SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：“自动控制原理”课程作为一门系统性很强的专业基础课，对学生今后的工作和研究具有较强的指导作用。根据自动化专业工程教育认证标准中毕业要求，结合一系列工业发展战略，将自动控制原理从教学内容、教学手段和实践应用三个方面做了较大改革，在发挥传统教学优势的基础上，提出“控制理论与仿真”模块化教学，结合科技竞赛、工程项目研究等进行资源整合；突出工程应用能力的提高，强化解决复杂工程问题能力的培养；目前课程的模块化改革对卓越工程师培养教学有一定的效果。
关键词：工程教育认证；控制理论与仿真
本文引用格式：李秀娟，等.“控制理论与仿真”模块教学的改革与探讨[J].教育现代化,2019,6(36):57-60.
一 引言
在当今社会，不能回避新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化深度融合与全面推进正在加快形成的新型工业文明。其中，创新是灵魂，科技人才是根基，而大型工程等是载体与标志。另一方面，中国教育尤其是高等教育，不能忽视或淡漠新型工业化道路向高等学校人才培养提出的全新要求，担负起培养新型工业文明所需要的人才。2013年4月德国政府在汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”战略，2014年，习近平主席在国际工程科技大会上指出工程科技是改变世界的重要力量，工程科技进步和创新是推动人类社会发展的重要引擎，强调中国4200多万人的工程科技人才队伍是中国开创未来最可宝贵的资源。工程教育是工程科技人才培养的基础，培养高素质的工程科技人才是现代高等教育的重要任务。我院已成功申报自动化专业卓越工程师培养，按照“基础扎实，方向明确，工程应用”的基本原则，同时结合国家的工程认证的要求，充分利用多年来与德国应用科技大学进行全面合作并开展专业共建的优势，借鉴德国应用科技大学(FH)在工程应用型人才培养方面成功的经验，将课程进行重新整改，并取得的良好效果。
“自动控制原理”是自动化专业的主干课程，是学习后续专业课的重要基础，根据工程教育认证中毕业要求，借鉴德国应用型人才培养理念，提出工业发展战略方向，对该课程进行了教学改革，将古典控制理论、现代控制理论和系统仿真融合一整体，建立“控制理论与仿真”模块，进一步实施模块化教学模式。
二 教学内容安排
资源整合，优化原有教学内容。坚持“加强基础、削枝强干”，适当处理基础性与先进性、经典和现代、控制理论与仿真的关系。根据工程教育认证中毕业要求，按照模块模式，重新整改自动控制理论的内容，理论教学环节安排如图1所示，控制理论与仿真模块包括原自动控制原理、现代控制理论和控制系统仿真等，将科技竞赛、工业控制项目等融入其中。围绕能力培养目标，将该模块教学活动多种形式的教学活动，除了传统的教学形式外增设了项目设计、仿真、分析校正和科技竞赛等；授课时间减少，自主学习等其他方式的学习时间增加。
自动控制理论的教材内容丰富，涉及范围广，其他课程的实践课时也不断增加，导致授课时间越来越少，使得教与学产生了较大的矛盾，而解决的方法只有教学上的改革才能适应新的变化，模块化教学首先优化课程内容，以模块为单位，整合教学内容，增设设计思路、方法以及仿真软件在本设计的应用等，撰写适合应用型本科培养的参考资料。如工程认证中毕业要求1工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决控制工程领域复杂工程问题，分解为4点，其中1.2能将力学、物理学等知识应用于一个控制系统或过程，建立合适的数学模型，并达到适当的正确性或可用性要求，为了达到这一要求，在本课程的绪论中提出学生查找自动控制技术在某个领域的应用与发展趋势，并写出相关的综述报告，当讲授到控制系统数学模型的建立时要求在此领域中某个控制系统或功能块建立数学模型和分析其正确性或可用性等等。根据卓越工程师培养教学计划3年在校集中学习、1年在相应专业方向的企业实习，编写讲义时内容和其他模块有机衔接，内容要精，突出重点，课堂讲授时方法要灵活。例如，非线性系统内容涉及教学方面的知识较多，是学生难于理解的章节之一。讲授非线性系统时，采用对比的方法，从定义入手，能用微分方程描述的系绕是线性系统，不能用微分方程描述的系统称非线性系统，但可以用几个微分方程来描述一个系统，即分段描述，这就是非线性常使用的方法之一。那么，非线性的定义就推广到分段描述[1~3]，每一段用一个微分方程描述，从而把一个抽象性高，难于理解的问题转化成为研究多个线性方程解，重点解决各个方程交接点的连接问题。再如一些证明简单陈述，理解结论并应用实际控制系统中，以解决较为复杂的工程问题。
三 加强实践环节
过程整合，加强理论与实践结合，实现培养符合工程教育认证中毕业要求4指标培养学生能正确采集、整理实验数据，对实验数据进行关联、建模、分析等能力。增加实验内容，突出应用能力提高，培养学生的实验基本操作技能，让学生理解自动控制理论和实验在实际应用中的重要性。增加“综合性研究实验模块”，结合应用性为特色的科研、生产实践及第二课堂活动，培养学生的综合研究能力和创新能力。控制理论与仿真模块有16学时的实验课程，在学校的大力支持下，近年来实验教学从教学思想、实验教学管理和教学条件上都有了很大改进，由演示性、验证性实验向设计性和创新性实验发展，由封闭实验室管理向开放管理发展，由单一的控制理论实验向综合性实验发展，由教师主导进行实验向发挥学生自主性发展。例如:在讲授第二章时数学模型的建立内容时提供一些实际控制系统或装置如智能车的电机驱动电路数学模型的建立、仿真和分析等[4~5]。根据能力培养目标，如图2所示实践教学环节安排，调整实验的内容，丰富实验的内容，保证实验的先进性、代表性和方向性，首先要考虑理论教学的进度及其知识的难点和重点，以利于学生的基本理论、基本原理的掌握；其次要以原有的实验内容进行筛选、补充、综合，减少验证性实验，增设综合性、设计性实验，如给了电源基本电路、提出改进指标，要求学生分析、综合等,再如家电生产线的控制系统、小型汽车生产线的控制等，利用控制理论与仿真软件进行分析综合[6,7]。
第一课堂与第二课堂有机结合，将与自动化专业有关的科技活动融入该模块中，提出问题，引出原理的讲授，从而又激励了学生参加第二课堂科技活动，实现工程教育认证中毕业要求4能够基于科学原理并采用科学方法对控制工程领域复杂工程问题的研究与设计。创造力是创新人才的根本标志，创造力培养的核心是对兴趣的培养，学生自主学习是创新的关键。为此我校实施第二课堂教学计划，列为必修课，基本任务是培养本科生主动学习、开拓创新的习惯，加强创新意识、创新思维和创新技能的培养，使本科学生在导师的指导下，“以我为主”，开展一些初步性的探索性研究工作和科技竞赛活动，得到独立科研工作和创新意识、创新技能的基本训练，早期进入专业工程领域。为此，我们先后组织了“电子设计比赛”“智能车竞赛”“西门子杯自动化挑战赛”“高校电子信息类实践创新”等研究项目取得了可喜的成绩。
四建立自主学习环节和“N+2”的考核方式
为了培养学生的自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力，更新教育教学观念，改进教学方法，突出培养学生的自主学习能力、知识运用能力、团队协调与合作能力以及发现并解决复杂的工程问题能力，建立自主学习环节和“N+2”考核方式。如控制理论与仿真I学时设置总学时140学时，理论教学环节72学时、实践教学环节16学时，自主学习环节52学时，如图3所示，其中自主学习环节设置了自动控制技术发展现状及趋势等有关内容的综述报告、项目设计等，通过自主学习环节提高学习主动学习、提出问题及解决问题的能力。
通过过程考核，加强教学过程控制，提高教学质量，建立了“N+2”的考核方式，该课程考核含以下几部分内容：试卷考试40％、实验项目20％、课堂笔记10%、过程考核(考勤、作业、期中检查等)30%。模块考核的改革已经历了五届，通过过程考核使教师及时了解学生学习状态、反馈信息，调整教学；学生及时发现学习中存在的问题，改进学习方法，改变课程模块结束时“一考定成绩”的做法，防止考前突击的行为，学生反映良好，教学效果甚佳，学生们在学习中有目的、无压力的进行中，学习环境和谐，更有效地激发学生的创新意识、提高实践应用能力。
五结束语
在近年的“控制理论与仿真”模块教学改革的过程中，采用多种手段来帮助学生更好地理解和掌握控制理论知识，提高学生学习兴趣和学习效率，培养和激发学生的自我创新能力，为今后的工作和学习打下坚实的基础。教学改革带来了一定的收获如组织学生参加全国大学生智能车竞赛历年来取得了国家决赛一等奖2项（其中第二名1项）、二等奖8项、省级一等奖32项等好成绩；近三年来荣获省教学成果奖一等奖2项、二等奖1项、三等奖3项。教学也是一门艺术，同时模块化教学改革是一项系统工程，需要在教学过程不断总结、改进，不断完善与提高模块化教学在自动控制理论课程的作用，以适应社会对人才培养的需要。
参考文献
[1]胡寿松主编.自动控制原理（第六版）[M].北京：科学出版社,2015:60-79.
[2]夏德黔.自动控制理论[M].北京：机械工业出版社,2011:51-67.
[3]吴麒主.自动控制原理[M].北京：清华大学出版社,2012:72-110.
[4]张晓华.控制系统数字仿真与CAD(第2版)[M].北京：机械工业出版社,2014:23-25.
[5]薛定宇.反馈控制系统设计与分析——MATLAB语言应用[M].北京：清华大学出版社,2015:121-122.
[6]薛定宇陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社,2015:54-71.
[7]李秀娟,刘伟.“电力电子技术”课程改革思考[J].电气电子教学学报,2009,31(06):30-31.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/10168.html
