成,學生在教師的指導下只能就某一個實驗內容完成實驗得出結果,實驗和實驗之間缺乏關聯(lián)關系,理論教學與實際脫軌,無法充分調動學習的熱情,出現(xiàn)了教師難教、學生想學學不會的尷尬局面。
針對以上教學中存在的問題,程曼采用了層次化的實驗教學模式,將科研項目應用到實驗中[1];左希慶提出了以能力本位為核心的課程改革方案[2];陳雪波引入了關聯(lián)的教學方法,并以實例分析了二階系統(tǒng)時域分析與參數(shù)根軌跡的關聯(lián)關系[3]。以上成果在實際應用中都有一定的局限性,因此為了提高學生的學習積極性,根據(jù)該門課程的實際情況,需要將原來偏理論輕實踐的模式,向理論與實踐同步發(fā)展的模式轉變,也就是要進行H型教學模式的轉變。
二、H型教學模式的改革
H型教學模式指的是自動控制原理既要保留經(jīng)典控制理論不缺失,又要改善實驗環(huán)節(jié),理論為實驗做基礎,實驗是對理論更好的應用,H型教學模式中間的橫線指的是工程實例,它是連接理論和實踐的橋梁,理論可以為工程應用提供依據(jù),工程應用又可以為理論的改進提供數(shù)據(jù)和支持。
1.把握知識主線,做好理論支撐
H型模式左邊的豎線表示的是理論部分,本課程表面看起來數(shù)學公式較多且難以理解,但是每一章節(jié)的知識點具有關聯(lián)關系,只要將五種數(shù)學建模方法、三種性能指標、三種分析方法、三種校正方法連接起來就可以形成一條知識主線。
系統(tǒng)的五種數(shù)學建模分別是微分方程、傳遞函數(shù)、系統(tǒng)動態(tài)結構圖、梅森公式、復阻抗法;三種性能指標是穩(wěn)定性、準確性和快速性,三種指標發(fā)生沖突時以穩(wěn)定為前提;三種分析方法分別是時域分析法、根軌跡法、頻域分析法,在時域分析方法里面主要是利用勞斯判據(jù)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差分析系統(tǒng)的準確性以及使用上升時間、峰值時間、調節(jié)時間衡量系統(tǒng)的快速性;根軌跡法是指利用作圖的方法通過系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)來分析系統(tǒng)的閉環(huán)性能;頻域分析法也是利用繪制伯德圖、對數(shù)頻率特性曲線圖、奈奎斯特圖等分析系統(tǒng)的性能,通過上述方法驗證數(shù)學模型的好壞,如果系統(tǒng)性能欠佳,可以使用串聯(lián)超前校正、串聯(lián)滯后校正以及串聯(lián)超前滯后校正對系統(tǒng)進行補償和校正,達到優(yōu)化的目的。
2.由傳統(tǒng)單一實驗向遞進式實訓項目模式轉變
H型教學模式右邊的豎線指的是實驗部分,自控原理每個實驗之間存在關聯(lián)關系,只要以一個完整的工程實例為實訓項目,就可以把所涉及到的實驗按照遞進式的方法連接起來,以直流電機單閉環(huán)調速系統(tǒng)為例,整個實驗包括典型環(huán)節(jié)的測試、PI控制器的應用、MATLAB虛擬仿真、實訓臺接線實物驗證。每個實驗環(huán)節(jié)采用遞進式展開,實驗由易到難,前面的實驗是后面實驗的基礎和應用,每個實驗都是總實驗環(huán)節(jié)的組成部分,而且實訓項目來自工程實際的案例,用遞進式的實訓項目取代傳統(tǒng)單一實驗,用工程實際案例代替試驗箱,這樣的實驗環(huán)節(jié)才更加實用,才能更好的起到為理論講授帶來輔助的作用。
3.依托工程案例,做好理論和實踐結合的紐帶
H型教學模式中間的橫線表示的是工程案例,理論最終要應用到實踐,實踐也是理論更新的來源。工程實例可以來源于企業(yè)案例,也可以來源于教師的科研項目。
三、教學方法的改進
在教學中應該體現(xiàn)學生的主體性,以學生為中心,教師引導的教學方法主要體現(xiàn)在六個方面,課前預習、學生課堂回答問題并針對某一知識點進行課堂講解,實踐動手、學生課堂或課后互動討論交流、課后作業(yè)和課外知識的收集、以及課堂師生互動與教學反饋,六個方面都體現(xiàn)出學生的參與性,每個方面也都要有教師進行指導,學生和教師在教學中分工明確,既體現(xiàn)學生的主體性,又發(fā)揮教師的引領作用。
四、總結
將H型教學模式應用到《自動控制原理》課程改革中,讓理論部分與實踐環(huán)節(jié)同步提高,相互支撐,是教學模式改革的創(chuàng)新點,以上的教學模式在自動化專業(yè)行了嘗試,相比以前的教學模式取得了一定成效,學生的興趣提高明顯,但同時也面臨著一些問題,一是實驗部分缺乏與教學模式匹配的實訓指導書,二是針對工程實例的實訓室尚未形成,只能暫時在不同的實驗室完成遞進式的實驗。但是隨著教學模式逐步完善,學生的積極性會進一步得到激發(fā),學生的工程實踐能力會得到明顯的提高。
參考文獻:
[1]程曼,袁洪波,張曙光.自動控制原理實驗課程教學模式探索[J].農業(yè)網(wǎng)絡信息,2014(1):115-117.
[2]左希慶,劉恒娟,錢陣華.以能力本位為核心的高職自動控制原理課程改革[J].張家口職業(yè)技術學院學報,2007,20(3):40-41.
[3]陳雪波,歐陽鑫玉.自動控制原理教學中的關聯(lián)教學實例[J].中國科技創(chuàng)新導刊,2012(25):110-111.
[4]夏靜萍,王瑛.自控控制原理實驗教學探究[J].實驗室研究與探索,2013,32(12):184-189.