基于“卓越计划”自动控制原理教学改革探索.doc

第 PAGE 页 基于“卓越计划”自动控制原理教学改革剖析 　　基金项目：本文系广东省高等教育教学改革工程项目（项目编号：BKZZ2019041）、广东省高等教育教学成果奖培育项目（项目编号：201939277）研究成果。 　　“自动控制原理”是电力、电气自动化专业一门专业基础课，是机械类、仪器仪表类、能源动力类、电气信息类等许多专业学科基础课，也是许多工科专业非常重要课程。该课程主要任务是通过对控制理论知识学习，培养学生对控制系统剖析设计能力、工程实践能力与创新能力。[1]该课程内容涉及面广，抽象难懂，理论性与工程实践性均较强，并且更新发展较快，如何教好这门课一直是专业教师讨论热点问题。当前正值卓越工程师培养计划改革试行阶段，广东石油化工学院（以下简称“我校”）已成为第二批“卓越工程师教育培养计划”试点高校，“自控原理课程”教学改革迫在眉睫。根据该计划基本要求，结合笔者讲授该课程经验，提出本课程教学改革一些看法。 　　一、“卓越工程师教育培养计划”下教学要求 　　“卓越工程师教育培养计划”是教育部 2009 年推出一项重大教育改革试点项目，它提出：面向工业界、面向世界、面向未来，创建具有中国特色工程教育模式，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要高质量各类型工程技术人才，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国。它具有三个特点：行业企业深度参与培养过程；学校按通用标准与行业标准培养工程人才；强化培养学生工程能力与创新能力。 　　上述特点决定了高校课程教学应在加强教育与行业、学校与企业密切合作前提下，在有限课堂教学课时中，注重理论知识工程背景与应用，着重培养学生工程意识、实践能力与综合素质，努力为企业造就适应其发展及需要优秀工程师。[2]“自动控制原理”课程改革也应紧紧围绕着这个要求来进行。 　　二、“自动控制原理”课程特点与目前教学存在问题 　　“自动控制原理”课程特点是：内容丰富、理论性强、涉及知识面广、信息量大、更新发展快，而且比较抽象，习题多、难度大，是具有一定深度与学习难度课程，学生感到难学，教师也难教。 　　现有教学方法多沿用传统“课堂讲授+验证性实验”，呈现处以下弊端。 　　1.课程内容不足 　　（1）跟不上工程实际。现有课程内容建立在知识系统性与完整性上，基于此构建知识点往往过于注重深度，实际工程应用偏差较大，更新速度较慢，学生常常觉得在企业里看到新仪表、新方法与课堂上学到东西联系不起来。这使得教学内容与“卓越计划”中工程背景相悖。 　　（2）内容讲授上重理论轻实践。课堂讲授中只注重将理论知识讲解清楚，但没有与工程实际结合起来。 　　2.教学方法简单 　　教师多利用课堂讲授，一来大量理论内容枯燥、乏味，缺乏自主学习诱惑力；二来学生缺少实践、动手过程，课程所设置实验也多为验证性实验，不利于这门课程学习；此外，教学手段单一化也使课程信息量与更新程度锐减。 　　3.学生学习积极性不高 　　学生学习目不明确，普遍觉得不知道这门课能用在什么地方；课程中一些抽象概念与大量数学推导使学生产生为难情绪，影响了他们学习积极性。 　　三、课程教学改革 　　针对以上问题，对我校“自动控制原理”课程做以下改革。 　　1.教学内容上改革 　　依据“卓越计划”，学生在校理论学习时间要缩短，以便有更多时间投入到企业去实习，因此如何在有限时间利用有限资源传授最有用理论知识，就成了改革目标。 　　课堂教学中首先要讲清课程基本方法，即定性剖析上升到定量剖析方法，与从直观表现到深入刻画方法，这不单适用于本课程，也适用其他科学剖析；其次要清楚课程三个模块基本点，并鼓励学生自己将他们联系起来并用于解决实际问题。 　　（1）数学模型。建立系统数学模型是剖析、解决问题前提与条件。介绍重点放在线性连续系统时域数学模型建立与求解上，包括微分方程、结构图与传递函数及其相互转换，针对不同专业背景学生，联系不同实例进行切入讲解，便于学生了解数学模型物理意义，从而将抽象数学概念与实际相联系，加强数模可理解性。而对于频域或离散系统模型，则采用对比方式带过，由学生自己总结得到。 　　（2）系统剖析。经典控制理论剖析方法包括时域剖析法、频域剖析法与根轨迹剖析法，主要剖析稳定性、快速性与准确性三大性能，这是本课程重点所在。笔者认为三种方法均应讲清思想方法以及对应图形图线与系统联系，而定量剖析计算公示推导因计算软件发达，受学时限制应放在次要位置。频域剖析法着重介绍频率特性几何表示法与频率特性曲线上各段所代表性能特征。根轨迹剖析法则关键说明开环极点与闭环极点关系与代数问题几何表示，而根轨迹上各点与对应性能指标计算可以少讲。 　　（3）系统综合校正。学生利用控制方法去设计系统，是本课程学习最终目标，也是教学难点所在，对学生剖析能力、