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刍议自动控制原理教学改革与实践

出处:论文网
时间:2015-02-04

刍议自动控制原理教学改革与实践

  1.引言

  各个相关的高校对于自动控制原理这一门课程的教学都是相当关注和重视的,为此他们通过对教育部指定的教材或者是自编的教材进行了精选,还对授课教师做出了精细的挑选。也有个别高校创设了省市级别或者是国家级别的精品课程,并制作了多媒体课件,这种种手段都是为了自动控制原理教学的改革和实践做准备。而自动控制原理教学的改革和实践也一定会为这一门课程注入新的力量和生命,为我国的自动化专业提供可行的理论支撑和人才力量。

  2.自动控制原理教学的特点和改革的必要性

  2.1 自动控制原理教学改革的特点

  对于自动控制原理这一门课程的教学而言,其特点可以从三个方面简单地说起:

  ①自动控制原理这一门课程要求它必须要有直观的工程背景。到目前来说,自动化控制已经在农业、工业、航空、军事以及社会科学等各个领域都得到了广泛地应用。由此可见,学生在对这一门课程进行学习的时候往往都没有对其应用的领域有一个直观且感性的认识,学习缺乏主动性,再加上没有实践的机会,使这门课程和现实相脱节[1];

  ②自动控制原理这一门课程所涉及到的理论知识比较多。在对各种控制系统的数学模型进行建立的时候需要涉及到电学、光学、力学、热学等物理方面的知识,也需要有电机、电路和电力电子等方面的知识,还必须要具备非常熟练的建模能力和运用繁杂的知识解决实际问题的能力。由此可见具有扎实的数学功底是学好这门课程的关键,这就要求学生必须具备良好的数学素养[2];

  ③自动控制原理这一门课程包含了很多的图形。像是根轨迹图、对数坐标图、极坐标图和工程应用原理图等,这些图形会使教学的直观性更强,但它会消耗更多的教学时间。

  2.2 自动控制原理教学改革的必要性

  根据上述所说的特点,关于自动控制原理教学的改革是势在必行的。因此采用传统的教学方法来对自动控制原理这一门课程进行教学必然不能有效地提高学生学习的效率,也会为学习带来一定的麻烦,使教学实践紧张,教学内容冗杂,教学知识点太难,这样便不能够达到应有的教学效果。由此可见,为了使学生更好地将自动控制原理的基本知识掌握且扎实,也为学生今后的相关工作打下坚实的理论基础,从而解决好教授与学习、理论学习与实践操作、中文教材和外文教材等多方面的问题, 对自动控制原理的教学进行改革是势在必行的。笔者认为对于这一门课程的改革需要从教学的目标还有教材、教学方法、教学实践等方面来进行。

  3.自动控制原理教学的改革与实践

  3.1 优化教学的内容,培养学生的系统思维

  在具体的教学当中需要对自动控制原理的教学内容做出优化,以此来避免因为这一门课程和其他课程方面存在着共同性而过多地浪费学生的学习时间。因此,在具体教学当中,相关的教师需要全面了解所学专业学生的所有课程,重点突出本门课程的重点,将自动控制原理这一门课程与其他课程相通的地方简要带过。对于自动控制原理原理这一门课程来说,其教学的主要内容应该对系统的控制理论和控制方法做出简要的讲述分析和反馈,除此之外还需要对根轨迹发、时域法以及频域法等三大经典方法和线性系统的矫正方法做出重要的讲解。在理论分析上,自动控制原理需要更加注重工程的定义、工程的物理意义和工程的实际应用,因此需要对这一方面的内容做出详细的阐述。在对学生的培养上,需要积极培养学生的系统细微方式和系统创新能力[3]。自动控制原理这一门课程的主要研究对象是负反馈系统,所以其学习的内容是对负反馈系统的设计与分析。因此,在具体的教学当中需要在这个基本的框架下系统地展开思维的练习,教师需要注重紧抓课程的关键,对学生系统思维方式进行训练,在实践过程当中遇到新的系统时,学生便能够更好地自主对该系统进行分析和控制。

  3.2 将理论结合实践,激发学生学习的兴趣

  使自动控制原理的理论和实践更好地结合起来,不仅仅需要有严密的理论体系,更要有生动可行的工程实例。在具体的讲授当中,教师需要更加重视对基本方法的介绍和对基本概念的讲解,最好要在对理论的推导过程当中将工程实例的应用概念引出,这样便能够和实际的工程紧密地结合起来。而在具体的教学当中将人工实例加入进来可以增加学生学习的兴趣和学习的积极性、主动性。举例来说,比如在对PID控制进行讲解的时候,教师可以将温度控制结合起来,以此来讲解工程PID参数整定的实例,然后再将调节器的正定参数按照先比例后积分再微分的程序置于一些经验数值之后,然后进行给定位扰动,对系统过渡过程的曲线做出观察,如果曲线不够理想,那么对调节器的相关值做出调整,如此进行反复的凑试,这样方便寻找最佳的正定参数,直到控制质量和所要求的相符合为主。这样通过具有实际意义的讲解能够使学生对于自动控制理论这一门课程讲解的理解更加的深入[4],并且在学生对课程进行深入理解的同时,也将其自主学习自动控制理论的兴趣激发出来,如果学生自身足够优秀的话,还能够自愿地区参加大学生科研立项,对相关的单片机和微机原理课程进行自学,从而实现对最终目标的控制。因此,在理论联系实际的同时,更需要注重对学生工程思维习惯的控制和培养,对符合工程参数的选址进行强调和合理估计,将工程经验进一步建立起来。

  3.3 强化实践环节以提升学生的综合实力

  实践教学是对理论知识的一种验证,对于培养学生的动手能力具有十分重要的意义,而对自动控制原理进行实践教学更是培养学生自主创新能力和科研能力的一个最为重要的环节。对自动控制原理进行实践教学可以采用自动控制原理的试验箱,对典型环节和典型的电路模拟分析课程进行开设,还要安排好关于闭环电压控制系统和聘礼特性的测试以及系统参数的确定工作。要做好关于根轨迹的矫正工作和频率矫正工作,做好系统串联的矫正工作,紧抓转台反馈系统,和状态观测器等基本实验,这样能够将学生对基础知识的理解和认识加深,更加方便锻炼学生的动手能力。在对基础实验进行强化的同时还需要设计一些必要的综合性质的试验,这样可以利用实验室的硬件环境,对典型的控制系统做出研究和分析,比如水位的控制系统、直流电机的调速系统、温度的监控系统等,只有让学生将所学到的所有原理和知识综合运用在一起,才能够培养起学生利用科学分析方法解决实际问题的能力。可见设计性试验可以强化教学实践的环境,对于提升学生的综合实力具有重要意义。

  4.结语

  笔者在本研究当中主要针对自动控制原理教学的改革和实践方面的问题做出简要的分析和探讨,文中笔者也涉及到了一些自己的主观看法和主观见解。笔者认为,针对自动控制原理课程教学的改革和实践来说,最好要通过对教学课程的设置,对教学实践的合理安排,对教学课本的合理利用等方式来充分发掘学生的潜能,只有这样才能够更好地促进这一学科的发展。

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