自動控制原理論文范文

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第1篇

1．1授課理論性較強授課理論性強不利于培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的科學觀點，不利于提升學生對專業(yè)的學習興趣。為保證控制理論的完整性和透徹性，若教師在授課過程中把過多時間和精力集中于原理講解和公式推導上，就很難有充分的時間將理論知識與系統(tǒng)應用實例相結(jié)合，造成很多學生誤認為該課程是一門應用數(shù)學課程，容易產(chǎn)生畏難心理。另外，定單班的學生面臨畢業(yè)即就業(yè)，沒有升學再深造的壓力，他們所關心的是所學知識是否會用到將來的工作崗位中。因此，課堂上講授過多或過深的理論知識不利于提升學生對專業(yè)的學習興趣。

1．2缺少煤礦電氣背景的相關實例通過與工作后的畢業(yè)生交流，發(fā)現(xiàn)有一條信息非常突出:大部分畢業(yè)生很難將自動控制原理中所學的分析與設計方法應用到工程實踐中。這主要是因為所學課程大部分實例與學生所學專業(yè)相關性不強，多數(shù)學生對案例中涉及的專業(yè)背景不熟悉，導致學生對學習課程的必要性、重要性和實用性認識模糊，學習興趣不高，學習“自動控制原理”死搬硬套，應付考試的現(xiàn)象嚴重，缺少靈活運用和開拓創(chuàng)新的思路。上述這些問題直接弱化了“自動控制原理”作為專業(yè)基礎課程的作用。

2“自動控制原理”授課內(nèi)容調(diào)整

為順應煤炭電氣化發(fā)展需求和人才培養(yǎng)定位，突出煤礦電氣特色教學目標，從課程教學內(nèi)容、教學實例等方面進行研究和探索，對課程的基礎理論與實踐教學進行優(yōu)化。

2．1優(yōu)化授課的內(nèi)容體系、深度和廣度研究各章節(jié)基本內(nèi)容的聯(lián)系，調(diào)整課程授課體系，以系統(tǒng)建模、分析和綜合設計為主，突出煤炭行業(yè)背景，注重基礎知識的靈活運用。“自動控制原理”在傳統(tǒng)教學上一直沿用自動化專業(yè)的授課體系，造成“自動化類”和“非自動化類”的界限模糊。對于定單班該課程學時數(shù)少的情況，若按“自動化類”體系授課，只能加大課時信息量，造成學生對教學內(nèi)容難以及時有效消化，影響教學效果。研究如何在有限學時內(nèi)讓學生熟練掌握控制原理的基本理論，并突出煤炭電氣工程實踐能力培養(yǎng)，成為構(gòu)建定單班授課體系的關鍵。參照培養(yǎng)定位，結(jié)合后續(xù)的相關控制理論的專業(yè)課程，從課程體系出發(fā)，以系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析和綜合設計為主線，調(diào)整授課知識點深度和廣度。如在講述建立數(shù)學模型基本內(nèi)容時，應選取有一定煤礦工程背景的系統(tǒng)，給模型賦予形象的物理意義，使學生正確理解實際模型與抽象模型的區(qū)別與聯(lián)系，并從不同的角度對系統(tǒng)進行建模，加深對實際系統(tǒng)建模的理解。系統(tǒng)分析方法是控制系統(tǒng)綜合設計的基礎，這部分內(nèi)容主要包括時域分析法、根軌跡法、頻域響應法，這些是控制理論教學的重點，應保留原有知識點的深度。抓住采用時域分析法、根軌跡法和頻域響應法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性的特點，加深學生對不同方法的理解，這是系統(tǒng)分析的關鍵。對于離散系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和現(xiàn)代控制理論，由于培養(yǎng)計劃中后續(xù)課程相關性較小，可以降低這部分知識的深度和廣度。

2．2增加煤炭電氣控制系統(tǒng)實例系統(tǒng)設計對培養(yǎng)學生的分析、綜合能力及創(chuàng)新能力十分重要，也是教學的難點。在授課過程中，要注意研究與選取煤礦電氣工程中的典型范例，如礦井提升機控制系統(tǒng)、掘進機控制系統(tǒng)、通風機控制系統(tǒng)以及排水設備控制系統(tǒng)等，突出煤炭行業(yè)背景，從實例分析中去了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征、工作原理和設計要求。生動的工程實例可大大激發(fā)學生的學習興趣，引導學生感受控制理論的魅力，深刻理解“學以致用”的意義，使學生對課程的學習達到知識和能力的雙重提升。

3實施案例

礦井提升機調(diào)速系統(tǒng)要求平滑調(diào)速且調(diào)速精度較高。提升機電氣傳動系統(tǒng)的加、減速過程要平穩(wěn)(無超調(diào))。控制系統(tǒng)應保證在額定速度時有±1%的精度。

3.1準確性分析假設提升系統(tǒng)采用恒速控制，選單位階躍函數(shù)作為典型的外作用。由一階系統(tǒng)分析方法可知，一階系統(tǒng)完全可以跟隨階躍信號，且穩(wěn)態(tài)誤差為零，所以提升系統(tǒng)±1%的控制精度是可以保證的。

4結(jié)語

第2篇

基于自動控制原理課程特點，一般意義上的Sem-inar教學并不適用。可在課程教學過程中穿插Seminar教學模式，一個學期內(nèi)進行2~3次即可。歸結(jié)起來，這種Seminar教學模式可分三部分：任務布置，課堂交流，成績評定。

1.任務布置。在課程進行到某一階段，將任務分配給學生。任課教師向?qū)W生提供一份詳細的Seminar課程計劃，內(nèi)容包括Seminar教學目標、Seminar選題范圍、成績考評標準以及關于各個選題的相關參考。根據(jù)班級人數(shù)具體情況和選題范圍，將學生分成若干小組，此環(huán)節(jié)教師要干預，保證每個小組既有成績好的學生也有成績較差的學生，這樣既避免了小組間的優(yōu)劣懸殊，又可以達到好學生帶動差學生的目的。然后學生自由選題，每個小組領到一個題目，經(jīng)過1~2周的課下準備，進行具體的課堂交流。

2.課堂交流。不同于一般的Seminar教學，每次只進行一個主題。在自動控制原理課程的Seminar中，要進行多個題目的討論，每個題目為時20~30分鐘，共計100分鐘。首先每個小組選擇代表宣講或演示所選題目的分析研究結(jié)果，然后其他組員給予補充，時間約為8~10分鐘。其后，教師和學生們在此基礎上展開積極提問和熱烈討論，發(fā)表自己的不同意見，時間約為10~15分鐘。隨著討論的不斷深入，新的問題和觀點會不斷涌現(xiàn)，教師在Seminar上除了傾聽、參與和評價學生們的討論之外，還要注意控制討論節(jié)奏，引導學生發(fā)言，保證課堂上每一個學生都有機會充分表達自己觀點。最后，再由教師對整堂課的內(nèi)容做出簡明的梳理、總結(jié)、擴展和引申，時間約為3~5分鐘。Seminar的目的在于使學生處于一個相對輕松、平等的環(huán)境，對課堂上學習過的一些知識，勇于發(fā)表自己的見解，進行觀點交流、碰撞、融合和分享，使存在于學生內(nèi)心深處的問題浮出表面。

3.成績評定。教師對學生在Seminar的成績評定，將作為期末成績的組成部分。學生Seminar成績的評定由課堂宣講、個人發(fā)言對集體討論的貢獻情況、書面報告、出勤率四部分組成。課堂宣講以小組為單位，或以多媒體輔助進行，它是學生口頭展示分析結(jié)果，引發(fā)Seminar討論的基礎，教師根據(jù)學生準備情況評分，口頭表達的學生代表酌情加分。Seminar上的集體討論有助于學生在現(xiàn)有的分析總結(jié)基礎上深化對于自己題目的認識，開展進一步的探索和分析，以形成完整的書面報告。書面報告所涉及分值將占Seminar成績評定的較大分值，教師對書面報告要嚴格把關，同一小組的學生的書面報告不能雷同，應給予學生充裕的時間去完成。個人發(fā)言和出勤率，是用于衡量學生在參與Seminar討論時的表現(xiàn)。一般情況下，個人發(fā)言和參與討論情況所占分值比例較出勤率要高，因為討論部分是Seminar最核心內(nèi)容，是用于激勵學生不再僅僅滿足于“身在課堂上”，從而脫離他人討論時的“旁觀者”的身份，改被動為主動，積極參與發(fā)言。教師根據(jù)發(fā)言情況和發(fā)言的質(zhì)量評定成績。

二、實施Seminar教學的關鍵問題

1.構(gòu)建具有自動控制原理課程特色的Seminar模式。自動控制原理課程是本科專業(yè)的專業(yè)基礎課，其內(nèi)容繁多，理論性和基礎性較強，課程的特點并不適合一般意義上的Seminar教學模式。需根據(jù)自動控制原理課程的實際情況構(gòu)建適合它的Seminar模式。不適合整個學期采用Seminar教學，最好在學期中，課程進行到某一階段，適當?shù)亟M織Seminar教學。任課教師根據(jù)實際情況制定選題范圍，并給出成績評定，作為學期成績的重要組成部分。這樣，教師應用兩種不同的教學模式———傳統(tǒng)的課堂講授的教學模式和Seminar教學模式，引導學生進行探究式的教學活動。Seminar的引入，不是原有的課堂教學的對立或重復，而是對整個教學過程的一種有益補充、深化和應用。在這期間，采用一種任務驅(qū)動模式，引導學生探索主動學習。因此，適時引入Seminar教學模式進行教學改革，不失為自動控制原理教學過程的一種有益的嘗試和探索。

2.制定合適的選題范圍。Seminar的主題內(nèi)容要兼顧課程的整體性、層次性，且具有一定的系統(tǒng)性、可討論性和拓展性。任課教師需擬定詳細的、條理清晰的整體籌劃綱要，形成一以貫之的學術(shù)脈絡，并將課程內(nèi)容分割形成具體的、可操作性的相關主題，能夠使討論有序進行。

3.設立嚴格規(guī)范的課堂交流制度。Seminar教學活動不能簡單化地等同一般的課堂討論，否則將失去Seminar教學的意義，因此必須制定嚴格規(guī)范的交流制度。在制度的運作上，必須嚴格、公正、一視同仁，獎懲分明，評分嚴格。若有的同學出現(xiàn)抄襲報告的情況，雷同報告一起作廢。表現(xiàn)優(yōu)秀的同學要適當加分。交流過程中，及時控制討論節(jié)奏，避免使活動流于一般的泛泛而談，甚至出現(xiàn)游離于主題之外的閑聊和不負責任的空發(fā)議論，從而走向歧途。

4.任課教師應具備良好的素養(yǎng)和較強的控場能力。Seminar教學模式對任課教師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，要求任課教師具有較高的專業(yè)水平和奉獻精神。能夠即時把握學科發(fā)展動向，收集相關素材，提煉升華課程內(nèi)容，以戰(zhàn)略性的眼光制定選題范圍，既能適合目前學生特點，又能體現(xiàn)專業(yè)課程內(nèi)容的特點。Seminar教學模式的引入，無形中增加了教師的工作量，備課難度增大，課外指導學生的時間增加，批閱書面報告的時間和精力增加。這都要求教師具有敬業(yè)奉獻精神，孜孜不倦，無怨無悔。在學生的討論交流過程中，教師要善于及時地捕捉有價值的信息，例如新觀點、建議和學生的困惑，以便有效進行下一步的教學。

三、Seminar教學模式在本科生培養(yǎng)中的積極意義

1.全面調(diào)動學生的積極性，變被動為主動。Semi-nar模式最大的特點是改變傳統(tǒng)的學生只聽不講這一垂直的單向教學模式。要求學生根據(jù)指定任務主動去探索，尋找答案，然后在相對開放的平等空間里，亮出自己的答案，也亮出自己。這種模式也為參與者提供了相互激勵的空間背景。

2.培養(yǎng)學生的查閱資料能力、表達能力。Seminar教學模式的引入，要求學生課前準備階段必須廣泛查閱資料，自主分析總結(jié)，這樣他們將提前接觸各類數(shù)據(jù)庫的文獻檢索，并熟練操作技能。在語言表達能力方面，Seminar的討論需要學生邏輯清晰地表達觀點，重點明確地回答疑問，有理有據(jù)地進行辯論，積極理性地說服他人；在書面寫作能力方面，學生對于選題的最終研究成果都要以報告的形式出現(xiàn)。

3.培養(yǎng)學生的團隊合作精神。自動控制原理是專業(yè)基礎課，面向?qū)W生90人左右，必須分成若干小組進行Seminar教學，設一組長負責聯(lián)絡本組同學，同一小組的同學面向同一任務，這時候需要小組成員分工合作，共同查閱資料，分析整理研究，課堂交流進程中，作為一個團體，回答其他小組的發(fā)問質(zhì)疑，并提出問題。在整個準備過程中，相互學習，相互促進，相互激勵，增進同學之間的學習情誼和集體榮譽感，培養(yǎng)他們的團隊合作精神。

4.平等互動的獨特模式，達到教學相長、共同提高的目的。Seminar教學模式的獨特性體現(xiàn)在師生之間的平等關系，大家可以任意提出問題，發(fā)出質(zhì)疑，雙方平等互動。這個平等、公正、親和的結(jié)構(gòu)空間，“師不必賢于弟子，弟子不必不如師”，為“教學相長”的現(xiàn)實化提供了真正的可能。教師在整個討論過程中，根據(jù)學生的提問、回答，不斷地總結(jié)自己的教學經(jīng)驗和處理問題的經(jīng)驗。教與學有機地、動態(tài)地融合在一起。

四、結(jié)論

第3篇

傳統(tǒng)課堂授課通常一次講授2個學時，針對課程中的重點難點可以充分講解。為適應網(wǎng)絡學習者的認知習慣，MOOC課程將授課視頻分為了一些10分鐘至20分鐘長度的小模塊。怎樣在這些小模塊中傳授較為完整的知識點，需要授課教師轉(zhuǎn)變思路、精心設計[3]。在設計時要注意知識間的聯(lián)系，形成課程的邏輯結(jié)構(gòu)，擴展知識的深度廣度，使之形成一個有機的整體，從而有利于學生從整體結(jié)構(gòu)上掌握知識的共同本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系。

（一）提煉課程內(nèi)容的總體邏輯關系

自動控制原理課程系統(tǒng)地講述了自動控制科學和技術(shù)領域的基本概念和基本規(guī)律，涵蓋了自動控制技術(shù)從系統(tǒng)建模到系統(tǒng)設計的各種思想和方法，內(nèi)容十分豐富。作為授課教師，首先應該瀝青這些內(nèi)容間的邏輯關系。經(jīng)典控制理論的基本理論包含反饋控制系統(tǒng)的分析和設計方法兩方面的內(nèi)容，具體的包含關系如圖1所示。為了讓學生更好地理解各部分知識的有機聯(lián)系，對上述經(jīng)典控制理論體系建立“三縱”和“三橫”兩條知識主線。控制系統(tǒng)分析與設計的主要內(nèi)容是研究系統(tǒng)的特性，即穩(wěn)定性、動態(tài)特性、靜態(tài)特性。又稱控制系統(tǒng)“三要素”。從性能指標是看，就是俗稱的“穩(wěn)，快，準”。把這三方面的性能指標稱為“三橫”。所謂“三縱”是指在不同的域內(nèi)進行系統(tǒng)的分析與設計，即時域、復域、頻域。掌握系統(tǒng)在不同域中的數(shù)學模型表達，即可進行系統(tǒng)的特性分析與設計，因為所有問題的分析和求解都是建立在數(shù)學模型基礎上進行的。加強對這兩條線的理解，可以使學生統(tǒng)觀全局，把握研究方向。

（二）采用提綱挈領的碎片化原則

要將自動控制原理的授課內(nèi)容碎片化為一些短的相對完整的知識單元，需要采用提綱挈領的組織方法。首先介紹每個知識模塊的內(nèi)容要點，然后交代每個知識點的關聯(lián)性，精煉舉例推導過程。貫徹“少而精”的原則。對于所講的內(nèi)容要分清主次，突出重點，精講內(nèi)容，同時要注意有較高的系統(tǒng)性、邏輯性，保證知識的質(zhì)量，難點精心組織，一定要講懂。精講內(nèi)容不是少講內(nèi)容，有些內(nèi)容反而要加強。例如，在講解經(jīng)典控制理論中的數(shù)學模型時就可以按照如下思路處理。首先將數(shù)學模型分為三個內(nèi)容要點：微分方程模型、傳遞函數(shù)模型和圖形方式的數(shù)學模型。其中微分方程是時間域的模型，傳遞函數(shù)是復數(shù)域的模型，圖形方式的模型是數(shù)學模型的圖形化語言描述。當推導系統(tǒng)的微分方程描述時，精選兩個相似系統(tǒng)作為例子來說明系統(tǒng)的建模過程。這樣，由于有目的地選擇有啟發(fā)性、可延伸性與典型性的問題，使每一節(jié)、每一章的內(nèi)容都具有明確概念、傳授方法、啟發(fā)思維、培養(yǎng)能力的作用。這種提綱挈領的組織方法，層次清楚關聯(lián)性強，容易將碎片化內(nèi)容聯(lián)系起來。

（三）結(jié)合學科發(fā)展，適時更新

基于MOOC模式的教學過程由于安排了較多的課程討論環(huán)節(jié)，教師單獨的講授環(huán)節(jié)要比傳統(tǒng)課堂壓縮。這樣在教學內(nèi)容就需要有所取舍。根據(jù)學科發(fā)展趨勢，新的發(fā)展方向和應用工具應該增加介紹；已經(jīng)被其他方法取代的方法可以忽略介紹。無論是理論家還是工程師，人們總是把最先進最有效的理念和技術(shù)用于控制工程。如：控制與管理的結(jié)合、信息流與物質(zhì)能量流的互動、復雜系統(tǒng)研究與應用等均表現(xiàn)出很強的時代特征。在當今這個信息時代誕生了網(wǎng)絡控制、基于數(shù)據(jù)的驅(qū)動控制等新的控制概念。而傳統(tǒng)的手工繪圖方法已經(jīng)可以由計算機輔助軟件完成。經(jīng)典控制理論在上個世紀四、五十年代已經(jīng)形成了比較完整的理論體系，頻率特性法、根軌跡法等直到現(xiàn)在仍然是系統(tǒng)分析和設計的主要方法。經(jīng)典控制理論的一個重要特色就是采用簡便直觀的圖解方法，因此也得到工程技術(shù)人員廣泛歡迎。在講授這些內(nèi)容的時候，幾乎有一半的學時是在學習這些圖形的畫法。例如，頻率特性圖就有伯德圖、乃奎斯特圖和尼柯爾斯圖等幾種，學生需要記住每種圖形的坐標要求及計算方法。隨著計算機輔助分析技術(shù)的發(fā)展，目前已有像MATLAB這樣的成熟的軟件可以幫助畫圖。所以在授課時就減少介紹手工做圖的內(nèi)容，而將分析和設計的方法作為重點內(nèi)容，從而訓練學生作為控制工程師的高級思維能力。當然，在這種碎片式的教學過程中也要注意邏輯的連續(xù)性。學生在分析思維之前，往往需要直觀思維，在演繹之前要有歸納，在聯(lián)想之前要有類比，在獲得正確的認識之前要有辨析。在進行單元章節(jié)復習時，一定要求學生自己去發(fā)現(xiàn)知識的內(nèi)在聯(lián)系，然后再重新組合材料，進行知識歸類、延伸與擴展。在整個教學過程中，教師要引導學生經(jīng)常反復復習，循環(huán)螺旋上升，從整體上掌握知識的脈絡，保證學習者長期的學習積極性。

二、課程教研組的建設

MOOC課程作為一種新的網(wǎng)絡教學模式，應該在學生對知識的獲取、思維能力和創(chuàng)造力的開發(fā)等方面有自己的特色。尤其是面向?qū)I(yè)基礎課教學時，需要研究與制定結(jié)合專業(yè)發(fā)展需求的教學大綱與教學設計，體現(xiàn)現(xiàn)代網(wǎng)絡教育的開放性、交互性和便捷性。一門教學效果好的MOOC課程可以提供豐富的數(shù)字資源，可以采用在線或離線的方式與學生互動，還可以方便地進行一些教學信息統(tǒng)計工作。針對目前高校的現(xiàn)狀，建議以課程教研組的形式承擔MOOC課程的教學。因為課程教研組能夠具備單個教師無法做到的整體協(xié)調(diào)優(yōu)勢。專業(yè)教師隊伍水平的提高是MOOC課程更新發(fā)展的源動力。首先，教研組是課程建設的組織保障。教研組由老中青三代教師組成，定期學習新的教學理念與方法，研討課程中的重點與難點，有計劃地安排教師進修提高。我單位自控原理課程教研組由7人組成，包括1名教學帶頭人，2名副教授，3名講師和1名實驗員。教研組定期學習控制理論的前沿發(fā)展方向，組織觀摩教學，有計劃地派出青年教師到國內(nèi)外進修。這些活動從制度上保證了教師的個人成長和課程內(nèi)容的不斷更新。教研組通過教育理論和專業(yè)知識的不斷學習和豐富，大家發(fā)現(xiàn)自己的差距，逐漸形成課程意識、學生意識、開放意識、問題意識等，發(fā)現(xiàn)存在哪些與新課程理念不相符甚至相違背的問題，然后尋求解決問題的新理論、新理念、新途徑，以提高教學效果。這種以教研組形式承擔MOOC課程的模式可以避免教師個體缺乏持續(xù)提高教學質(zhì)量的動力的問題。其次，教研組是課程建設的知識園地。MOOC課程是一種網(wǎng)絡課程，由于不受年齡、文化和地域等限制，學習對象可以是在校學生，也可以是在職的繼續(xù)教育學生。學生的職業(yè)背景和基礎知識差別較大。在MOOC教學中為了保證網(wǎng)絡教學效果，設計了較受歡迎的短授課多討論的教學模式。這些都是MOOC課程開放性和交互性的體現(xiàn)。但這同時要求教師有多方面的知識儲備。每位教師都有自己的能力和興趣特長，很難獨立解決網(wǎng)絡交流中的所有問題。對于自動控制原理課程來說，教師既需要有深厚的控制理論基礎又需要有一定的控制系統(tǒng)設計經(jīng)驗。課程教研組由老中青三代教師組成，保證知識結(jié)構(gòu)全面。青年教師學歷高熟悉新的理論方向，老教師實踐經(jīng)驗豐富。同時，也要充分利用網(wǎng)絡平臺的知識聚集作用，及時總結(jié)學生的反饋信息[4]。