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【摘要】为了适应新形式下教育发展的需要,本文对“运动控制系统”课程的建设和发展进行了探讨:引入MATLAB计算机仿真技术;采用开放式实验教学法;利用现代技术手段,建立网上教学系统。通过改革,有利于提高学生的学习兴趣,培养学生的创新能力和思维能力。
【关键词】运动控制系统 MATLAB 教学方法 教学改革
【中图分类号】TP273 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0048-02
“运动控制系统”是楼宇电气、电气工程等专业的一门重要专业课程。课程综合了电路、电子、电力拖动、自动控制原理、电力电子变流技术等课程的相关基础知识,理论内容抽象难懂,但应用性和实践性却很强[1]。该课程不仅可以巩固先修课程的知识,而且对于培养学生的科学思维能力,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,都有重要的作用。
实践性、工程性、涉及的知识面广是运动控制系统课程具有的特点,为了适应控制技术和控制理论发展形势的需要以及新时期对人才培养提出的新要求,运动控制系统的课程建设从教材类型、教学内容、学时安排、教学方法、教学手段、教学实践等方面合理地统筹考虑。在教学中,注重使用先进的教学方法,合理运用多媒体、网络等现代信息技术手段,并改革实验教学的形式和内容,提高教学效率。
1 教学方法与教学手段的改进
1.1 利用MATLAB软件,提高课堂教学效率
“运动控制系统”逻辑性强、有广阔的工程背景,在教学中,应用MATLAB/Simulink对“运动控制系统”课程的学习具有积极的意义[2]。例如:直流调速系统是“运动控制系统”的基础,直流电动机具有良好的起制动性能,易于在广范围内平滑调速,在许多高性能可控电力拖动系统中得到广泛应用。直流调速系统在理论与实践上都比较成熟,从反馈闭环控制的角度来看,它又是交流调速的基础,所以直流调速系统仍具有广阔的应用前景。
图1为直流双闭环调速系统动态结构图和仿真模型。从仿真模型图中可以看出:在设计调速系统时,可采用方块图直接搭建,使系统编写具有可视化的功能。PI调节器的传递函数也可以直接调用Simulink中的传递函数或零极点模块。随意改变各个模块的参数,都可以通过示波器立即观察由于参数改变而引起的系统变化。实现方法容易,可读性强,设计结果清晰明了,从而使学生直观地认识到所研究系统的特性,克服了传统教学中枯燥、抽象、难于理解等弊端,达到良好的教学效果。
1.2 多媒体作为课堂的主要教学手段
在教学过程中,应用多媒体技术,使学生在最佳的学习条件下进行学习。在“运动控制系统”教学过程中,经常需要引入原理图、模型等,这些工作过去都是教师在授课现场完成的,占用了大量的授课时间。而采用多媒体教学技术,既使授课内容生动形象、传递信息量大,又可节省教师大量的板书时间,增大了单位时间内对学生信息量的传授,可以较好地解决本课程内容多、教学学时不断压缩的主要矛盾,提高了教学质量和教学效果。
另外,教师在使用多媒体教学时应注意以下三点:
(1)幻灯片上的文字应该言简意赅,多使用概括性和总结性的语言,一张幻灯片上的内容不应过多,应使学生一目了然;
(2)要注重与学生交流,发挥教师在教学中的主导作用。师生互动不一定局限于回答问题,眼神的交换、自问自答等形式都可以调节学生单调的被动听课状态;
(3)多媒体不能完全代替“黑板－粉笔”,要注意板书和多媒体课件相结合。
2 推进实验教学改革
“运动控制系统”教学的目的,是使学生掌握运动控制系统的基本原理和典型应用的分析方法,最终要求学生能够灵活运用所学的知识,并具有一定的系统设计能力。因此,实验教学是整个教学体系中不可忽视的重要环节[3]。实验选用的教材是在设备配套的实验教材基础上加以自编,分直流部分和交流部分。直流部分的实验主要在电机控制系统实验装置上完成,它是一种功能齐全的新型综合性实验。该装置可完成电力电子技术、电机控制类课程的全部教学实验,从而满足了开发型实验项目的要求。交流部分实验以变频器为主,学生在熟悉了变频器基本功能后,需设计一个高性能的变频调速系统,具体的方案可以自行选择,实验前一周由教师审查是否可行,充分发挥了学生的主观能动性。
3 运用现代化技术手段,提高教学效果
在大学课堂教学中,教师应因材施教,精心构思,巧妙设计教学过程,创设教学情境,激发学生强烈的兴趣与求知欲[4]。随着Internet的进一步发展及其在全球的迅速蔓延,引发了对传统教育模式的新一轮革命。以网络为特征的现代远程教育,已成为当前高等教育发展过程中的一大特点[5]。因此,我们开展了天空教室网络教学平台,教师把教学资源信息发布到网上,如课程介绍、教学大纲、授课教案、教学日历等信息。另外,还可以布置作业、发布通知、在线答疑、讨论、学生在线测试。通过这些先进的网络通信技术,使得教与学的交互性大大加强,形象直观生动,受到学生的普遍欢迎。
4 结语
在“运动控制系统”课程建设中,要积极、主动地深化教学内容、教学方法、教学体制等的改革,运用先进的教学方法和现代信息技术手段,使教学既充满生机和活力,又有着诱惑力和感召力,让学生掌握更多的知识和技能。
参考文献
[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统－运动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2003.
[2] 沈艳霞,赵芝璞,纪志成.Matlab／Simulink在运动控制系统教学中的应用[J].贵州大学学报(自然科学版),2005,22(4):435-438.
[3] 方清城,罗中良,官峰.《运动控制系统》的开放式实验教学[J].中山大学学报论丛,2005,25(1):135-137.
[4] 牛锦红.对大学课堂教学的几点体会[J].中国教育导刊,2006(16):77-78.
[5] 郎伟华.发挥远程教育优势提高课堂教学效率[J].中国教育技术装备,2008,(5):21.
【关键词】运动控制系统 MATLAB 教学方法 教学改革
【中图分类号】TP273 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0048-02
“运动控制系统”是楼宇电气、电气工程等专业的一门重要专业课程。课程综合了电路、电子、电力拖动、自动控制原理、电力电子变流技术等课程的相关基础知识,理论内容抽象难懂,但应用性和实践性却很强[1]。该课程不仅可以巩固先修课程的知识,而且对于培养学生的科学思维能力,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,都有重要的作用。
实践性、工程性、涉及的知识面广是运动控制系统课程具有的特点,为了适应控制技术和控制理论发展形势的需要以及新时期对人才培养提出的新要求,运动控制系统的课程建设从教材类型、教学内容、学时安排、教学方法、教学手段、教学实践等方面合理地统筹考虑。在教学中,注重使用先进的教学方法,合理运用多媒体、网络等现代信息技术手段,并改革实验教学的形式和内容,提高教学效率。
1 教学方法与教学手段的改进
1.1 利用MATLAB软件,提高课堂教学效率
“运动控制系统”逻辑性强、有广阔的工程背景,在教学中,应用MATLAB/Simulink对“运动控制系统”课程的学习具有积极的意义[2]。例如:直流调速系统是“运动控制系统”的基础,直流电动机具有良好的起制动性能,易于在广范围内平滑调速,在许多高性能可控电力拖动系统中得到广泛应用。直流调速系统在理论与实践上都比较成熟,从反馈闭环控制的角度来看,它又是交流调速的基础,所以直流调速系统仍具有广阔的应用前景。
图1为直流双闭环调速系统动态结构图和仿真模型。从仿真模型图中可以看出:在设计调速系统时,可采用方块图直接搭建,使系统编写具有可视化的功能。PI调节器的传递函数也可以直接调用Simulink中的传递函数或零极点模块。随意改变各个模块的参数,都可以通过示波器立即观察由于参数改变而引起的系统变化。实现方法容易,可读性强,设计结果清晰明了,从而使学生直观地认识到所研究系统的特性,克服了传统教学中枯燥、抽象、难于理解等弊端,达到良好的教学效果。
1.2 多媒体作为课堂的主要教学手段
在教学过程中,应用多媒体技术,使学生在最佳的学习条件下进行学习。在“运动控制系统”教学过程中,经常需要引入原理图、模型等,这些工作过去都是教师在授课现场完成的,占用了大量的授课时间。而采用多媒体教学技术,既使授课内容生动形象、传递信息量大,又可节省教师大量的板书时间,增大了单位时间内对学生信息量的传授,可以较好地解决本课程内容多、教学学时不断压缩的主要矛盾,提高了教学质量和教学效果。
另外,教师在使用多媒体教学时应注意以下三点:
(1)幻灯片上的文字应该言简意赅,多使用概括性和总结性的语言,一张幻灯片上的内容不应过多,应使学生一目了然;
(2)要注重与学生交流,发挥教师在教学中的主导作用。师生互动不一定局限于回答问题,眼神的交换、自问自答等形式都可以调节学生单调的被动听课状态;
(3)多媒体不能完全代替“黑板－粉笔”,要注意板书和多媒体课件相结合。
2 推进实验教学改革
“运动控制系统”教学的目的,是使学生掌握运动控制系统的基本原理和典型应用的分析方法,最终要求学生能够灵活运用所学的知识,并具有一定的系统设计能力。因此,实验教学是整个教学体系中不可忽视的重要环节[3]。实验选用的教材是在设备配套的实验教材基础上加以自编,分直流部分和交流部分。直流部分的实验主要在电机控制系统实验装置上完成,它是一种功能齐全的新型综合性实验。该装置可完成电力电子技术、电机控制类课程的全部教学实验,从而满足了开发型实验项目的要求。交流部分实验以变频器为主,学生在熟悉了变频器基本功能后,需设计一个高性能的变频调速系统,具体的方案可以自行选择,实验前一周由教师审查是否可行,充分发挥了学生的主观能动性。
3 运用现代化技术手段,提高教学效果
在大学课堂教学中,教师应因材施教,精心构思,巧妙设计教学过程,创设教学情境,激发学生强烈的兴趣与求知欲[4]。随着Internet的进一步发展及其在全球的迅速蔓延,引发了对传统教育模式的新一轮革命。以网络为特征的现代远程教育,已成为当前高等教育发展过程中的一大特点[5]。因此,我们开展了天空教室网络教学平台,教师把教学资源信息发布到网上,如课程介绍、教学大纲、授课教案、教学日历等信息。另外,还可以布置作业、发布通知、在线答疑、讨论、学生在线测试。通过这些先进的网络通信技术,使得教与学的交互性大大加强,形象直观生动,受到学生的普遍欢迎。
4 结语
在“运动控制系统”课程建设中,要积极、主动地深化教学内容、教学方法、教学体制等的改革,运用先进的教学方法和现代信息技术手段,使教学既充满生机和活力,又有着诱惑力和感召力,让学生掌握更多的知识和技能。
参考文献
[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统－运动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2003.
[2] 沈艳霞,赵芝璞,纪志成.Matlab／Simulink在运动控制系统教学中的应用[J].贵州大学学报(自然科学版),2005,22(4):435-438.
[3] 方清城,罗中良,官峰.《运动控制系统》的开放式实验教学[J].中山大学学报论丛,2005,25(1):135-137.
[4] 牛锦红.对大学课堂教学的几点体会[J].中国教育导刊,2006(16):77-78.
[5] 郎伟华.发挥远程教育优势提高课堂教学效率[J].中国教育技术装备,2008,(5):21.