自動(dòng)控制原理教育方式革新

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一、自動(dòng)控制原理教學(xué)改革

自動(dòng)控制理論教學(xué)的內(nèi)容是研究自動(dòng)控制的共性與規(guī)律的學(xué)科，是機(jī)械專業(yè)必修的課程，所以在機(jī)械專業(yè)教學(xué)中是十分重要的基礎(chǔ)課程。自動(dòng)控制理論主要包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論等，同時(shí)也包括了近幾年逐步形成的新興自動(dòng)控制理論等，在新的教學(xué)改革推動(dòng)下，對(duì)自控原理的教學(xué)方法也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適度的調(diào)整以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)對(duì)畢業(yè)生的需求。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)自動(dòng)控制原理理論性較強(qiáng)，難度高因此在教學(xué)中應(yīng)重視概念的理解，弱化計(jì)算過(guò)程分析。因?yàn)橹挥姓瓶鼗靖拍畈拍苄纬筛行哉J(rèn)識(shí)，進(jìn)而深化學(xué)習(xí)過(guò)程。在教學(xué)中利用實(shí)例進(jìn)行講解往往可以到達(dá)事半功倍的效果。如在基本概念的教學(xué)中講解“自動(dòng)化控制系統(tǒng)的定義和組成”就應(yīng)當(dāng)先讓學(xué)生明白系統(tǒng)的控制過(guò)程，可以利用實(shí)際的案例對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分解并講解，利用自動(dòng)與手動(dòng)系統(tǒng)的對(duì)比來(lái)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)的原理與優(yōu)勢(shì)。最好采用貼近生活的案例，讓學(xué)生容易理解。因此應(yīng)將這個(gè)思路貫穿到教學(xué)方法的改革中。另外，對(duì)教學(xué)內(nèi)容也需要進(jìn)行必要的調(diào)整。自動(dòng)控制原理的教學(xué)過(guò)程主要突出的是課程固有的方法論特點(diǎn)，作為基礎(chǔ)課程其主要目標(biāo)是讓學(xué)生建立系統(tǒng)化觀念，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與主板設(shè)計(jì)的能力，為其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。教學(xué)的內(nèi)容主要有四個(gè)部分組成，控制系統(tǒng)基本概念和數(shù)學(xué)模型建立、分析方式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與實(shí)踐。其中基礎(chǔ)理論的教學(xué)是不可或缺的內(nèi)容，必須作為重點(diǎn)進(jìn)行講解。而控制系統(tǒng)的頻域和時(shí)域校正則可以選擇性的講解，因?yàn)檫@部分內(nèi)容利用Matlab就可完成。

二、具體教學(xué)方法分析

1.理論教學(xué)。首先，應(yīng)將理論與軟件仿真結(jié)合起來(lái)。在教學(xué)過(guò)程中如遇到理論教學(xué)，應(yīng)從控制的實(shí)例出發(fā)，通過(guò)引入的Matlab軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，方便講解與演示系統(tǒng)控制的過(guò)程和控制結(jié)果，從感官認(rèn)識(shí)到理論認(rèn)識(shí)之間完成自然的轉(zhuǎn)化，最后在對(duì)模擬過(guò)程進(jìn)行定量分析計(jì)算，完成綜合課題與單元課題、單個(gè)課題的教學(xué)。這樣在課題完成的過(guò)程中學(xué)生就可按照教師的引導(dǎo)自主的查找信息、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。其次，在教學(xué)中引入課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。在教學(xué)中自動(dòng)控制的理論始終都要應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此在實(shí)際的教學(xué)中，應(yīng)適當(dāng)?shù)囊胝n程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化理論指導(dǎo)實(shí)際的作用，讓學(xué)生明確理論與實(shí)踐之間的關(guān)聯(lián)在哪里。如在講解控制系統(tǒng)校正等知識(shí)后，可以讓學(xué)生實(shí)際嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)校正電路，并利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備與仿真軟件來(lái)檢測(cè)其效果，這樣可以提高學(xué)生對(duì)理論的理解與動(dòng)手能力。

2.增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的效果。利用分層實(shí)驗(yàn)，為了發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)的作用，在實(shí)驗(yàn)課程的開展中應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行分類，如分為基本實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等，同時(shí)利用仿真軟件進(jìn)行自動(dòng)控制原理與應(yīng)用的仿真實(shí)驗(yàn)?；緦?shí)驗(yàn)主要涉及的是內(nèi)容與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián)，充分體現(xiàn)課程的實(shí)踐特征，一般在實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)就可完成；綜合性實(shí)驗(yàn)是將具有特定功能的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，通常在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)完成大部分教學(xué)內(nèi)容，部分在課余時(shí)間完成；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，主要是針對(duì)實(shí)際控制線路的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，此類設(shè)計(jì)通常在課余時(shí)間由學(xué)生自主完成。另外還可以讓學(xué)生制作自控小車，使其在理論學(xué)習(xí)完成后將知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。注重內(nèi)外結(jié)合。在教學(xué)中應(yīng)將課內(nèi)與課外相結(jié)合的方式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法上進(jìn)行全面的調(diào)整與改進(jìn)，改變?cè)械某Ｒ?guī)實(shí)踐方式，將試驗(yàn)教學(xué)從過(guò)程的驗(yàn)證性向綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在綜合實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目與內(nèi)容，將課外活動(dòng)引入到實(shí)踐課程中，利用設(shè)計(jì)比賽、科技活動(dòng)等鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用課題知識(shí)，在活動(dòng)和比賽中進(jìn)行交流與學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)在此種方式的幫助下拓展到課外，讓學(xué)生提高對(duì)理論學(xué)習(xí)的興趣。增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)對(duì)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行合理的優(yōu)化與組合，在教學(xué)手段方面應(yīng)引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，因?yàn)樵谧詣?dòng)化教學(xué)中，主要突出的是學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)其設(shè)計(jì)與實(shí)踐的能力是教學(xué)的目標(biāo)，因此在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)重點(diǎn)檢驗(yàn)學(xué)生這個(gè)動(dòng)手能力的優(yōu)劣，所以引入必要的仿真與檢查手段可以幫助學(xué)生與教師進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)價(jià)。如在自控原理教學(xué)的同時(shí)引入Matlab仿真設(shè)計(jì)的內(nèi)容，讓學(xué)生可以掌握仿真知識(shí)，以此作為學(xué)習(xí)理論與實(shí)踐的輔助，利用仿真來(lái)驗(yàn)證理論與實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)情況。

綜合的看，機(jī)械專業(yè)的自動(dòng)控制原理教學(xué)是作為自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)而引入到教學(xué)中的，其概念性價(jià)值大于其本身的計(jì)算與分析的價(jià)值，因此要在教學(xué)中進(jìn)行改革就必須注重方法的實(shí)踐性，利用時(shí)間與理論的結(jié)合讓學(xué)生明確自控系統(tǒng)的主要原理與過(guò)程是最終教改的目標(biāo)。