摘要:本文从机电控制技术教学目标的定位、课程内容的整合、教学方法和考核方式的改革等方面,对机电控制技术课程教学的改革进行了探索,强调动手能力、工程应用能力、创新能力的培养。
关键词:机电;控制技术;教学改革;Matlab
中图分类号:G642.0
文献标识码:A文章编号:
“机电控制技术”是南京工业职业技术学院机电一体化专业群的核心平台课程,涵盖机电一体化技术、物流机械自动化、数控设备应用与维护3个专业,是学院重点改革和建设的系列课程之一,通过这一课程的学习,培养学生掌握机电控制系统基础知识,具有机电控制系统安装、调试、应用的基本技能,使学生具备机电控制系统的认识能力,机电控制系统模块的应用能力,机电控制系统的分析能力,自动控制的基本规律及调节器的使用能力,单回路控制系统的应用设计能力,典型控制系统解剖分析,输入装置及人机界面接口的应用能力。然而,原有的机
电控制技术教学内容和方式难以适应人才培养目标的要求,进行相应的教学改革成为必然。
1 调整授课内容
“机电控制技术”自南京工业职业技术学院开设机电一体化技术专业以来,一直开设这门主要专业平台课程,在20世纪90年代末期,机电控制技术的教学内容,是以自动控制理论为主体,增加了典型机电控制系统。自动控制理论部分,根据高职学生的文化理论基础,将本科课程《控制工程基础》理论知识适当降低难度,主要阐述经典控制理论的有关基本概念、基本原理、基本分析方法和设计校正方法。典型机电控制系统部分主要阐述机电控制中常用的单片机、PLC控制系统。2003年,单片机技术、PLC控制技术、机床数控技术在机电一体化专业课程体系中以课程的形式出现,机电控制技术课程不宜过多涉及上述技术的内容。根据学院当时机电一体化专业课程体系构建的要求,我们增加了典型过程控制的案例及变频调速的内容,以补充讲义的形式进行授课。由于各高职院机电一体化专业方向不同,在课程内容的整合上,意见不太统一,一直没有适合我院学生使用的正规出版教材。
本课程的实验环节和教材的内容也不十分相符。实验内容主要是电力电子方面的内容,主要包括单相交流调压电路、三相半波整流电路和三相异步电动机变压变频调速等方面的内容,几乎没有涉及到机电控制系统理论、系统调节和校正方面的内容。实验内容常常作为教学的一个组成部分在授课期间穿插三次到四次基本实验,学生学完机电控制后,对实验的内容比较模糊,控制原理的内容仍然是停留在课本上,一些概念和结论仍然感觉比较抽象,缺少感性认识。为了改变这种情况,我们对机电控制技术课程内容进行了调整和优化。
1.1理论知识与实验内容的统一
长期的机电控制技术的课程授课,实验内容也就3～4次,实验内容主要是电力电子方面的内容,主要包括单相交流调压电路、整流电路、变压变频调速和PLC基本指令应用等方面的内容,几乎没有涉及到机电控制系统理论、系统调节和校正方面的内容。理论中的四分之三的重点内容,在实际的操作环节中无法体现,一些同学在长期的理论学习中由于不能较好地与实际应用相结合,会对理论性过强的学习过程产生厌倦,既不利于学生的学习热情,也不利于学生理论与实践相结合的专业技能的发展。因此,在这次教学改革中,将理论教学和实验教学融合在一起,借助Matlab软件,将所学课程中那些抽象、枯燥的公式、定理,以及难以理解、分析的对象模型、工程系统转变成形象直观的曲线、图像,从而提高学习效率,加深对专业知识的理解。按照二比一的理论和实验的开课比例,学生在学习完微分方程和传递函数建模以后,接着就讲解用Matlab和Simulink建立系统模型和求取相关框图的传递函数的方法,然后让学生用装有Matlab软件的PC机做计算机仿真实验,使用这种教学方法,学生感觉不再是孤立的理论,而是理论和实践有机的结合,并将此方法贯穿了整个课程的教学中,在内容上做到理论中的各个章节的重点内容都开设实验和操作。除了实验外,还单独开设了机电控制综合实训环节,进一步提高学生实际动手解决问题的能力。
1.2理论教学和实验教学内容的编排
在教学内容方面,针对理论内容和实验内容如何能相互配合最好的体现控制理论的知识,我们适当地调整并优化课程内容。教学中,对经典控制理论内容进行筛选,实用价值不大的知识点则少讲或完全删除,增加了Matlab应用的基本知识。典型机电控制系统部分主要阐述机电控制中常用的单片机、PLC的基本组成、工作原理、基本指令和典型应用实例。经过调整和优化后的课程主要教学内容如下:
通过教学内容的重新组织和编排,将理论和实际有机的结合在一起,借助Matlab仿真实验,可以轻而易举地将所学课程中那些抽象、枯燥的公式、定理,以及难以理解、分析的对象模型、工程系统转变成形象直观的去向、图像,解决了教师难教学生怕学的难题,从而提高学习效率,加深对专业知识的理解。
2 改进教学方法
由于理论教学和实验教学合二为一,因此在教学方法上也必须进行改革。
首先,在教学中采用多媒体在计算机房授课方式,教师讲授相应的理论知识和实验方法后,尽可能直接用Matlab及其Simulink操作为主要方法,进行分析,让学生增强感性认识;演示单片机和PLC的操作方法和编程软件的使用,让学生掌握简单的编程和调试方法。
第二,改变单一验证性的实验的按部就班方式,在实验内容的安排顺序上由简单到复杂,由验证性实验到设计性实验,由浅入深,循序渐进,加强学生解决实际问题的能力。
第三,在教学中激发学生的主动性,注重教与学的互动,边讲边练。教师只讲基本的操作方法,学生独立完成实验,并对实验进行结果分析,得到自己的结论。
第四,采用网络教学。在传统教学中,基本上是布置作业,学生在下面是否自己独立完成的,老师无法知道。而采用网络教学法后,学生在学习新内容时,要先登录到网站,预(下转232页)(上接231页)习相关知识,并完成必要的习题,否则不能进入下一环节的学习,学习过程和习题的完成情况计入考试成绩。这样既督促学生认真完成每次的作业,提高学习效率,又能有效解决课时少教学内容多的矛盾。
3 改革考核方式
传统的考核方式,没有将实验操作纳入其中,为此,我们对考核方式做了调整。
首先我们调整了考核内容。考核内容主要由实验、理论知识和课内大作业3个组成部分,比例分别为30%、50%和20%。
其次采用多种形式的考核方式,主要采用的考核方法有以下几种:
1.课堂提问,并纪录成绩。
课堂提问是课堂教学中必不可少的一种教学环节。每次上课之前以及授课的过程中,插入对上一次课程内容及讲授内容的针对性的提问,并且记录提问成绩作为理论知识考核成绩的一部分。
2.对实践性内容灵活考核。
例如在大作业环节中,注重不同学生掌握本门课程不同方面的深度不同,鼓励学生发挥自己的专长,查阅文献,自选与控制系统仿真有关的命题,评分标准既有一定的基本要求,也体现尊重学生的原则,这样,在达到课程基本要求的同时有助于发挥学生的特点。
3.增加课前预习情况的考核,提高课堂教学质量。
由于采用网络教学,可以将学生课前学习过程和习题的完成情况计入考试成绩。这样能督促学生课前预习,提高听课效率。
这种成绩评定形式改变了一考定终身的考核制度,调动了学生的学习积极性,减轻了学生考试的负担。
4 结束语
我们经过对机电控制技术课程内容进行大胆的改革尝试,将机电控制系统的主要内容与MATLAB仿真相结合,调动了学生的积极性,加深了学生对控制理论的理解,改变了教师以纯理论为主的教学理念。由于采用网络教学,教师容易掌握学生独立完成作业的情况和单元预备知识点的学习和掌握情况,提高了教学效果。
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