《自动控制原理》教学改革探索
摘 要:《自动控制原理》是电类专业的专业基础课,其有很强的理论性和抽象性,学生学习起来有很大的难度,为改善该课程的教学效果,激发学生的学习兴趣,提出教学内容和教学方法等方面的多种改革措施。从改革效果来看,此种改革方法有效提高了教学效果,增强了学生学习的兴趣和主体参与意识,改革成效明显。
关键词:自动控制原理 教学内容 教学方法
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)12(a)-0127-02
自动控制原理是自动化专业和电气专业重要的专业基础课。该课程理论性较强,对高等数学、复变函数等数学知识和电路、模拟电路等电子技术知识有很大的依赖性。其开设的主要目的是培养学生的专业素养和分析、设计能力,在自动控制类专业的学科体系中占据着十分重要的地位[1,2]。 1 当前教?W现状
笔者所在校是新晋的应用型本科学院,学生动手能力强,但理论基础薄弱,对工科类基础理论课程的学习积极性不高,畏难情绪严重。笔者自承担该课程教学以来,结合所在学院学生的实际情况,力求培养学生学习积极性,提高其专业基
础能力和专业综合素质,积极摸索改进,在教学手段和方法方面总结出以下几点经验[2]。 2 讲好第一堂课
自动控制原理课程是自动化学生从高中阶段到大学阶段认知事物的重要的一个分水岭,她第一次引导学生从“系统”而非“部件”去认知事物,那么第一堂课的内容安排和教学方法选择就显得尤为重要。
“系统”是什么,“系统的结构”是什么,这两个问题是“自动控制原理”学习中首先需要回答的。以前我们往往用两种方法讲解:一是选择书中给出的系统示意图;二是选择我们身边的常用电器,这两种方法的效果并不是很好,学生依然形成不了清晰的概念。现在我们选择第一堂课直接进实验室,对着看得见摸得着的系统进行讲解。例如我们用实验室THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台: 第一步:老师讲解实验装置组成。
第二步:组织学生讨论“传感器是干什么的,电动调节阀是干什么的,加热管是干什么的,PID调节器是干什么的”。 第三步:老师讲解系统的构成。
这样的三步走使得学生真实地触摸到了系统,认真地思考了系统的构成,课堂气氛非常活跃,大大提高了学生的学习兴趣,克服了畏难情绪。而且老师在讲解过程中要告诉学生传感器、电机、SCR、PLC是干什么的,从而引出学科体系
中的前续课程和后续课程,使学生明白这些课程的学习在系统中的重要性,激发学生对专业课的学习热情。 3 教学内容改革
自动控制原理经典教材大多数是以侧重基本理论知识详细讲述为主要目的,中间加以繁杂的数学推导过程,这样使学生的理解变得非常困难,不容易抓住重点。笔者结合多年的教学经验对自动控制原理教学内容进行了多方面的改革。
首先,从基本理论和概念出发,强调物理概念,淡化繁杂的理论推导[5]。比如我们讲解系统的多种分析方法(时域分析法、频域分析法)和校正方法(超前校正、滞后校正、PID校正)时,统一以系统的3个基本性能:稳、准、快为中心线进行讲解,淡化理论推导,使学生在学习过程中对该门课的逻辑性和清晰度大大提高。
其次,在数学模型的内容安排上,从以往注重讲解对动态结构图的各种等效变换,转变为只讲解方框的串联、并联和反馈这3种基本变换形式,求解系统的传递函数用MATLAB软件进行。大大减轻了学生的学习任务,让学生的精力更多地投入到对系统性能的分析理解中,而不是纯粹的传统系统结构形式的变换中。
最后,在频率分析法中,从以往注重对幅相频率特性曲线图和数特性曲线图的详细讲解,转变为简化图形本身的讲