時間：2023-03-13 11:25:41
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（一）提煉課程內(nèi)容的總體邏輯關(guān)系
自動控制原理課程系統(tǒng)地講述了自動控制科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)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(shè)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(yīng)該瀝青這些內(nèi)容間的邏輯關(guān)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(shè)計方法兩方面的內(nèi)容，具體的包含關(guān)系如圖1所示。為了讓學(xué)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?？刂葡到y(tǒng)分析與設(shè)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(biāo)是看，就是俗稱的“穩(wěn)，快，準(zhǔn)”。把這三方面的性能指標(biāo)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(shè)計，即時域、復(fù)域、頻域。掌握系統(tǒng)在不同域中的數(shù)學(xué)模型表達，即可進行系統(tǒng)的特性分析與設(shè)計，因為所有問題的分析和求解都是建立在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上進行的。加強對這兩條線的理解，可以使學(xué)生統(tǒng)觀全局，把握研究方向。
（二）采用提綱挈領(lǐng)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(lǐng)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(guān)聯(lián)性，精煉舉例推導(dǎo)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(xué)模型時就可以按照如下思路處理。首先將數(shù)學(xué)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(xué)模型。其中微分方程是時間域的模型，傳遞函數(shù)是復(fù)數(shù)域的模型，圖形方式的模型是數(shù)學(xué)模型的圖形化語言描述。當(dāng)推導(dǎo)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(lǐng)的組織方法，層次清楚關(guān)聯(lián)性強，容易將碎片化內(nèi)容聯(lián)系起來。
（三）結(jié)合學(xué)科發(fā)展，適時更新
基于MOOC模式的教學(xué)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(xué)內(nèi)容就需要有所取舍。根據(jù)學(xué)科發(fā)展趨勢，新的發(fā)展方向和應(yīng)用工具應(yīng)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(fù)雜系統(tǒng)研究與應(yīng)用等均表現(xiàn)出很強的時代特征。在當(dāng)今這個信息時代誕生了網(wǎng)絡(luò)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(jì)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(shè)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(xué)時是在學(xué)習(xí)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(xué)生需要記住每種圖形的坐標(biāo)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(shè)計的方法作為重點內(nèi)容，從而訓(xùn)練學(xué)生作為控制工程師的高級思維能力。當(dāng)然，在這種碎片式的教學(xué)過程中也要注意邏輯的連續(xù)性。學(xué)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(rèn)識之前要有辨析。在進行單元章節(jié)復(fù)習(xí)時，一定要求學(xué)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(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)常反復(fù)復(fù)習(xí)，循環(huán)螺旋上升，從整體上掌握知識的脈絡(luò)，保證學(xué)習(xí)者長期的學(xué)習(xí)積極性。
二、課程教研組的建設(shè)
關(guān)鍵詞:自動控制原理課程;考試改革;方案
Key words: automatic control theory;examination reform;program
中圖分類號:G42文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)15-0177-01
1自動控制原理課程考試改革的目的和意義
自動控制原理作為自動化及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是一門理論性很強的課程。同時,該門課所研究的領(lǐng)域也是學(xué)生從未接觸過的知識。為了使得學(xué)生能夠在學(xué)好理論的同時將其運用到實際中,激發(fā)興趣,強調(diào)過程考核,并且提高考試成績和及格率,突出教學(xué)重點,對這門課實施考試改革以配合教學(xué)改革[1]。通過考試改革可以帶動教學(xué)改革進程,構(gòu)建融會貫通、緊密配合、有機聯(lián)系的課程體系。
2自動控制原理課程考試改革的內(nèi)容
2.1 課程內(nèi)容的整合與優(yōu)化。為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實踐能力,同時檢查教學(xué)效果,在一些章節(jié)后組織編排綜合型的題目,讓學(xué)生以小論文的形式提交,將其成績記錄到期末總成績的平時成績中。這門課的教學(xué)內(nèi)容可以分成兩大部分內(nèi)容的研究:前三章為控制系統(tǒng)的時域分析,偏重經(jīng)典理論的研究;后兩章為控制系統(tǒng)的頻域分析,偏重工程實際應(yīng)用。針對這樣的內(nèi)容特點,安排兩次大作業(yè),讓學(xué)生對一個生產(chǎn)生活中的實例從時域分析和頻域分析方法入手分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程和暫態(tài)過程。針對這樣的能力考核,在平時教學(xué)中,從基本概念、基本分析方法入手,結(jié)合生產(chǎn)和生活中的實例,以時域分析方法為主線,時域分析和頻域分析并進,利用直觀的物理概念,使學(xué)生充分理解系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系,由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握古典控制理論的精髓。把知識能力的考核放在首位。
2.2 由考試改革決定的教學(xué)方法和手段的改進措施。實踐環(huán)節(jié)中改變以往由教師命題的一貫做法,在學(xué)期末,安排一次綜合性實驗,題目學(xué)生可自選,也可從教師提供的試題庫中抽題,所選題目需具有一定的綜合性,采取自愿參加考試的方式。該部分的成績由五個等級構(gòu)成,即不及格不加分,及格、中、良好、優(yōu)秀會分別在在期末總成績中加相應(yīng)的分?jǐn)?shù),建立一個具體的評價指標(biāo)體系。這樣的考核方式可以給一部分在及格線邊緣的學(xué)生一次到達及格線的機會,給一部分要提高成績績點的學(xué)生一次提高總成績的機會,給一部分爭取獎學(xué)金的學(xué)生一次到達優(yōu)秀成績的機會,給分布在每一個分?jǐn)?shù)段的學(xué)生一次積極改進的機會,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情,同時能夠有效的提高及格率。
2.3 知識點的考核。筆試考試由全閉卷改為半開卷:改變原有的純粹的理論考試,把筆試試卷分成兩部分:試卷一,基本理論知識的考核,閉卷,占試卷成績的50%;試卷二,綜合能力運用的考核,開卷,可以帶查閱過的相關(guān)資料占試卷成績的50%。基本理論知識的考核包括:①基本知識模塊;②數(shù)學(xué)模型的建立與求解模塊;③線性連續(xù)系統(tǒng)的時域分析模塊;④線性連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析與設(shè)計。
3 考試改革的進程安排
3.1 進行自動控制原理課程考試改革的調(diào)研。
3.2 制定出自動控制原理課程綜合應(yīng)用能力考核的評價指標(biāo)體系。
3.3 編制自動控制原理課程綜合性實驗試題庫。
3.4 在2007級自動控制原理期末考試中進行考試改革方案的試驗。
3.5 進行課程考試改革方案實施的初步總結(jié),寫出課程考試改革方案實施的初步總結(jié)報告。
3.6 修改課程綜合應(yīng)用能力考核的評價標(biāo)準(zhǔn)。
3.7 修改自動控制原理課程綜合性實驗試題庫。
3.8 撰寫自動控制原理課程考試改革的探索的論文。
3.9 在2008級自動控制原理教學(xué)中實施課程考試改革方案。
3.10 進行自動控制原理課程考試改革方案實施的總結(jié),寫出課程考試改革方案實施的總結(jié)報告。
3.11 寫出自動控制原理課程考試改革方案的結(jié)題報告。
4自動控制原理課程考試改革的預(yù)期成果
4.1 學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性得到增強,通過設(shè)置選做實驗,學(xué)生學(xué)習(xí)會更加主動,鼓勵學(xué)生提高綜合知識運用能力,不再像以前期末考試前幾天死記硬背,造成學(xué)的好不如背的好的怪現(xiàn)象。
4.2 學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力得到了培養(yǎng),通過完成大作業(yè)網(wǎng)上查閱資料的能力明顯提高,大量查閱資料后會超出教師布置的題目范圍,大部分學(xué)生會對教師的題目給出多種分析結(jié)果,甚至?xí)鏊鶎W(xué)的范圍,突破了思維定勢,即教師告訴什么就知道什么的現(xiàn)象。
4.3 學(xué)生撰寫科技論文的能力得到提高,為以后做畢業(yè)設(shè)計撰寫畢業(yè)論文打好基礎(chǔ)。
4.4 學(xué)生獨立分析問題的能力將得到提高。通過采取半開卷的模式,學(xué)生不但需要掌握基本理論,還要學(xué)會更好的利用基本理論解決實際問題,強調(diào)提高學(xué)生的分析,設(shè)計能力,及尋求一題多解的發(fā)散性思維,強調(diào)工程應(yīng)用背景,立意考查靈活運用所學(xué)知識解決實際問題和創(chuàng)新思維的能力,改善了以往學(xué)生認(rèn)為“學(xué)了也沒有用”的想法。
4.5 制定出課程考核能力與技能的評價指標(biāo)體系。
4.6 撰寫課程考試改革實施效果的調(diào)研報告。
4.7 撰寫教改論文:自動控制原理課程考試改革的探索。
4.8 提交自動控制原理課程考試改革的結(jié)題報告。
“自動控制理論”課程是研究自動控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門重要的測控類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強的理論性，與前續(xù)課程聯(lián)系緊密，知識面廣，學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門課程不僅可以為后續(xù)專業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎(chǔ)，而且能在今后從事專業(yè)工作時，直接運用它去分析和解決實際技術(shù)問題。對于工程實踐具有重要的指導(dǎo)作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中，實驗教學(xué)對理論知識的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。
1 當(dāng)前實驗教學(xué)的不足
長期以來，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)被一種固定的模式所束縛，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，在一定程度上限制了學(xué)生的主動性和積極性，難以激發(fā)他們獨立分析問題、解決問題的興趣和激情，沒有體驗過從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷，抑制了學(xué)生個性的發(fā)展，這樣不利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。
1.1 實驗內(nèi)容固定
傳統(tǒng)的實驗主要是按章節(jié)進行驗證性實驗，實驗儀器功能固定，實驗只能按照實驗指導(dǎo)書設(shè)計好的步驟進行, 學(xué)生被束縛在驗證性實驗中，對出現(xiàn)的相關(guān)問題缺少系統(tǒng)、多角度的分析，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.2 實驗時間限制
一般的實驗都要求在實驗室2個學(xué)時內(nèi)完成，學(xué)生很難全面深入地把握實驗主要內(nèi)容和方法，對實驗的目的、實驗原理無法理性地理解，更別提實驗中出現(xiàn)故障的排解分析，限制了學(xué)生的設(shè)計和創(chuàng)新，不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。
1.3 實驗儀器制約
實驗儀器過于固化，儀器設(shè)置上未給學(xué)生留下設(shè)計性和探究問題的空間。儀器組成以理論驗證為主，缺少實際控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開拓新實驗的延伸性。
1.4 實驗方法落后
實驗技術(shù)水平和內(nèi)容更多地滿足于基礎(chǔ)性實踐環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)的綜合性、設(shè)計性和研究性實驗環(huán)節(jié)，以及缺少在利用多種現(xiàn)代實驗手段、方法和工具對實驗過程中的結(jié)果和現(xiàn)象進行深入分析研究方面對學(xué)生的引導(dǎo)。實驗過程主要完成連線操作、數(shù)據(jù)記錄等簡單的工作。
2 實驗教學(xué)改進
針對目前實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，摒棄以往按部就班完成指定實驗步驟操作驗證形式，按照學(xué)生對科學(xué)的自然認(rèn)知進度設(shè)置靈活變換的實驗內(nèi)容。對實驗設(shè)置按多層次，從簡到難，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，逐步走向從問題出發(fā)的探究、創(chuàng)新。同時，研究新的實驗教學(xué)儀器，開發(fā)配套軟件，保證實驗硬件滿足新環(huán)境下的要求。結(jié)合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生動手的積極性，引導(dǎo)其創(chuàng)新。
2.1 實驗內(nèi)容設(shè)置
開設(shè)不同層次的實驗內(nèi)容，既要滿足實驗教學(xué)的驗證、演示等基本功能，又要激發(fā)學(xué)生的興趣。
基礎(chǔ)實驗：根據(jù)給定實驗任務(wù)、方案和步驟，選擇并完成一定數(shù)量基本實驗；同時，通過調(diào)整實驗參數(shù)得到不同結(jié)果，增加思考空間。
綜合實驗：將各個基礎(chǔ)實驗環(huán)節(jié)有機結(jié)合在一起，各課程之間關(guān)聯(lián)內(nèi)容綜合。
設(shè)計實驗：以任務(wù)的形式，給定實驗題目，允許學(xué)生按照自己思路選擇設(shè)計性實驗內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會設(shè)計和研究的方法。
創(chuàng)新實驗：自行命題實驗，將學(xué)生的構(gòu)想通過儀器現(xiàn)有功能模塊來實現(xiàn)，在探究式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
2.2 實驗儀器的改進
根據(jù)實驗內(nèi)容的要求，開發(fā)適合本專業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統(tǒng)需要驗證的各種典型環(huán)節(jié)模塊、信號發(fā)生器模塊等基本功能，還結(jié)合工程實際將傳感器引入反饋環(huán)節(jié)，增加執(zhí)行器件，構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號源作為激勵，控制環(huán)節(jié)構(gòu)成系統(tǒng)的不足。同時，儀器上的控制效果通過便于觀看的形式展示出來，讓控制過程可視化。儀器要預(yù)留出擴展接口，便于在實驗中添加新的模塊。儀器在結(jié)合計算機完成實驗的同時，又能獨立完成實驗內(nèi)容，實驗配套軟件要能對硬件平臺對的實驗內(nèi)容進行仿真和虛擬實驗。學(xué)生可以根據(jù)測試參量的不同選擇相應(yīng)的傳感器，完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換，對信號進行處理，結(jié)合控制理論完成創(chuàng)新性、設(shè)計性的實驗。
2.3 實驗方法的轉(zhuǎn)變
1）以學(xué)生為主體，開辟新知識領(lǐng)域，重視實踐能力的鍛煉；2）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；3）科學(xué)知識和實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)上，建立系統(tǒng)、科學(xué)且開放的實驗教學(xué)體系，注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。
結(jié)合開發(fā)的教學(xué)儀器，在實驗方法上除了基本的驗證性實驗，其他實驗按任務(wù)的形式給出，不對學(xué)生做過多的限制，留出學(xué)生思考、動手、創(chuàng)新的空間。充分利用計算機的計算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數(shù)學(xué)工具matlab編寫的程序）在實驗前完成必要的仿真分析，讓實驗有的放矢，理論指導(dǎo)實踐。實驗既做到軟硬精密結(jié)合，又能相互獨立，兩者相輔相成。克服當(dāng)前實驗中儀器平臺不能脫離計算機，配套軟件不能獨立工作，學(xué)生只能在實驗課中有限的時間內(nèi)完成實驗的不足，讓實驗內(nèi)容通過軟件可以在任意計算機上完成。
3 總結(jié)
對當(dāng)前實驗教學(xué)過程中存在的問題進行分析和總結(jié)，從實驗內(nèi)容設(shè)置、實驗儀器、實驗方法3個方面提出改進方法。自動控制理論來源于實踐，反過來指導(dǎo)實踐[5]。結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)的趨勢，理論聯(lián)系實際，提高學(xué)生實踐能力，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題進而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
參考文獻
[1]葛鎖良.自動控制理論教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的探討[c]//2001年中國自動化教育學(xué)術(shù)年會論文集,2001:72
[2]杜永貴,謝克明,李國勇,謝剛.“自動控制理論”課程教學(xué)改革與實踐[j].太原理工大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2009, 27(1):77-79
倒立擺系統(tǒng)的最初分析開始于二十世紀(jì)五十年代，其控制方法和思路在處理一般工業(yè)過程中有廣泛的用途，此外，其相關(guān)的研究成果也在航天科技和機器人學(xué)習(xí)方面得到了大量的應(yīng)用，如機器人行走過程中的平衡控制，火箭發(fā)射中的垂直度控制和衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制等，因此對倒立擺控制機理的研究具有非常重要的理論和實踐意義。但同時是一個比較復(fù)雜的不穩(wěn)定,多變量，帶有強耦合特性的高階機械系統(tǒng)。倒立擺系統(tǒng)存在嚴(yán)重的不確定性，一方面是系統(tǒng)的參數(shù)不確定性，一方面是系統(tǒng)受到不確定因素的干擾。倒立擺系統(tǒng)具有成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)和結(jié)構(gòu)易于調(diào)整的優(yōu)點。作為控制理論研究中一種比較理想的實驗手段，倒立擺系統(tǒng)為自動控制理論的教學(xué)、實驗和科研構(gòu)建了一個良好的實驗平臺，以用來檢驗?zāi)晨刂评碚摶蚍椒ǖ牡湫桶咐龠M了控制系統(tǒng)新理論和新思想的發(fā)展。為解決倒立擺控制系統(tǒng)的超調(diào)和快速性之間的矛盾，各種干擾對其的影響，進而對控制器進行了設(shè)計，自抗擾控制方法可以克服這些缺點，因此要用ADRC來控制直線倒立擺系統(tǒng)。
2、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
鑒于倒立擺的穩(wěn)定控制研究的重要意義，國內(nèi)外學(xué)者對此給予了廣泛關(guān)注。國外在60年代就開始了對一級倒立擺系統(tǒng)的研究，在60年代后期，作為一個典型的不穩(wěn)定、嚴(yán)重非線性例證提出了倒立擺的概念，并用其檢驗控制方法對不穩(wěn)定、非線性和快速性系統(tǒng)的控制能力。
近年來，隨著智能控制方法的研究逐漸受到人們的重視，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、擬人智能控制、遺傳算法和專家系統(tǒng)等越來越多的智能控制算法應(yīng)用到倒立擺動系統(tǒng)的控制上。Charies W.Andorson在1988年應(yīng)用自學(xué)習(xí)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成功控制一級擺；周建波等用基于B網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則控制也解決了單擺的穩(wěn)定性控制問題；徐紅兵等提出了基于變結(jié)構(gòu)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，實現(xiàn)了二級倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制；1995年，張明廉等人應(yīng)用擬人智能控制理論成功的解決了三級倒立擺這一控制界的世界性難題；2001年9月19日，北京師范大學(xué)李洪興教授領(lǐng)導(dǎo)的復(fù)雜系統(tǒng)實時智能控制實驗室采用變論域自適應(yīng)模糊控制成功地實現(xiàn)了三級倒立擺實物系統(tǒng)控制，又于2002年8月11日在國際上首次成功實現(xiàn)了四級倒立擺實物控制系統(tǒng)。
二、研究內(nèi)容
本課題的主要研究內(nèi)容集中基于ADRC的倒立擺控制系統(tǒng)研究，并針對其動態(tài)響應(yīng)和運行穩(wěn)定性，主要。主要內(nèi)容簡述如下：
（1）建立倒立擺控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；
（2）設(shè)計自抗擾控制器，包括：TD，NLSEF，ESO。然后對各部分的參數(shù)進行設(shè)計和調(diào)整；
在Simulink 環(huán)境下建立系統(tǒng)仿真模型，驗證基于自抗擾控制技術(shù)的倒立擺控制系統(tǒng)控制策略的有效性。
三、研究方法
（1）查閱相關(guān)國內(nèi)外文獻資料（包括相關(guān)規(guī)范等），了解與該課題相關(guān)的理論知識，分析研究當(dāng)前相關(guān)設(shè)計的優(yōu)秀方案，在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上添加在自己的創(chuàng)新元素。
（2）建立在所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，分步驟的完成各項設(shè)計任務(wù)，在工作計劃內(nèi)按時完成相應(yīng)的工作，包括自動配料系統(tǒng)的硬件框圖、程序框圖、設(shè)計仿真等。
（3）各元器件的選型及設(shè)計內(nèi)容的整理，開始進行設(shè)計說明書的撰寫。
（4）完成對設(shè)計內(nèi)容的進一步修改，完善設(shè)計方案。整理、打印、裝訂設(shè)計說明書。完成答辯的準(zhǔn)備工作。
四、國內(nèi)外文獻綜述
倒立擺系統(tǒng)本身為多變量、非線性、強耦合的不穩(wěn)定系統(tǒng)，由于以上特性，其精確控制對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中復(fù)雜對象的控制有著重要的應(yīng)用價值。主要的控制方法有線性控制、預(yù)測和變結(jié)構(gòu)控制、智能控制等。智能控制是目前應(yīng)用較為廣泛的控制方法，研究的熱點，其主要理論來自于人的實踐經(jīng)驗，不需要精確的數(shù)學(xué)模型。模糊控制有兩種典型算法，其Mamdani算法最為常用，Sugeno型適合應(yīng)用在動態(tài)非線性系統(tǒng)中。Mamdani算法中，分別對小車位置和擺桿角度進行控制，兩個控制器形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，每個控制器只有二維，避開了四輸入變量，這樣免去了多輸入變量時模糊規(guī)則爆炸的問題。這樣免去了多輸入變量時模糊規(guī)則爆炸的問題中PID控制的單級直線倒立擺,雖然能很好控制擺桿角度,但是對于小車位置控制存在一定的偏差,文中模糊控制的倒立擺系統(tǒng)雖然具有一定的抗擾能力,但是加入稍強的干擾就無法達到穩(wěn)定的控制效果,而自抗擾控制(Active Disturbance Re-jection Control,ADRC)的主動抗擾特性可以削減和解決這些外擾因素,而達到穩(wěn)定的控制效果。但是傳統(tǒng)的自抗擾控制器只能穩(wěn)定控制擺桿角度,并不能兼顧小車位置的控制,這就使倒立擺控制在現(xiàn)實中的運用上受到限制。
目前ADRC的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。包括紙幅張力控制，硬盤驅(qū)動控制，DC-DC變換器。它也可以解決執(zhí)行機構(gòu)的非線性問題，如壓電陶瓷執(zhí)行器的滯環(huán)問題?；贏DRC算法，一些多輸入多輸出系統(tǒng)可以獲得解耦控制，如微型機電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical system），和連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器(continuous stirred tank reactor)。ADRC的應(yīng)用不只局限于控制領(lǐng)域，他也可以用來執(zhí)行健康監(jiān)視和故障診斷等任務(wù)。當(dāng)下的ADRC理論基礎(chǔ)相對完善，理論上所需要的僅是一些特殊情況下的穩(wěn)定性證明。而未來的發(fā)展趨勢是簡化ADRC算法，完善單參數(shù)ADRC算法調(diào)節(jié)策略，將ADRC算法逐步替代PID算法，應(yīng)用到工業(yè)界的各個領(lǐng)域，提高控制性能和效率。由于ADRC算法是一種基于控制的控制算法，因此其應(yīng)用時也應(yīng)遵循下圖所示的過程，即理論>技術(shù)>應(yīng)用>理論三者的循環(huán)補充。
五、研究方案及工作計劃
1、研究方案
（1）查閱相關(guān)國內(nèi)外文獻資料（包括相關(guān)規(guī)范等），了解與該課題相關(guān)的理論知識，分析研究當(dāng)前相關(guān)設(shè)計的優(yōu)秀方案，在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上添加在自己的創(chuàng)新元素。
（2）建立在所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，分步驟的完成各項設(shè)計任務(wù)，在工作計劃內(nèi)按時完成相應(yīng)的工作，包括自動配料系統(tǒng)的設(shè)計框圖、程序框圖、仿真設(shè)計等。
（3）各元器件的選型及設(shè)計內(nèi)容的整理，開始進行設(shè)計說明書的撰寫。
（4）完成對設(shè)計內(nèi)容的進一步修改，完善設(shè)計方案。整理、打印、裝訂設(shè)計說明書。完成答辯的準(zhǔn)備工作。
2、工作計劃
第1周：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求選擇合適合理的方案設(shè)計直線倒立擺控制系統(tǒng)系統(tǒng)的課題。
第2周：根據(jù)確定方案，比較、選擇設(shè)計適合的研究方案等。
第3周：根據(jù)題目要求，設(shè)計軟件框圖，并進一步優(yōu)化改進。
第4-5周：完成整體電路設(shè)計，畫出原理圖并驗證其可行性。
第6-8周：根據(jù)課題要求和電路原理圖編寫程序。
第9周：對軟件進行仿真調(diào)試，優(yōu)化軟件設(shè)計使之符合要求。
第10周：結(jié)合軟件進行調(diào)試、修改，并使最終方案滿足設(shè)計要求。
第11-12周：撰寫畢業(yè)論文。
第13周：修訂畢業(yè)設(shè)計論文、完善畢業(yè)設(shè)計。
第14周：提交正式設(shè)計論文。
第15周：準(zhǔn)備參加畢業(yè)答辯。
第16周：參加答辯，整理畢業(yè)設(shè)計材料提交。
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指導(dǎo)教師審核意見
該論文《基于ADRC的一級直線倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真》選題與專業(yè)結(jié)合較緊密，選題的范圍比較適中。該選題的研究具有一定的實踐指導(dǎo)意義。內(nèi)容安排合理，邏輯關(guān)系清晰，緊扣論文主題。
擬采取的研究方法具有一定的合理性。整個論文按時完成的可行性較大。該開題報告符合要求，同意該同學(xué)開題，并進入下一階段的論文寫作。
指 導(dǎo) 教 師(簽名)：年 月日
一、影響自動控制原理課程教學(xué)效果的因素
1．學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確，導(dǎo)致失去學(xué)習(xí)興趣和動力。
自動控制原理是學(xué)生從基礎(chǔ)課到專業(yè)課過渡的首開專業(yè)基礎(chǔ)課之一。由于課程本身理論性較強，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍不知道學(xué)習(xí)這門課程的目的及用途，甚至感到該課程與后續(xù)專業(yè)課程沒什么關(guān)系。由此導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確，從而喪失學(xué)習(xí)積極性，失去學(xué)習(xí)動力。
2．課程內(nèi)容概念抽象，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中多媒體教學(xué)的優(yōu)勢難以發(fā)揮。
自動控制原理課程涉及較多的理論邏輯推導(dǎo)和抽象思維過程，這就使學(xué)生在課堂上需要更多的時間對教學(xué)內(nèi)容進行慢慢地消化、領(lǐng)悟。另外，自動控制原理教學(xué)內(nèi)容的掌握是建立在用數(shù)學(xué)的抽象語言描述實際控制過程的基礎(chǔ)上的，但是學(xué)生對于這種抽象思維的理解是一個艱難、緩慢的過程，一般直觀的展示對于這種邏輯思維過程難以有所幫助。而傳統(tǒng)多媒體教學(xué)的優(yōu)勢在于能夠在較短的時間內(nèi)提供較大的信息量，可以直觀形象地展示教學(xué)內(nèi)容，因此，傳統(tǒng)教學(xué)模式中現(xiàn)有的多媒體課件教學(xué)并不適合自動控制原理課程。
3．大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)計算使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒
自動控制原理教材中有許多枯燥的公式推導(dǎo)和大量的數(shù)學(xué)計算，這讓很多學(xué)生望而生畏，而一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生往往沒有能力完成推導(dǎo)過程，這在一定程度上可使一部分學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，以致嚴(yán)重影響教學(xué)效果。
4．傳統(tǒng)的理論教學(xué)和考核方式缺乏實用性，難以達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。
在傳統(tǒng)模式理論教學(xué)和考核方式下，很多學(xué)生學(xué)習(xí)后就被復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式和抽象的理論概念搞得摸不著頭腦；有的學(xué)生也只是機械性的記住若干公式定理，只求能夠應(yīng)付考試，面對具體問題時不知如何運用所學(xué)知識去解決；更有甚者，學(xué)完了也不知所學(xué)課程的目的及用途。這種傳統(tǒng)的應(yīng)試教學(xué)不但使學(xué)生難以明白其實用性，也在一定程度上限制了學(xué)生學(xué)習(xí)能動性的發(fā)揮，束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
二、提高課程教學(xué)效果的創(chuàng)新思路
1．引入案例法教學(xué)，結(jié)合科研和生活實例，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
在自動控制原理的教學(xué)過程中引入案例法教學(xué)，結(jié)合科研和生活中的實例，將抽象的概念具體化，介紹自動控制原理在實際中的應(yīng)用，如何運用所學(xué)控制技術(shù)去解決實際問題。同時，對于引入的控制系統(tǒng)采取引導(dǎo)式、啟發(fā)式教學(xué)，在講解工程實例時適當(dāng)引入一些控制領(lǐng)域的前沿技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強其獨立思考的能力，擴大學(xué)生的視野和知識面，讓學(xué)生可以運用所學(xué)的專業(yè)知識去分析、改進和提高實際的控制系統(tǒng)。
2．創(chuàng)新技術(shù)形式，豐富多媒體教學(xué)手段。
課堂教學(xué)進行過程中，在運用傳統(tǒng)多媒體課件的同時，適時地穿插使用動畫演示教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容用逼真的動畫以及聲音形象直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前。同時，充分利用目前控制和工程領(lǐng)域流行的Matlab語言，讓學(xué)生在Matlab/Simulink環(huán)境中對控制系統(tǒng)進行建模、仿真，使學(xué)生對控制系統(tǒng)的組成和運動情況有更加直觀的認(rèn)識。通過對計算機輔助教學(xué)手段的創(chuàng)新，使學(xué)生對較抽象的概念更容易理解和掌握，從而取得良好的教學(xué)效果。
3．強化系統(tǒng)建模，淡化數(shù)學(xué)計算，加強課程的應(yīng)用性。
在自動控制原理的教學(xué)過程中，要充分分析學(xué)生的思維方式，以學(xué)生為主體，淡化一些數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計算，同時，為了使學(xué)生對課程知識體系框架結(jié)構(gòu)有一個整體認(rèn)識與理解，加強系統(tǒng)建模的教學(xué)形式。強化系統(tǒng)建模需要在教學(xué)過程中要求學(xué)生全面系統(tǒng)掌握自動控制理論，避免將知識點孤立，并且在建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的微分方程、傳遞函數(shù)以及動態(tài)結(jié)構(gòu)圖過程中，要以分析和設(shè)計一個控制系統(tǒng)為主體思想，反復(fù)強調(diào)所學(xué)知識在控制理論中的具置和作用，從而增強學(xué)生系統(tǒng)意識的培養(yǎng)。
4．改革考核形式，加大實驗和能力考核內(nèi)容。
[中圖分類號] G642.3 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）11-0125-03
為充分挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)其自覺學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題和探索問題的能動意識，江南大學(xué)借鑒蘇格蘭卓越課程改革經(jīng)驗[1] [2]，結(jié)合自身特色，傳承卓越理念，于2012年6月開始啟動了卓越課程的建設(shè)工程。第一期入選的有12門課程，自動控制原理是其中之一，從2012年9月份開始實施。3年的實踐證明，卓越課程深受學(xué)生歡迎，能夠調(diào)動起所有學(xué)生主動思考、提問和學(xué)習(xí)的積極性，把之前學(xué)生的被動應(yīng)付性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的主體。
一、建設(shè)理念和目標(biāo)
課堂教學(xué)是構(gòu)成整體教學(xué)活動的基本單元，課程建設(shè)是教學(xué)改革的突破口，也是提高教育質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。[3]“問題驅(qū)動+能力提升”的卓越課程改革，目的在于創(chuàng)新高校課程改革和建設(shè)理念，其突出特色是基于真實問題情境下的探索和求知過程，是從教學(xué)架構(gòu)、實施過程、考核體系等全方位解決實際問題的過程。[4]所謂“問題驅(qū)動+能力提升”，就是促使學(xué)生不斷提出問題、解決問題，讓學(xué)生產(chǎn)生懸念般的學(xué)習(xí)期待和迫切的學(xué)習(xí)動機，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。[5]江南大學(xué)卓越課程的建設(shè)宗旨，就是支撐和實踐國家人才培養(yǎng)的卓越計劃和課程本身的價值標(biāo)準(zhǔn)，通過不同的教學(xué)方式充分發(fā)揮學(xué)生的潛力，提升其學(xué)習(xí)期望，幫助其儲備基礎(chǔ)知識和實踐經(jīng)驗，使之成為能為社會做貢獻，博學(xué)而有責(zé)任心的現(xiàn)代人才。[6]自動控制原理卓越課程以啟發(fā)性、主動性、實踐性為原則，以追求高素質(zhì)、創(chuàng)新型和工程型人才為培養(yǎng)目標(biāo)。本課程能夠使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、追蹤科技前沿，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生學(xué)會把課本、課堂的知識用于實踐和工程設(shè)計。[7] [8]以課內(nèi)、外結(jié)合，師生換位互動和能力提升為驅(qū)動力，以理論基礎(chǔ)、實際應(yīng)用為基本點，能使教學(xué)過程真正發(fā)揮引導(dǎo)和啟發(fā)作用，把被動灌輸性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動探索性學(xué)習(xí)，以增強課程魅力，提高教學(xué)效果。
二、教學(xué)架構(gòu)
卓越課程教學(xué)要求精講多練，增加課外學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)，為學(xué)生提供更多自主思考和探索的空間，營造開放、協(xié)作、自主的學(xué)習(xí)氛圍和批判性的學(xué)習(xí)環(huán)境。具體要求主要有幾個方面。一是采取30人左右的小班上課。二是成立卓越課程建設(shè)小組，負(fù)責(zé)研究和制定教學(xué)內(nèi)容的模塊化設(shè)計和課程管理，由教學(xué)經(jīng)驗豐富的副教授及以上職稱教師擔(dān)任主講教師，每個班級配備優(yōu)秀研究生助教1名。三是教學(xué)過程由“教師精講+學(xué)生討論+基本實踐+課外實訓(xùn)+課外輔導(dǎo)”等5大模塊組成，且有明確的課時比例要求，即在課程計劃課時內(nèi)，學(xué)生討論：教師精講≥1∶2，課外訓(xùn)練：課堂精講≥2∶1，課外輔導(dǎo)：課堂精講≥1∶1。這樣下來，學(xué)生實際學(xué)習(xí)的時間將遠(yuǎn)超過計劃內(nèi)學(xué)時。
以自動控制原理課程為例，該課程計劃內(nèi)72學(xué)時，其中理論講授64學(xué)時，基本實驗8學(xué)時。[9] [10]其卓越課程的教學(xué)架構(gòu)，具體安排如圖1所示。
教師精講模塊：由主講教師對課程的重點和難點進行精講，重在使學(xué)生掌握扎實的理論基礎(chǔ)。
學(xué)生討論模塊：以學(xué)生為主，實行分組討論（每組3～4人）。首先由教師布置任務(wù)，課下學(xué)生分組討論，提出問題、研究答案、制作課件。其次，在討論課上，由一組同學(xué)提出問題并解答，其他組同學(xué)質(zhì)疑，全班自由討論。最后由教師答疑解惑、點評歸納。
課外實訓(xùn)模塊：學(xué)生利用晚上時間在開放的實驗室完成，一周兩次（3學(xué)時 / 次）。在助教或教師的指導(dǎo)下，學(xué)生利用所學(xué)知識完成一些課外科技活動，包括作業(yè)仿真驗證、自主設(shè)計題目、大學(xué)生創(chuàng)新項目、各種競賽項目和其他自己感興趣的內(nèi)容和課題，進行分析、研究、制作和調(diào)試。
課外輔導(dǎo)模塊：由助教或教師對每一位學(xué)生進行面對面、有針對性的課外輔導(dǎo)，以幫助學(xué)生在提高學(xué)習(xí)能力的同時，擴大知識面。
三、實施過程
卓越課程的實施過程如圖2所示。[11]首先，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求對教學(xué)內(nèi)容進行模塊化設(shè)計，包括制定模塊化的教學(xué)大綱、教學(xué)任務(wù)書和教學(xué)日歷;其次，由師生共同完成課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)任務(wù);最后，根據(jù)學(xué)生反饋、督導(dǎo)評價、綜合考核、后續(xù)課程反應(yīng)等情況對教學(xué)效果進行評估，并對照目標(biāo)查找問題，對模塊設(shè)計和執(zhí)行過程不斷進行修改和完善。
四、考核體系
卓越課程的考核，主要由課堂考核、實驗實訓(xùn)、作業(yè)答疑、期末考試等4種形式組成[12] [13]，以全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、對知識的掌握程度和運用能力。每種形式的具體內(nèi)容、分值分配及責(zé)任人見表1所示。
表1 自動控制原理卓越課程考核體系
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注：討論課表現(xiàn)和課外答疑實行5分制，根據(jù)學(xué)生參與度和回答問題的質(zhì)量即時打分。
五、實施成效
自動控制原理卓越課程實施3年來，效果明顯，主要表現(xiàn)在以下3個方面。
1.學(xué)生學(xué)習(xí)主動性大大提高，自主學(xué)習(xí)和分析解決問題的能力明顯增強。圖3是對實行自動控制原理卓越課程教學(xué)的兩個小班共62人進行問卷調(diào)查的統(tǒng)計結(jié)果，可見卓越課程效果明顯。
2.教師上課積極性明顯提高，對課堂設(shè)計和掌控能力顯著增強，教學(xué)團隊的團結(jié)協(xié)作能力和整體教學(xué)水平明顯提高。3年來課題組取得了豐碩的教學(xué)成果，主要有：獲得輕工業(yè)部優(yōu)秀教材二等獎（2015年）、江蘇省教學(xué)成果一等獎（2013年）、江蘇省精品教材獎（2011年）、江南大學(xué)教學(xué)成果一等獎（2011年）和二等獎（2013年），3年共發(fā)表高質(zhì)量教學(xué)研究論文15篇。
3.經(jīng)3年的改革與建設(shè)，創(chuàng)建了一套動靜交融，軟硬結(jié)合，豐富完善的課程資源，具體內(nèi)容見圖4。
六、結(jié)束語
自動控制原理卓越課程的建設(shè)與實施，是高等學(xué)校教學(xué)模式的一種新嘗試和新體驗。3年的實施效果顯示，卓越課程教學(xué)能使學(xué)生充分發(fā)揮自我，能大大激發(fā)和提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)和研究的興趣和能力，使學(xué)生懂得了學(xué)習(xí)什么和為什么學(xué)習(xí)的問題[14]，對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)是一個極大的促進。當(dāng)然，它需要學(xué)校和教師花大力氣做好充分的準(zhǔn)備，包括各環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)計和組織形式，以盡力展現(xiàn)課程的價值和魅力，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才做出積極貢獻。
目前，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，國內(nèi)外推崇的現(xiàn)代化教學(xué)模式比較多，典型的如視頻公開課、翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等，都取得了較好的效果，但這些現(xiàn)代模式的實施，取決于學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識和興趣。江南大學(xué)卓越課程的建設(shè)與實施，其核心就是以問題為驅(qū)動，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新意識與能力，使學(xué)生能夠真正“活”起來，為逐步向新型教學(xué)模式邁進奠定了必要的基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞： 自動控制原理；卓越課程；動態(tài)；教學(xué)改革
Key words： automatic control principle；excellence course；dynamic；teaching reform
中圖分類號：TP13 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）29-0213-02
0 引言
為較好地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)其自覺學(xué)習(xí)、主動發(fā)現(xiàn)問題和積極探索問題的能動意識。江南大學(xué)借鑒蘇格蘭經(jīng)驗[1]，設(shè)計并啟動了“卓越課程”的建設(shè)工程，《自動控制原理》作為專業(yè)核心課，被列入第一批卓越課程的建設(shè)項目。一年的實踐證明，卓越課程深受學(xué)生歡迎，能夠調(diào)動起所有學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，把輸入型的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為輸出型的應(yīng)用，把被動應(yīng)付性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的主體。
1 目標(biāo)要求
課程建設(shè)是教學(xué)改革的突破口，也是提高教育質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。江南大學(xué)卓越課程的建設(shè)宗旨，就是支撐和實踐國家人才培養(yǎng)的卓越計劃和課程本身的價值標(biāo)準(zhǔn)，通過不同的教學(xué)方式充分發(fā)揮學(xué)生的潛力，提升其學(xué)習(xí)期望，幫助其儲備基礎(chǔ)知識和實踐經(jīng)驗，使之成為能為社會做貢獻，博學(xué)而有責(zé)任心的現(xiàn)代人才。《自動控制原理》卓越課程的建設(shè)目標(biāo)就是，以啟發(fā)性、主動性、趣味性、實踐性為原則，結(jié)合本課程特色，追求高素質(zhì)、創(chuàng)新型和工程型人才培養(yǎng)目標(biāo)。通過本課程的全部教學(xué)過程，使學(xué)生能夠掌握基礎(chǔ)知識、追蹤科技前沿，開發(fā)創(chuàng)新思維，學(xué)會把課本、課堂的知識用于實踐和工程設(shè)計。以課內(nèi)、外結(jié)合，師生換位互動和產(chǎn)生問題為驅(qū)動力，以理論基礎(chǔ)、實例分析、實際應(yīng)用為基本點，使教學(xué)過程能真正發(fā)揮引導(dǎo)和啟發(fā)作用，把被動灌輸性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動探索性學(xué)習(xí)，以增強課程魅力，提高教學(xué)效果。
2 實施辦法
《自動控制原理》卓越課程的實施過程，在遵循江南大學(xué)卓越課程建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課程特色設(shè)計實現(xiàn)方法。具體如下：
2.1 組織措施 成立卓越課程建設(shè)小組，由教學(xué)經(jīng)驗豐富的副教授及以上職稱教師承擔(dān)，采取30人左右的小班授課，每個班級又分成5～6個學(xué)習(xí)討論小組。我校自動化專業(yè)的5個班級同時開設(shè)卓越課程，教學(xué)隊伍由7位教師和5位研究生助教組成。7位教師中，5位分別為5個班的主講教師，負(fù)責(zé)課程內(nèi)容的組織、課堂教學(xué)和答疑，1位教師負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)答疑，1位教師負(fù)責(zé)實驗和實踐活動的內(nèi)容組織和指導(dǎo)；要求5位助教參與討論課的學(xué)習(xí)，同時負(fù)責(zé)批改學(xué)生課外作業(yè)，協(xié)助教師分別負(fù)責(zé)5個班學(xué)生實踐活動的指輔導(dǎo)、檢查和督促。每個班級的教學(xué)活動由主講教師統(tǒng)一負(fù)責(zé)管理。
2.2 教學(xué)方法 為做到以學(xué)生為本，加強能力培養(yǎng)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和積極性，卓越課程的教學(xué)活動采用專題式和探究式教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法[2]。專題式教學(xué)法是基于自動控制原理課程自身特點而設(shè)計的。其特點是將課程內(nèi)容糅合編制成幾個專題，由主講教師精講。每個專題包括：一個或幾個核心內(nèi)容（觀點、難點）目前國內(nèi)外發(fā)展及研究熱點在實踐中的應(yīng)用提出需思考的問題和學(xué)習(xí)奮斗的目標(biāo)。在教學(xué)時注重每個專題的完整性和各專題之間的緊密聯(lián)系，使整個課程內(nèi)容緊密銜接，增強了控制理論的系統(tǒng)性。探究式教學(xué)是基于反饋控制的基本思想設(shè)計的。其特點是師生雙方共同參與的一種“雙主式”教學(xué)，教學(xué)研究的重心從知識傳授轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng)，從重視結(jié)果轉(zhuǎn)向重視過程。方法是在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，針對每個章節(jié)中的重點和難點問題及其在工程實際中的應(yīng)用問題，以學(xué)生獨立思考和合作討論為主，在“發(fā)現(xiàn)提出問題—思考分析問題—初步解決問題—反饋解決情況—完整解決問題”的閉環(huán)探究過程中，通過師生之間的合作與互動，使學(xué)生能從不同的角度理解和掌握自動控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，并學(xué)會用控制理論的思想方法解決工程實際問題；同時，能從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀念等方面培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)興趣和主動探究能力。
2.3 考核形式 卓越課程的考核注重過程，考核成績由課堂互動、隨堂作業(yè)和測試、期末考試等多元化形式組成，以全面評價學(xué)生對知識的掌握程度和運用能力。上課聽講和主動發(fā)言（10%）；隨堂作業(yè)和測試（10%）；討論探究（10%），以討論小組為單位由學(xué)生自主打分，教師把關(guān)；自主學(xué)習(xí)（10%）：包括自主學(xué)習(xí)的筆記、答辯記錄、心得報告或小論文等；實驗與操作（10%），由實驗指導(dǎo)教師打分；課外實訓(xùn)（10%）：包括參加實訓(xùn)的次數(shù)、仿真過程的積極主動性，對仿真軟件使用的熟練程度、系統(tǒng)設(shè)計情況、系統(tǒng)仿真結(jié)果、仿真分析能力等，由負(fù)責(zé)課外輔導(dǎo)的助教打分；課后作業(yè)與答疑（10%）：包括完成課后作業(yè)的數(shù)量和質(zhì)量，以及學(xué)生參與答疑的次數(shù)和所問問題情況；期末考試（30%）。
3 內(nèi)容組織
卓越課程的教學(xué)要求精講多練，增加課外學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)，為學(xué)生提供更多自主思考和探索的空間。為此《自動控制原理》卓越課程的整個教學(xué)過程共由課堂學(xué)習(xí)、討論探究、自主學(xué)習(xí)、課外實踐、課外輔導(dǎo)、課后作業(yè)等6大模塊組成，以營造開放、協(xié)作、自主的學(xué)習(xí)氛圍和批判性的學(xué)習(xí)環(huán)境。按教學(xué)計劃，本課程共72學(xué)時，其中理論教學(xué)64學(xué)時，實驗8學(xué)時。另外，按照與課堂教學(xué)時數(shù)不低于1：1的比例安排課外輔導(dǎo)內(nèi)容和實踐訓(xùn)練活動。每部分的具體內(nèi)容和所占時數(shù)由課程組共同設(shè)計，由主講教師和輔導(dǎo)教師具體負(fù)責(zé)實施，詳見表1所示[3]。
3.1 教師精講模塊 課程的重點和難點由主講教師精講，重在使學(xué)生掌握扎實的理論基礎(chǔ)。目前，這部分內(nèi)容占課程總學(xué)時的60%，將逐步過渡到30%。
3.2 討論探究模塊 以學(xué)生為主，實行分組討論，學(xué)生自主講解、自主提問，或者教師啟發(fā)式提問，學(xué)生間互相討論，老師參與，重在引導(dǎo)和解答，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。這部分內(nèi)容占總課時的30%，將逐步過渡到60%。
3.3 課外實踐模塊 這部分內(nèi)容主要在開放的實驗室完成，是指在教師或助教的指導(dǎo)下，學(xué)生利用所學(xué)知識完成一些課外科技活動，包括基本實驗教學(xué)、項目教學(xué)、系統(tǒng)仿真和科技興趣活動等。實驗教學(xué)是以學(xué)生為主，通過各類實驗電路板、試驗箱，完成對所學(xué)理論的試驗驗證，以加強對課堂所學(xué)基礎(chǔ)理論的理解；項目教學(xué)是學(xué)生參與教師的科研項目，或者教師指導(dǎo)學(xué)生完成大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練和創(chuàng)新基地項目，或者由教師指導(dǎo)學(xué)生參加各類創(chuàng)新設(shè)計大賽，以鍛煉和提高學(xué)生科學(xué)研究的興趣和動手操作的能力；系統(tǒng)仿真是在老師或助教的指導(dǎo)下，由學(xué)生自我完成自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與模擬仿真，以提高使用控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件分析問題、查找問題和解決問題的能力；科技興趣活動是專門針對基礎(chǔ)較弱、學(xué)習(xí)動力不足的同學(xué)而設(shè)計的。凡沒有參加以上科技活動的同學(xué)自由分小組組成科技興趣活動小組，對自己感興趣的內(nèi)容和課題，進行分析、研究和制作，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
3.4 課外輔導(dǎo)模塊 由教師或助教對每一位學(xué)生進行有針對性、面對面的課外輔導(dǎo)，以幫助學(xué)生在提高學(xué)習(xí)能力的同時，擴充知識面。
4 結(jié)束語
自動控制原理卓越課程的建設(shè)與實施，是一種新的嘗試和體驗，大大激發(fā)和提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和能力，使學(xué)生不但深刻領(lǐng)會了本課程的理論知識和實踐應(yīng)用，而且充分認(rèn)識了專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)價值，掌握了專業(yè)課的學(xué)習(xí)方法，懂得了學(xué)習(xí)什么和為什么學(xué)習(xí)的問題，對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)是一個極大的促進，因此，有著深遠(yuǎn)的意義。當(dāng)然，它需要學(xué)校和教師花大力氣做好充分的準(zhǔn)備，包括各環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)計和組織形式，以盡力展現(xiàn)課程的價值和魅力，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才做出積極貢獻。
參考文獻：
引言
自動控制理論發(fā)展的歷史并不長，從二十世紀(jì)三十年代開始，不過幾十年的發(fā)展，而真正進入高等學(xué)校課程還是二十世紀(jì)五六十年代。它的出現(xiàn)給高等教育注入了新的活力，目前這門理論課程已是控制類和電子信息類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是一門知識覆蓋面廣、課程內(nèi)容多、更新發(fā)展快且應(yīng)用性很強的課程，該課程對學(xué)生建立系統(tǒng)和工程的概念具有十分重要的意義。
1改革教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量
隨著控制理論的發(fā)展和計算機技術(shù)的應(yīng)用，新的控制方法和控制手段也越來越多，為了適應(yīng)時代要求，根據(jù)本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特點，我們對自動控制課程的內(nèi)容進行了重新整合，選用優(yōu)秀教材，制定了新的教學(xué)大綱、實驗大綱和考核大綱。適時地把一些新內(nèi)容、新的教學(xué)成果、應(yīng)用實例融合到教學(xué)內(nèi)容中，做到課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性和先進性相結(jié)合，把握經(jīng)典與現(xiàn)代、本課程與其他相關(guān)課程內(nèi)容的關(guān)系處理。大幅度減少了學(xué)時數(shù)，將經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論結(jié)合起來講授，重點講解控制理論的基本知識及應(yīng)用，理清思路，了解方法，增強系統(tǒng)性。
自動控制原理的教學(xué)內(nèi)容有一條主線：系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計。圍繞這條主線，把教學(xué)內(nèi)容劃分為六大塊：自動控制的一般概念、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)的設(shè)計、采樣控制系統(tǒng)的分析和非線性系統(tǒng)的分析。對于系統(tǒng)分析是重點講解部分，介紹了各種分析方法：時域分析法、根軌跡法、頻域分析法，狀態(tài)空間法等，進行有關(guān)系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)分析，以及能控性和能觀性分析；在系統(tǒng)設(shè)計這一重點部分的講解中，介紹了根軌跡設(shè)計法、頻域設(shè)計法和狀態(tài)控制設(shè)計法，與系統(tǒng)分析相呼應(yīng)，使學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中，圍繞“系統(tǒng)分析和設(shè)計”這條主線進行，做到舉一反三，從而對自動控制理論有一個完整清晰的理解。
在分析設(shè)計這個主線下，以穩(wěn)定性指標(biāo)為輔線。在各個有關(guān)章節(jié)的小結(jié)中對穩(wěn)定性都予以重點討論，通過對各種穩(wěn)定性判斷方法的分析，把前后的知識點加以銜接聯(lián)系，并綜合應(yīng)用。
在講清系統(tǒng)物理概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合課程內(nèi)容，引入先進的計算機輔助教學(xué)手段。將Matlab軟件在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用引人課堂教學(xué)，在諸多課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中實現(xiàn)了Matlab仿真演示，增強了學(xué)生對抽象理論的感性認(rèn)識，收到了良好的教學(xué)效果。
為體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進性、科學(xué)性和前沿性，引導(dǎo)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的興趣，對目前控制理路研究的熱點和發(fā)展趨勢作一些簡要介紹，如模糊控制、智能控制等。
2改革教學(xué)方法，提升教學(xué)手段
自動控制原理對學(xué)生的定性分析能力、定量估算能力、綜合運用能力、數(shù)—形結(jié)合能力有一定的要求，并需具有扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中經(jīng)常會感到困難而產(chǎn)生畏難情緒，影響學(xué)習(xí)效果。因此，改革傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)手段，進而提高教學(xué)質(zhì)量，是課程改革的重中之重
2．1采用現(xiàn)代教育技術(shù)與手段提高教學(xué)效果
在以信息、知識爆炸為特征的今天，傳統(tǒng)的教學(xué)手段以不能適應(yīng)時代的需要，教學(xué)手段的改革勢在必行。在《自動控制原理》課的多媒體教學(xué)實踐中，我們努力探索如何使多媒體這一先進的教學(xué)手段更好地服務(wù)于課堂教學(xué)。開發(fā)了《自動控制原理多媒體課件》、(Mat—lab仿真軟件包》等CAI課件，．采樣了多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方法，既充分利用了多媒體教學(xué)的生動、逼真、容量大的優(yōu)點，又充分利用了板書教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性強的優(yōu)點。實踐證明，這一方法取得了良好的教學(xué)效果，受到了學(xué)生的認(rèn)可，對教學(xué)質(zhì)量的提高起了一定的積極作用。
2．2加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強學(xué)生的動手能力
注重實踐能力的培養(yǎng)，堅持理論聯(lián)系實際的原則，加強學(xué)生動手訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生對新知識的理解，僅僅通過課堂講解還很不夠，必須通過實踐教學(xué)這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生對知識有一個感性認(rèn)識。
實踐教學(xué)是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的重要途徑，在教改過程中，我們加強實驗室建設(shè)，徹底改造了原有的實驗內(nèi)容，開發(fā)了綜合設(shè)計實驗及課程設(shè)計，目的在于通過實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用控制理論的方法解決實際問題、將實際問題抽象為理論問題的能力。實驗只提目標(biāo)和要求，沒有詳細(xì)的實驗步驟和實驗電路圖。學(xué)生根據(jù)個人情況自主選擇難度等級不同的實驗，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，獨立完成系統(tǒng)設(shè)計，系統(tǒng)搭建和調(diào)試，記錄原始數(shù)據(jù)和圖形，寫出實驗報告。所有這些都極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，鞏固了課程理論，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和獨立思考的能力，使其觀察、分析和解決問題的能力都有很大的提高。
為了加強學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，在教學(xué)過程中還增加了課程設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計，使學(xué)生了解到了Matlab軟件在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識面，加深學(xué)生對(lf動控制原理》這門課程的基本概念，基本的分析方法及設(shè)計方法的理解。
3以教學(xué)推動科研，以科研促進教學(xué)
對于普通高等教育來說，教學(xué)固然重要。科研也不可以忽視。教學(xué)和科研是相輔相成的兩個方面，兩者不可分割。從自動控制理論來講，它近幾十年才建立起來，與工程實際聯(lián)系較廣，特別是在發(fā)展過程中，數(shù)學(xué)和計算機起了很大的作用，成為控制理論的重要工具。因此可以說，控制理論是工程與數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)相互作用的前沿。在教學(xué)中講授理論知識的同時，可以增加一些與科研結(jié)合的內(nèi)容，如在同學(xué)中選一些成績較好，對科研又有一定興趣的同學(xué)，參加有關(guān)教師的科研項目，也可為學(xué)生科技活動中心提供一些課題，指導(dǎo)學(xué)生參與科研。這樣，一方面調(diào)動了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，另方面，也可為科研活動的開展打好基礎(chǔ)。學(xué)生通過參與科研，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚了，求知的欲望更強了。
4下一步改革設(shè)想
該課程的教學(xué)改革已在我校實施。取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生的基本知識、專業(yè)能力、實踐技能乃至學(xué)習(xí)興趣等。都較以往有較大的提高。教學(xué)改革的路子還很長。尚需繼續(xù)探索和實踐，使之不斷完善，下一步改革的設(shè)想有四點：
我國幅員遼闊，各地氣溫差異性較大，在冬季，我國的北方由于氣溫較低，都需要進行采暖，采暖的能耗量較大，更加重了能源緊張的局面，在目前居民住宅的集中供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中采用自動控制系統(tǒng)進行節(jié)能取得了較好的成效。伴隨著我國科技的不斷進步和經(jīng)濟發(fā)展，自動控制技術(shù)被應(yīng)用在集中供熱節(jié)能方面，并且取得了一定的效果。但是，從最近幾年來我國自動控制技術(shù)在集中供熱節(jié)能應(yīng)用的成果來看，尚不理想，存在一定的問題。就此，針對自動控制技術(shù)在集中供熱節(jié)能方面的應(yīng)用提出了相關(guān)的建議。
1.換熱站自動控制系統(tǒng)設(shè)計的原則
為了能夠在保證供熱質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低經(jīng)濟成本降低水電消耗，提出了科學(xué)合理的自動化控制系統(tǒng)。根據(jù)供熱系統(tǒng)的復(fù)雜程度和規(guī)模，采用高性價比的自動控制系統(tǒng)設(shè)備。利用熱網(wǎng)RTU系統(tǒng)的期間采用施耐德品牌的PLC。換熱站自動系統(tǒng)因為供熱形式和機組設(shè)備呈現(xiàn)出不同的方式，因此需要制定具有針對性的控制策略。在選擇控制系統(tǒng)和配套儀表的過程中，應(yīng)該從可靠性、簡單性、實用性、便于維護性進行考慮。在進行自動控制系統(tǒng)設(shè)計的過程中，要充分考慮到整個系統(tǒng)的兼容性、開放性、穩(wěn)定性、通用性和可擴展性。
2.換熱站自控系統(tǒng)的組成
我公司的供熱形式是通過換熱器針對集中供熱一次網(wǎng)和用戶二次網(wǎng)進行熱能的交換，通過二次網(wǎng)絡(luò)將熱能傳輸給用戶。換熱站的RUT系統(tǒng)是通過PLC、現(xiàn)象儀表電器、通訊接口、人機接口觸屏等組合而成。通過流量、溫度、壓力等參數(shù)，將現(xiàn)場儀表傳感器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，變頻器將電機電流、轉(zhuǎn)速等信號送入到PLC當(dāng)中，通過PLC控制變頻器的啟停和調(diào)速。觸屏作為現(xiàn)象的人機接口，顯示換熱站的主要參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，并且現(xiàn)場的指令操作也可以通過觸屏的方式下達
3.換熱站供熱控制策略
當(dāng)熱水網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)定狀態(tài)下運行過程中，在不考慮網(wǎng)管沿途損失的情況下，網(wǎng)路的供熱量應(yīng)該等同于供暖用戶用來采暖設(shè)備的散熱量，也應(yīng)該等于供暖用戶的熱負(fù)荷，被稱之為熱量平衡。
所謂的供暖熱用戶的熱負(fù)荷，是建筑物的體積供熱指標(biāo)與建筑物外部體積的積，再乘上室內(nèi)穩(wěn)定減去室外溫度。
供暖用戶采暖設(shè)備的散熱量指的是，散熱器的傳熱系數(shù)×散熱器的散熱面積×散熱器熱媒的平均溫度。
供熱量指的是，循環(huán)水流量×熱水的質(zhì)量比熱×供水溫度與回水溫度的差，除以3600等于1.163×循環(huán)水流量×供水溫度和回水溫度的差。
也就是說，供暖熱用戶的熱負(fù)荷，等于供暖用戶采暖設(shè)備的散熱量，等于供熱量。這是供熱調(diào)節(jié)理論根本，從以上內(nèi)容的的描述中能夠發(fā)現(xiàn)，系數(shù)建筑物的體積供熱指標(biāo)和建筑物的外部體積變化并不明顯。在這里我們將其作為常數(shù)。因此，當(dāng)我們將建筑物的室內(nèi)溫度控制到一定的時候，那么變量就只是室外溫度。簡單來說，室外溫度能夠在一定程度上影響到建筑物供暖熱負(fù)荷的唯一變化。因此，在換熱站自控系統(tǒng)中，室外溫度的變化是系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的決定性因素?？刂频闹饕康脑谟诘窒彝鉁囟茸兓斐傻臄_動影響，達到維持系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定的目的。
4.節(jié)能效果分析。
4.1.降低單位的熱能消耗
通過實施自動控制防范，減小管網(wǎng)水力失調(diào)的程度，達到用戶系統(tǒng)熱能分布均勻的目的。從另外一個角度進行分析，通過網(wǎng)流量調(diào)節(jié)閥開度分時自動控制和換熱站水泵合理、及時的調(diào)節(jié)配合，避免人工調(diào)節(jié)在時間上的滯后性和對經(jīng)驗的依賴性。
4.2.降低單位降耗
在針對換熱站進行增設(shè)水泵變頻設(shè)備的過程中，要針對水泵電機頻率進行自動控制，通過改變電動機電流和頻率，達到節(jié)能的效果。在進行變頻的過程中，它的調(diào)節(jié)范圍較寬，并且能夠保持較高的效率，實現(xiàn)精度化運行。它能夠有效的消除電動機啟動過程中的大電流，延長水泵的使用壽命。從另外一個角度進行分析，在熱用戶用熱負(fù)荷較小的時候，能夠通過減小流量的策略降低水泵對能源的總體消耗。
例如，以一個20萬平方米供熱面積換電站為例子，在08年的時候換熱站水泵一共消耗電量為23.5萬度，也就是電消耗為1.85度每平方米供熱面積，在09年實施自動控制方案之后，電消耗變成1.12度每平米供熱面積，20萬平方米的供熱面積總節(jié)電量為4.89萬度。如果按照1.1單價進行計算，節(jié)省電費總數(shù)為4.26萬元。這一數(shù)字意味著在使用自動控制系統(tǒng)之后，我國的在一定程度上節(jié)約了電成本，在對于我國未來的發(fā)展具有積極影響。
4.3.降低人工成本
通過自動控制設(shè)備的增加，改變了傳統(tǒng)換電站需要人員留守的現(xiàn)象，從而節(jié)省了這部門的費用。因此，通過自控添加手段和變頻器的合理配置，能夠達到良好的節(jié)能效果。與此同時，對降低公司的資金成本具有一定的意義。
5.結(jié)語
綜上所述，為了能夠在保證供熱質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低經(jīng)濟成本降低水電消耗，應(yīng)科學(xué)合理的制定相應(yīng)自動化控制系統(tǒng)，在進行控制系統(tǒng)和配套儀表選擇時應(yīng)從設(shè)備可靠性和設(shè)備簡單性以及設(shè)備實用性等幾個方面進行考慮與分析。本論文著重針對自動控制技術(shù)在集中供熱節(jié)能方面的應(yīng)用進行了分析，并針對自動化控制技術(shù)的原理、優(yōu)勢進行了分述，認(rèn)為自動化控制系統(tǒng)對降低供熱成本、提高供熱效率有積極影響。
參考文獻：
[1].鄭國良，劉偉，楊麗芬.改善城市集中供熱服務(wù)質(zhì)量提高供熱效益.[A].山東制冷空調(diào)――2012年山東省制冷空調(diào)學(xué)術(shù)年會“煙臺冰輪杯”優(yōu)秀論文集[C].2012.（11）；61-66
中圖分類號：TN921-4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-02
電氣工程和自動化專業(yè)的發(fā)展由來已久，但是為了適應(yīng)21世紀(jì)的社會需求和國家教育模式的改革，需要對高等學(xué)校的教育模式改革，培養(yǎng)出具有全面的知識體系和創(chuàng)新能力以及高素質(zhì)的綜合性人才。電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)以及改造的能力等是電氣工程及自動化專業(yè)的學(xué)生必須具備的能力，為其以后從事與電氣工程專業(yè)相關(guān)的工作和研究打下基礎(chǔ)。為了培養(yǎng)出全面的高素質(zhì)綜合性人才，就需要對現(xiàn)有的教學(xué)模式進行改革。
一、課程難度剖析
在學(xué)習(xí)電力拖動自動控制系統(tǒng)時，學(xué)生必須了解直流電動機的工作原理和直流電動機系統(tǒng)中的電磁量以及機械量之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系；了解可控直流電源的產(chǎn)生方法，知道在控制系統(tǒng)中，可以根據(jù)控制對象來控制某一控制量的算法和衡量控制系統(tǒng)性能的基本指標(biāo)；掌握單片機的原理等。而要實現(xiàn)學(xué)生對上面的知識的掌握，就要學(xué)習(xí)很多的知識，如自動控制理論和電機以及計算機控制技術(shù)等多門學(xué)科，所以，電力拖動自動化控制系統(tǒng)的知識面很廣，要求的專業(yè)基礎(chǔ)背景高。而這對于學(xué)生來說，都是很難的課程，且要在學(xué)校這段有限的時間學(xué)會，學(xué)透是很不容易的。
二、教學(xué)內(nèi)容的改革，加強工程的應(yīng)用
電氣工程和自動化專業(yè)的課程教學(xué)內(nèi)容主要是課程教學(xué)與實驗以及課程設(shè)計。課程教學(xué)的目標(biāo)是以電機作為對象和電力電子功率變換器為弱電控制強電的媒介，以及自動控制理論為分析和設(shè)計的基礎(chǔ)來掌控運動控制系統(tǒng)的控制規(guī)律和設(shè)計方法。把課程的設(shè)計和綜合實驗結(jié)合起來，可以鞏固課程的理論知識，提高學(xué)生的操作能力。為了加強工程的運用，可以通過加強位置控制系統(tǒng)和張力控制系統(tǒng)以及數(shù)字控制系統(tǒng)來增加工程的運用。位置控制系統(tǒng)即位置隨動系統(tǒng)，在使用這個系統(tǒng)時，可以將應(yīng)用廣泛的伺服電機控制系統(tǒng)和數(shù)字控制結(jié)合起來介紹驅(qū)動器的工作原理和參數(shù)設(shè)置，為以后參加工作打好基礎(chǔ)。張力控制系統(tǒng)在加工帶材和線材的過程中，保持卷的進出的張力，使帶材卷的整齊和緊致。數(shù)字控制系統(tǒng)包括數(shù)字控制的硬件電路和軟件流程。
三、教學(xué)方法的探討
課程教學(xué)的環(huán)節(jié)包括課堂教授和學(xué)生自學(xué)以及實驗等，在教授理論課時，可以運用多媒體教學(xué)在其中加入動態(tài)演示的圖像，讓學(xué)生對內(nèi)容更容易理解；在教授對交流和直流控制的軟件系統(tǒng)時，就可以結(jié)合仿真軟件，通過在課堂上建立起模型和課堂以及課后的仿真，使學(xué)生更加了解對系統(tǒng)的控制。而對于培養(yǎng)應(yīng)用型的人才，由于學(xué)生沒有真正的參加過工作，所以沒有經(jīng)驗，這就使得學(xué)生對于課堂學(xué)習(xí)的知識不夠理解或不感興趣。這些問題教師在備課時都需要考慮到，如為了提高學(xué)生的興趣，可以在教授電力拖動系統(tǒng)時增加其應(yīng)用背景。在教學(xué)過程中逐漸改變學(xué)生的態(tài)度和思想，使其不在抱著應(yīng)付考試的心態(tài)去學(xué)習(xí)，而是發(fā)自內(nèi)心的真正喜歡這門學(xué)科。
四、加強實驗教學(xué)中的工程實踐能力
（一）理論與實驗結(jié)合
“電力拖動自動控制系統(tǒng)”是一門在實際生活中運用廣泛的課程，所以它的教學(xué)方式不應(yīng)該僅僅局限于理論知識的學(xué)習(xí)，還應(yīng)該將理論與實驗相結(jié)合，增加學(xué)生的應(yīng)用能力。在上實驗課程時，應(yīng)該讓學(xué)生自己動手操作，根據(jù)實驗的目的擬定實驗的路線和選擇合適的儀器儀表以及確定實驗的步驟，然后進行數(shù)據(jù)的測試，并根據(jù)得出的數(shù)據(jù)進行分析。還有就是在上實驗課時，可以盡量讓學(xué)生掌握一些電氣測量的方法和實驗設(shè)計以及工程的運用結(jié)合。在學(xué)生實驗的過程中，可以加深學(xué)生對理論知識的理解，對于實驗時獲得的數(shù)據(jù)，可以為學(xué)生以后寫畢業(yè)論文時提供依據(jù)。
（二）課程設(shè)計強化實踐能力
課程設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的自主理解能力，將課程上所學(xué)到的理論知識與實踐技能相結(jié)合，解決工程問題。在課程設(shè)計課上，可以選擇幾個與工程運用相關(guān)的主題，如變頻器控制交流電動機調(diào)速的應(yīng)用和設(shè)計PWM控制直流電動機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計以及無刷直流電動控制器設(shè)計等。在這些主題中，由學(xué)生選擇其中的一個，然后進行分組來完成，并且提出相應(yīng)的要求，如系統(tǒng)設(shè)計方案論證和系統(tǒng)指標(biāo)測試以及硬件開發(fā)等。限定學(xué)生完成課程設(shè)計的時間在3周以內(nèi)，而且設(shè)計的內(nèi)容要包括根據(jù)題目設(shè)計相應(yīng)的電路和參考文獻以及顯示輸出電路等。在這一系列的過程中，學(xué)生及掌握了系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的流程和方法，也提高了自己的操作能力和創(chuàng)新能力。
五、結(jié)束語
專業(yè)教學(xué)長期探討的問題包括如何有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性以及引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)和思考。本文就結(jié)合電力拖動自動控制的實際教學(xué)情況，通過分析其面臨的問題，改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法以及實踐環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和操作技能以及創(chuàng)新的能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。
參考文獻：
[1]李新德，郝立，孟正大.電力拖動與運動控制系統(tǒng)課程教學(xué)方法探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010（06）.
[2]洪乃剛，洪小平，黃松清.電力電子和電力拖動系統(tǒng)虛擬實驗的開發(fā)和應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2010（05）：338-339.
THE CULTIVATION MECHANISM WITH PRACTICE ABILITY AND INNOVATION SPIRIT OF AUTOMATION MAJOR
Zhang Tao
（North China Institute of Science & Technology， Sanhe， Hebei， 065201）
Abstract： The application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university has been improved and matured by construction for several years. The paper summarizes and analyses the constructer， contents， styles and effects of application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university. The paper especially expounds the cultivation effects， organization relation and mechanism characteristic of the application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university. The practice teaching system has useful significance for others.
Key words： Automation Major； Practice Ability； Innovation Spirit； Cultivation Mechanism.
0 引言
華北科技學(xué)院是國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局惟一直屬的普通高等學(xué)校，始建于1984年，其前身是北京煤炭管理干部學(xué)院分院，1993年經(jīng)原國家教委批準(zhǔn)改建為華北礦業(yè)高等?？茖W(xué)校，2002年初經(jīng)教育部批準(zhǔn)升格為本科院校。學(xué)院面向全國招收普通全日制本、?？茖W(xué)生。學(xué)校設(shè)置有37個本科專業(yè)，涉及工學(xué)、理學(xué)、文學(xué)、法學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)、教育學(xué)等七大門類學(xué)科，已經(jīng)形成以全日制本科教育為主，專科教育、成人學(xué)歷教育、安全培訓(xùn)、函授教育并存的多學(xué)科、多層次、多形式的辦學(xué)體系。
我校的自動化（?？疲I(yè)成立于1999年，2003年升格為自動化（本科）專業(yè)，面向全國招生。目前，自動化（本科）專業(yè)包括本科、專接本科、第二學(xué)位本科等多種本科辦學(xué)形式，共有4個年級、20個班級，645名學(xué)生。
經(jīng)過幾年的發(fā)展，自動化專業(yè)的綜合實力逐漸增強，教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)水平逐年提高。2007年，自動化專業(yè)被華北科技學(xué)院批準(zhǔn)成為首批校級重點與特色專業(yè)建設(shè)點。2009年，自動化專業(yè)被教育部批準(zhǔn)成為國家級特色專業(yè)建設(shè)點（編號：TS1Z214）。
本文就自動化專業(yè)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)機制的建立、運行、完善等方面進行了闡述，并對具有我校特色的自動化專業(yè)實踐能力與創(chuàng)新精神培養(yǎng)機制的培養(yǎng)效果進行了總結(jié)與分析。
1 自動化專業(yè)人才培養(yǎng)計劃
1.1 自動化專業(yè)簡介
自動化專業(yè)主要研究的是自動控制的原理和方法，自動化單元技術(shù)和集成技術(shù)及其在各類控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。它以自動控制理論為基礎(chǔ)，以電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)為主要工具，面向工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制及各行業(yè)、各部門的自動化。它具有“控（制）管（理）結(jié)合，強（電）弱（電）并重，軟（件）硬（件）兼施”鮮明的特點，是理、工、文、管多學(xué)科交叉的寬口徑工科專業(yè)。學(xué)生在畢業(yè)后能夠從事自動控制、自動化、信號與數(shù)據(jù)處理及計算機應(yīng)用等方面的技術(shù)工作。
1.培養(yǎng)目標(biāo)
本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生要具備電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論、自動檢測與儀表、信息處理、系統(tǒng)工程、計算機技術(shù)與應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等較寬廣領(lǐng)域的工程技術(shù)基礎(chǔ)和一定的專業(yè)知識，能在運動控制、工業(yè)過程控制、電力電子技術(shù)、檢測與自動化儀表、電子與計算機技術(shù)、信息處理、管理與決策等領(lǐng)域從事系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)運行、科技開發(fā)及研究等方面工作的高級工程技術(shù)人才。
2.培養(yǎng)要求
本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論、信息處理、系統(tǒng)工程、自動檢測與儀表、計算機技術(shù)與應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的基本理論和基本知識，受到較好的工程實踐基本訓(xùn)練；具有系統(tǒng)分析、設(shè)計、開發(fā)與研究的基本能力。
1.2 自動化專業(yè)的課程設(shè)置
自動化專業(yè)的課程設(shè)置應(yīng)該能夠體現(xiàn)自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求，使學(xué)生掌握本專業(yè)領(lǐng)域必需的、較寬的技術(shù)基礎(chǔ)理論知識，并受到較好的工程實踐基本訓(xùn)練，在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具備一定的科學(xué)研究、科技開發(fā)和組織管理能力，具有較強的工作適應(yīng)能力。
1.自動化專業(yè)的主干課程
自動化專業(yè)的主干課程包括電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電力電子、電機拖動、直流控制系統(tǒng)、交流控制系統(tǒng)、自動控制原理、過程控制、微機原理、計算機控制系統(tǒng)等課程。自動化專業(yè)的學(xué)生必須深入理解和掌握這些課程的理論及其實踐。
2.自動化專業(yè)的課程設(shè)置
自動化專業(yè)的課程設(shè)置包括通識基礎(chǔ)教育課程、專業(yè)基礎(chǔ)教育課程和專業(yè)方向教育課程三個方面的課程，每一方面的課程又包括理論教學(xué)課程和實踐教學(xué)課程兩大部分。自動化專業(yè)課程體系的設(shè)置如圖1所示。
2 自動化專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的教學(xué)改革
2.1 教學(xué)內(nèi)容改革
為適應(yīng)21世紀(jì)對人才的基本要求，在認(rèn)真研究和借鑒以前運行的人才培養(yǎng)計劃的經(jīng)驗和做法，并結(jié)合我校的辦學(xué)定位和實際情況，我們對自動化專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容進行了多次研討論證，主要包括教學(xué)課程設(shè)置的合理性、開課時間、理論學(xué)時與實踐學(xué)時的分配、實驗項目的設(shè)置、實踐項目等內(nèi)容。
教學(xué)內(nèi)容改革的具體做法是：
一是根據(jù)實際條件的變化，適當(dāng)增加實驗課程的學(xué)時，適當(dāng)調(diào)整實驗課程的內(nèi)容。例如《信號與系統(tǒng)分析》課程，因?qū)嶒灄l件的改善，將原教學(xué)計劃理論教學(xué)32學(xué)時、實驗教學(xué)0學(xué)時，調(diào)整為理論教學(xué)28學(xué)時、實驗教學(xué)4學(xué)時。
二是根據(jù)專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，適當(dāng)增加專業(yè)選修課程的學(xué)時，適當(dāng)調(diào)整專業(yè)選修課程的內(nèi)容。例如《自動化仿真技術(shù)》、《自動化組態(tài)技術(shù)》兩門專業(yè)選修課程，就是考慮到自動化專業(yè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，突出自動控制系統(tǒng)仿真和組態(tài)方面的教學(xué)而增設(shè)的。
2.2 教學(xué)方法改革
正確靈活的教學(xué)方法將有助于深化提高教學(xué)效果，起到事半功倍的作用。教學(xué)方法改革的主要內(nèi)容包括：
一是積極推進課堂討論教學(xué)法，讓學(xué)生在課外網(wǎng)絡(luò)上查找資料，然后在課堂教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行研討、推理，適時讓學(xué)生在課堂上進行發(fā)言討論，最后總結(jié)得到合理的結(jié)論和推理。通過討論，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教會學(xué)生怎樣掌握新知識、探索新知識、獲取新知識，并會運用新知識解決新問題，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立的探索精神和獨立的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)。
二是創(chuàng)造和諧的師生關(guān)系，為促進提高教學(xué)效果奠定基礎(chǔ)。師生關(guān)系是對立統(tǒng)一的，教師處于矛盾的主要方面，在運動變化中起著主導(dǎo)作用。因此，構(gòu)建良好的師生關(guān)系關(guān)鍵在于教師，但同樣也離不開學(xué)生的密切配合和積極響應(yīng)。關(guān)于如何建立良好和諧的師生關(guān)系，請參考作者的相關(guān)論文《大學(xué)和諧師生關(guān)系的構(gòu)建策略研究》（華中師范大學(xué)學(xué)報（人文社會科學(xué)版），2007）。
2.3 教學(xué)手段改革
在課堂教學(xué)過程中，講授教學(xué)內(nèi)容時可以采用黑板板書與多媒體相結(jié)合的教學(xué)手段。應(yīng)該盡可能地利用多媒體教學(xué)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，因為多媒體教學(xué)可以對抽象的微觀結(jié)構(gòu)采用形象生動的動畫，生動地展示教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生理解抽象的概念，擴大教學(xué)內(nèi)容的有效信息量，從而提高教學(xué)效果。
在大學(xué)教學(xué)過程中，采用多媒體教學(xué)也存在其有利的一面和不利的一面。對此，作者進行了研究，請參考作者的相關(guān)論文《大學(xué)中采用多媒體技術(shù)對教學(xué)的影響》（華北科技學(xué)院學(xué)報，Vol.4，2007）。同時，該論文獲華北科技學(xué)院“深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量”研討會優(yōu)秀論文二等獎，并在大會上進行了宣讀交流，論文的獲獎證書如圖2所示。
3 我校自動化專業(yè)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)機制
3.1 培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的途徑--實踐教學(xué)體系
為提高學(xué)生的實踐動手能力以不斷適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展的要求，我校自動化專業(yè)特別重視實踐教學(xué)方面的投入和改革。目前，在我校自動化專業(yè)已經(jīng)形成多層次開展、多學(xué)科綜合、并具有安全特色的實踐教學(xué)體系。
我校自動化專業(yè)的實踐教學(xué)體系的內(nèi)容豐富、層次合理，主要包括：
（1）實驗類：各類課程的附屬實驗課程。
（2）設(shè)計類：各類課程的課程設(shè)計。
（3）訓(xùn)練類：各類技能訓(xùn)練。
（4）實習(xí)類：認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)。
（5）綜合類：畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計。
3.2 培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)的途徑――工程訓(xùn)練平臺
為實現(xiàn)高等工程本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)，達到目標(biāo)所要求的學(xué)生應(yīng)具備的工程素質(zhì)，我們認(rèn)為，一是要求具備良好的師資隊伍，二是要對學(xué)生進行工程素質(zhì)訓(xùn)練。
師資隊伍建設(shè)應(yīng)從以下幾個方面著手進行：進一步提高師資隊伍成員的職稱和學(xué)歷，加強“雙師型”教師的培養(yǎng)；按照“學(xué)有所長，利用所長”的原則，使師資隊伍成員不斷進行專業(yè)方向凝練；推出“自動化專業(yè)學(xué)術(shù)論壇”，加強學(xué)術(shù)交流合作，濃厚團隊學(xué)術(shù)研究氛圍。
對學(xué)生進行工程素質(zhì)訓(xùn)練應(yīng)采取循序漸進的訓(xùn)練策略。首先，立足于河北省高校實驗教學(xué)示范中心-華北科技學(xué)院電工電子實驗中心的豐富實驗資源，引導(dǎo)學(xué)生以嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實、認(rèn)真仔細(xì)的態(tài)度對待每一個實驗環(huán)節(jié)，在實驗當(dāng)中體驗科學(xué)研究的全過程。其次，利用實驗、實習(xí)、科研、畢業(yè)設(shè)計（論文）、工程實訓(xùn)等各個環(huán)節(jié)對學(xué)生進行工程素質(zhì)訓(xùn)練，不斷提高學(xué)生的工程素質(zhì)和能力。圖3為學(xué)生正在進行電動機PLC控制系統(tǒng)訓(xùn)練的過程照片。
3.3 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的途徑――科技創(chuàng)新機制
培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神是一項長期性、系統(tǒng)性的工程，我們認(rèn)為，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神一是要有相應(yīng)的機制保證，二是要有具體的實施措施，這兩方面缺一不可。
培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新的機制建設(shè)包括：分別成立學(xué)生科技創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)小組、學(xué)生科技創(chuàng)新指導(dǎo)教師團隊、學(xué)生科技創(chuàng)新活動小組；學(xué)校提供科技創(chuàng)新所必需的活動場地、設(shè)備器材、經(jīng)費支持等。
培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新的具體措施包括：一是進行實驗室開放，鼓勵學(xué)生到開放的實驗室進行各種教學(xué)實驗和研究實驗；二是設(shè)立創(chuàng)新實驗室，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生在創(chuàng)新實驗室開展各種科技創(chuàng)新活動，圖4為我校設(shè)置的學(xué)生科技創(chuàng)新實踐室。
3.4 自動化專業(yè)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神培養(yǎng)效果
經(jīng)過自動化專業(yè)相關(guān)部門和教師的共同努力，自動化專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)情況良好，在招生、就業(yè)、考研、科技創(chuàng)新活動等各方面取得了一系列重要的成績。
自2003年開始招收自動化專業(yè)本科學(xué)生以來，自動化專業(yè)的辦學(xué)規(guī)模在穩(wěn)步發(fā)展。近幾年，每年的自動化專業(yè)招生計劃均為210人，入學(xué)報到在190人以上，編為6個班級。
自動化專業(yè)學(xué)生的就業(yè)情況良好，一次就業(yè)率較高。特別地，自動化專業(yè)作為華北科技學(xué)院煤炭主體專業(yè)，著力突出煤礦安全自動化這一行業(yè)特色，自動化專業(yè)畢業(yè)生積極響應(yīng)號召，投身于煤炭相關(guān)企業(yè)、為突出我校的安全生產(chǎn)特色方面做出了重要貢獻。
自動化專業(yè)學(xué)生積極進行科技創(chuàng)新活動，取得多項科技創(chuàng)新成果。僅在2011年，獲得全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽全國二等獎2項；飛思卡爾杯智能車競賽全國一等獎1項，全國二等獎2項；全國挑戰(zhàn)杯大賽河北省二等獎1項。圖5為學(xué)生制作的科技創(chuàng)新作品（激光識別智能車），該作品獲得2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽全國二等獎。
自動化專業(yè)學(xué)生的考研情況良好，考研錄取率一直位居前列，表1為近幾年自動化專業(yè)學(xué)生考取研究生情況匯總表。
4 總結(jié)與建議
作者認(rèn)為，只有堅持循序漸進的培養(yǎng)策略，才能保證學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的不斷提高。學(xué)生能力培養(yǎng)的層次關(guān)系應(yīng)為：實踐能力的基本標(biāo)準(zhǔn)，工程素質(zhì)是最低要求，創(chuàng)新精神是最高追求，三者的層次關(guān)系如圖6所示。
經(jīng)過幾年的發(fā)展，我校自動化專業(yè)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)機制已經(jīng)逐步完善、成熟，其特點可以歸納為以下幾點：
（1）在完成教育部規(guī)定培養(yǎng)目標(biāo)的前提下，進行教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方法改革和教學(xué)手段改革，不斷提高和強化教學(xué)效果。
（2）構(gòu)建自動化專業(yè)的實踐教學(xué)體系，豐富實踐教學(xué)內(nèi)容，合理布局實踐教學(xué)層次，加強實踐基礎(chǔ)能力培養(yǎng)。
（3）構(gòu)建自動化專業(yè)的工程訓(xùn)練平臺，通過PLC工程實訓(xùn)項目和單片機工程實訓(xùn)項目等途徑，使學(xué)生掌握自動控制系統(tǒng)的研究、設(shè)計、制作、檢驗等步驟的全部過程。
（4）構(gòu)建自動化專業(yè)的科技創(chuàng)新機制，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生在開放實驗室、創(chuàng)新實驗室開展各種科技創(chuàng)新活動，取得科技創(chuàng)新成果。
同時，我校自動化專業(yè)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)機制還應(yīng)進一步進行改革、充實、提高、完善，以不斷滿足人才培養(yǎng)的需求和社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。
例如，訓(xùn)練類實踐教學(xué)課程是提高自動化專業(yè)學(xué)生動手能力的重要手段和途徑，對培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實踐的能力和實際動手能力有明顯的幫助作用。因此，訓(xùn)練類實踐教學(xué)課程的下一步改革思路是：教師提出更有難度的訓(xùn)練題目，學(xué)生可以采用多種方法實現(xiàn)訓(xùn)練題目的目標(biāo)，進一步提高學(xué)生利用自動控制理論來解決實際問題的能力，最大程度地發(fā)揮訓(xùn)練類實踐教學(xué)課程促進教學(xué)的良好作用。
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